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Diseño y desarrollo de cursos CBT-2D para la formación de capital humano de la Unidad de Negocio de Perforación PEMEX Exploración y ProducciónJuan Carlos Cordero Cruz, Ma. de Jesús Cardoso Goroztieta y Miguel Rossano Román

Introducción

La Gerencia de Sistemas Avanzados de Capacitación y Simulación (GSACyS) del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) ha desarrollado simuladores en tiempo real de plantas generadoras de energía eléctrica, de procesos de separación aceite-gas, emuladores para prueba de equipo, sistemas de capacitación CBT (Computer Based Training o enseñanza basada en computadora)-2D y realidad virtual para la capacitación y entrenamiento de personal de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y de Petróleos Mexicanos (PEMEX).

La intensa competencia y regulaciones cada vez mayores en la industria petrolera ha provocado que se tenga

Abstract

This paper describes the methodology to design and develop online courses (e-learning) into CBT-2D (Computer Based Training) systems. The courses will be a part of a knowledge repository and will be the basis of personnel training of the Drilling Business Unit (UNP) of PEMEX Exploration and Production (PEP). Due to the virtual nature of the training through CBT’s, the instructional design is necessary in order to plan, implement, evaluate and validate all multimedia educational contents, considering the selected teaching-learning strategies. To implement and operate the CBT’s, they are integrated into a Learning Management System (LMS).

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una mayor inversión en la formación y desarrollo de capital humano con la finalidad de contar con personal calificado que realice sus funciones con mayor conocimiento y con seguridad, evitando así cuantiosas pérdidas económicas y evitando accidentes de trabajo.

Para desarrollar y mejorar las competencias de su personal ante el cambio continuo, la industria petrolera requiere de sistemas avanzados de capacitación. Las actividades estratégicas que actualmente desarrolla la Unidad de Negocio de Perforación (UNP) originan una gran demanda de servicios para la consolidación de los objetivos actuales y el desarrollo de sus operaciones acordes a los requerimientos técnicos, tecnológicos, capacidades operacionales y administrativas de quienes tienen la responsabilidad de coadyuvar con los resultados esperados.

Dentro de este contexto, Pemex Exploración y Producción (PEP-UNP) y el IIE concertaron un proyecto para el desarrollo de cursos CBT-2D, en las áreas de operación, mantenimiento y servicio a pozos, previendo en un futuro el desarrollo de simuladores de alcance total para la capacitación y adiestramiento de operadores en el área de perforación y servicio a pozos.

Estos desarrollos se sumarán y reforzarán la capacitación que se lleva a cabo en los Centros de Capacitación y Desarrollo Técnico (CCDT) que tiene PEP en varios sitios de la República

Mexicana. La figura 1 muestra el pozo escuela instalado en el CCDT de Dos Bocas en Villahermosa.

El objetivo principal de la capacitación es proporcionar conocimientos en los aspectos técnicos y habilidades necesarias para desempeñar su labor mediante un proceso de enseñanza-aprendizaje; la capacitación incluye el adiestramiento, el cual está enfocado a desarrollar habilidades y destrezas con el propósito de incrementar la eficiencia de su puesto de trabajo, tales como la operación y manejo de equipos y herramienta.

Capacitación mediante cursos CBT´s

Los CBT´s consisten en un programa de computadora que presenta la información utilizando recursos multimedia (texto, audio, imágenes, animaciones, música y video). La capacitación basada en computadora está orientada a lograr dos objetivos: alcanzar el aprendizaje de nuevos conceptos y desarrollar habilidades y destrezas para lograr un mejor desempeño.

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La capacitación por medio de CBT´s es una de las formas más modernas de capacitar al personal. Muchas empresas la utilizan porque mejora significativamente la efectividad del proceso de aprendizaje, reduciendo dramáticamente los costos de capacitación. Las aplicaciones desarrolladas bajo este concepto contienen teoría, ejercicios prácticos y simulaciones que le permiten a cada empleado aprender por medio de experiencias, como si estuviera en su puesto de trabajo, pero en un ambiente libre de riesgos. También se puede registrar el tiempo de aprendizaje y realizar evaluaciones frecuentes con el propósito de asegurar el avance en el conocimiento.

Metodología

El desarrollo de los cursos CBT´s está basado en una metodología que incluye el diseño instruccional, estrategias de enseñanza-aprendizaje, recopilación de información (fotos, videos, maniobras, etc.), diseño y desarrollo de contenidos de aprendizaje. El conjugar todos estos elementos entre sí y su posterior implementación en herramientas multimedia da como resultado una plataforma educativa e-learning.

Diseño instruccional

Tiene el objetivo de analizar, organizar e implementar toda una serie de competencias, información, estrategias de enseñanza-aprendizaje y el proceso de evaluación.

Para el desarrollo de los contenidos de los cursos CBT´s, el diseño instruccional permite establecer los siguientes lineamientos:

a) Los materiales didácticos contienen información que cumple con una muy buena precisión la secuencia de actividades marcadas en los procedimientos críticos de operación, mantenimiento y servicio a pozos.

b) Los contenidos y materiales didácticos están ordenados y clasificados de acuerdo con sus especificaciones, tipo de procedimiento, tipo de material (video, gráfico o texto) y la fuente de documentación.

c) Las técnicas instruccionales incluyen exposición, demostración, ejecución de ejercicios, resolución de problemas, ejercicios de refuerzo, etc., y se utilizan en función de los objetivos de aprendizaje y de las características de los participantes. Se aplican los principios de las teorías de enseñanza-aprendizaje para adultos.

d) La enseñanza del tema se adapta a las diferentes modalidades de aprendizaje de cada usuario y con la ayuda de diversos materiales multimedia (videos, gráficos, textos) proporciona una fácil comprensión, ya que cuenta con ejercicios de refuerzo y exámenes frecuentes que logran una retroalimentación inmediata.

e) El proceso de evaluación consiste en la resolución de un examen estandarizado al final del curso con preguntas orientadas a la

Figura 1. Pozo escuela Dos Bocas, UNP-PEP.

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comprobación de los aprendizajes establecidos en el objetivo general y en los objetivos específicos. Los tipos de reactivos son de opción múltiple, respuesta falsa-verdadera, ordenamiento, completamiento de oraciones y relación de columnas.

Estrategia para la enseñanza-aprendizaje

Se define un plan para lograr los objetivos del aprendizaje implicando el análisis de métodos, medios, técnicas o procedimientos a través de los cuales se logrará que el alumno alcance los objetivos establecidos (figura 2).

Después de analizar diversos modelos educativos se concluyó que el que mejor se adecua a las necesidades del cliente es el modelo ASSURE (Heinich, Molenda, Russell y Smaldino 1993) que tiene sus raíces teóricas en el constructivismo, considerando principalmente las características del estudiante, estilo de aprendizaje y fomentando su participación activa para el desarrollo de sus competencias (figura 3).

Es un modelo que se adapta fácilmente para el diseño de la capacitación a distancia y propicia el desarrollo de competencias, mediante la realización

de prácticas y actividades disponibles en el lugar y tiempo que el usuario disponga.

Contenidos de aprendizaje

La selección, estructuración y diseño de los materiales didácticos corresponden a objetivos de aprendizajes concretos, reales y orientados a la realización de maniobras seguras de operación, mantenimiento y servicio a pozos, utilizando los elementos recabados y establecidos en los procedimientos y en el documento de especificación para así fortalecer las capacidades del personal de la UNP.

La experiencia y conocimientos se transmiten de manera concisa y gráfica a través de estrategias didácticas, complementándolas con herramientas como videos, fotografías, animaciones, narraciones y textos.

Un aspecto fundamental es la identificación de las fuentes de información con el propósito de instruir al personal operativo en forma efectiva sobre las mejores prácticas para garantizar el buen funcionamiento de todos los componentes involucrados en el procedimiento de operación, mantenimiento y servicio a pozos, tomando como base los procedimientos y prácticas del personal de la UNP-PEP.

Uso de herramientas multimedia

Se utiliza una herramienta de autoría para la visualización, integración, navegación y ejecución de los objetos de aprendizaje (OA) tales como textos, fotografías, imágenes, videos y

Figura 2. Desarrollo de competencias. Figura 3. Etapas del Modelo ASSURE.

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Ingeniería de software. Responsable del desarrollo de la programación de ejercicios de práctica y evaluaciones. Desarrolla la interfaz gráfica y su navegación. También es responsable de la configuración de la plataforma Learning Management System o Sistema Administrador de Aprendizaje (LMS) y de la instalación del curso en ésta.

Fotografía. Suministro de fotografías y videos del proceso y su procesamiento, con la finalidad de entregar el material al área de diseño con las características y recomendaciones asentadas en el guion.

Etapas para el desarrollo de cursos

El desarrollo de los cursos CBT´s comprende varias etapas, las cuales son ilustradas en la figura 4.

A. Requerimientos del cliente (propuesta técnica)

Consiste en determinar conjuntamente con el cliente (PEMEX) las necesidades de capacitación requeridas, de las cuales se desprenden las características generales de los cursos, objetivo, duración, alcance, tipo de personal a quien va dirigido (nivel de escolaridad, edad, cantidad de estudiantes), plataforma o equipo donde se instalará el curso, esto con la finalidad de tener un panorama amplio de los recursos y dar cumplimiento a sus necesidades y expectativas.

animaciones que conforman los capítulos de los cursos CBT´s. Para la elaboración de estos objetos de aprendizaje se utiliza software de diseño gráfico, de edición de texto, audio y video.

Grupo de trabajo

La elaboración de los CBT´s involucra la participación de un grupo multidisciplinario.

Ingeniería de Proceso. Tiene a su cargo la elaboración del contenido de los cursos y está conformada por especialistas que cuentan con bastante experiencia y conocimiento en su área de dominio.

Diseño instruccional. Se cuenta con la colaboración de un pedagogo con conocimiento de las diferentes estrategias didácticas y metodológicas, responsable de la planificación, diseño de los materiales y estrategias didácticas durante el desarrollo del curso, analizando y visualizando todos sus elementos estructurales, con el objeto de producir contenidos educativos de calidad.

Diseño gráfico. Desarrollo de animaciones y parte gráfica de los cursos, teniendo como base el guion del curso elaborado por el área de ingeniería de proceso, analizado y revisado por el diseñador instruccional.

Corrección de estilo. Encargada de la edición, enfatizando en el control de calidad de los contenidos de los cursos.

Figura 4. Etapas del desarrollo de CBT.

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B. Especificación técnica y diseño del curso

Con base en los requerimientos y objetivos del cliente se hace la especificación donde se define el número de capítulos del curso, contenidos, tipo de preguntas de autoevaluación y evaluación final, tipo de ejercicios de refuerzo y se define el menú principal para la navegación en la plataforma.

Mediante el diseño instruccional se definen y establecen los objetivos y contenidos del curso. También se organiza, estructura y planifica el programa del mismo. Para realizar el diseño es indispensable haber realizado la recopilación, selección y análisis de la información. Consiste en la obtención de la información técnica, tales como manuales, procedimientos, prácticas de campo, toma de fotografías y de videos con las mejores prácticas y prácticas simuladas inadecuadas previamente establecidas para enseñar las consecuencias y concientizar al estudiante durante el desarrollo del curso. Con esto se constituye la esencia del conocimiento que será la base para la elaboración de los contenidos temáticos.

El diseño del aprendizaje debe estar enfocado en el estudiante, considerando principalmente:• Edad-ocupación-necesidades de

formación.• Los objetivos de aprendizaje que

deberá alcanzar.

Para la capacitación en adultos se requiere material adicional que de soporte documental tales como libros, normas, artículos y experiencias que sirvan de apoyo durante el desarrollo del curso. Es de gran importancia que se tenga la información y materiales provenientes del ámbito de acción del usuario.

C. Captura de la experiencia en campo

Un aspecto fundamental en el desarrollo de los cursos CBT´s es capturar el conocimiento de la operación y mantenimiento al momento de llevar a cabo las maniobras. Aunque normalmente se cuenta con procedimientos, usualmente no son muy explícitos en todos los pasos a seguir, no reflejan el detalle de la experiencia del personal operativo y de mantenimiento que sólo es posible captar durante los trabajos, esto se realiza a través de la toma de fotografías y videos.

Además se efectúan entrevistas al personal, que permiten detallar de manera concreta algunos escenarios importantes y críticos, así como aclarar algunos términos del argot que ellos manejan y de la conveniencia de incluirlos en el curso.

D. Desarrollo del guion (elaboración de unidades didácticas)

Previamente al desarrollo del guion se deben tener disponibles fotografías, videos y escenarios claros y precisos para ser desarrollados.

El guion tiene el objetivo de planear, organizar y transmitir la información del curso, es una plantilla que puede ajustarse a un prototipo, siendo fundamental el que no se deje de lado la creatividad, el dinamismo, las estrategias, las técnicas y las actividades necesarias para crear el ambiente que se necesita para aprender.

Es la parte medular del curso en donde se organiza y estructura la teoría, procedimiento a ejecutar o información a aprender. Se organiza por capítulos y subcapítulos en donde se establece el contenido temático del curso,

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sincronización de la parte gráfica con la parte narrativa de acuerdo a la secuencia lógica y cronológica establecida en el guion del curso, tomando en consideración la duración de la escena gráfica y la narración, todo en conjunto se implementa en la herramienta de autoría integrando también la lógica y la funcionalidad para la navegación del curso.

G. Pruebas de aceptación

Se tienen dos tipos de pruebas, en fábrica y pruebas finales al producto terminado. La aplicación de pruebas en fábrica se realizó una vez terminada la integración del curso, utilizando los procedimientos de pruebas de aceptación finales, que tienen como objetivo comprobar que el curso cumple con lo especificado. El procedimiento de pruebas de aceptación (PPA) es un documento que describe los aspectos a evaluar de cada curso e incluye los formatos para su aplicación. Los PPA son elaborados con base al documento de especificación del curso, en el cual se describe el objetivo, alcance, presentación visual y plataforma.

Los PPA detallan paso a paso el comportamiento esperado concerniente a que el contenido del curso deberá estar de acuerdo con el guion elaborado, evaluando los siguientes puntos: 1) que la navegación y contenido del curso estén de acuerdo a lo especificado, 2) que los ejercicios de refuerzo se realicen satisfactoriamente, 3) que se lleve a cabo correctamente la evaluación de los exámenes y el almacenamiento de sus resultados en un servidor de cursos

objetivos generales y objetivos por capítulo, ejercicios de refuerzo y evaluaciones.

El guion permite:1. Seleccionar los temas necesarios a cubrir.2. Distribuir la información en capítulos (recomendados de

3 a 4).3. Limitar la atención del alumno en tiempo. Se recomiendan

20 minutos como máximo para que los alumnos tengan sentido de progreso o logro.

4. Decidir el tipo y cantidad de interacciones, videos, imágenes, valoraciones y otros recursos necesarios para hacer el contenido comprensible y atractivo.

E. Revisión pedagógica y técnica

Terminado el guion por el ingeniero de proceso, el diseñador instruccional lo revisa pedagógica y didácticamente, dando retroalimentación para que se hagan los cambios y modificaciones pertinentes de tal manera que el contenido desarrollado sea de fácil asimilación y se logre el objetivo del proceso de enseñanza-aprendizaje. Una vez hechos los cambios, el guion se somete a una revisión técnica y aprobación con el cliente, enseguida el guion aprobado es turnado al diseñador gráfico quien siguiendo las instrucciones del guion edita el contenido textual y gráfico, haciendo las audiciones y animaciones requeridas.

Se utilizó como herramienta de autoría el software CAPTIVATE®, mediante la captura del contenido técnico aprobado en el guion de contenidos. Para el desarrollo gráfico del curso se utilizó software tal como Ilustrator®, Flash®, Silverligth®, Audition®, etc. CAPTIVATE® es usado también como plataforma de integración y ejecución para la visualización y navegación.

F. Integración

Con los componentes desarrollados, animaciones, imágenes, textos, dibujos, fotografías, videos, así como con el contenido narrativo y efectos de sonido, el diseñador integrador realiza el acoplamiento de texto-imagen y posteriormente la

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I. Instalación de cursos en la plataforma (LMS)

Para la implementación de los cursos se requiere del uso de una plataforma instruccional, y en este caso se utilizó Moodle, la cual permite la administración, seguimiento, gestión y desarrollo de cursos en línea.

Se instaló la plataforma LMS Moodle, en la cual se configuraron las siguientes propiedades:1. Personalización y visualización de pantallas de inicio del

sistema.2. Se definió la estructura para los cursos y tamaño máximo

de archivos.3. Acceso a Moodle dentro de una red local.4. Habilitar cuentas con perfil de administrador y estudiante

para el personal que tendrá acceso a la plataforma.

Los cursos CBT´s instalados son los de introducción y extracción de tuberías de perforación de pozos, figuras 5.

Conclusiones

Aprovechando el desarrollo tecnológico en las áreas de tecnologías de información en los últimos años se han generado diversas herramientas avanzadas para hacer más eficiente y accesible la capacitación y adiestramiento en la industria, donde se requiere una capacitación constante del personal con la finalidad de elevar su nivel de vida y su productividad.

(LMS). Estas pruebas se realizaron a cada uno de los capítulos que integran el curso. Para cada desviación detectada al comportamiento esperado se genera un reporte de discrepancia que contiene los datos técnicos relacionados con el problema o desviación, estos reportes son asignados para su corrección, prueba e implantación al especialista responsable. Las pruebas finales en sitio se realizan conjuntamente con el usuario, siguiendo los procedimientos de pruebas para su aceptación.

H. Generación de archivos SCORM

Una vez terminados y aprobados los capítulos de cada curso se procede a la generación de sus archivos SCORM (Sharable Content Object Reference Model o Modelo de Referencia de Objetos de Contenido Compartido) para poder ejecutarlos en una plataforma LMS (Learning Management System). Los objetos desarrollados en la plataforma de autoría deben cumplir los requisitos establecidos por el estándar SCORM (Modelo de Referencia de Objetos de Contenido Compartido), que se encarga, de manera muy resumida, de controlar y definir el comportamiento del material que es impartido a distancia mediante la plataforma LMS.

A partir de los archivos generados de cada uno de los capítulos desarrollados en CAPTIVATE® se generan sus archivos SCORM correspondientes para su instalación en la Universidad Virtual de PEMEX.

Figura 5. CBT Maniobras-introducción y extracción de tuberías.

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Siguiendo esta línea y tomando en cuenta la gran importancia y necesidad que se tiene en la UNP-PEP por capacitar a su personal de operación, mantenimiento y servicio a pozos, se ha desarrollado una metodología de carácter multidisciplinario que conjuga varías áreas, tales como el diseño instruccional, el proceso de enseñanza-aprendizaje, el conocimiento del experto y su implementación en herramientas multimedia, dando como resultado los CBT-2D.

El desarrollo de cursos CBT-2D implica un arduo trabajo de mucha interrelación del personal involucrado y el cliente quien conoce perfectamente el proceso a nivel de detalle que es la parte más delicada y difícil de transmitir en un curso, se busca siempre utilizar su lenguaje cotidiano, ilustrar el equipo y las herramientas empleadas en el proceso real.

El diseño instruccional tiene un papel fundamental para el aprendizaje ya que constituye un proceso sistémico, planificado y estructurado que permitió producir no sólo materiales educativos sino recursos educativos completos, eficaces y efectivos, que derivan en guías, contenidos y actividades, cuyo objeto ha sido desarrollar en el estudiante las competencias suficientes para el aprendizaje.

La captura de los conocimientos, experiencia y habilidades puestas en práctica durante las maniobras de perforación es importante debido que proporciona al curso CBT más realismo y con ello se obtiene un mejor aprendizaje.

Los cursos desarrollados hasta el momento con esta metodología son en el área de perforación de pozos y corresponden a las maniobras de Introducción y Extracción de Tubería de Perforación.

Cabe destacar que la implementación de estos cursos en la Universidad Virtual de PEMEX permitirá que aproximadamente seis mil empleados tengan acceso directo a ellos, lo cual tendrá un gran impacto en su capacitación, elevando los niveles de seguridad, eficiencia y productividad.

Un aspecto por demás importante a resaltar es la gran flexibilidad que se tiene con los CBT´s debido a que el personal puede capacitarse en cualquier momento y donde quiera que se encuentre.

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Instructivo para realizar análisis de seguridad en el trabajo (AST) (2008). PEMEX-Exploración y Producción. México (IG-SS-TC-002-2008).

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Currículum vítae

Juan Carlos Cordero Cruz[jccc@iie.org.mx]

Doctor en Ingeniería Química por el Politécnico de Toulouse, Francia en 1997. Maestro en Ingeniería Química por la Escuela Central de París en 1993.Ingeniero Industrial en Química por el Instituto Tecnológico de Celaya en 1985. Ingresó al Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) en 1987. Actualmente es investigador en la Gerencia de Sistemas Avanzados de Capacitación y Simulación, colaborando en el desarrollo y mantenimiento de modelos matemáticos de procesos para simuladores en tiempo real. Ha participado en proyectos relacionados con el desarrollo y puesta en servicio de simuladores de alcance total para entrenamiento de operadores de plantas generadoras de energía eléctrica (nucleoeléctrica, geotermoeléctrica y de ciclo combinado), así como en proyectos de especificación y desarrollo de cursos CBT-2D de procesos críticos, operación y mantenimiento para Pemex Exploración y Producción (PEP). Por siete años fungió como director del Programa de Capacitación Institucional. También participó en proyectos para PEP en el ámbito de la micrometeorología dentro del Grupo de Modelación Matemática, Micrometeorología y Contaminación Atmosférica (GM4CA) de la Dirección de Energías Alternas. Ha impartido clases a nivel Licenciatura en la Universidad Morelos de Cuernavaca y en el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), Campus Cuernavaca. Ha dirigido tesis de Licenciatura y trabajos de estancia de adiestramiento técnico. Ha presentado y publicado artículos técnicos en foros y revistas nacionales e internacionales.

María De Jesús Cardoso Goroztieta[mcardoso@iie.org.mx]

Maestra en Ciencias e Ingeniera Química por la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM). Ingresó al Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) en 1990. Actualmente es investigadora en la Gerencia de Sistemas Avanzados de Capacitación y Simulación, donde ha participado en proyectos relacionados con el desarrollo y mantenimiento de modelos matemáticos de procesos para simuladores en tiempo real de plantas de generación de energía eléctrica y procesos de separación aceite-gas para entrenamiento de operadores; sistema de gestión de alarmas en plantas térmicas, y desarrollo e impartición de cursos de actualización para la Comisión Federal de Electricidad (CFE), y especificación y desarrollo de cursos CBT-2D de procesos críticos, operación y mantenimiento para Petróleos Mexicanos (PEMEX). Ha participado en la publicación artículos nacionales e internacionales con arbitraje, relacionados con el modelado de procesos en tiempo real y transformadores de calor.

Miguel Rossano Román[rossano@iie.org.mx]

Maestro en Ingeniería por el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM) Campus Monterrey. Ingeniero Químico por la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM). Ingresó al Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) en 1980. Actualmente es investigador en la Gerencia de Sistemas Avanzados de Capacitación y Simulación, donde ha participado en proyectos relacionados con el desarrollo y mantenimiento de modelos matemáticos de procesos para simuladores de alcance total en tiempo real de plantas de generación de energía eléctrica y procesos de separación aceite-gas para entrenamiento de operadores. Ha participado en la publicación artículos nacionales e internacionales relacionados con el modelado de procesos en tiempo real.