DISEÑO DE UNA ARQUITECTURA SOFTWARE PARA EL …

DISEÑO DE UNA ARQUITECTURA SOFTWARE PARA EL CALCULO DE LA

E.E MULTIDIMENSIONAL EN UN SISTEMA AGRÍCOLA DE CAFÉ.

ALBEIRO MENDEZ VELASCO

JOSE DAVID JOAQUI PAREDES

Trabajo de grado para optar al título de:

Ingeniero de Sistemas

Director:

MSc. CRISTIAN MENDEZ RODRIGUEZ

Fundación Universitaria de Popayán

Facultad de Ingeniería

Línea de Investigación Ingeniera de Investigación

Popayán, octubre de 2019


JOSE DAVID JOAQUI PAREDES

DISEÑO DE UNA ARQUITECTURA SOFTWARE PARA

EL CALCULO DE LA E.E MULTIDIMENSIONAL EN UN

SISTEMA AGRÍCOLA DE CAFÉ.

Trabajo de grado presentado a la Facultad de Ingeniería

de la Fundación Universitaria de Popayán

para obtener el título de

Ingeniero de Sistemas

Director:


Popayán

2019

TRABAJO DE GRADO

DISEÑO DE UNA ARQUITECTURA SOFTWARE PARA EL

CALCULO DE LA E.E MULTIDIMENSIONAL EN UN SISTEMA

AGRÍCOLA DE CAFÉ.

Autores:


Director:


Director: _________________________________________

Jurado 1: ________________________________________________

Jurado 2: ________________________________________________

Popayán, 02, de septiembre de 2019

DEDICATORIA

Ha sido un período de aprendizaje intenso y formativo, no solo en el campo de la

investigación, sino también a nivel personal, es por eso que queremos agradecer a

todas aquellas personas que nos ayudaron y apoyaron durante este largo proceso

universitario.

Primero que todo, agradecer a Dios por prestarnos la vida, darnos salud y

proveernos de gran sabiduría para finalizar con éxito la presente monografía.

De igual manera, es importante reconocer el gran papel de nuestro director el Ing.

Cristian Méndez Rodríguez, pues nos brindó todas las herramientas necesarias para

completar este trabajo de grado. Además, agradezco a mi esposa e hijos que

siempre me brindaron su apoyo incondicional para no decaer y poder seguir adelante

en este proceso, agradezco a mis padres y hermanos los cuales siempre me dieron

su voz de aliento en la trayectoria de la carrera, por otro lado agradezco al parque

tecnológico del café Tecnicafé quien nos dio la oportunidad de poder llevar a cabo

nuestra proceso de investigación y así concluir con éxito nuestro trabajo de grado

como Ingenieros de Sistemas.

RESUMEN

En Colombia el café es reconocido por la calidad y suavidad de tasa, además se

sitúa como el mayor productor de café arábico lavado en el mundo, con una

exportación mayor a los 14.5 millones de sacos de 60 kg de café (equivalente al

9.4% de la producción mundial, la cual fue de 153,8 millones de sacos) para el año

2017 según cifras de la International Coffee Organization [1] . El departamento del

Cauca, junto a Huila y Nariño, se consolida como el nuevo eje cafetero en el país,

por su café de alta calidad y denominación de origen; donde se procura generar un

producto con niveles de alta calidad, para brindar un café reconocido como excelso a

nivel internacional. Para cumplir con los criterios, es clave disponer de una adecuada

línea de producción de café trillado que asegure el proceso idóneo con una humedad

del grano entre 10-12% y una granulometría que los filtre desde 0.9cm a 1.3cm[2] ,

para una posterior selección manual y empaquetado; cabe recalcar que esta labor

inicia desde la recolección directa del grano, la selección, el despulpado, la

fermentación, el lavado y el secado de los mismos; finalmente el trillado, el tostado y

la molienda para la obtención del producto final consumible.

Por esta razón se desarrolla el siguiente documento, el cual es un trabajo de

investigación que habla acerca de las fases y del tipo de energías que contribuyen en

el desarrollo del producto del café, entre estas energías se encuentran las de la

naturaleza y de la economía las cuales se dividen en renovables, no renovables,

servicios y materiales. Con el buen uso de estas energías se logra la obtención de un

buen producto.

Esta monografía propone la sistematización de los diferentes flujos energéticos

que hacen parte de las etapas en el proceso del café, con esta sistematización

podemos calcular la eficiencia energética en un cultivo de café.

Para lograr esta propuesta se realiza un trabajo investigativo en el parque

tecnológico del café (Tecnicafé), profundizando en cada etapa que contiene un

cultivo de café hasta llegar al producto final tipo exportación, de esta forma

conocimos cada una de las energías para poder clasificarlas de una manera correcta

y así poder calcular la emergía total del producto.

Finalmente se realizó una arquitectura software la cual nos permitió realizar el

cálculo energético de la finca los Naranjos ubicada en el parque tecnológico del café

(Técnicafé), este cálculo se realizó con información recolectada en el año 2017.

Palabras clave:

Flujos energéticos, Emergy, Arquitectura software

ABSTRACT

In Colombia, coffee is recognized for the quality and smoothness of the rate, and is

also the largest producer of washed Arabica coffee in the world, with an export of

more than 14.5 million bags of 60 kg of coffee (equivalent to 9.4% of world

production, which was 153.8 million bags) for 2017 according to figures from the

International Coffee Organization[1] . The department of Cauca, along with Huila and

Nariño, is consolidated as the new coffee axis in the country, for its high quality coffee

and designation of origin; where it is sought to generate a product with high quality

levels, to provide a coffee recognized as excellent internationally. To meet the criteria,

it is essential to have an adequate threshed coffee production line that ensures the

ideal process with a grain moisture between 10-12% and a grain size that filters them

from 0.9cm to 1.3cm[2] , for a subsequent manual selection and packaging; It should

be noted that this work starts from the direct harvest of the grain, the selection, the

pulping, the fermentation, the washing and the drying of the same; finally threshing,

roasting and grinding to obtain the final consumable product.

For this reason the following document is developed, which is a research paper

that talks about the phases and the type of energies that contribute to the

development of the coffee product, among these energies are those of nature and the

economy which are divided into renewable, non-renewable, services and materials.

With the good use of these energies it is possible to obtain a good product.

This monograph proposes the systematization of the different energy flows that are

part of the stages in the coffee process; with this systematization we can calculate the

energy efficiency in a coffee crop.

To achieve this proposal, a research project is carried out in the coffee technology

park (Tecnicafé), deepening in each stage that contains a coffee crop until reaching

the final export type product, in this way we met each of the energies to be able to

classify them a correct way and thus be able to calculate the total emergence of the

product.

Finally, software architecture was made which allowed us to perform the energy

calculation of the Naranjos farm located in the coffee technology park (Tecnicafé), this

calculation was made with information collected in 2017.

Keywords:

Energy flows, emergy, software architecture.

Tabla de contenido

DEDICATORIA................................................................................................. 2.1-4

RESUMEN ....................................................................................................... 2.1-5

Palabras clave: ............................................................................................. 2.1-6

ABSTRACT...................................................................................................... 2.1-7

Keywords: .................................................................................................... 2.1-8

LISTA DE TABLAS ..........................................................................................2.1-15

CAPÍTULO I – PROBLEMA Y OBJETIVOS ....................................................2.1-18

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................2.1-18

1.2 OBJETIVOS........................................................................................2.1-21

1.2.1 Objetivo General ..........................................................................2.1-21

1.2.2 Objetivos Específicos ...................................................................2.1-21

CAPÍTULO II – ESTADO DEL ARTE Y MARCO TEÓRICO ............................2.1-22

2.1 ESTADO DEL ARTE ...........................................................................2.1-22

2.2 MARCOS DE REFERENCIA ..............................................................2.2-26

2.2.1 Marco Teórico – Conceptual ......................................................... 2.2.1-26

2.2.2 Definiciones. ................................................................................. 2.2.1-26

2.2.2.1 Plataforma: ................................................................................ 2.2.1-26

2.2.2.2 Plataformas comerciales. .......................................................... 2.2.1-27

2.2.2.3 Plataforma de software libre. ..................................................... 2.2.1-28

2.2.2.4 Plataforma de desarrollo propio. ................................................ 2.2.1-29

2.2.2.5 Arquitecturas: ............................................................................ 2.2.1-29

2.3 Sistema Cafetero: ............................................................................ 2.2.1-31

2.4 Energía multidimensional: ................................................................ 2.2.1-33

CAPÍTULO III- METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN ................................ 2.2.1-34

3.1 Metodología de investigación. .......................................................... 2.2.1-34

3.1.1 Relaciones emergentes básicas: ............................................... 2.2.1-35

3.2 Área de Estudio (Tecnicafé – Finca los Naranjos) ............................ 2.2.1-40

CAPITULO IV - CARACTERIZACIÓN DE FLUJOS ENERGETICOS EN LA

CADENA PRODUCTIVA AGRICOLA DE CAFÉ – Finca los Naranjos. ............. 2.2.1-41

4.1 Caracterización de flujos energéticos. ............................................. 2.2.1-41

4.1.1 Etapa de siembra: ........................................................................ 2.2.1-43

4.1.2 Etapa de cosecha: ........................................................................ 2.2.1-45

4.1.3 Etapa de beneficio: ....................................................................... 2.2.1-45

4.1.4 Etapa de Trillado: .......................................................................... 2.2.1-46

CAPITULO V – DISEÑO DE LA PLATAFORMA........................................... 2.2.1-47

5.1 Diseño de la base de datos. ............................................................. 2.2.1-47

5.2 Diseño de la arquitectura software. .................................................. 2.2.1-48

5.2.1 Definiciones: ................................................................................. 2.2.1-49

5.2.1.1 PHP: ...................................................................................... 2.2.1-49

5.2.1.2 JAVA SCRIPT: ........................................................................ 2.2.1-49

5.2.1.3. BOOTSTRAP:........................................................................ 2.2.1-50

5.2.1.4 MySQL: ..................................................................................... 2.2.1-50

CAPITULO VI- RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................. 2.2.1-51

6.1 Resultados y discusión. ................................................................... 2.2.1-51

6.1.1 Resultados de emergy: ................................................................. 2.2.1-51

6.2 Resultados de la plataforma ............................................................ 2.2.1-52

6.2.1 Vista principal ............................................................................... 2.2.1-53

6.2.2 Datos ............................................................................................ 2.2.1-53

6.2.3 Recursos de la naturaleza ............................................................ 2.2.1-54

6.2.4 Materiales de la economía ............................................................ 2.2.1-55

6.2.5 Financiamiento ............................................................................. 2.2.1-56

6.2.6 Infra-estructura ............................................................................. 2.2.1-57

6.2.7 Servicio de la economía. .............................................................. 2.2.1-57

6.2.8 Productos de la agricultura ........................................................... 2.2.1-58

6.2.8 Productos del área de protección. ................................................ 2.2.1-59

6.2.9 Sub productos .............................................................................. 2.2.1-60

6.2.10 Resultados finales ..................................................................... 2.2.1-61

6.3 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................... 2.2.1-64

6.4 Conclusiones. .................................................................................. 2.2.1-64

6.5 Recomendaciones. .......................................................................... 2.2.1-64

Entrevista ................................................................................................. 2.2.1-87

Registro fotográfico .................................................................................. 2.2.1-88

LISTA DE FIGURAS

ILUSTRACIÓN 1: ESQUEMA DE CLASIFICACIÓN TEXTOS CIENTÍFICOS .....2.1-24

ILUSTRACIÓN 2: DIAGRAMA VISUALIZACIÓN DEL MAPEO SISTEMÁTICO ..2.1-25

ILUSTRACIÓN 3: ETAPAS DEL PROCESO PRODUCTIVO AGRÍCOLA DE CAFÉ

................................................................................................................. 2.2.1-31

ILUSTRACIÓN 4: DIAGRAMA DE FLUJOS DE ENERGÍA EN RELACIÓN A LAS

ETAPAS DEL SISTEMA AGRÍCOLA DE CAFÉ ......................................... 2.2.1-34

ILUSTRACIÓN 5: METODOLOGÍA DESIGN THINKING .................................. 2.2.1-38

ILUSTRACIÓN 6: PLANTA DE TECNICAFÉ .................................................... 2.2.1-41

ILUSTRACIÓN 7: FINCAS QUE CONFORMAN TECNICAFÉ ......................... 2.2.1-41

ILUSTRACIÓN 8: DIAGRAMA SIMPLIFICADO DE UN SISTEMA PRODUCTIVO

AGRÍCOLA [17]) ....................................................................................... 2.2.1-42

ILUSTRACIÓN 9: DIFERENTES FLUJOS DE ENERGÍA QUE INTERACTÚAN EN

LAS ETAPAS DE PRODUCCIÓN DE CAFÉ. ............................................ 2.2.1-43

ILUSTRACIÓN 10: PREPARACIÓN DE LA TIERRA (SEMILLEROS) .............. 2.2.1-44

ILUSTRACIÓN 11: SIEMBRA DE ÁRBOL DE CAFÉ........................................ 2.2.1-44

ILUSTRACIÓN 12: SELECCIÓN DEL CAFÉ EN COSECHA ........................... 2.2.1-45

ILUSTRACIÓN 134: PROCESO DE BENEFICIO ............................................ 2.2.1-46

ILUSTRACIÓN 14: PROCESO DE BENEFICIO .............................................. 2.2.1-46

ILUSTRACIÓN 15: PROCESO DEL TRILLADO DEL CAFÉ ............................ 2.2.1-46

ILUSTRACIÓN 16: DISEÑO DE LA BASE DE DATOS PARA EL ANÁLISIS

ENERGÉTICO EN UN SISTEMA CAFETERO .......................................... 2.2.1-47

ILUSTRACIÓN 17: DISEÑO DE LA ARQUITECTURA SOFTWARE ................ 2.2.1-49

ILUSTRACIÓN 18: VISTA PRINCIPAL DE LA PLATAFORMA .......................... 2.2.1-53

ILUSTRACIÓN 19: RECOLECCIÓN DE DATOS ............................................. 2.2.1-53

ILUSTRACIÓN 20: RECAUDO DE LOS RECURSOS NATURALES ............... 2.2.1-54

ILUSTRACIÓN 21: RECAUDO DE LOS RECURSOS NATURALES ............... 2.2.1-54

ILUSTRACIÓN 22: RECAUDO DE RECURSOS NATURALES........................ 2.2.1-55

ILUSTRACIÓN 23: RECAUDO DE INFORMACIÓN DE MATERIALES DE LA

ECONOMÍA .............................................................................................. 2.2.1-55

ILUSTRACIÓN 24: RECAUDO DE INFORMACIÓN DE MATERIALES DE LA

ECONOMÍA .............................................................................................. 2.2.1-56

ILUSTRACIÓN 25: RECAUDO DE INFORMACIÓN FINANCIERA .................. 2.2.1-56

ILUSTRACIÓN 26: RECAUDO INFORMACIÓN DE LA INFRA-ESTRUCTURA ..2.2.1-

57

ILUSTRACIÓN 27: RECAUDO INFORMACIÓN DE LOS SERVICIOS DE LA

ECONOMÍA .............................................................................................. 2.2.1-57

ILUSTRACIÓN 28: RECAUDO INFORMACIÓN DE LOS SERVICIOS DE LA

ECONOMÍA .............................................................................................. 2.2.1-58

ILUSTRACIÓN 29: RECAUDO INFORMACIÓN DE PRODUCTOS DE LA

AGRICULTURA ........................................................................................ 2.2.1-58


AGRICULTURA ........................................................................................ 2.2.1-59


AGRICULTURA ........................................................................................ 2.2.1-59


AGRICULTURA ........................................................................................ 2.2.1-60

ILUSTRACIÓN 33: RECAUDO INFORMACIÓN DE LOS SUBPRODUCTOS .. 2.2.1-60

ILUSTRACIÓN 34: RESULTADOS FINALES DELA EMERGY......................... 2.2.1-61





ILUSTRACIÓN 39: EVIDENCIA FOTOGRÁFICA ............................................. 2.2.1-88



ILUSTRACIÓN 42 : EVIDENCIA FOTOGRÁFICA ............................................ 2.2.1-88


LISTA DE TABLAS

TABLA 1 RESULTADO DE LA BÚSQUEDA (DOCUMENTOS FILTRADOS). ......2.1-23

TABLA 2: TIPOS DE ENERGÍA PRESENTES EN UN SISTEMA, SEGÚN LA

METODOLOGÍA DE EMERGÍA ................................................................ 2.2.1-37

TABLA 3: RESULTADOS DE EMERGY ........................................................... 2.2.1-51



TABLA 6: FORMULA ENERGÍA SOLAR .......................................................... 2.2.1-67

TABLA 7: FORMULA ENERGÍA DE LLUVIA QUÍMICA .................................... 2.2.1-68

TABLA 8: FORMULA ENERGÍA DE LLUVIA .................................................... 2.2.1-69

TABLA 9: FORMULA DE COMBUSTIBLES ..................................................... 2.2.1-69

TABLA 10: FORMULA FERTILIZANTES NITRÓGENO.................................... 2.2.1-70

TABLA 11:FORMULA FERTILIZANTES FOSFORÓ ......................................... 2.2.1-70

TABLA 12. FORMULA FERTILIZANTES POTASIO ......................................... 2.2.1-70

TABLA 13: FORMULA DEL LA UREA .............................................................. 2.2.1-71

TABLA 14: FORMULA DE PESTICIDAS .......................................................... 2.2.1-71

TABLA 15: FORMULA DEL AGUA ................................................................... 2.2.1-72

TABLA 16: FORMULA DE LA SEMILLA ........................................................... 2.2.1-72

TABLA 17: FORMULA DE LA MAQUINARIA .................................................... 2.2.1-72

TABLA 18: FORMULA PARA LOS EDIFICIOS ................................................. 2.2.1-73

TABLA 19: FORMULA PARA EDIFICIOS ......................................................... 2.2.1-73

TABLA 20: FORMULAS PARA EDIFICIOS ....................................................... 2.2.1-73


TABLA 22: FORMULA PARA EL TRABAJO ..................................................... 2.2.1-74

TABLA 23: FORMULA DE COMBUSTIBLES Y LUBRICANTES ...................... 2.2.1-74

TABLA 24: FORMULA PRODUCTOS QUÍMICOS ............................................ 2.2.1-75

TABLA 25: FORMULA PARA EL AGUA ............................................................ 2.2.1-75

TABLA 26: FORMULA PARA SEMILLA ............................................................ 2.2.1-75

TABLA 27: FORMULA MAQUINARIA Y EQUIPOS .......................................... 2.2.1-75


TABLA 29: FORMULA PARA TRANSPORTE DE COSECHA .......................... 2.2.1-76

TABLA 30: FORMULA DE ASISTENCIA TÉCNICA .......................................... 2.2.1-76

TABLA 31: FORMULA DE MANTENIMIENTO Y REPARACIONES ................. 2.2.1-77

TABLA 32: FORMULA PARA EL CAFÉ CERESA ............................................. 2.2.1-77


TABLA 34: FORMULA MAQUINARIA, EQUIPO ............................................... 2.2.1-78

TABLA 35: FORMULA EDIFICIOS ................................................................... 2.2.1-78

TABLA 36:FORMULA EDIFICIOS .................................................................... 2.2.1-78

TABLA 37: FORMULA TRABAJO ..................................................................... 2.2.1-79

TABLA 38: FORMULA PARA ELECTRICIDAD ................................................. 2.2.1-79

TABLA 39: FORMULA MAQUINARIA , EQUIPOS ............................................ 2.2.1-79


TABLA 41: FORMULA CAFÉ VERDE .............................................................. 2.2.1-80

TABLA 42: FORMULA PARA GASOLINA Y DIÉSEL ........................................ 2.2.1-80

TABLA 43: FORMULA PARA ELECTRICIDAD ................................................. 2.2.1-81


TABLA 45:FORMULA MAQUINARIA, EQUIPOS.............................................. 2.2.1-81



TABLA 48: FORMULA PARA EL TRABAJO ..................................................... 2.2.1-82

TABLA 49: FORMULA PARA LA ELECTRICIDAD ............................................ 2.2.1-82


TABLA 51: FORMULA DE MAQUINARIA Y EQUIPOS ..................................... 2.2.1-83

TABLA 52: FORMULA PARA EDIFICIOS ......................................................... 2.2.1-83

TABLA 53: FORMULA PARA EL CAFÉ TOSTADO........................................... 2.2.1-84

TABLA 54: FORMULA GASOLINA Y DIÉSEL .................................................. 2.2.1-84

TABLA 55: FORMULA ELECTRICIDAD ........................................................... 2.2.1-84



TABLA 58: FORMULAS EDIFICIOS ................................................................. 2.2.1-85

TABLA 59: FORMULAS EDIFICIOS ................................................................. 2.2.1-85

TABLA 60: FORMULA DE TRABAJO ............................................................... 2.2.1-86

TABLA 61: FORMULA DE ELECTRICIDAD ..................................................... 2.2.1-86




TABLA 65: FORMULA CAFÉ INSTANTÁNEO .................................................. 2.2.1-87

CAPÍTULO I – PROBLEMA Y OBJETIVOS

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En Colombia se requieren propuestas integrales sobre Eficiencia Energética (E.E)

multidimensional que vayan de la mano o sean soportadas en las tecnologías de la

información y las comunicaciones, que propicien toma de decisiones y/o acciones

que permitan generar soluciones que aporten a la sustentabilidad ambiental. La

ausencia de este tipo de propuestas influye directamente en los costos del consumo

energético, la demanda de recursos para la producción de energía, el incremento en

el costo de los servicios básicos, una degradación de los ecosistemas, una

disminución en los servicios ambientales, y finalmente un potencial deterioro en la

calidad de vida del pueblo colombiano. Abordar estas problemáticas por parte de la

sociedad moderna, implica desarrollar procesos metodológicos, que generen

innovación y así impactar en áreas del conocimiento de las ciencias ambientales por

medio de métodos de valoración ambiental integral (Emergy) apoyada en

herramientas tecnológicas principalmente de software, que permita comprender y

medir los flujos de la energía multidimensional. Es precisamente la búsqueda de una

nueva visión de E.E multidimensional apoyados en herramientas tecnológicas que

aporten a el proceso productivo agrícola de café, centro de la presente investigación.

En los últimos años, la mayoría de investigaciones sobre E.E. multidimensional,

han centrado sus esfuerzos en ofrecer soluciones tecnológicas [3], y herramientas de

buenas prácticas y mejoras técnicas para la E.E. multidimensional, generando

grandes conocimientos y aportes en campos como la industria, el transporte y la

construcción principalmente [4]. A pesar de los grandes avances realizados, las

demandas de recursos energéticos por parte de la sociedad van en aumento,

además, no se evidencia una aproximación conceptual que permita evaluar y

examinar el impacto de la E.E. multidimensional a nivel territorial (dentro de sus

respectivas prácticas, como por ejemplo: los sistemas agrícolas), de este modo, es

necesario indicar que las problemáticas ligadas a la energía, deben ser abordadas

desde un paradigma sistémico e interdisciplinar, cuyo fundamento sea el respeto por

los límites que proveen los sistemas naturales[5].

Dado el contexto anterior nos centramos en la agricultura moderna, la cual en

gran parte ha invertido sus esfuerzos en medir e incrementar la productividad (en

términos monetarios), sin valorar el coste energético, ambiental de estos sistemas

contribuyendo así a minimizar los aportes a los ecosistemas. Para el caso de

Colombia, la complejidad de su agricultura, requiere de análisis sistémicos para

comprender y proponer alternativas o soluciones tecnológicas que ayuden a la

sustentabilidad de las comunidades. Es por ello, que el abordaje del proceso

productivo agrícola de café necesita de un enfoque tecnológico que permita generar

herramientas para la optimización que desencadene en buena toma de decisiones en

estos procesos desde una visión de E.E multidimensional.

En este sentido y dada la importancia del café en nuestro país por su trayectoria en

calidad y producción que se ha desarrollado comercialmente desde finales del siglo

XIX [6]. Esta producción de café se incrementó en 56% entre 2012 y 2014 (de 7.5

millones de sacos a 12 millones aproximadamente), viéndose reflejado en el

crecimiento del producto interno bruto (PIB) del sector cafetero de 27% en 2013 y

18% en 2014, y contribuyendo para el año 2014 con el 19% del crecimiento de todo

el sector agropecuario, que fue de 3.5% (Federación Nacional de Cafeteros de

Colombia, 2014). Además, para el año 2014 vinculó a 563.000 familias que se

dedican a esta actividad. En el 2016, Colombia fue el tercer productor de café en el

mundo con 14 millones de sacos aproximadamente (equivalente al 9.23% de la

producción mundial), antecedido por Brasil y Vietnam[7] Estos datos permiten

consolidar al café como el principal producto de la locomotora agropecuaria y

demuestran el gran aporte a la economía rural colombiana, es por estos motivos que

se ha observado una gran necesidad de buscar alternativas en el desarrollo de

herramientas tecnológicas que permitan medir la eficiencia en estos, tomar buenas

decisiones y así optimizar estas cadenas productivas del agro.

No obstante, en la cotidianidad de estos sistemas productivos, existen diversos

problemas que afectan la E.E multidimensional. Por ejemplo, en el sistema

productivo agrícola de café es común encontrar las siguientes fallas: i) estructurales:

no producir los colinos o almácigos de café en la finca; no contar con herramientas

de registro y análisis de costos; no contar con un buen sistema de renovación de

cultivos; uso de tecnologías inadecuadas; ii) funcionales: malas decisiones en la

fecha de siembra; no tener un manejo integrado de arvenses; fertilizar sin análisis

previos de suelo; no tener un manejo integrado de enfermedades como broca [8].

Esta situación requiere de un análisis sistémico del proceso productivo agrícola de

café; que aporte una comprensión real de la E.E multidimensional en todo este

proceso.

En este contexto, el problema de investigación es:

En los procesos productivos agrícolas (Café u otros) se requieren herramientas

tecnológicas (software) para realizar el cálculo de la E.E multidimensional, donde

esta herramienta permita analizar los múltiples flujos de energía en una cadena

productiva agrícola de café, y así estimar su eficiencia.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo General

Diseñar una arquitectura software para calcular la E.E multidimensional en un

sistema agrícola de café.

1.2.2 Objetivos Específicos

Caracterizar el sistema agrícola de café en relación a sus flujos energéticos.

Establecer la arquitectura para el desarrollo de la plataforma.

Desarrollar y evaluar técnicamente la plataforma software que entregue

indicadores del comportamiento de un sistema cafetero en relación a sus

flujos energéticos.

CAPÍTULO II – ESTADO DEL ARTE Y MARCO TEÓRICO

2.1 ESTADO DEL ARTE

Se usó la técnica de mapeo sistemático planteada en[9] con la cual se pudo

profundizar en el tema de la E.E multidimensional en un proceso productivo agrícola

de café, ordenar en categorías las investigaciones publicadas, y encontrando las

brechas del conocimiento que no han sido abordadas hasta el momento. Para hacer

el mapeo, se emplearon 3 fuentes de información científica: Science Direct, Google

Scholar y IEEE Xplore; esta base de datos fue elegida debido a que el Centro

Nacional de Investigaciones de Café (Cenicafé) desde el año 1938 ha invertido

esfuerzos en la investigación, con el objeto de estudiar los aspectos relacionados con

la producción en las fincas, la cosecha, el beneficio, la calidad del grano, el manejo y

la utilización de subproductos de la explotación cafetera, y la conservación de los

recursos naturales de la zona cafetera colombiana. Para la revisión, usamos las

siguientes 3 cadenas de búsqueda: “Plataforma/software/aplicaciones de E.E”, “E.E +

agricultura”, “E.E + café” y “Plataforma de E.E. + café”. Inicialmente analizamos 40

textos científicos, a los cuales se les aplicaron los siguientes criterios: i) inclusión:

trabajos que aborden el tema de producción de café y los subproductos del café; los

cuáles propongan conclusiones sobre el uso de estos. ii) Exclusión: estudios donde

el uso de subproductos del café no sea tenido en cuenta o no aporten información útil

para el proyecto.

Tabla 1 Resultado de la búsqueda (documentos filtrados).

CADENA DE BUSQUEDA

ARTICULOS POR FUENTE DE

BUSQUEDA TOTAL

SCIENCE

DIRECT

GOOGLE

SCHOLAR

IEEE

Xplore

Plataforma/software/aplicaciones

de E.E 3 4 3 10

E.E + agricultura 1 6 0 7

E.E + café 1 0 0 1

Plataforma de E.E. + café 4 3 3 10

TOTAL 9 13 6 28

Una vez fueron seleccionados los trabajos relevantes, definimos tres facetas de

clasificación, con sus respectivas categorías: i) Faceta temática: Producción de café

y subproductos; Optimización y desperdicios de café; Subproductos de café e

impacto ambiental. ii) Faceta de Investigación: Validación de la investigación;

Evaluación de la investigación; Artículos teóricos. iii) Faceta de Contribución: Buenas

prácticas agrícolas; Mitigación de la contaminación; Uso de subproductos para

generación energética; Uso de subproductos para alimentación animal o abonos;

Uso de subproductos para consumo humano; Uso de subproductos para otras

aplicaciones.

Ilustración 1: Esquema de clasificación textos científicos

Se empleó un diagrama de dispersión x-y en forma de burbujas para informar la

frecuencia de las publicaciones en cada categoría, identificando los énfasis de

investigaciones anteriores, brechas y posibilidades para futuros estudios. El tamaño

de una burbuja es proporcional al número de artículos que están en el par de

categorías que correspondan a las coordenadas de la burbuja. El diagrama permite

visualizar: i) en el cuadrante 1 la relación entre la faceta temática (eje y) y la faceta

de contribución (eje x-); ii) en el cuadrante 2 la relación existente de la faceta

temática (eje y) y la faceta de investigación (eje x+).

Ilustración 2: Diagrama visualización del mapeo sistemático

En el cuadrante 1 se observa que la mayoría de investigaciones sobre la temática

de plataforma de E.E. contribuyen a plantear soluciones tecnológicas. Se aprecia

también que los estudios sobre E.E. y agricultura están contribuyendo a una mirada

integral de la E.E., estas investigaciones son entorno a la herramienta de evaluación

ambiental EMERGY (Se entiende por toda la energía útil que de una manera u otra

aporta en la transformación de productos o servicios). Por otra parte, los artículos

sobre E.E. y café en su mayoría han contribuido al análisis desde una perspectiva de

agro-ecosistemas. Finalmente, la brecha del conocimiento identificada es que no

existen plataformas de E.E. en el sistema agrícola de café que estén contribuyendo a

un análisis integral de la E.E. multidimensional. En el cuadrante 2 se evidencia que la

mayoría de estudios han centrado sus esfuerzos en realizar validaciones y

evaluaciones de la investigación.

2.2 MARCOS DE REFERENCIA

2.2.1 Marco Teórico – Conceptual

Este trabajo se centra en el diseño de una arquitectura para el cálculo de la E.E

multidimensional en un sistema agrícola de café, en primer lugar, se ofrecen unas

definiciones o conceptos básicos. Posteriormente, dado que la plataforma depende

en gran parte o se puede ver favorecida por los estándares de programación, se

dedicará una sección a la revisión de los estándares más reconocidos a nivel

mundial. Finalmente se muestran algunos casos de estudios.

2.2.2 Definiciones.

2.2.2.1 Plataforma:

Es un sistema que se utiliza como base para el funcionamiento de módulos de

software o hardware determinados que sean compatibles. Cuando se definen las

plataformas se establecen los tipos de arquitectura, sistema operativo, lenguajes de

programación e interfaces de usuario.

En la actualidad existe un número bastante amplio de plataformas, las cuales

pueden agruparse en: comerciales, de software libre y desarrollo propio (Rodríguez,

2005). A continuación, se explicarán estás:

2.2.2.2 Plataformas comerciales.

Para su utilización se debe realizar pagos a empresas, ya sea las desarrolladoras

del sistema, o aquellas que lo distribuyen, entre las más conocidas esta Blackboard,

WebCT, QSMedia, Saba, entre otras. Estos son sistemas enormemente robustos con

una gran documentación, con diversas funcionalidades que se pueden expandir de

acuerdo a la necesidad y del presupuesto que se tiene para la ejecución del proyecto

(Rodríguez, 2009). Para la adquisición de estas plataformas es necesario comprar la

licencia.

Dentro de estas se encuentran:

FirstClass

eCollege

Blackboard

WebCet

Este tipo de plataforma cuenta con un tipo de ventajas y desventajas.

Ventajas:

Fácil instalación.

Asistencia técnica ágil y rápida.

Derecho a actualizaciones por nuevas versiones del software.

Desarrollo de implementación para módulos específicos.

Alta fiabilidad y confianza en el sistema.

Desventajas:

Implica ciertos costes monetarios

Si quieres tener un aspecto más personal debería tener ciertas cualidades

en diseño, conocer a alguien que lo haga o estar dispuesto a pagar a

alguien para que lo haga.

Una de las principales frustraciones de estas plataformas es lo limitado que

resulta a la hora de personalizarlo. Estas limitaciones varían de una

plataforma a otra.

2.2.2.3 Plataforma de software libre.

Como su propio nombre lo indica son plataformas de código abierto a la

comunidad, son distribuidas bajo la licencia GPL (Licencia Pública General). Entre las

ventajas que ofrece este tipo de plataformas tecnológicas es la posibilidad de

acceder al código fuente, para realizar ajustes, crear nuevas funcionalidades que

permitan satisfacer las necesidades o requisitos propios. Diferente a las plataformas

comerciales, en las libres generalmente no hay que pagar por sus licencias ni sus

actualizaciones. Una ventaja adicional de las plataformas libres, es la de reutilizar

código para la creación de otras aplicaciones. Finalmente, las actualizaciones y

versiones de las funcionalidades para las plataformas libres, surgen gracias a las

decisiones que toman los usuarios y no una empresa concretamente[10]. Igual que

las plataformas comerciales, en las libres hay una gran variedad de desarrollos, entre

ellas se encuentran:

Bazaar.

Claroline.

Moodle.

Ilias.

Dokeos.

Sakeos.

Ventajas del software libre:

No tenemos que pagar

Queda bajo nuestro buen criterio el uso que le demos

La gran comunidad existente

El desarrollo de código abierto produce programas con menos errores

Programas más eficientes en el uso de recursos que el software propietario

Capacidad para modificar el software de modo que se adapte a las

necesidades específicas del usuario.

Desventajas:

Sigue siendo una opción minoritaria entre los consumidores particulares

No se ven hileras de paquetes de atractivos colores en los estantes de las

tiendas de computación

La inexistencia de cursos de capacitación de los mismos

2.2.2.4 Plataforma de desarrollo propio.

Este tipo de plataformas se diferencia de las anteriormente mencionadas porque

no están dirigidas a su comercialización, ni pretende una distribución masiva a un

conjunto de organizaciones como las de software libre. Estas surgen en instituciones

y grupos de investigación, con el objetivo de responder a necesidades propias.

2.2.2.5 Arquitecturas:

Una arquitectura es una descripción de las estructuras del sistema o en si es una

descomposición de los módulos, procesos, despliegues, capas, etc. La arquitectura

es el primer artefacto que se puede analizar para determinar qué tan bien se están

logrando sus atributos de calidad, también es pertinente al plan del proyecto. Una

arquitectura sirve como vehículo para la comunicación, es la manifestación de las

primeras decisiones de diseño y es una abstracción reutilizable que se puede

transferir a nuevos sistemas. Estas son las cosas que se quieren decir cuando se

utiliza la palabra arquitectura.[11]

Según [12] la conceptualización de la arquitectura del sistema, tal como se

expresa en una descripción de arquitectura, ayuda a la comprensión de la esencia y

las propiedades clave relativas a su comportamiento, composición y evolución, que a

su vez afectan a cuestiones como la viabilidad, la utilidad y el mantenimiento del

sistema.

Esta norma internacional nos provee una visión de cómo establecer una buena

práctica coherente para el desarrollo de arquitecturas, frameworks (convenciones,

principios y prácticas para la descripción de marco de trabajo o estructura

establecida dentro de un dominio específico de aplicación y / o comunidad de partes

interesadas) y lenguajes de descripción de arquitectura.

Es la estructuración del sistema que se crea en etapas tempranas del desarrollo y

representa un diseño de alto nivel del sistema, el cual tiene dos propósitos primarios:

satisfacer los atributos de calidad (desempeño, seguridad, modificabilidad), y servir

como guía en el desarrollo.

Dentro de un proyecto software, e independientemente de la metodología que se

utilice, se puede hablar de “desarrollo de la arquitectura de software”, esta precede a

la construcción del sistema, está dividido en las siguientes 4 etapas: requerimientos,

diseño, documentación y evaluación. Cabe señalar que las actividades relacionadas

con el desarrollo de la arquitectura de software generalmente forman parte de las

actividades definidas dentro de las metodologías de desarrollo [13].

2.3 Sistema Cafetero:

Ilustración 3: Etapas del proceso productivo agrícola de café

Siembra: Según la guía ambiental para el sector cafetero [14] en esta etapa es

recomendable considerar las siguientes prácticas: construcción del germinador,

construcción del almácigo, preparación del terreno, trazado ahoyado y siembra,

fertilización, control de arvenses, control de plagas, manejo de enfermedades,

conservación de suelos y aguas.

Cosecha: esta etapa en Colombia, en su mayoría se realiza de manera manual,

aquí se debe recoger, en su totalidad, sólo los frutos maduros, para garantizar la

mayor productividad de café pergamino seco y reducir infestaciones de broca [14].

Además, se sugiere: minimizar siempre el contacto de los frutos con el suelo; sólo

recoger frutos sin daño; en el caso de recoger café inmaduro o con algún tipo de

deterioro, beneficiar y procesar por separado; verificar que los utensilios de

recolección y transporte de café, estén limpios y en buen estado [15].

Beneficio: Es la etapa donde a través de una serie de actividades se convierte el

café cerezo obtenido en la cosecha, en café pergamino. Existen dos tipos de

beneficio:

El beneficio seco (poco practicado en Colombia), que consiste en poner a

sobre madurar la café cereza en la planta, y luego hacer una deshidratación

del fruto (de 15 a 20 días) mediante exposición solar o de forma mecánica,

con el objetivo de secar completamente la cereza, y poder realizar la

remoción de la piel seca y el mucílago, obteniendo así el café pergamino.

El beneficio húmedo (más usado en Colombia, en particular con tipos de

café de procedencia arábica), consiste en la eliminación mecánica del

exocarpio mediante uso de agua y del mesocarpio por fermentación,

seguido del lavado para producir café pergamino (según la Norma Técnica

Colombiana 3314).

Secado: Es la etapa del beneficio del café, donde el café pergamino se deja secar

para reducir su contenido de humedad. El secado puede hacerse de manera natural

empleando la energía solar: en patios, en infraestructuras simples como paseras,

camas africanas, marquesinas, carros o silos, etc. O se puede usar un secado

mecánico con ayuda de secadoras estáticas (silos), rotativas (Guardiola), o

verticales[16].

Trillado: Es una de las etapas finales del proceso de beneficio, donde a partir del

café pergamino se obtiene el café almendra o verde listo para su venta o tostión

según sea el caso. El trillado consiste en separar del grano el pergamino o

“cascarilla”, generalmente se lleva a cabo en una máquina de trilla[15].

Las etapas de Tostión y Molienda son las últimas en el proceso productivo de café

la primera de ellas consiste en exponer el café almendra a altas temperaturas,

durante un período de tiempo determinado, en hornos de torrefacción especiales; y la

molienda es el proceso que usa el café tostado para la extracción de componentes

solubles (café instantáneo).

2.4 Energía multidimensional:

En los procesos productivos agrícolas es necesario hacer visible la existencia y los

aportes de los recursos naturales, requiriendo para ello de herramientas de

valoración integral, donde se adopte un enfoque sistémico del proceso. Para este fin,

se han generado enfoques alternativos [17];[18]). Por ejemplo, en el marco de la

Evaluación Ambiental del Milenio [19], se ha redescubierto el papel de la física sobre

el concepto de valor, llevando a la posibilidad de analizar cualquier sistema agrícola

bajo las implicaciones de las leyes de la termodinámica [20].

Para esta investigación, se entenderá por energía multidimensional, a todas las

fuentes de entrada de energía útil en un sistema agrícola, estás pueden ser: energía

solar, recursos naturales (renovables, no renovables), insumos requeridos en el

proceso (fertilizantes, semillas, pesticidas, combustibles), bienes y servicios

(maquinaria, mano de obra, servicios públicos), etc. Para lograr que este sistema sea

eficiente, es necesario maximizar la entrada de energía útil y encauzarla a la

producción de bienes y servicios, para nuestro caso la producción de café.

CAPÍTULO III- METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN

3.1 Metodología de investigación.

Para el desarrollo de esta investigación se usaron dos fases metodológicas.

Fase I: se empleó la herramienta de “Emergy Analysis” [17] aplicada al sistema

agrícola de café. En primera instancia, se realizó una revisión de la literatura sobre

los conceptos de E.E integral y energía multidimensional. En este sentido, se

observó que la Emergía ofrece un marco teórico y conceptual que permite analizar la

E.E. de un sistema agrícola de forma integral [21]. El concepto de Emergía es: “la

energía útil que se ha usado directa o indirectamente para generar un producto o

servicio”. Para el sistema agrícola de café, encontramos diferentes fuentes

energéticas (ver Fig. 4), tales como la energía solar, recursos naturales (renovables,

no renovables), los insumos requeridos para el proceso, fertilizantes, semillas,

pesticidas, combustibles), bienes y servicios (maquinaria, mano de obra, servicios

públicos). Para lograr que este sistema sea eficiente, es necesario maximizar la

entrada de energía útil y encauzarla a la producción de bienes y servicios, en este

caso café.

Ilustración 4: Diagrama de flujos de energía en relación a las etapas del sistema agrícola de café

3.1.1 Relaciones emergentes básicas:

Las contribuciones provenientes de la sociedad (economía): F = M + S

Contribuciones de la naturaleza: I = N + R

Producción energética del sistema: Y = I + F

Los flujos colocados en el diagrama se enumeran a continuación:

I: La naturaleza proporciona energía renovable (R) y no renovable (N).

R: Flujo de recursos naturales renovables (trabajo del medio ambiente).

Energía solar directa (lluvia, viento e irradiación derivada de la luz del sol);

Mares (la fuerza gravitacional de la Luna actúa en los sistemas ubicados en la

orilla del mar);

Seguimiento geológico (producido por la energía interna de la Tierra);

Productos de los ecosistemas naturales que contribuyen al bienestar de la

población local y la producción rural, si se consumen a tasas por debajo de la

velocidad de reposición.

N: Flujo de recursos naturales no renovables (desgaste del ambiente).Suelo,

depósitos de agua, biomasa vegetal y animal de ecosistemas naturales

consumidos por el hombre a tasas por encima de la velocidad de reposición.

F: Contribución de la economía, que retroalimenta materiales (M) y servicios (S).

M: Flujo de materiales, combustibles y bienes provenientes de la actual economía.

Insumos agrícolas (fertilizantes, pesticidas, calcáreos); Agua para irrigación (en

conductos, canales y surcos); Energéticos (combustibles y electricidad); Máquinas

para la producción agrícola y agroindustrial (bienes de capital); Animales de

labranza;

S: Flujo de servicios y mano de obra. Trabajo humano directo e indirecto

(administración, información); Acciones gubernamentales (control de precios,

educación, salud, comunicaciones, impuestos, infraestructura); Subsidios directos

o compensaciones económicas del gobierno; Recursos financieros (proyecto,

capital inicial); Impacto económico de las leyes y normas reguladoras (medio

ambiente, trabajo, etc.); Determinación de precios por las fuerzas del mercado:

organización de los países (mercados regionales), de los intermediarios, de los

productores de alimentos (cooperativas, sociedades, etc.), organización de los

consumidores de alimentos; Cultura (imagen de la calidad y valor de los

alimentos).

Y: Producción deseada y no deseada del sistema. Producto principal y productos

secundarios (subproductos); Residuos del cultivo, del beneficiamiento

agroindustrial y del tratamiento de residuos (sino se reciclen); Lixiviación

(desperdicios de fertilizantes, plaguicidas); Biodiversidad; Gases; Suelo perdido;

El diagrama posibilita clasificar los diferentes flujos según su origen, ya sean

producto de la naturaleza (I) o de la economía (F), además para cada flujo es posible

distinguir una parte renovable (R) y no renovable (N). La Tabla I resume esta

clasificación.

Tabla 2: Tipos de energía presentes en un sistema, según la metodología de Emergía

Entradas al Sistema Descripción

I: Contribución de la naturaleza Recursos locales gratuitos, I= R + N

R: Recursos renovables provenientes de la naturaleza

Sol, lluvia, viento, marea (%RR=100%)

N: Recursos no renovables provenientes de la naturaleza

Recursos con renovabilidad lenta, como por ejemplo el suelo y la biodiversidad

(%RN=0%)

F: Recurso económico Recursos pagados, F = M + S

M: Materiales M = MR + MN

MR: Materiales de energía renovable Parte renovable del material (%RM)

MN= Materiales de energía no renovable Parte no renovable del material (100-%RM)

S: Servicios S = SR + SN

SR= Servicios renovables Parte renovable de servicios (%RS)

SN= Servicios no renovables Parte no renovable de servicios (100-%RS) Y: Emergía Total Y = I + F

Los flujos de energía que interactúan en cada una de las etapas de producción,

fueron identificados gracias a un análisis bibliográfico exhaustivo sobre el sistema

productivo de café, y a entrevistas y trabajo de campo realizado en la finca

experimental (Los Naranjos), ubicada en el Parque Tecnológico del Café –

TECNICAFÉ, en Cajibío, Cauca, Colombia (21 ° 35'08 "N, 76 ° 32'53” W) [22].

Fase II: en segunda instancia se utilizó “design thinking”[23] para diseñar una

arquitectura software, que permita realizar los cálculos de emergía en una finca

cafetera. Para el desarrollo de esta fase se realizó: levantamiento de requerimientos,

recolección de datos, elaboración de la base de datos, y la definición de la

arquitectura software. Las fases propuestas en [23] son (ver figura 2):

Ilustración 5: Metodología design thinking

Empatizar (busca conocer el problema de cerca e interiorizarlo): sitio de estudio

finca experimental (Los Naranjos), ubicada en el Parque Tecnológico del Café –

TECNICAFÉ, en Cajibío, Cauca, Colombia. Dentro de los principales objetivos de

este lugar, está la producción de café verde excelso que cumple con los requisitos de

calidad para ser exportado. Para ello, cuentan con las 4 etapas principales de

producción: siembra, cosecha, beneficio, y trillado. Para conocer en detalle el

proceso, se realizaron diferentes visitas al lugar, se tomaron audios y grabaciones de

las entrevistas hechas a mayordomos, operarios, y administradores de la finca.

Finalmente, esta información recolectada fue contrastada con bibliografía existente.

Definir (busca interpretar el problema): posterior a la fase de empatía, se vio la

necesidad de crear una herramienta que permita sistematizar inventarios

energéticos. Se requiere que está solución sea de fácil acceso, uso, y que tenga una

retroalimentación real acerca de los flujos de energía que están aportando en cada

una de las etapas del proceso del café.

Idear (etapa de creatividad para ofrecer soluciones): para esta fase cada

integrante del equipo (multidisciplinar, donde se cuenta con expertos en informática,

ciencias ambientales, y ciencias agrícolas) dio posibles soluciones a este problema.

Este aporte multidisciplinar condujo a la idea de diseñar una arquitectura software

que realice el inventario de las energías que están interactuando en cada una de las

etapas de proceso productivo agrícola de café. Para ello es necesario inicialmente

definir la base de datos.

Prototipar (construir las ideas): para el desarrollo de la plataforma se dividió en dos

fases la primera fue la creación de la arquitectura de software la cual se estableció

bajo la estructura de modelo, vista, controlador, en la parte del modelo se hace el

POOL DE CONEXIONES para el almacenamiento en la base de datos, para la capa

de vista se creó la INTERFAZ DE USUARIO y la LOGICA DE INTERFAZ, la cual

permite hacer las peticiones que el usuario desee al sistema y así mismo ver su

respuesta en XML y para la parte de controlador se tiene la LOGICA DE NEGOCIO y

el ACCESO A LOS DATOS, donde recibe todos los eventos de entrada que son todas

las etapas del café y los flujos de energía que influyen en su proceso, contiene las de

gestión de eventos como las formulas, cálculos y algoritmos, la cual define que datos

se deben ingresar y sus medidas, para realizar los las transformidades de la energía

y tener como resultado la emergía en el sistema cafetero, para esto se usa como

herramienta PHP, MYSQL, JAVASCRIPT Y BOOTSTRAP, como segunda fase se

tiene la base de datos desarrollada en MYSQL, la cual tiene diferentes tablas donde

contiene la trazabilidad de todo el proceso del sistema cafetero en cada una de sus

etapas y sus fases, con este se define la estructura para el desarrollo de la

plataforma, para una tercera fase se plantea el desarrollo de la herramienta que

permite ver como resultado la emergía e indicadores de la misma

Evaluar (Probar prototipo), en esta etapa que será desarrollada en una tercera

fase se pretende llevar a los usuarios la plataforma de cálculo de eficiencia

energética en un sistema cafetero para que ingresen los datos de sus sistemas y

puedan tener una retroalimentación real de los flujos de energía y como resultado de

su transformidad puedan ver la emergía.

3.2 Área de Estudio (Tecnicafé – Finca los Naranjos)

Tecnicafé es el primer parque tecnológico de innovación en agricultura que tiene

Colombia y el primero en Café, del mundo, se encuentra ubicado en el municipio de

Cajibío en el departamento del cauca, este lo conforman numerosas fincas cafeteras

entre ellas la finca los Naranjos (lote 10) donde se tomo como referencia una

hectárea para realizar nuestra investigación.

Ilustración 6: planta de Tecnicafé

Ilustración 7: fincas que conforman Tecnicafé

CAPITULO IV - CARACTERIZACIÓN DE FLUJOS ENERGETICOS EN LA

CADENA PRODUCTIVA AGRICOLA DE CAFÉ – Finca los Naranjos.

4.1 Caracterización de flujos energéticos.

El siguiente diagrama [24] ilustra, de manera simplificada, el funcionamiento de un

sistema productivo agrícola:

Ilustración 8: Diagrama simplificado de un sistema productivo agrícola [17])

Para la identificación de los flujos energéticos en un sistema agrícola de café, es

necesario caracterizar las etapas que se realizan en este proceso productivo (ver Fig.

17). De esta manera, es posible detallar los flujos de energía que están aportando al

sistema en cada una de estas etapas.

Ilustración 9: Diferentes flujos de energía que interactúan en las etapas de producción de café.

4.1.1 Etapa de siembra:

Esta etapa nos permite preparar el suelo ya que de ella depende la rapidez de

crecimiento y desarrollo de los árboles, la iniciación de la producción, la cantidad y

calidad de ésta, la resistencia al ataque de plagas y enfermedades y la duración de

su vida productiva, Con el fin de contrarrestar los efectos negativos que ocasione la

manipulación del suelo se recomienda adoptar una serie de prácticas para la

conservación de los suelos, como son: adecuada localización del cultivo del café,

desagües naturales, zanjillas de absorción, zanjillas de desagüe, acequias de ladera,

canales de desviación, uso de barreras vivas, siembras en contorno, barreras

muertas, establecimiento de sombrío, incorporación de materia orgánica, cultivos

intercalados o asociados al café.

Ilustración 10: preparación de la tierra (semilleros)

Ilustración 11: siembra de árbol de café

4.1.2 Etapa de cosecha:

En esta etapa se cosechan manualmente sólo los granos de café que alcanzan el

estado de madurez completa, reconocidos por el color rojo y amarillo, para el caso de

la variedad Colombia.

Ilustración 12: selección del café en cosecha

4.1.3 Etapa de beneficio:

Proceso en el cual se logra la transformación de café en cereza a café pergamino

seco mediante la separación de las partes del fruto y secado de los granos, con el fin

de conservar su calidad física, organoléptica y sanitaria.

Ilustración 14: proceso de beneficio

4.1.4 Etapa de Trillado:

El trillado o curado consiste en el descascarado o pelado de la cubierta del grano,

eliminando por pulimento las cáscaras plateadas y finalmente su clasificación

Ilustración 15: proceso del trillado del café

Ilustración 134: proceso de beneficio

CAPITULO V – DISEÑO DE LA PLATAFORMA

5.1 Diseño de la base de datos.

Se definió la estructura de la base datos para el análisis de los flujos de energía en

un sistema cafetero, desde la etapa de siembra hasta el trillado (ver Figura 4).

Ilustración 16: Diseño de la base de datos para el análisis energético en un sistema cafetero

Dentro de la base de datos se tienen relacionados una serie de elementos los

cuales estas divididos en diferentes tablas, en estas se almacena la información de

una forma ordenada y concisa, para una mejor descripción, estas están divididas de

la siguiente forma: tabla de usuario relaciona las personas que tienen a cargo la

manipulación de la plataforma con sus respectivos permisos para la manipulación de

la información que se maneja, la tabla finca se describe el nombre de la finca o

terreno al que se le realiza el procesos de emergía y otros datos como son su

ubicación, propietario entre otros, en la tabla elementos se almacenas las fases que

tiene un cultivo de café (siembra, cosecha, beneficio, trillado) y las diferentes

energías que alimentan estas etas etapas, estas energías se denominan como

contribuyentes de la naturaleza y recursos de la economía, para los de la naturaleza

se conocen como energías renovables y las no renovable y los de la economía son

los servicios y materiales, por ultimo estala tabla de resultados, es la que almacena

los valores obtenidos durante las diferentes fases del cultivo del café y nos permite

recopilar los valores necesarios para realizar la transformada y poder calcular la

emergía.

5.2 Diseño de la arquitectura software.

La arquitectura de software que se empleara en la plataforma de medición de

flujos de energía facilitará la comunicación entre todas las partes interesadas, esta

muestra también como está estructurado el sistema y de cómo trabajan juntos los

componentes, esta arquitectura permite a la lógica de interfaz creada en PHP, JAVA

SCRIPT y BOOTSTRAP, conectar con la lógica de negocio la cual realizara todas las

operaciones y cálculos de eficiencia energética y nos permitirá acceder a los datos

almacenados en la base de datos creada en MySQL a través de un pool de

conexiones creadas en PHP con sentencias SQL conectadas con servicios

REST(GET, PUT, UPDATE, DELETE).

Ilustración 17: Diseño de la arquitectura software

5.2.1 Definiciones:

5.2.1.1 PHP:

(Acrónimo recursivo de PHP: Hypertext Preprocessor) es un lenguaje de código

abierto muy popular especialmente adecuado para el desarrollo web y que puede ser

incrustado en HTML[25].

5.2.1.2 JAVA SCRIPT:

Es un lenguaje ligero e interpretado, orientado a objetos con funciones de primera

clase, más conocido como el lenguaje de script para páginas web, pero

también usado en muchos entornos sin navegador, tales como node.js, Apache

CouchDB y Adobe Acrobat. Es un lenguaje script multi-paradigma, basado en

prototipos, dinámico, soporta estilos de programación funcional, orientada a objetos e

https://en.wikipedia.org/wiki/First-class_functions

https://en.wikipedia.org/wiki/First-class_functions

http://en.wikipedia.org/wiki/JavaScript#Uses_outside_web_pages

http://nodejs.org/

http://couchdb.apache.org/

http://couchdb.apache.org/

https://www.adobe.com/devnet/acrobat/javascript.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Prototype-based

https://en.wikipedia.org/wiki/Prototype-based

imperativa[26].

5.2.1.3. BOOTSTRAP:

Es una biblioteca multiplataforma o conjunto de herramientas de código

abierto para diseño de sitios y aplicaciones web.

Bootstrap contiene plantillas de diseño, tipografías, tablas, imágenes, formularios,

botones y otros elementos de presentación basados en HTML y CSS. Se desarrolló

como un proyecto interno de la empresa Twitter para agilizar los desarrollos.

5.2.1.4 MySQL:

MySQL es un sistema de gestión de bases de datos que cuenta con una doble

licencia. Por una parte es de código abierto, pero por otra, cuenta con una versión

comercial gestionada por la compañía Oracle. Actualmente, es la base de datos de

código abierto más famosa y utilizada en el mundo entero.

Como él, podemos encontrar otras como la propia Oracle o Microsoft SQL Server.

Todas tienen la misma finalidad y se utilizan en el mismo entorno, que no es más que

el desarrollo web, y son las que más se utilizan actualmente para dar forma y facilitar

la comunicación entre webs y servidores[27].

https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo_abierto

https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%B3digo_abierto

CAPITULO VI- RESULTADOS Y DISCUSIÓN

6.1 Resultados y discusión.

6.1.1 Resultados de emergy:

En las tablas (ver tabla 3,4,5) se puede observar los resultados obtenidos de la

investigación que se realizo sobre la eficiencia energética en un cultivo de café, este

se realizo en las instalaciones del parque tecnológico del café (Tecnicafé), tomando

como muestra una hectárea de producción de la finca los naranjos.

Tabla 3: resultados de emergy



6.2 Resultados de la plataforma

Se realiza la arquitectura software para realizar el cálculo de las diferentes

energías que alimentan un cultivo de café y esta se divide de la siguiente forma:

La siguiente grafica es la vista principal del software, en esta podemos realizar la

recolección de la información de cada una de las energías que contribuyen en un

sistema cafetero.

6.2.1 Vista principal

Ilustración 18: vista principal de la plataforma

6.2.2 Datos

En la grafica () se toman los registros del sistema cafetero y el área a la que se le

realiza el análisis de emergy.

Ilustración 19: recolección de datos

6.2.3 Recursos de la naturaleza

En las graficas (20) se toman los valores de los recursos de la naturaleza.

Ilustración 20: recaudo de los recursos naturales

Ilustración 21: recaudo de los recursos naturales

Ilustración 22: recaudo de recursos naturales

6.2.4 Materiales de la economía

En la grafica (23) se detalla y se toma cada dato que provenga de la economía.

Ilustración 23: recaudo de información de materiales de la economía

Ilustración 24: recaudo de información de materiales de la economía

6.2.5 Financiamiento

En figura (25) se suministra la información de la parte financiera.

Ilustración 25: recaudo de información financiera

6.2.6 Infraestructura

Figura (26) suministra la información de lo que conforma la infra-estructura en todo

el proceso del cultivo de café.

Ilustración 26: recaudo información de la infra-estructura

6.2.7 Servicio de la economía.

Grafica (27) se recolecta la información de los servicios de la economía.

Ilustración 27: recaudo información de los servicios de la economía

Ilustración 28: recaudo información de los servicios de la economía

6.2.8 Productos de la agricultura

Grafica (29) toma los valores que hacer parte de la agricultura.

Ilustración 29: recaudo información de productos de la agricultura

6.2.8 Productos del área de protección.

Grafica (30) toma la información de los productos que se utilizan para mantener la

biodiversidad.




6.2.9 Sub productos

En la grafica (33) se registra los trabajos realizados fuera del área de trabajo.

Ilustración 33: recaudo información de los subproductos

Esta plataforma nos permite registrar y alimentar la base de datos donde se

almacena los diferentes registras de cada una de las energías que componen un

sistema cafetero, luego de tener estos registros se calcula internamente la emergy

para poder mostrarla en la tabla de resultados.

6.2.10 Resultados finales

Ilustración 34: resultados finales dela emergy





6.3 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.4 Conclusiones.

Se concluye que en el territorio Colombiano carece de estrategias

tecnológicas que vayan más de la mano con los cultivos agrícolas entre

ellos el del café, notando que son unos de los mayores productores en sur

américa y el más apetecido por los países europeos.

La implementación de tecnologías en la parte agrícola es una herramienta

que permite ayudar al medio ambiente, logrando una mejor sostenibilidad

ambiental y mejorar la producción de los cultivos entre ellos el del café.

Por la falta de estas herramientas se pudo concluir en crear una

arquitectura software para calcular la eficiencia energética en un cultivo de

café, para la realización de esta arquitectura se propusieron unos objetivos

(general, específicos).

Se concluye que gracias a estos objetivos (específicos) propuestos se pudo

realizar la caracterización de los flujos energéticos que componen cada una

de las etapas de un cultivo de café, llegando a si un producto final que es la

arquitectura software para poder medir cada una de estas energías.

Se logra con éxito los resultados esperados por la plataforma donde se

pudo calcular la eficiencia energética en un cultivo de café y de esta

manera se logra cumplir con el objetivo general.

6.5 Recomendaciones.

Ampliar investigación a otras herramientas de evaluación ambiental, con el

objetivo de tener una plataforma integral.

Incorporar Sistemas de Información Geográfica (SIG) a la plataforma

Bibliografía

[1] E. Worrell, N. Martin, and L. Price, “Potentials for energy efficiency improvement in the US cement industry,” Energy, vol. 25, no. 12, pp. 1189–1214, 2000.

[2] “La EXCELENCIA del café colombiano |.” p. 1, 2016.

[3] A. Trianni, E. Cagno, and A. De Donatis, “A framework to characterize energy efficiency measures,” Appl. Energy, vol. 118, pp. 207–220, 2014.

[4] P. Bouwen, “The European Commission,” Lobbying Eur. Union Institutions, actors, issues, pp. 19–38, 2009.

[5] A. Trianni, E. Cagno, P. Thollander, and S. Backlund, “Barriers to industrial energy efficiency in foundries: A European comparison,” J. Clean. Prod., vol. 40, pp. 161–176, 2013.

[6] C. Resultado, “Estudios e historiografía del café en,” Crit. Rev., vol. 7, no. 2010, pp. 13–32, 2009.

[7] International Coffee Organization, “International Coffee Organization - What’s New.” 2018.

[8] J. Camilo et al., “Sistema de producción de café en Colombia,” 2010.

[9] K. Petersen, R. Feldt, S. Mujtaba, and M. Mattsson, “Systematic Mapping Studies in Software Engineering.,” in EASE, 2008, vol. 8, pp. 68–77.

[10] J. C. G. Mariño, “B-Learning utilizando software libre, una alternativa viable en Educación Superior,” Rev. Complut. Educ., vol. 17, no. 1, p. 121, 2006.

[11] S. Edition, B. L. Bass, P. Clements, and R. Kazman, Software Architect in practis. 2003.

[12] ISO, ISO/IEC/IEEE 42010:2011(E) (Revision of ISO/IEC 42010:2007 and IEEE Std 1471-2000): ISO/IEC/IEEE Systems and software engineering - Architecture description, vol. 2011. 2011.

[13] C. C. Velasco, D. J. M. T. Linero, A. de Lenguajes, and D. E. P. Sánchez, “Un lenguaje para la especificación y validación de arquitecturas de software,” Malaga, 2000.

[14] Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, “Guía Ambiental para el Sector Cafetero,” https://www.federaciondecafeteros.org/clientes/es/servicios_para_el_cafetero/documentacion/, 2017. .

[15] J. P. Cárdenas Díaz and J. D. Pardo Pinzón, “Caracterización de las etapas de fermentación y secado del café la primavera,” 2014.

[16] Coffee Support Network, “Buenas prácticas para la producción de café,” p. 140, 2009.

[17] M. T. Brown and S. Ulgiati, “Emergy-based indices and ratios to evaluate sustainability: Monitoring economies and technology toward environmentally sound innovation,” Ecol. Eng., vol. 9, no. 1–2, pp. 51–69, 1997.

[18] S. Ulgiati, M. Raugei, and S. Bargigli, “Overcoming the inadequacy of single-criterion approaches to Life Cycle Assessment,” Ecol. Modell., vol. 190, no. 3–4, pp. 432–442, 2006.

[19] M. E. A. Board, “Ecosystems and human well-being: desertification synthesis,”

2005.

[20] S. E. Jørgensen and B. D. Fath, “Application of thermodynamic principles in ecology,” Ecol. Complex., vol. 1, no. 4, pp. 267–280, 2004.

[21] C. M. Rodríguez, C. F. Rengifo Rodas, J. C. Corrales Muñoz, and A. F. Casas, “A multi-criteria approach for comparison of environmental assessment methods in the analysis of the energy efficiency in agricultural production systems,” J. Clean. Prod., vol. 228, pp. 1464–1471, 2019.

[22] “TECNICAFÉ - Parque tecnológico de innovación del café.” .

[23] A. M. F. León and R. T. Fernández, “DESIGN THINKING EDUCATIONAL INNOVATION AND METHODOLOGICAL RESEARCH,” p. 6.

[24] M. Cuadra and T. Rydberg, “Emergy evaluation on the production, processing and export of coffee in Nicaragua,” Ecol. Modell., vol. 196, no. 3–4, pp. 421–433, 2006.

[25] R. Lerdorf, H. Magnusson, P. Olson, and L. Kahwe Smith, “PHP: ¿Qué es PHP? - Manual,” Http://Php.Net/. 2001.

[26] “Замыкания - JavaScript | MDN.” .

[27] Neoattack, “¿Qué es MySQL y para que sirve?” 2014.

[28] H. T. Odum, Environmental accounting: emergy and environmental decision making. Wiley, 1996.

Anexos

Para comprobar los resultado de emergy se realizo la descomposición de 62

formulas, para cada una de las energías que alimentan cada etapa del proceso del

café.

Formulas:

1. Energía solar: área de tierra = 8.08E + 04 m2. Insolación = 5.43 kWh / m2 / día

(Universidad de Massachusetts, 2004).Duración del ciclo de cultivo = 365 días.

Cultivo de albedo = 0.225(Romo y Arteaga, 1989). Energía (J) = (área) × (promedio)

insolación / día en kWh, m2) × (días) × (1-albedo) (3.6E +06 J / kWh) = Energía (J)

= 4.47E + 14 J / año = 1.64E + 13 J / t / año.Transformidad = 1 por definición [28].

Tabla 6: formula energía solar

2. Energía eólica: velocidad del viento en superficie = 2.6 m / s (INETER,

1999).Área = 8.08E + 04 m2. Fórmula de energía eólica de Tilley(1999) = energía del

viento absorbida dentro de cada intervalo de altura, J / m3 = E, E = [(velocidad en el

ntervalo superior, m / s) en el intervalo inferior, m / s) 2] × (1.23 kg / m3 / 2).

Intercambio de aire (volumen) = (velocidad del viento en el nivel superior - velocidad

del viento en el nivel inferior) × área de superficie × s / año. Energía media anual

absorbida dentro de cada intervalo de altura en J / año = (E,J / m3) × (diferencia

area 8,08,E+04 m2

insolacion 1,84,E-07 kwh/m2/dia

dias 365

albedo 0,225

constante 3,6,E+06

total energy 4,47,E+20

año 1,63,E+23

energia solar

de velocidad en el intervalo, m / s) × (área de superficie,m2) × (3.154E + 07 s / año).

Duración del ciclo de cultivo = 365 días Energía = 3.33E + 12 J / año = 1.22E + 11 J /

t / año. Transformidad de [28]

3. Lluvia, energía potencial química: área de tierra = 8.08E + 04 m2. PTE

(evapotranspiración potencial) = 1.88 m / año (Salinas y Rodríguez, 1998). Kc

(coeficiente de cultivo) = 0.9 (para los cafés Doorenbos y Kassam, 1979). Longitud

del ciclo del cultivo = 365 días. Cultivo ET = ETP × Kc = 1.69 m / año Energía =

(área) × (cultivo ET) × (energía libre de Gibbs en aguas pluviales, 4.94E + 03 J / kg)

(1000) = 6.75E + 11 J / año = 2.47E + 10 J / t / año. Transformidad de Odum (1996).

En Para evitar el doble conteo de renovables, solo Tomó el flujo de energía química

en la lluvia, que es la El mayor flujo de emergia renovable individual. Este flujo

representa la contribución global de la emergia renovable para el produccion de café

Tabla 7: formula energía de lluvia química

4. Lluvia, energía geopotencial: área = 8.08E + 04 m2. Promedio Elevación =4.55E

+ 02 m (Aguilar, 2001). Escorrentía = 2.90E-02 m / año (Rivas, 1993). Energía (J)

=(área) (escorrentía) (elevación promedio) (gravedad) = (8.08E + 04 m2) (2.90E-

area 8,08,E+04 m2

evaporacion 1,88,E+00 m/año

coef de cultivo 0,9

long cultivo 365

cult et 1,69 m/año

energ libre 4,94,E+03 j/kg

total energy 6,75,E+11 j/año

año 2,46,E+14 j/t/año

Lluvia, energía potencial química

02m)(1000 kg / m3) (4.55E + 02 m) (9.8 m / s2) (marrón yMcClanahan, 1996) =1.04E

+ 10 J / año = 3.83E + 08 J / t / año.Transformidad de [28]

Tabla 8: formula energía de lluvia

5. Combustibles y lubricantes: consumo total = 46.68 l / ha / año(Conrado, A.,

comunicación personal, 2001). Energiapor litro = 3.95E + 07 J / l. Energía (J) = (46.68

l) × (3.95E + 07 J / l) =1.85E + 09 J / ha / año = 5.49E + 08 J / t / año. Transformidad

de Odum y Odum (1983), pp. 394, sin servicios.

Tabla 9: formula de combustibles

6. Fertilizante nitrogenado: consumo = 5.49E + 01 kg / ha / año (Conrado, A.,

comunicación personal, 2001) = 5.49E + 04 g / ha / año = 1.62E + 04 g / t / año.

Transformidad de Odum y Odum (1983), 453 p., Sin servicios.

area 8,08,E+04 m2

prom elevacion 4,55,E+02 m

escorrentia 2,90,E-02 m/año

gravedad 9,8 m/s^2



Lluvia, energía geopotencial

cons total 46,68 l/ha/año

por litro 3,95,E+07 j/l



Combustibles y lubricantes:

Tabla 10: formula fertilizantes nitrógeno

7. Fertilizante de fosfato: consumo = 1.37E + 02 kg / ha / año (Conrado, A.,

comunicación personal, 2001) = 1.37E + 05 g / ha / año = 4.06 E + 04 g / t / año.

Transformidad de Brandt-Williams (2001), Tabla 22, sin servicios.

Tabla 11:formula fertilizantes fosforó

8. Fertilizante de potasio: consumo = 4.57E + 01 kg / ha / año (Conrado, A.,

comunicación personal, 2001) = 4.57E + 04 g / ha / año = 1.35E + 04 g / t / año.

Transformidad de Odum y Odum (1983), 447 p., sin servicios.

Tabla 12. Formula fertilizantes potasio

9. Urea: consumo = 6.53E + 02 kg / ha / año (Conrado, A.comunicación personal,

2001) = 6.53E + 05 g / ha / año = 1.93E + 05 g / t / año. Transformando de Odum y

Odum (1983), 453 p., Sin servicios.

consumo 5,49,E-01 kg/ha/año

comun personal 5,49,E+04 g/ha


Fertilizante nitrogenado

consumo 1,37,E+02 kg/ha/año

1,37,E+05 g/ha/año

año 4,06,E+04 g/t/año

Fertilizante de fosfato


4,57,E+04 g/ha/año


Fertilizante de potasio

Tabla 13: formula del la urea

10. Pesticidas y fungicidas: consumo de líquidos = 8.54E-01 l / ha / año (Conrado,

comunicación personal,2001). Energía por litro = 3.95E + 07 K / l (Odum, 1996).

Energia(J) = (8.54E-01 l) × (3.95E + 07 J / l) = 3.37E + 07 J / ha / año. Consumo de

sólidos = 1.96E + 00 kg / ha / año. Energía (J) =(1.96E + 00 kg) × (5.6E + 07 J / kg) =

1.10E + 08 J / ha / año. Total energía = 1.43E + 08 J / ha / año = 4.25E + 07 J / t /

año. Transformado para productos refinados de aceite de Odum (1996), sin servicios

Tabla 14: formula de pesticidas

11. Agua: consumo = 19.72 m3 / ha / año (Conrado, A., comunicación personal,

2001). Energía (J) = (19.72 m3 / año) ×(1000 kg / m3) × (4940 J / kg, energía libre de

Gibbs del agua de lluvia) = 9.74E + 07 J / ha / año = 2.88E + 07 J / t / año.

Transformidad para la entrada de agua dulce de Odum (1996), 120 p., sin servicios


6,53,E+05 g/ha/año


Urea

consumo liquido 8,54,E-01 l/ha/año

energiapor litro 3,95,E+07 k/l

energia 3,37,E+07 j/ha/año

consumo de solidos 1,96,E+00 kg/ha/año

5,60,E+07 j/kg

energia 1,10,E+08 j/ha/año

total energia 1,43,E+08 j/ha/año

año 5,24,E+10 j/ha/año

Pesticidas y fungicidas

Tabla 15: formula del agua

12. Semillas: consumo = 0,67 kg / ha / año (Conrado, A., comunicación personal,

2001). Energía (J) = (0.67 kg) × (3.0E + 3 kcal / kg) × (4186 J / kcal) = 8.39E + 06 J /

ha / año = 2.48E + 06 J / t / año Transformidad para semillas de Odum y Odum

(1983),p. 414, sin servicios.

Tabla 16: formula de la semilla

13. Maquinaria y equipo: peso = 8.83E + 00 kg / ha / año. Masa = 8.83E + 03 g /

ha / año = 2.61E + 03 g / t / año. Transformidad de Buranakarn (1998), p. 142, sin

servicios.

Tabla 17: formula de la maquinaria

14. Edificios, madera = 7.43E-03 m3 / ha / año. Energía (J) = (0.007 m3) (5.0 E +

05 g / m3) (3.6 kcal / g) (4186 J / kcal) (Marrón y McClanahan, 1996) = 5.60E + 07 J /

consumo 19,72 m3/ha/año

1,E+03 kg/m3

energia libre de lluvia 5,E+03 j/kg

energy 9,74,E+07 j/ha


Agua

consumo 0,67 kg/ha/año

3,0E+03 kcal/kg

4186 j/kcal

energy 8,41E+06 j/ha/año

año 3,07E+09 j/t/año

Semillas

peso 8,83,E+00 kg/ha/año

masa 8,83,E+03 g/ha/año


Maquinaria y equipo

ha / año = 1.66 E +07 J / t / año. Transformidad de Doherty et al. (2002), p. 58,sin

servicios.

Tabla 18: formula para los edificios

15. Edificios, concreto = 2.47E + 02 kg / ha / año = 2.47E + 05 g / ha /año = 7.31E

+ 04 g / t / año. Transformidad para premezclado. hormigón de Buranakarn (1998), p.

142, sin servicios.

Tabla 19: formula para edificios

16. Edificios, vidrio = 2.03E-01 kg / ha / año = 2.03E + 02 g / ha / año = 6.01E + 01

g / t / año. Transformidad para vidrio plano de Buranakarn (1998), p. 143, sin

servicios.

Tabla 20: formulas para edificios

17. Edificios, chapas de acero = 5.20E-02 kg / ha / año = 5.20E + 01g / ha / año =

madera 7,43,E-03 m3/ha/año

0,007 m3

5,0,E+05 g/m3

3,6 kcal/g

4186 j/kcal

emergy 5,27,E+07 j/ha/año


Edificios

concreto 2,47,E+02 kg/ha/año

2,47,E+05 g/ha/año


Edificios

vidrio 2,03,E-01 kg/ha

año 2,03,E+02 g/ha


edificios

1.54E + 01 g / t / año. Transformidad para arrabio. alto horno de Buranakarn (1998),

p. 142, sin servicios.


18. Trabajo: valor en dólares = 2.80E + 02 USD / ha / año = 8.28E + 01USD / t /

año (Conrado, A., comunicación personal, 2001).Transformidad de Cuadra y Rydberg

(2000).

Tabla 22: formula para el trabajo

19. Combustibles y lubricantes: valor en dólares = 3.19E + 01 USD / ha / año

=9.43E + 00 USD / t / año (Conrado, A., comunicación personal, 2001).

Transformidad de Cuadra y Rydberg (2000).

Tabla 23: formula de combustibles y lubricantes

20. Productos químicos (notas 6-10): valor en dólares = 2.92E + 01 USD / ha /año

= 2.64E + 00 USD / t / año (Conrado, A., comunicación personal,

2001).Transformidad de Cuadra y Rydberg.(2000).

chapas de acero 5,20E-02 kg/ha

año 5,20E+01 g/ha

año 1,54E+01 g/t/año

edificio

valor en dolares 2,80E+02 usd/ha

año 8,28E+01 usd/t/año

trabajo



combustibles y lubricantes

Tabla 24: formula productos químicos

21. Agua: valor en dólares = 7.36E + 00 USD / ha / año = 2.18E + 00 USD / t / año

(Conrado, A., comunicación personal, 2001). Transformidad de Cuadra y Rydberg

(2000).

Tabla 25: formula para el agua

22. Semillas: valor en dólares = 6.81E + 00 USD / ha / año = 2.01E + 00 USD / t /

año (Conrado, A., comunicación personal, 2001). Transformidad de Cuadra y

Rydberg (2000).

Tabla 26: formula para semilla

23. Maquinaria y equipo: valor en dólares = 7.50E + 01 USD /ha / año = 2.22E +

01 USD / t / año (Conrado, A., comunicación personal, 2001). Transformidad de

Cuadra y Rydberg.(2000).

Tabla 27: formula maquinaria y equipos



productos quimicos



agua



semillas



maquinaria y equipo

24. Edificios: valor en dólares = 2.78E + 01 USD / ha / año = 8.24E + 00USD / t /

año (Conrado, A., comunicación personal, 2001).Transformidad de Cuadra y Rydberg

(2000).


25. Transporte de cosecha: valor en dólares = 7.88E + 01 USD / ha / año = 2.33E

+ 01 USD / t / año. Transformidad de Cuadra y Rydberg (2000).

Tabla 29: formula para transporte de cosecha

26. Asistencia técnica: valor en dólares = 2.12E + 00 USD / ha / año = 6.27E-01

USD / t / año. Transformidad de Cuadra y Rydberg (2000).

Tabla 30: formula de asistencia técnica

27. Mantenimiento y reparación: valor en dólares = 2.26E + 01 USD / ha /año =

6.7E + 00 USD / t / año (Conrado, A., comunicación personal, 2001).Transformidad

de Cuadra y Rydberg.(2000).



edificios



transporte de cosecha


año 6,27E-01 usd/t/año

asistencia tecnica

Tabla 31: formula de mantenimiento y reparaciones

28. Café cereza: producción = 3,38 t / ha / año peso seco =3.38E + 03 kg de peso

seco café cereza / ha / año (Conrado, A., comunicación personal, 2001). Energia (J)

= (3.38E + 03 kg) × (1951.3 kJ / 100 g), cálculos basados en datos de Pandoy et al.

(2000) y Senser y Scherz (1991) × (10) = 6.59E + 10 J / ha / año = 1.95E + 10 J / t /

año. Transformado para café cerezas calculado en este estudio. (3.35E + 05 seg / J).

Tabla 32: formula para el café ceresa

29. Agua: consumo = 1.73E + 02 m3 (Ram'ırez, A., personal Comunicación, 2003).

Energía (J) = (1.73E + 02 m3 / año) ×(1000 kg / m3) × (4940 J / kg, energía libre de

Gibbs del agua de lluvia) = 8.53E + 08 J / año = 1.74E + 06 J / t / año. Transformidad

para Entrada de agua dulce de Odum (1996), pp. 120.


30. Electricidad: uso de electricidad = 1.40E + 04 kWh / año (Ram'ırez,A.,



mantenimiento y reparacion

produccion 3,38,E+00 t/ha

año peso seco 3,38E+03 kg

emergy 6,60,E+04

año 2,41,E+07

café cereza

consumo 1,73E+02 m3

1,00E+03 kg/m3

enrgia libre de gibbs de agua de lluvia4,94E+03 j/kg

emergy 8,55E+08 j

año 3,12E+11

agua

comunicación personal, 2003). Energía (J) = (kWh / año) × (3.6E + 06 J / kWh)

(Odum, 1996) = 5.04E + 10 J / año = 1.03E + 08 J / t / año. Transformity de Odum

(1996), pp. 305.

31. Maquinaria y equipo: peso = 6.49E + 05 g / año = 1.33E + 03 g / t / año.

Transformidad de Odum et al. (1987). Cálculos completos disponibles de los autores.

Tabla 34: formula maquinaria, equipo

32. Edificios, hormigón = 7.99E + 06 g / año = 1.63E + 04 g / t /

año.Transformación para hormigón premezclado (convencional) de Buranakarn

(1998).

Tabla 35: formula edificios

33. Edificios, chapas de acero = 7.27E + 05 g / año = 1.49E + 03 g / t /

año.Transformidad para hierro y acero de Odum (1996), p. 186. Cálculos completos

disponibles de los autores.

Tabla 36:formula edificios

34. Trabajo: valor en dólares = 7.30E + 03 USD / año (Ram'ırez, A.comunicación

peso 6,49E+05 g


maquinaria y equipo

hormigon 7,99E+06 g


edificio

chapas de acero 7,27E+05 g


edificio

personal, 2003) = 1.49E + 01 USD / t / año. Transformidad de Cuadra y Rydberg

(2000).

Tabla 37: formula trabajo

35. Electricidad: valor en dólares = 1.37E + 03 USD / año (Ram'ırez,A.,

comunicación personal, 2003) = 2.80E + 00 USD / t / año. Transformidad de Cuadra

y Rydberg (2000).

Tabla 38: formula para electricidad

36. Maquinaria y equipo: valor en dólares = 3.93E + 2 USD /año = 8.03E-01 USD /

t / año. Cálculos completos disponibles de los autores. Transformidad de Cuadra y

Rydberg.(2000).

Tabla 39: formula maquinaria , equipos

37. Edificios: valor en dólares = 1.62E + 03 USD / año = 3.32E + 00 USD /

t / año Cálculos completos disponibles de los autores. Transformidad de Cuadra y

Rydberg (2000).

valor en dólar 7,30E+03 usd


trabajo

valor en dolares 1,37E+03 usd


electricidad


año 8,03E-01 ust/t/año

maquinaria y equipo


38. Café verde: producción = 489 t / año peso seco = 4.89E +05 kg de peso seco /

año (Ram'ırez, A., comunicación personal, 2003). Energía (J) = (4.89E + 05 kg / año)

× (2.14E +07 J / kg peso seco del café verde) = 1.04E + 13 J / año = 4.06E +09 J / t /

año. Transformado para café verde calculado en este estudio (1.77E + 06 sej / J).

Tabla 41: formula café verde

39. Gasolina y diesel: consumo total = 1.44E + 04 l / año.Energía por litro = 3.95E

+ 07 J / l. Energía (J) = (1.44E + 04 l / año) × (3.95 J / l) = 2.15E + 12 J / año = 1.64E

+ 09 J / t / año. Transformidad de Odum (1996), p. 186

Tabla 42: formula para gasolina y diésel

40. Electricidad: uso de electricidad = 3.45E + 05 kWh / año. Energía (J) =(kWh /

año) × (3.6E + 06 J / kWh) (Odum, 1996) = 1.24E + 12J / año = 9.46E + 08 J / t / año.

Transformity de Odum (1996),pp. 305.



edificios

produccion 489 t/año

peso seco 4,89E+05 kg

peso seco café verde 2,14E+07 j/kg

emergy 1,05E+13 j

año 3,82E+15

café verde

consumo total 1,44,E+04 l/año

energia por litro 3,95,E+07 j/l

emergy 5,69,E+11

2,08,E+14

gasolina y diesel

Tabla 43: formula para electricidad

41. Agua: consumo = 3.76E + 03 m3. Energía (J) = (3.76E +03 m3 / año) × (1000

kg / m3) × (4940 J / kg, energía libre de Gibbsde agua de lluvia) = 1.86E + 10 J / año

= 1.41E + 07 J / t / año. Transformidad para la entrada de agua dulce de Odum

(1996), pp. 120.


42. Maquinaria y equipo: peso = 7.66E + 04 g / año = 5.84E +01 g / t / año.


Tabla 45:formula maquinaria, equipos

43. Edificios, hormigón = 2.95E + 06 g / año = 2.25E + 03 g / t / año.Transformado

para concreto premezclado (convencional)de Buranakarn (1998).

uso de electricidad 3,5E+05 kwh/año

valor electricidad 3,59E+06 kwh/año

emergy 1,24E+12 j/año

año 9,46E+08

electricidad

consumo 3,76E+03 m3

1000 kg/m3

energia libre 4940 j/kg

emergy 1,86E+10

año 6,78E+12

agua

peso 7,66E+04 g


maquinaria y equipo


44. Edificios, láminas de acero = 5.87E + 05 g / año = 4.47E + 02 g / t /

año.Transformidad para hierro y acero de Odum (1996), p. 186.


45. Trabajo: valor en dólares = 2.24E + 05 USD / año = 1.70E + 02 USD / t /año


Tabla 48: formula para el trabajo

46. Electricidad: valor en dólares = 3.03E + 04 USD / año = 2.31E + 01USD / t /

año. Transformidad de Cuadra y Rydberg.(2000).

Tabla 49: formula para la electricidad

47. Agua: valor en dólares = 3.12E + 03 USD / año = 2.38E + 00 USD / t /año


hormiguon 2,95E+06 g


edificio

laminas de acero 5,87E+05 g


edificio



trabajo



electricidad


48. Maquinaria y equipo: valor en dólares = 9.98E + 02 USD /año = 7.60E-01 USD

/ t / año. Cálculos completos disponibles de los autores. Transformidad de Cuadra y

Rydberg.(2000).

Tabla 51: formula de maquinaria y equipos

49. Edificios: valor en dólares = 1.76E + 03 USD / año = 1.34E + 00USD / ha / año.

Cálculos disponibles de los autores.Transformidad de Cuadra y Rydberg (2000).

Tabla 52: formula para edificios

50. Café tostado: producción = 1312.88 t peso seco / año =1.31E + 06 kg peso

seco / año. Energía (J) = (1.31E + 06)kg / año) × (2.22E + 07 J / kg peso seco de

café verde) = 2.92E +13 J / año = 3.55E + 09 J / t / año. Transformidad para el café

tostado calculado en este estudio (3.64E + 06 sej / J).A.4.



agua



maquinaria y equipo


año 1,34E+00 usd/ha/año

edificios

Tabla 53: formula para el café tostado

Producción de café instantáneo

51. Gasolina y diesel: consumo total = 2.56E + 04 l / año.Energía por litro = 3.95E

+ 07 J / l. Energía (J) = (2.56E + 04 l / año) × (3.95 J / l) = 1.01E + 12 J / año = 6.34E

+ 08 J / t / año. Transformidad de Odum (1996), p. 186

Tabla 54: formula gasolina y diésel

52. Electricidad: uso de electricidad = 1.62E + 05 kWh / año. Energía (J) =(kWh /

año) × (3.6E + 06 J / kWh) (Odum, 1996) = 5.84E + 11J / año = 3.67E + 08 J / t / año.

Transformity de Odum (1996),pp. 305.

Tabla 55: formula electricidad

53. Agua: consumo = 1.77E + 03 m3. Energía (J) = (1.77E +03 m3 / año) × (1000

kg / m3) × (4940 J / kg, energía libre de Gibbs de agua de lluvia) = 8.73E + 09 J / año

produccion peso seco 1312,88 t

año peso seco 1,31E+06 kg/año

peso seco café verde 2,22E+07 j/kg

emergy 2,91E+13 j

año 1,06E+16

café tostado

consumo total 2,56E+04 año

energia por litro 3,95E+07 j/l

emergy 1,01E+12 j/año

año 3,69E+14

gasolina y diesel

uso de electricidad 1,62E+05 kwh/año

3,60E+06 j/kwh

emergy 5,83E+11 j

año 2,13E+14

electricidad

= 5.48E + 06 J / t / año. Transformidad para la entrada de agua dulce de Odum

(1996), pp. 120.


54. Maquinaria y equipo: peso = 1.05E + 05 g / año = 6.62E +01 g / t / año.



55. Edificios, concreto = 1.39E + 06 g / año = 8.72E + 02 g / t / año.Transformación

para hormigón premezclado (convencional) de Buranakarn (1998).

Tabla 58: formulas edificios

56. Edificios, chapas de acero = 2.76E + 05 g / año = 1.73E + 02 g / t /año

Transformidad para hierro y acero de Odum (1996), p.186.

Tabla 59: formulas edificios

consumo 1,77E+03 m3

1000 kg/m3

energia libre 4940 j/kg

emergy 8,74E+09

año 3,19E+12

agua

peso 1,05E+05 g


maquinaria y equipo

concreto 1,39E+06 g


edificio

chapas de acero 2,76E+05 g


edificio

57. Trabajo: valor en dólares = 4.05E + 04 USD / año = 2.55E + 01 USD / t /año


Tabla 60: formula de trabajo

58. Electricidad: valor en dólares = 1.74E + 04 USD / año = 1.09E + 01USD / t /

año. Transformidad de Cuadra y Rydberg.(2000).

Tabla 61: formula de electricidad

59. Agua: valor en dólares = 1.79E + 03 USD / año = 1.13E + 00 USD / t /año



60. Maquinaria y equipo: valor en dólares = 9.98E + 02 USD /año = 6.27E-01 USD

/ t / año. Cálculos completos disponibles de los autores. Transformidad de Cuadra y

Rydberg.(2000).




trabajo



electricidad

valor dólar 1,79E+03 usd


agua



maquinaria y equipo

61. Edificios: valor en dólares = 5.53E + 02 USD / año = 3.47E-01USD / t / año.

Cálculos completos disponibles de los autores.Transformidad de Cuadra y Rydberg

(2000).


62. Café instantáneo: producción = 1592.3 t de café instantáneo seco peso / año =

1.59E + 06 kg peso seco / año. Energia (J) = (1.59E + 06 kg / año) × (1.78E + 07 J /

kg café verde seco peso) = 2.83E + 13 J / año = 1.09E + 09 J / t / año. Transformidad

para café instantáneo calculado en este estudio (1.29E + 07 sej / J).

Tabla 65: formula café instantáneo

Entrevista

Se realiza una entrevista al señor Javier hoyos García quien es el director de

Tecnicafé y Cesar Echeverry gerente de supra café Colombia.

16 jul. 8.13 a. m.entrevista tecnicafe.mp3 (Línea de comandos)

valor en dolares 5,53E+02 uds


edificios

produccion 1592 t

año 1,59E+06 kg/año

café verde seco 1,78E+07 j/kg

emergia 2,83E+13 j

año 1,03E+16 j/t/año

café instantaneo

Registro fotográfico

Ilustración 41: evidencia fotográfica Ilustración 40: evidencia fotográfica

Ilustración 39: evidencia fotográfica

Ilustración 43: evidencia fotográfica Ilustración 42 : evidencia fotográfica

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DISEÑO DE UNA ARQUITECTURA SOFTWARE PARA EL …