revista de la universidad francisco de paula santander

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RESPUESTAS - Año 12 No. 2 - Diciembre 2007 ISSN 0122820X

Coordinación y dirección general

Jorge Sánchez Molina, Esp.

Comité Editorial

Pablo Pastor Mogollón Sánchez, Ph.D.Universidad Francisco de Paula Santander

José Ignacio Huertas, Ph.D.Centro de Investigación en Ingeniería Automotríz-CIMA. Tecnológico de Monterrey. Toluca-México.

Florentino Malaver Rodríguez, Ph.D.Pontificia Universidad Javeriana.

José Humberto Escalante, Ph.D.Universidad Industrial de Santander

Jesús Ernesto Urbina Cárdenas, M.Sc.Universidad Francisco de Paula Santander

Jorge Fernando Marquéz Peñaranda, M.Sc.Universidad Francisco de Paula Santander

Comité Científico

Carmen Leonor Barajas, Ph.D.Universidad Francisco de Paula Santander

Héctor Jaime Dulce Moreno, Ph.D.Universidad Francisco de Paula Santander

Wencel De la Cruz Hernández, Ph.D.Universidad Nacional Autónoma de México

Marco Antonio Márquez Godoy, Ph.D.Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.

EditorGabriel Peña Rodríguez, Ph.D.

Asistente EditorIng. Yebrail Alexis Romero Arcos

Los artículos publicados en esta revista se pueden reproducir total o parcialmente, citando la fuente y el

autor.

Diseño Diagramación e Impresión

Offset La Opinión S.A. 5710632Cúcuta, Colombia

REVISTA DE LA UNIVERSIDADFRANCISCO DE PAULA SANTANDER

San José de Cúcuta, Diciembre 2007 No. 2ISSN 0122820X

Publicación científica que presenta la producción de trabajos de investigación de la Universidad Francisco de Paula Santander y la comunidad científica en general.

Está abierta a artículos de divulgación científica, de revi-sión, de reflexión y a informes de investigación de todas las ramas del saber, cuya calidad se determinará por el

grado de innovación y por el cambio del estado del cono-cimiento que presenten los artículos publicados.

Periodicidad

Semestral

Presentación

Todos los artículos recibidos se someten antes de su publi-cación a la revisión crítica de pares evaluadores externos.

Los autores de los trabajos asumen toda responsabilidad que pudiera derivarse de los mismos.

Admitida en el Índice Bibliográfico Nacional PUBLINDEX, Colciencias, Categoría C.

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AGRADECIMIENTOS A LOS PARES EVALUADORES

Ph.D. Jairo Armando Cardona Bedoya, Física, Universidad del Tolima.

Ph.D. Wencel de la Cruz Hernández, Física, Universidad Nacional Autónoma de México. Ensenado Baja California México, Miembro del Sistema Nacional de Investigadores de México.

Ph.D. Fred Gustavo Manrique Abril, Salud Pública. Docente asociado Universidad Nacional de Colombia. Asistente UPTC.

Ph.D. Nelson Obregón Neira, Hydrologic Sciences, University Of California, U.C., Estados Unidos, Pontificia Universidad Javeriana.

M.Sc. Yolanda Vega Vega, Salud Pública. Universidad de Antioquia, UA, Docente asociada Universidad Nacional de Colombia.

M.Sc. Lucy Barrera Ortiz, Salud Familiar y APS, Universidad Nacional de Colombia - Bogotá, UNCB, Colombia.

M.Sc. Beatriz Sánchez Herrera, Master In Science Of Nursing, Universidad de Pennsylvania, U.PA, Estados Unidos. Universidad Nacional de Colombia. M.Sc. Natividad Pinto Afanador, Enfermería con Énfasis en Gerencia de Salud, Universidad Nacional de Colombia - Bogotá, UNCB, Colombia.

M.Sc Javier Augusto Jiménez Cabas, Automatización Industrial,Ingeniero Electrónico, Universidad Nacional de Colombia - Bogotá , Pontificia Universidad Javeriana – Sede Bogotá.

M.Sc. Javier Mauricio Antelis Ortiz, Ingeniero Electrónico, Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Guadalajara México.

M.Sc. María del Pilar Duque Uribe, en Ingeniería, Universidad de los Andes, docente y coordinadora área de estructuras y construcción de la Escuela de Ingeniería de Antioquia, EIA.

M.Sc. Alonso Oliveros, Aérea de Estructuras, Ingeniero Civil. University of Illinois USA, Universidad Nacional de Colombia-Bogotá, Universidad Francisco de Paula Santander.

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CONTENIDO

ComPARACIóN ENTRE lA hAbIlIDAD DE CUIDADo DE CUIDADoRES DE PACIENTES CoN ENfERmEDAD CEREbRovASCUlAR Y DIAbETES mEllITUS EN SAN JoSé DE CúCUTA, NoRTE DE

SANTANDER.

ComPARISoN of ThE CARE AbIlITY of CARETAkERS oN PATIENTS wITh CEREbRovASCUlAR AND DIAbETES mEllITUS DISEASES IN SAN JoSé DE CúCUTA, NoRTE DE SANTANDER.

5

DISEÑo E ImPlEmENTACIóN DE UN CoNTRolADoR PRoPoRCIoNAl INTEGRAl DERIvATIvo (PID), EN UN ARREGlo ANAlóGICo PRoGRAmAblE EN CAmPo (fPAA).

DESIGN AND ImPlEmENTATIoN of A PRoPoRTIoNAl INTEGRAl DERIvATIvE CoNTRollER (PID), IN A fIElD PRoGRAmmAblE ANAloG ARRAY (fPAA).

18

CRoNICIDAD Y CUIDADoRES fAmIlIARES: UNA REvISIóN DESDE lo CoNTEXTUAl Y CoNCEPTUAl

ChRoNICITY AND fAmIlY CARETAkERS: A REvIEw fRom ThE CoNTEXT AND ThE CoNCEPT.

26

USo DE UN SofTwARE ElAboRADo mEDIANTE PRoGRAmACIóN vISUAl bASIC PARA El ANÁlISIS DE ESTRUCTURAS.

USE of A SofTwARE foR STRUCTURAl ANAlYSIS DEvEloPED USING vISUAl bASIC.

38

SElf-ASSEmblY of SEmICoNDUCToR NANoSTRUCTURES.

47

ANÁlISIS Y TRATAmIENTo DE SEÑAlES DE fUENTES SISmoGéNICAS DE CAmPo CERCANo A SAN JoSé DE CúCUTA, ColombIA.

ANAlYSIS AND TREATmENT of SIGNAlS of SEISmoGENIC SoURCES of CloSE fIElD To SAN JoSE DE CúCUTA, ColombIA.

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EDITORIAL

Uno de los indicadores de desempeño exigidos por la comunidad científica a los investigadores e instituciones de investigación son las publicaciones en revistas indexadas, así como sus apariciones en el Scientific Citation Index. Para ser publicados los artículos deben cumplir estándares de calidad, que son evaluados por pares o árbitros expertos cuyo trabajo, por lo general, no es remunerado.

Sin embargo, el significado y costo de una revista indexada es grande y debe ser cabalmente entendidos por los autores al elegir la categoría de la revista a la cual envían sus trabajos para publicación. Las revistas científicas nacionales se clasifican, de menor a mayor categoría en C, B, A2 y A1. Cada dos años se deben someter a evaluación por Colciencias para decidirse si se mantiene, se asciende o, en su defecto, desciende de categoría. RESPUESTAS cumple dos años de estar indexada en la categoría C y debe, por tanto, ser evaluada para ratificar la permanencia en la clasificación de Publindex.

Para los comités editorial y científico, así como para el editor, constituye un compromiso fundamental mantener la categoría de la revista, con una prospectiva de ascender en el menor tiempo, para atender las demandas del desarrollo de la universidad y del profesorado. Para el cumplimiento de este objetivo se han realizado acciones como el visitar a los editores de revistas indexadas en categorías superiores, y el solicitar asesoría del nodo Colombia de la Scientific electronic library online, (Scielo), el cual se encuentra en la Universidad Nacional de Colombia en Bogotá. Se reorganizaron y completaron los órganos de dirección y edición y se ha puesto particular empeño y cuidado en la calidad de los artículos. Lo anterior nos ha permitido aprendizajes importantes para aproximarnos al cumplimiento de los requisitos establecidos por Colciencias para las categorías B, A2 y A1.

El procedimiento que actualmente se sigue por casi la

mayoría de las revistas indexadas es el siguiente:

1.Los autores entregan a la revista el artículo según sus indicaciones, tanto en medio magnético como impreso, registrándose la fecha de recibido.

2.El primer filtro lo realiza el comité editorial, verificando que el artículo cumpla los requisitos para uno los tres tipos evaluados por Colciencias (investigación, reflexión o revisión), así como las indicaciones para publicación de la revista. Si el trabajo presenta alguna debilidad, se devuelve con las observaciones consensuadas a los autores.

3.Una vez que el original cumple los requisitos mínimos, se envía a los pares o evaluadores externos. Las observaciones o sugerencias que ellos hagan se comunican por escrito a los autores, manteniendo la confidencialidad. El artículo corregido es nuevamente evaluado por los expertos. El proceso puede durar tanto como sea necesario, comunicándose a través del comité editorial, hasta que se emita el concepto de que puede publicarse. Entonces, se registra la fecha de aceptación del artículo.

4.Cumplido lo anterior, se procede a enviar a los autores el correo con la aprobación. Paso seguido es enviar a la casa editora dicho artículo para que sea editado en el formato final de la revista. Una vez se tenga en este formato se realiza la impresión de la prueba de galera, la cual es enviada a los autores, para su conformidad y concordancia con el original aprobado. Como puede observarse, mantener una revista indexada tiene un costo que, para la revista y los autores, se valora en función del reconocimiento de la calidad de lo publicado por parte de la sociedad científica.

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*Docente Asociado Facultad Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander, Enfermera Magíster Cuidado de enfermería Paciente Crónico, Grupo de Investigación Cuidado de Enfermería. [email protected]** Enfermera Magíster Cuidado de enfermería Paciente Crónico. Docente Asociado Facultad Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander, Grupo de Investigación Cuidado de Enfermería. [email protected]

COMPARACIóN ENTRE LA hAbILIDAD DE CUIDADO DE CUIDA-DORES DE PACIENTES CON ENfERMEDAD CEREbROVASCULAR Y DIAbETES MELLITUS EN SAN JOSé DE CúCUTA, NORTE DE

SANTANDER.

Por: Dianne Sofía González E. *, Olga Marina Vega Angarita ** .

RESUMEN

Objetivo: Comparar la habilidad de cuidado de los cuidadores familiares de pacientes por Diabetes Mellitus y Enfermedad Cerebrovascular en San José de Cúcuta, Norte de Santander.

Materiales y Métodos: Corresponde a un diseño de tipo descriptivo comparativo con abordaje cuantitativo en 128 cuidadores familiares de pacientes (64 por Enfermedad Cerebrovascular y 64 por Diabetes mellitus).

Resultados: Contienen la descripción de los grupos a estudio en términos de sexo, edad, nivel de escolaridad, estado civil, ocupación, nivel socioeconómico, cuidado des-de el momento del diagnóstico, tiempo de cuidado y parentesco con la persona cuidada; nivel de funcio-nalidad del receptor de cuidado de acuerdo con su capacidad física y cognitiva. El nivel de habilidad total y de sus dimensiones: Conocimiento, Valor y Pacien-cia se comparan en los dos grupos de cuidadores. El estudio reporto similitud en las características sociode-mográficas de la población participante, como en el nivel de funcionalidad de los receptores de cuidado.

Discusión: Los hallazgos del estudio confirman lo reportado en la literatura de enfermería respecto a las caracte-rísticas sociodemográficas y niveles deficientes en la habilidad de cuidado. En cuanto a los componentes que integran la habilidad de cuidado: conoci-miento, valor y paciencia, se encuentran diferencias estadísticamente significativas entre los dos grupos,

reportando los cuidadores familiares de pacientes diabéticos mayores niveles de conocimiento y paciencia. Respecto al componente valor no se encontró diferencia significativa entre los grupos a estudio.

PALABRAS CLAVE: Cuidadores, Habilidad, Enfermedad Cerebrovascular, Diabetes Mellitus

SUMMARY

Objective : To compare the care ability among the family care-takers of patients with Mellitus Diabetes and Cerebral Vascular diseases in San Jose de Cucuta, Norte de Santander.

Materials And Methodology: It corresponds to a descriptive and comparative type of quantitative approach among the family caretakers of 64 Cerebral Vascular disease and 64 Mellitus Diabetes disease patients.

Results: It contents a description of the study groups about the gender, age, school level, civil status, occupation, so-cio-economical level, time and care of the patient from diagnosis, kinship, and the level of potential functions on the receptor of the care according to their physical and cognitive capacities. The level of the total ability and its dimensions such as Knowledge, Courage and Patience are compared between the caretakers groups. The study showed similarity in the socio-demographic characteristics of the participants, as of in the level of potential functions on the receptors of the care.

Argument: The findings of the study confirmed what was reported in the nursing literature regarding the so-cio-demographic characteristics and the shortcomings

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of the ability of the care given. In the components that integrate the ability to take care of the patient such as knowledge, courage and patience, significant statistic differences were found between the two groups, repor-ting mayor levels of knowledge and patience among the family caretakers of the diabetes patients. Regar-ding the component of courage, there were no signifi-cant differences between the groups of the study. Key Words: Caretakers, Ability, Cerebrovascular Accident, Diabetes Mellitus.

INTRODUCCIóN

El mundo está experimentando un rápido aumento de los problemas de salud, hasta el punto que las enfermedades crónicas constituyen actualmente más de la mitad de la carga mundial de morbilidad1. Ante-riormente las enfermedades infecciosas agudas eran la principal preocupación de los profesionales de la salud en todos los países. Sin embargo, durante el siglo pasado los avances en la medicina, la técnica y la salud pública, en aspectos como vacunaciones, saneamiento, vivienda y educación han contribuido a una disminución de la incidencia de las enfermedades agudas.

Estos avances han supuesto un aumento de la espe-ranza de vida. Al haber aumentado la longevidad, las personas están expuestas durante más tiempo a los factores de riesgo que favorecen el desarrollo de enfermedades discapacitantes. La enfermedad Cere-brovascular y la Diabetes Mellitus están estrechamen-

te ligadas con el envejecimiento.2

La Organización Mundial de la Salud (OMS) 3 señala que el 60% de las muertes que ocurren en el mundo se deben en especial la enfermedad Cardiaca y la Cerebrovascular, esta última ocupa un lugar prepon-derante, ubicándose en el primer lugar de mortali-dad durante la década 1985-19954. Lo más rele-vante son los aspectos cualitativos de la vida en los sobrevivientes; el 90% de éstos presentan algún tipo de restricción de la capacidad para realizar las actividades de la vida diaria de forma independiente. En numerosos casos la discapacidad se refleja en una situación de dependencia5. “La Diabetes Mellitus actualmente es considerada una pandemia, con mas de 100 millones de casos en todo el mundo, los cuales 13 millones se ubican en América Latina”6. En la población mayor de 60 años, la diabetes y sus complicaciones tardías pue-den afectar seriamente el estado de salud funcional. La hipertensión arterial, las neuropatías periféricas, las nefropatías y cardiopatías, hacen que la persona enferma se desenvuelva con dificultad para satisfacer sus necesidades físicas y psicológicas7. La fase de la enfermedad determina la dependencia de la persona cuidada, necesidades de cuidado, y de la habilidad del cuidador. Se categorizaron las enfer-medades en cuatro grandes grupos: 1) Aquellas que, para mejorar su pronóstico, requieren una modifica-ción en el estilo de vida de las personas; 2) Las que producen dolor, limitación o mutilación; 3) Las que producen un intenso sentimiento de pérdida o afron-tamiento de la muerte y 4) Aquellas que alteran en forma importante la capacidad de socialización del cuidador o del receptor del cuidado8

COMPARACIóN ENTRE LA hAbILIDAD DE CUIDADO DE CUIDADORES DE PACIENTES CON ENfERMEDAD

CEREbROVASCULAR Y DIAbETES MELLITUS EN SAN JOSé DE CúCUTA, NORTE DE SANTANDER.

1 D WORLD HEALTH REPORT 2004. Changing history. Geneva, World Health organitatión, 2004.2 ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD, El Reto de las enfermedades crónicas: preparación de los profesionales de la salud para el siglo XXI. Suiza, 2005, p. 17. 3 ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD, USA, OPS-OMS, 2004.4 RINCON Osorio, Fanny. Propuesta de guía de enfermería del paciente con infarto agudo del miocardio. En: Revista Actualizaciones de enfermería, Bogota. Vol. 7, Nº 4, (Diciembre 2004); p.12.5 ANZOLA P Elías, GALINSKY David, MORALES M, Fernando, La atención del anciano hoy, Organización Panamericana de la Salud. Publicación Científica N° 546 Washington D.C: 1096 WHITE, Franklin, NANAN, Debra. Situación de los programas nacionales contra la diabetes en las Américas. OMS, 2000. p. 141.7 BAÑUELOS Barrera Patricia, GALLEGOS Esther C, Autocuidado y control en adultos mayores con Diabetes, En Revista Desarrollo científico de enfermería, México Volumen 9 N° 4 ( Mayo) 2001, p.1018 BARRERA O. L, GALVIS L. CR, MORENO F. ME, PINTO A. N, Pinzón R. ML, Romero G. E, Sánchez H. B. La habilidad de cuidado de los cuidadores familiares de personas con enfermedad crónica. Invest. educ. Enferm 2006; 24(1): 36-46

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La mayor parte de los procesos de enfermedad y de cuidado de personas dependientes se realizan en el ámbito familiar; esto llega a suponer el 88% de los cuidados que consume el paciente, sólo el 12% res-tante de los cuidados es prestado por los servicios de salud, lo cual da idea de la importancia que tienen los cuidadores familiares.8

Por cuidador familiar se entiende aquella persona que presta cuidado regular, sin ninguna remunera-ción ni capacitación formal a otra que por tener una enfermedad o una discapacidad física no puede ha-cerlo por sí misma9. Ofrecer una atención sin límites, tener un elevado grado de compromiso hacia la tarea caracterizada por el afecto, reciprocidad y obligación son otros aspectos que precisan su definición.10

La responsabilidad y tareas de cuidado suponen el desarrollo de habilidades de parte de quien las asu-me, por lo que el reconocimiento de la misma es im-portante para promover los apoyos necesarios en su desarrollo. Schumacher, Stewart y Archbold (1998)11 identifican cinco conceptos que representan el hacer bien la entrega de cuidado: maestría en la entrega de cuidado, autoeficacia, competencia, preparación y calidad.

Si bien existe una cantidad significativa de referen-cias bibliográficas sobre los cuidadores en los países desarrollados, éstas son aún limitadas en países en desarrollo como Colombia. El conocimiento sobre la habilidad de cuidado de los cuidadores familiares en la región es reducido; no se conoce de estudios que hayan revisado dicha temática de acuerdo a la enfermedad que padece el receptor de cuidado, por lo que se consideró de importancia abordar este pro-blema desde la perspectiva de enfermería.

El estudio surge del interés por conocer ¿Cómo son las habilidades de cuidado de los cuidadores fami-liares de personas adultas con Diabetes Mellitus en comparación con las habilidades de cuidado de los cuidadores familiares de personas adultas con Enfer-medad Cerebrovascular en San José de Cúcuta, Nor-te de Santander?

ObJETIVO GENERAL

Comparar las habilidades de cuidado de los cuida-dores familiares de personas adultas por Diabetes con las habilidades de cuidado de los cuidadores familiares de personas adultas por Enfermedad Cere-brovascular del Hospital Universitario Erasmo Meoz y Centro de Rehabilitación del Norte de Santander.

ObJETIVOS ESPECÍfICOS

• Describir la habilidad de cuidado de los cuidadores familiares de personas adultas por enfermedad por Diabetes Mellitus del Hospital Universitario Erasmo Meoz y Centro de Rehabilitación del Norte de San-tander.

• Describir la habilidad de cuidado de los cuidadores familiares de personas adultas por Enfermedad Cere-brovascular del Hospital Universitario Erasmo Meoz y Centro de Rehabilitación del Norte de Santander.

DEfINICIóN CONCEPTUAL DEL ESTUDIO

Habilidad de cuidado. Retoma la definición de habilidad de cuidado propuesta por Ngozi O Nkongo (1999). Vista como la manera de relacionarse con el receptor del cuidado basado en los conceptos de cuidado



9 SÁNCHEZ HERRERA, Beatriz, Habilidad del cuidado de los cuidadores de personas en situación crónica de enfermedad. El arte y la ciencia del Cuidado. Facultad de Enfermería, Universidad Nacional de Colombia. Unibiblos, 2002, p. 27310 MARCO Navarro Esther. Calidad de Vida del paciente Hemipléjico Vascular, Departamento de Medicina, Universitat Autonoma de Barcelona, [Serial online] Septiembre 2004, Disponible en URL: http://www.tdx.cbuc.es/TESIS_UAB/AVAILABLE/TDX-0728105-133440//emn1de1.pdf.11 SCHUMACHER K, STEWART B y ARCHBOLD P, Conceptualización y medición de la ejecución de ser un buen cuidador familiar. En: Journal of Nursing Scholarship. New York.Vol. 30, Nº 1 (1998) p. 6

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como la relación que debe poseer conocimiento, cambios de ritmo, paciencia, honestidad, confianza, humildad, esperanza y coraje; y habilidad como lo que experimenta el cuidador, una sensación de pertenencia y vinculo estable, determinado en el grado de desarrollo de acuerdo con tres elementos: conocimiento, valor y paciencia.

Cuidador Familiar. Entendido como la persona que presta cuidado regular, sin ninguna remuneración ni capacitación formal, a otra que por tener una enfermedad o una discapacidad física, tiene dificultades para asumir su propio cuidado especialmente en lo relacionado con actividades de la vida diaria y actividades básicas cotidianas.

Persona en situación de enfermedad Cerebrovascular. Identifica a la persona a quien su cuidador reconoce como alguien que padece limitación física, sensitiva y de comunicación de tal magnitud que le genera dependencia y que requiere de su cuidado.

Persona con Diabetes Mellitus. Persona con enfermedad metabólica que ha desarrollado complicaciones agudas y crónicas, de carácter discapacitante cuya aparición y progresión afectan significativamente su calidad de vida y capacidad productiva.

MATERIALES Y MéTODOS

El estudio utilizó un diseño de tipo descriptivo comparativo con abordaje cuantitativo. Los sujetos a estudio lo conformaron 128 cuidadores familiares de pacientes; específicamente 64 por Enfermedad Cerebrovascular y 64 por Diabetes Mellitus. La muestra se captó por conveniencia al constatar el cumplimiento de criterios de inclusión: Ser adulto y cuidador de una persona con Diabetes Mellitus y Enfermedad Cerebrovascular por más de tres meses. El Hospital Universitario Erasmo Meoz y Centro de

Rehabilitación se constituyeron en escenarios del estudio efectuado durante los meses Diciembre del 2005 a Junio de 2006.

La información se recolectó por medio de tres instrumentos: Caracterización de los cuidadores, Perfil PULSES y el Inventario para la Habilidad de Cuidado. En la descripción de las características sociodemográficas de los cuidadores participantes se utilizó un cuestionario diseñado por la Facultad de Enfermería de la Universidad Nacional de Colombia que identifica el sexo, edad del cuidador y del paciente, nivel de escolaridad, estado civil, ocupación, nivel socioeconómico, cuidado desde el momento del diagnóstico, tiempo de cuidado y parentesco con la persona cuidada.

La determinación del nivel de funcionalidad de los receptores de cuidado en términos de su capacidad física y cognitiva fue medida a través del perfil “PULSES” creada por Moskowitz en 1957. Esta escala refleja los niveles de funcionalidad en seis parámetros: P: Estabilidad de la patología o condición física, U: Utilización de miembros superiores, L: Locomoción o utilización de miembros inferiores, S: Función sensorial, E: Eliminación o control de esfínteres, S: Capacidad de socializar; con una graduación tipo likert; donde uno (1) equivale a independiente y cuatro (4) a totalmente dependiente.

Finalmente en la evaluación del grado de habilidad de cuidado, se utilizó el instrumento diseñado por la Ngozi O. Nkongho “Inventario para la habilidad de cuidado”, denominado (CAI) por sus iniciales en ingles Caring Hability Inventory.

Su ponderación permitió valorar el nivel de habilidad total y de sus dimensiones según Conocimiento, Valor y Paciencia. Estructuralmente dicho instrumento con un grado de validez de 0.80 y confiabilidad de 0.85 se compone de 37 preguntas, con escala de respuesta tipo Likert que van de 1 a 7, en donde 1 equivale a “total-mente en desacuerdo” y 7 “totalmente de acuerdo”.



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MéTODOS ESTADÍSTICOS

La información recolectada se incorporó a la matriz Excel previamente diseñada. Con el fin de identificar diferencias significativas en cuanto a lo niveles medianos de las habilidades de cuidado general y por cada componente entre los grupos de cuidadores a estudio, de forma computarizada se realizo la prueba de Mann_Whitney con un nivel de significancia de 0.05.

ASPECTOS éTICOS

Desde lo ético se respeto la libre participación de los cuidadores, se contó con la aprobación de los respectivos Comités Técnico Científico de las instituciones sedes, la información obtenida en los instrumentos se documentó de manera anónima y con fines únicos para el estudio.

RESULTADOS

Características sociodemográficas

Al analizar los datos de los dos grupos a estudio se encuentra que al igual que en estudios realizados en otros contextos y lo reportado en la literatura de enfer-mería, el rol de cuidador familiar es desempeñado principalmente por mujeres (84.4%, 76.6%): esposas, hijas, hermanas y nueras, ubicadas en su mayoría en el rango de edad de 36 a 59 años (53.12% y 53.90%), se destaca un porcentaje de cuidadores mayores de 60 años (21.87%, 23.43%).

Respecto a la edad del paciente en ambos casos el mayor porcentaje (56.25%, 62.5%) corresponde al rango de edad mayor que el cuidador (Tabla 1).

En relación al tiempo en el ejercicio del rol de los cui-dadores con Enfermedad Cerebrovascular, se encon-tró que el 34.37% llevan de 3 a 6 meses, seguido de un 31.25% con mas de 37 meses. Por el contrario, en el grupo de pacientes diabéticos un porcentaje re-

presentativo de cuidadores (60.93%) lleva mas de 37 meses en el desempeño del rol, y el 4.68% de 3 a 6 meses.

Respecto a la característica único cuidador, los resul-tados para los dos grupos muestran un mayor por-centaje (51.6%, 64.1%) de cuidadores que cuentan con redes de apoyo familiar que comparten la res-ponsabilidad de atención del enfermo.

En el estudio se resalta que el 48.4% y el 35.9% de la población manifiesta el desempeño del rol de manera solitaria.

Sobre el nivel de funcionalidad de los receptores de cuidado se encontró que un porcentaje significati-vo (90.6%, y 93.8%) presentan un compromiso de la funcionalidad entre moderado y severo (Tabla 1)..



hAbILIDAD DE CUIDADO DE LOS CUIDADORES

En relación con los cuidadores de enfermos neuro-vasculares, según el nivel de habilidad de cuida-do general, la calificación promedio encontrada fue de 182 puntos con una desviación estándar de 9.6 puntos. El nivel de habilidad total fue óptimo en el 28.1% de los cuidadores de este grupo, medio en el 42.2% de los casos y bajo en el 29.7%. En cuanto a las subescalas, se encontró un nivel alto de conocimiento en el 26.6% de los cuidadores, medio en el 51.6% y bajo en el 21.9% de ellos. En la subescala valor, el 28.1% tiene un nivel alto, un 37.5% un nivel medio y el 34.4% bajo. En la paciencia se encontró un nivel alto en el 28.1%, medio en el 46.9% y bajo en el 25.0% de los cuidadores (Tabla 2).

Respecto al grupo de cuidadores familiares de enfer-mos por Diabetes Mellitus, la calificación promedio de habilidad de cuidado general (CAI Total) fue de 186 con una desviación estándar de 11.7. En

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Tabla 1. DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS CUIDADORES FAMILIARES Y RECEPTORES DE CUIDADO

CARACTERISTICAENfERMEDAD CEREbROVASCULAR DIAbETES MELLITUS

Nº % Nº %

SEXO Hombres 10 15.6 15 23.43

Mujeres 54 84.4 49 76.6

EDAD18-35 años 16 25.0 13 22.65

36-59 años 34 53.12 35 53.90

60 y mas años 14 21.87 16 23.43

EDAD DEL PACIENTE> que el cuidador 36 56.25 40 62.5

= al cuidador 8 12.5 13 20.31

< que el cuidador 20 31.25 11 17.18

PARENTESCO

Esposa(o) 16 25.0 11 17.2

Madre/padre 5 7.8 2 3.1

Hija 25 39.1 27 42.2

Abuela 3 4.7 2 3.1

Amiga(o) 1 1.6 4 6.25

Otro 14 21.9 18 28.1

TIEMPO EN EL EJER-CICIO DEL CUIDADO

3-6 meses 22 34.37 3 4.68

7- 18 meses 12 18.75 9 14.06

19 a 36 meses 10 15.62 13 20.31

37 y más 20 31.25 39 60.93

UNICO CUIDADOR SI 31 48.4 23 35.9

NO 33 51.6 41 64.1

PULSESCompromiso Leve 6 9.38 4 6.3

Compromiso Moderado 10 15.6 20 31.3

Compromiso Severo

48 75.0 40 62.5

Fuente: Datos de la investigación

cuanto al nivel de habilidad de cuidado total, se encontró alto en el 29.7%, medio para el 37.5% y bajo en el 32.8% de ellos. El conocimiento presento un nivel alto en el 26.6% de los cuidadores, medio en el 54.7% y bajo en el 18.8% . El nivel de valor fue alto en el 31.3% de los casos, y en las categorías media y baja el 34.4% respectivamente. La paciencia fue alta en el 46.9%, media en el 32.8 % y baja en el 20.3% de ellos. (Tabla 2)

Al comparar el nivel de habilidad total y por cate-gorías de los grupos a estudio, se encontraron dife-



rencias estadísticamente significativas en cuanto a los niveles medianos de conocimiento y paciencia entre ambos grupos, observándose que el nivel mediano de conocimiento y paciencia de cuidadores de pacientes Diabéticos es mayor que la de cuidadores de fami-liares con Enfermedad Cerebrovascular (Z =-2,16, -3,70). No se encontraron diferencias estadísticamen-te significativas en cuanto al nivel mediano del com-ponente valor entre ambos grupos de cuidadores a estudio (Z=1,28). (Tabla 3).

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Fuente. IDEM. Tabla 2

NIVEL DE hAbILIDAD POR CATEGORIAENfERMEDAD CEREbROVASCULAR DIAbETES MELLITUS

Nº % Nº %

hAbILIDAD DE CUIDADO GENERAL.( CAI TOTAL)

BAJA 19 29.7% 21 32.8%

MEDIA 27 42.2% 24 37.5%

ALTA 18 28.1% 19 29.7%

CONOCIMIENTO BAJA 14 21.9% 12 18.8%

MEDIA 33 51.6% 35 54.7%

ALTA 17 26.6% 17 26.6%

VALOR BAJA 22 34.4% 22 34.4%

MEDIA 24 37.5% 22 34.4%

ALTA 18 28.1% 20 31.33%

PACIENCIA BAJA 16 25.0% 14 20.3%

MEDIA 30 46.9% 36 32.8%

ALTA 18 28.1% 14 46.9%

DISCUSIóN Y ANÁLISIS

En los grupos a estudio se encontró que el cuidado es desempeñado principalmente por mujeres: es-posas, hijas, hermanas y nueras, resultado que coin-cide con numerosos trabajos previos en el contexto latinoamericano y nacional en el que ratifican que la

COMPONENTE VALOR PARA S VALOR PARA T Z CALCULADO VALORES CRITICOS

Conocimiento 3673,5 1593,5 -2,17 (-1,96 >= Z >=1,96)

Paciencia 3351,5 1271,5 -3,70 (-1,96 >= Z >=1,96)

Valor 4397,5 2317,5 1,28 (-1,96 >= Z >=1,96)

Total 3807,5 1727,5 -1,53 (-1,96 >= Z >=1,96)



Tabla 2. DISTRIBUCIÓN PORCENTUAL DEL NIVEL DE HABILIDAD DE CUIDADO GENERAL Y POR COMPONENTES.

Fuente: Datos de la investigación

Tabla 3. RESULTADOS DE LA PRUEBA MANN-WHITNEY POR CADA COMPONENTE DE HABILIDAD DE CUIDADO.

responsabilidad del cuidado de un familiar enfermo recae principalmente en las personas de genero fe-menino. En el contexto regional, estudios efectuados en el 200512 13 14 15 sobre la habilidad del cuidado coinciden en este aspecto. La mujer se constituye en el modelo más típico de cuidadora en el contexto Nor-tesantandereano.

12 VEGA Angarita, Olga Marina, Habilidad del cuidado de los cuidadores primarios de adultos discapacitados por enfermedad Cerebrovascular del Norte de Santander 2005, Trabajo de grado para obtener el titulo de Magíster en enfermería con énfasis al paciente Crónico, Universidad Nacional de Colombia-Universidad Francisco de Paula Santander2 ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD, El Reto de las enfermedades crónicas: prepara-ción de los profesionales de la salud para el siglo XXI. Suiza, 2005, p. 17. 13 GONZALEZ, Escobar Dianne Sofía, Habilidad del Cuidado de cuidadores familiares de personas en situación crónica de enfermedad por diabetes Mellitus 2005, Tra bajo de grado para obtener el titulo de Magíster en enfermería con énfasis al paciente Crónico, Universidad Nacional de Colom-bia-Universidad Francisco de Paula Santander 14 RAMIREZ Ordóñez Mª Mercedes, Habilidad de cuidado de los cuidadores principales en el paciente con cáncer gastrointestinal 2005, Trabajo de grado para obtener el titulo de Magíster en enfermería con énfasis al paciente Crónico, Universidad Nacional de Colombia-Universidad Francisco de Paula Santander.

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Se identifica en los resultados una participación representativa de hombres como cuidadores, lo cual puede estar relacionado con las transforma-ciones sociales y roles que está viviendo nuestra sociedad, derivadas de una mayor participación de la mujer en el ámbito laboral16, altas tasas de desempleo, movilización y cambio del entorno natural de la familia y en su estructura, vinculación del padre en los procesos de crianza y otras tareas calificadas como “domésticas” y “femeninas”.

Los cuidadores se encuentran en su mayoría en el rango de edad de 36 a 59 años, etapa en la que los cuidadores se encuentran en su periodo de mayor productividad y desarrollo. La situación de enfermedad los expone a la dificultad de compatibilizar el cuidado con otras actividades. El problema de la simultaneidad de las obligaciones y responsabilidades de cuidado es un factor de desestabilización emocional y aumento de tensiones y preocupación en el cuidador17.

Es igualmente significativo para ambos grupos, el porcentaje de cuidadores mayores de 60 años que tienen la responsabilidad de cuidado de una persona con alto grado de dependencia . Situación que se hace critica en el caso de las mujeres que envejecen, muchas estarán atendiendo a sus esposos y ayudando a hijos y nietos, contando con menos apoyo familiar que les ayude a ocuparse de sus padres enfermos18.

Otro aspecto relevante sobre la edad es que los receptores de cuidado son mayores que su cuidador. Este dato coincide con lo obtenido en un estudio comparativo en tres países19, que reporto

un comportamiento relativamente homogéneo al encontrado. Dada la estrecha relación de estas enfermedades con el envejecimiento, puede concluirse que el número de cuidadores jóvenes con parentescos de hijas seguirá aumentando en los próximos años.

En relación con el tiempo de ejercicio del rol se destaca la corta experiencia de 3 a 6 meses de los cuidadores de pacientes con Enfermedad Cerebrovascular, hallazgo congruente con la presentación abrupta del cuadro clínico y de las secuelas residuales que ocasionan entre otras la perdida de la autonomía física del paciente y demanda la asistencia continua de su cuidador. Lo encontrado en el estudio es referido por la literatura que muestra que la cantidad y tipo de ayuda varía en función del grado y de la causa que haya determinado dependencia de la persona cuidada. Cuanto mayor sea el grado de dependencia, mayor será también la cantidad de tiempo y de esfuerzo que tendrá que dedicar el cuidador “inexperto” a la tarea de cuidar a su familiar. Por el contrario, en el grupo de pacientes diabéticos un porcentaje representativo de cuidadores lleva más de 37 meses en el desempeño del rol. Las complicaciones tardías de tipo ocular (retinopatía, cataratas), cardiovascular (arteriopatia coronaria), neuropatía y nefropatia hacen que el enfermo se desenvuelva con dificultad para satisfacer sus necesidades físicas y psicológicas, lo que representa para los cuidadores un aumento progresivo de la demanda de cuidado.

En los receptores de cuidado se reporta el compro-miso entre moderado y severo en su funcionalidad, lo cual es consistente con la literatura consultada

15 CHÁVEZ Cañas, Wilmer; ESTÉVEZ López, Erica P.; RUEDA Barranco, Julieth J. “Grado de preparación para el cuidado en casa de cuidadores familiares de adultos en situación de enfermedad crónica discapacitante neurovascular de la ESE Hospital Universitario Erasmo Meoz durante el período comprendido entre marzo y julio de 2005”. Trabajo de grado para optar al título de enfermera(o), Programa de Enfermería, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander, p.95 16 CELMA Vicente Matilde, Cuidados Informales en el Medio Hospitalario, En: Revista Rol de enfermería, Volumen 24 (7-8) Julio-Agosto 2001, España, P. 50417 QUERO Rufián Aurora, Los cuidadores en el Hospital Ruiz de Alda en Granada, [Tesis Doctoral], Universidad de Granada España, http://hera.ugr.es/tesisugr/16683134.pdf. p. 5218 ANZOLA P Elías, GALINSKY David, MORALES M, Fernando, Op Cite p.36619 BARRERA Ortiz, Lucy, BLANCO De Camargo Lidia, FIGUEROA Ingrid P, et al. Habilidad de Cuidadores familiares con enfermedad crónica. Mirada Internacional. En revista Aquichan. 2006, vol.6, no.1 (6), p 22-33



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y se asocia a las características propias de la pa-tología que padecen y la etapa de la misma en el momento de realización del estudio. Estas carac-terísticas representan claramente las implicaciones para el cuidador en cuanto a demanda prolongada de cuidado, número de tareas, tiempo y recursos para mantener o alcanzar el mejor nivel bienestar posible para la persona cuidada.

De acuerdo a los resultados en la habilidad de cuidado total en los dos grupos, es evidente que la mayoría de los cuidadores responsables de los fa-miliares enfermos no reúnen las condiciones que se requieren para la prestación del cuidado. Aspecto que los hace más vulnerables a experimentar los efectos negativos de la experiencia de cuidado que afectan no solo su salud en diferentes dimensiones sino la relación misma de cuidado y el bienes-tar de la persona enferma. Hallazgo que coincide con otros estudios nacionales e internacionales que reportan que en la mayor parte de los casos los cuidadores de enfermos asumen esta tarea sin las competencias requeridas. 20 21 22 La etapa del ciclo vital de los cuidadores, el nivel de funcionalidad del enfermo, la diversidad en el tiempo de ejerci-cio del cuidado pueden ser factores intervinientes que expliquen el nivel de desarrollo de habilidad alcanzado.

En cuanto a los componentes que integran la habi-lidad de cuidado se encontró diferencias estadística-mente significativas entre los dos grupos, reportando los cuidadores de pacientes diabéticos mayores niveles de conocimiento y paciencia. En cuanto

al componente valor no se encontró diferencia significativa entre los grupos a estudio. En el grupo de cuidadores de pacientes con enfermedad Cerebrovascular se encuentra como aspecto relevante en el análisis de los ítems afectados que valoran el componente conocimiento, la expresión de la limitación de tiempo, problema en la aceptación del otro y expresión de sentimientos. Esto puede representar de acuerdo a los planteamientos de N. Nkongo(1.999)23, dificultades en el proceso de reconocimiento y comprensión de la persona cuidada como algo especial, con necesidades únicas derivadas de la situación de salud en la que se encuentra.

Igualmente refleja el enfrentamiento de los cuidado-res a sentimientos de impotencia generados por la responsabilidad de cuidar prolongadamente a un familiar discapacitado. Una de las características que definen la enfermedad es su forma súbita de apari-ción. La consecuencia más dramática es el cambio radical del proyecto de vida emprendido por la per-sona afectada y su cuidador, este último atraviesa por diferentes etapas que van desde la incertidumbre inicial y el desconocimiento del pronostico, hasta el afrontamiento de los cambios propios a la conviven-cia con una persona con discapacidad.24

Por el contrario, los cuidadores de diabéticos mani-fiestan la capacidad de aceptación de las otras per-sonas tal como son, de expresar sus sentimientos libremente en la relación de cuidado y reconoci-miento de que las personas requieren de privacidad

20 BARRERA O, Lucy, PINTO A, Natividad, SANCHEZ H, Beatriz. Habilidad de Cuidado de Cuidadores Familiares de personas con enfermedad Crónica: Comparación de Géneros. En Revista: Actualizaciones de Enfermería 2006,9(2):9 –13. Fundación Santa Fe de Bogotá. Disponible en URL: http://encolombia.com/medicina/enfermeria/Enfermeria9206-Habilidad.htm21 BARRERA Ortiz, Lucy, BLANCO De Camargo Lidia, FIGUEROA Ingrid P, et al. Op. Cite p. 28-2922 GALVIS LOPEZ, Clara Rocio, PINZON ROCHA, Maria Luisa, ROMERO GONZALEZ, Esperanza. Comparación entre la Ha-bilidad de Cuidado de Cuidadores de personas en situación de enfermedad crónica en Villavicencio. En: Revista Avances en Enfermería Volumen XXII Nº 1 (Enero a Junio) 2004. P. 1623 NKONGHO, NGOZI O. Inventario para la habilidad de cuidado. En Strickland O. Waltz C. Measurement of Nursing Outcomes. . Traducción Facultad de Enfermería. Universidad Nacional de Colombia.1.999. P. 524 QUEMADA José Ignacio, Modelo de Atención a las personas con daño cerebral, Serie colección de documentos Técnicos, Instituto de Mayores de Servicios Sociales,[Serial Online] Primera Edición [ citado Junio2007], España, Disponible en URL: http://www.imsersomayores.csic.es/documentos/documentos/mtas-atencion-01.pdf, p. 64



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para pensar y sentir. Según Fitzgerald (2000)25, el conocimiento se considera un proveedor de estructu-ra que disminuye en los cuidadores la incertidumbre y permite el desarrollo de un mapa cognitivo para la continua interpretación de los eventos y toma de decisiones en la acción de cuidado.

Con relación al nivel de paciencia de cuidadores de pacientes con enfermedad Cerebrovascular se identifica que solo un bajo porcentaje cuenta con la paciencia requerida para adaptarse y afrontar el rol de cuidador que viene desempeñando. Del análisis de los ítems que valoran esta subescala, se identifica en algunos cuidadores disminución de la tolerancia, autoexploración y reconocimiento de la necesidad de tiempo para el cambio y el aprendizaje que demanda la experiencia de cuidado; de igual forma, manifiestan como muchas de las situaciones que enfrentan en el desempeño de su rol, no están sujetas a su elección.

En el grupo de cuidadores de diabéticos se encontró una proporción considerable en la categoría alta, es decir, estos cuidadores han alcanzado la Paciencia que les permite desarrollar un mayor nivel de tolerancia a los cambios y a la desorganización que el rol de cuidador genera en su cotidianidad, proyectos y desarrollo personal. Los cuidadores de este grupo expresan el reconocimiento de la necesidad de cambio, admiración por las personas calmadas y pacientes, el respeto por los sentimientos y actitudes de los otros, así como la disponibilidad para asumir el compromiso en el desempeño del rol.

CONCLUSIONES

En cuanto a las características sociodemográficas de los cuidadores familiares participantes, el estudio demostró que los cuidadores son principalmente mujeres, resultado que confirma lo reportado en la

literatura nacional e internacional que documentan el cuidado como una función de genero muy arraigada en las diferentes culturas. De igual forma, se observa que el mayor número de cuidadores pertenecen a la generación intermedia, por encontrarse en edades entre los 36 y 59 años, lo que les representa simultáneamente grandes fortalezas y riesgos en el desempeño del rol de cuidador, por lo que deben ser apoyados para mejorar sus habilidades y capacidad de afrontamiento.

Se observa en el estudio que los cuidadores familiares son principalmente hijas y esposas(o) del receptor de cuidado, seguido de otro tipo de filiación familiar, principalmente hermanas(os) y nueras. El tipo de relación existente entre las personas explica características anteriormente descritas como las del tiempo en el desempeño del rol, cuidado desde el diagnóstico de la enfermedad y horas al día dedicadas al cuidado. Igualmente el parentesco ya sea de sangre, por matrimonio o por adopción son factor importante en la relación de cuidado; de acuerdo a él existen diferencias en la forma en que se vive y acepta la situación de cuidado.

Como característica de los receptores de cuidado, estos son principalmente adultos mayores que presentan en su funcionalidad un compromiso entre moderado y severo, lo cual es consistente con la literatura y se asocia a las características propias de la patología que padecen y la etapa de la misma en el momento de la realización del estudio. Estas características representan claramente las implicaciones para el cuidador en cuanto a demanda de cuidado, mayor numero de tareas, tiempo y recursos para mantener o alcanzar el mejor nivel bienestar posible para la persona cuidada y lo expone a una mayor carga en el cuidado.

Al describir y comparar la Habilidad de Cuidado de los cuidadores familiares de personas con

25 FITZGERALD MILLER, Judith. Recursos de Poder del Cliente. Philadelphia. Davis, 2000. P.3-16



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enfermedad Cerebrovascular y Diabetes Mellitus se observa un comportamiento similar en cuanto a habilidad total y su distribución en el componente valor. Se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre los dos grupos, reportando en los cuidadores familiares de pacientes diabéticos mayores niveles de conocimiento y paciencia. Lo encontrado en el cotidiano del cuidador de diabéticos representa la continua interpretación de los eventos, de la toma de decisiones en la acción de cuidado, y del mayor grado de tolerancia a los cambios que el rol genera en su vida, proyectos y desarrollo personal.

Sin embargo, en los cuidadores de familiares con enfermedad Cerebrovascular implica la dedicación considerable de tiempo y energía en la atención de complejas actividades no siempre cómodas y agradables, ni previstas a su libre elección26, una experiencia ingrata y solitaria que termina por reducir los niveles de paciencia y del conocimiento de sí mismo.

La información recolectada hasta el momento alrededor de las características, condiciones y habilidad de cuidado de los cuidadores familiares hace evidente la necesidad de direccionar el trabajo de enfermería al cuidado de este grupo a través de la implementación de programas de consejería, apoyo, educación y asistencia, como estrategia de preparación y atención en el rol de cuidador a desempeñar.

En la región se hace necesario la creación de programas y servicios de apoyo a los cuidadores familiares, especialmente en Instituciones que como el Hospital Universitario Erasmo Meoz, prestan servicios principalmente a población del régimen subsidiado y vinculada del departamento.

AGRADECIMIENTOS

A la Vicerrectoria Asistente de Investigación y Extensión de la Universidad Francisco de Paula Santander por la cofinanciación del Proyecto No 030, al Hospital Universitario Erasmo Meoz, y Centro de Rehabilitación Cardioneuromuscular escenarios del estudio, a los estudiantes de VIII semestre del Programa de Enfermería y a los cuidadores participantes por su valiosa colaboración en la comprensión de una problemática por ellos enfrentada y demanda de la atención oportuna.

REfERENCIAS bIbLIOGRÁfICAS

1. WORLD HEALTH REPORT 2004. Changing history. Geneva, World Health Organitatión, 2004.

2. ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD, El Reto de las enfermedades crónicas: preparación de los profesionales de la salud para el siglo XXI. Suiza, 2005, p. 17.

3. ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD, USA, OPS-OMS, 2004.

4. RINCON Osorio, Fanny. Propuesta de guía de enfermería del paciente con infarto agudo del miocardio. En: Revista Actualizaciones de enfermería, Bogota. Vol. 7, Nº 4, (Diciembre 2004); p.12.

5. ANZOLA P Elías, GALINSKY David, MORALES M, Fernando, La atención del anciano hoy, Organización Panamericana de la Salud. Publicación Científica Nº 546 Washington D.C: 109

6. WHITE, Franklin y NANAN, Debra. Situación de los programas nacionales contra la Diabetes en las Américas. OMS, 2000. p. 141.

26 MARCO Navarro Esther, Calidad de vida del cuidador del hemipléjico vascular, Facultad de Medicina Universitat Autonoma de Barcelona, España 2004, Op. Cite. P. 61



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7. BAÑUELOS Barrera Patricia, GALLEGOS Esther C, Autocuidado y control en adultos mayores con Diabetes, En Revista Desarrollo científico de enfermería, México Volumen 9 N° 4 (Mayo) 2001, p.101

8. BARRERA O. L, GALVIS L. CR, MORENO F. ME, Pinto A. N, PINZÓN R. ML, Romero G. E, SÁNCHEZ H. B. La habilidad de cuidado de los cuidadores familiares de personas con enfermedad crónica. En Invest. Educ. Enferm 2006; 24(1): 36-46

9. SÁNCHEZ HERRERA, Beatriz, Habilidad del cuidado de los cuidadores de personas en situación crónica de enfermedad. El arte y la ciencia del Cuidado. Facultad de Enfermería, Universidad Nacional de Colombia. Unibiblos, 2002, p. 273

10. MARCO Navarro Esther. Calidad de Vida del paciente Hemipléjico Vascular, Departamento de Medicina, Universitat Autonoma de Barcelona, [Serial online] Septiembre 2004, Disponible en URL: http://www.tdx.cbuc.es/TESIS_UAB/AVAILABLE/TDX-0728105-133440//emn1de1.pdf.

11. SCHUMACHER K, STEWART B y ARCHBOLD P, Conceptualización y medición de la ejecución de ser un buen cuidador familiar. En: Journal of Nursing Scholarship. New York. Vol 30, Nº 1 (1998) p. 6

12. VEGA Angarita, Olga Marina, Habilidad del cuidado de los cuidadores primarios de adultos discapacitados por enfermedad Cerebrovascular del Norte de Santander 2005, Trabajo de grado para obtener el titulo de Magíster en enfermería con énfasis al paciente Crónico, Universidad Nacional de Colombia-Universidad Francisco de Paula Santander.

13. GONZALEZ, Escobar Dianne Sofía, Habilidad del Cuidado De cuidadores familiares de personas en situación crónica de enfermedad por Diabetes Mellitus 2005, Trabajo de grado para obtener el titulo de Magíster en enfermería con énfasis al paciente

Crónico, Universidad Nacional de Colombia-Universidad Francisco de Paula Santander.

14. RAMIREZ Ordóñez Mª Mercedes, Habilidad de cuidado de los cuidadores principales en el paciente con cáncer gastrointestinal 2005, Trabajo de grado para obtener el titulo de Magíster en enfermería con énfasis al paciente Crónico, Universidad Nacional de Colombia-Universidad Francisco de Paula Santander. 15. CHÁVEZ Cañas, Wilmer; ESTÉVEZ López, Erica P.; RUEDA Barranco, Julieth J. “Grado de preparación para el cuidado en casa de cuidadores familiares de adultos en situación de enfermedad crónica discapacitante Neurovascular de la ESE Hospital Universitario Erasmo Meoz durante el período comprendido entre Marzo y Julio de 2005”. Trabajo de grado para optar al título de enfermera(o), Programa de Enfermería, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander, p.95

16. CELMA Vicente Matilde, Cuidados Informales en el Medio Hospitalario, En: Revista Rol de enfermería, Volumen 24 (7-8) Julio-Agosto 2001, España, P. 504

17. ANZOLA P Elías, GALINSKY David, MORALES M, Fernando, Op Cite p.366

18. BARRERA Ortiz, Lucy, BLANCO De Camargo Lidia, FIGUEROA Ingrid P, et al. Habilidad de Cuidadores familiares con enfermedad crónica. Mirada Internacional. En revista Aquichan. 2006, vol.6, no.1 (6), p 22-33

19. BARRERA O, Lucy, PINTO A, Natividad, SANCHEZ H, Beatriz. Habilidad de Cuidado de Cuidadores Familiares de personas con enfermedad Crónica: Comparación de Géneros. En Revista: Actualizaciones de Enfermería 2006,9(2):9 –13. Fundación Santa Fe de Bogotá. http://encolombia.com/medicina/enfermeria/Enfermeria9206-Habilidad.htm

20. BARRERA Ortiz, Lucy, BLANCO De Camargo



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Lidia, FIGUEROA Ingrid P, et al. Op. Cite p. 28-29

21. GALVIS LOPEZ, Clara Rocio, PINZON ROCHA, Maria Luisa, ROMERO GONZALEZ, Esperanza. Comparación entre la Habilidad de Cuidado de Cuidadores de personas en situación de enfermedad crónica en Villavicencio. En: Revista Avances en Enfermería Volumen XXII Nº 1 (Enero a Junio) 2004. P. 16

22. NKONGHO, NGOZI O. Inventario para la habilidad de cuidado. En Strickland O. Waltz C. Measurement of Nursing Outcomes. Traducción Facultad de Enfermería. Universidad Nacional de Colombia.1.999. P. 5 23. QUEMADA José Ignacio, Modelo de Atención a las personas con daño cerebral, Serie colección de documentos Técnicos, Instituto de Mayores de Servicios Sociales, [Serial online] Primera Edición [Citado Junio 2007] España, Disponible en URL: http://www.imsersomayores.csic.es/documentos/documentos/mtas-atencion-01.pdf, p. 64

24. FITZGERALD MILLER, Judith. Recursos de Poder del Cliente. Philadelphia. Davis, 2000. P.3-16

25. MARCO Navarro Esther, Calidad de vida del cuidador del hemipléjico vascular, Op. Cite. P. 64

Fecha de recibido: Octubre 31 de 2006.

Fecha de aceptación: Noviembre 30 de 2007



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Por:José Armando Becerra Vargas1. Manuel Alejandro Maldonado Rojas2. Mayra Johanna Toscano Bustamante3

RESUMEN

En el presente artículo se describe el desarrollo del prototipo de un controlador PID, implementado en un arreglo analógico FPAA (Field Programmable Analog Array), diseñado y construido en el laboratorio de microelectrónica de la universidad Francisco de Paula Santander y el grupo de investigación en automatización y control (GIAC) y validado sobre un el control de velocidad para motor DC del módulo MRCC900 de ALECOP del laboratorio de Electrónica de Potencia del Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, regional Norte de Santander.

PALABRAS CLAVE: Microelectrónica, PID, FPAA, Microcontroladores, motor DC, Anadigm.

AbSTRACT

The present article the development of the prototype of a controller PID is described, this is implemented in an analog array FPAA (Field Programmable Analog Array), designed and constructed in the laboratory of microelectronics of the Francisco de Paula Santander university and the group of investigation in automation and control (GIAC), validated with the control of speed for motor DC of the MRCC900 ALECOP module, installed in the Power Electronics laboratory of the Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, regional Norte de Santander.

Keywords: Microelectronics, FPAA, PID, Microcontroller, DC motor, Anadigm.

INTRODUCCIóN

Los FPAAs son el equivalente analógico de los FPGAs; estos dispositivos análogos configurables permiten el procesamiento analógico de señales, tales como filtrar, sumar, caracterizar, rectificar, generar y otras funciones. Se basa en la técnica del capacitor switcheado, que consiste en hacer una equivalencia de una red RC a través de un capacitor y la alternancia de un arreglo de switches [1]. Un FPAA esta conformado por bloques análogos configurables, una red de interconexiones programables y un registro para almacenar los bits de configuración; además posee una interfaz digital para recibir datos configuración de las diferentes topologías de los circuitos de las funciones analógicas.

Con el uso de FPAAs se simplifica el proceso de diseño analógico, se reduce el tiempo de implementación, y se habilita la reconfiguración en tiempo real de funciones analógicas dentro de un mismo sistema [2].

El FPAA utilizado es un AN220E04 de Anadigm®, este dispositivo se escogió por la capacidad de 4 bloques análogos configurables, 2 MHz de ancho de banda, reconfiguración dinámica, interfaz digital de configuración SPI, y su software de desarrollo ANADIGMDESIGNER2, ofrece la posibilidad de trasladar diseños de topologías de circuitos a código C; permitiendo que el diseño sea ajustado y controlado por microprocesadores dentro de un sistema embebido.

Aprovechando las soluciones que ofrecen los dispositivos análogos programables, se construyó un controlador PID con la capacidad de ajustar las constantes en tiempo real, que es comandado por un sistema digital independiente y autónomo; en

DISEÑO E IMPLEMENTACIóN DE UN CONTROLADOR PROPORCIONAL INTEGRAL DERIVATIVO (PID), EN UN

ARREGLO ANALóGICO PROGRAMAbLE EN CAMPO (fPAA)

1Universidad Francisco de Paula Santander. Docente Tiempo completo, director del Grupo de Investigación en Automatización y Control “GIAC”. Ingeniero Electricista, Especialista en Ingeniería Hospitalaria, Candidato a Magíster en Controles Industriales. [email protected] Francisco de Paula Santander. Facultad de Ingeniería. Ingeniero Electrónico. [email protected] Francisco de Paula Santander. Facultad de Ingeniería. Ingeniera Electrónica. [email protected].

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el que se almacenan las funciones del circuito PID, configura el dispositivo analógico programable, maneja y procesa la información de la consola de programación y ejecuta el Auto-Set-Point; este último como complemento para las diferentes aplicaciones en que se desee emplear el controlador PID.

MATERIALES Y MéTODOS

El desarrollo del controlador se realizó en las instalaciones del laboratorio de Electricidad y Electrónica y el Grupo de investigación en Automatización y control “GIAC”, ubicados en la sede principal de la Universidad Francisco de Paula Santander.

El controlador consta de una consola de programación construida con una pantalla LCD 4x20 Alfanumérica y un teclado matricial de 4x4; una tarjeta de circuito impreso con un FPAA AN220E04, un microcontrolador Atmega16 de la familia AVR, un circuito de conversión de señal digital-análoga basado en un DAC0800 y un bloque de amplificadores operacionales para el acondicionamiento de las señales analógicas con el FPAA.

Figura1. Diagrama de Bloques del Controlador PID.

CARACTERISTICAS DEL AN220E04

Los FPAAs se basan en la tecnología de capacitor switcheado que implementa una resistencia equivalente por la alternancia de switches en las entradas de un capacitor, sus principales características es que un solo capacitor equivale a una red RC, el área que ocupa es menor que una resistencia, amplio rango de valores de resistencias, tolerancia típica de +/- 1.0% y valores de RC altamente independientes de la temperatura [3].

Con base en la técnica de capacitor switcheado se forman los Bloques Análogos Configurables CABs. Los CABs constan de bancos de interruptores análogos o matriz de switches, que pueden ser estáticos para determinar la topología del circuito, los valores de resistencias y entradas activas, o dinámicos que manipulan la señal análoga de entrada; también constan de capacitores programables, amplificadores operacionales y un comparador; a demás cuenta con funciones adicionales coma la tabla de búsqueda LUT y contador programable, útiles para la generación de funciones no lineales. A continuación se muestra la arquitectura de un bloque análogo configurable [4].

Figura 2. Arquitectura de un bloque análogo configurable.



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El FPAA AN220E04 de Anadigm® presenta reconfiguración dinámica, un ancho de banda típico 2MHz, SNR entre 80 y 100 dB, tres entradas y dos salidas dedicadas, una entrada multiplexada 4:1, una tabla de búsqueda LUT de 256 bits, THD de 80dB y encapsulado de 44pines QFP(10x10x2mm).[5]

Figura 3. Arquitectura de un AN220E04.

AnadigmDesigner2 es el software de Anadigm que soporta el diseño de circuitos analógicos en los AN220E04 [6,7], este software es de libre se descarga de la pagina de Internet de Anadigm y luego se pide la licencia ID al registrarse. El software permite procesar señales analógicas programables dinámicamente (dpASP), substituye fácilmente un circuito discreto alcanzando mayor exactitud, permite adaptar un circuito analógico a los cambios ambientales y a las condiciones de funcionamiento en tiempo real, reduce drásticamente el tiempo de diseño, gran exactitud en circuitos análogos, extensa documentación de ayuda, osciloscopio virtual incorporado, interfaz intuitiva para el usuario entre otros [8].

MICROCONTROLADOR AVR

El microcontrolador ATMega16 de la familia AVR de ATMEL® es quien desarrolla y coordina el

funcionamiento del controlador PID y cuenta con las siguientes características, arquitectura RISC, código totalmente transportable, memoria flash de 16Kb, memoria SRAM de 1KB, 512 bytes memoria EEPROM, logra un desempeño de hasta 16MIPS a 16MHz, es decir una instrucción en un solo ciclo de reloj [9]. Para el desarrollo del proyecto se utilizaron las interfaces de comunicación SPI y UART; la programación se desarrolló utilizando la programación en sitio (ISP) y/o el Boot-loader-Sopport con el software AVRDUDE y MEGALOAD respectivamente. La compilación se realizó con el compilador gratuito AVR-GCC de WINAVR [10].

DISEÑO DEL CONTROLADOR PID

Utilizando el software AnadigmDesigner2 se diseñó el control PID; aunque AnadigmDesigner2 trae un tools para control PID [11], este no se implemento debido a que la manipulación de las variables de ajuste es un tanto complicado y tediosa; además existen muchas formas de realizar el algoritmo PID, por lo que se utilizaron diferentes topologías circuitales hasta obtener finalmente una arquitectura sencilla que permitiera manejar directamente los valores de ajuste y realice correctamente la compensación de la señal de control[12].

Para el diseño de la topología circuital se insertan los CAMs (módulos análogos configurables) se ubican correctamente y se interconexionan; luego se despliega la documentación y se configura cada CAM seleccionando los parámetros de funcionamiento y el rango de los valores de ajuste.

Una vez obtenido el diseño de la topología circuital del controlador se procedió a generar las funciones en código C, para esto se utiliza el método de reconfiguración dinámica algorítmica, este método permite seleccionar las funciones en C que varían los parámetros de los CAMs, como ganancia, tiempo de integración y tiempo de derivación, sin que cambie la arquitectura del circuito.



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Figura 4. Diseño del controlador PID en AnadigmDesigner2.

Logrado generar las funciones C para la variación de los parámetros de las CAMs, se incluyen como librerías al compilador AVR-GCC de WINAVR [13], en el cual se desarrolla el programa para la ejecución del proyecto; se utilizó como apoyo para síntesis del código la comunicación con el Hyperterminal de Windows [14].

El desarrollo del código comenzó creando las funciones de generación de datos de configuración primaria y reconfiguración dinámica, y la descarga de datos utilizando el protocolo SPI al FPAA AN220E04; después se implementaron funciones para la variación de las parámetros de los CAMs, luego se creo una interfaz a través del Hyperterminal de Windows para ingresar los valores de ajuste de las constantes [15].

Una vez obtenidas las funciones del manejo del FPAA, se diseño el código del Auto-Set-Point, que genera señales de voltaje en periodos de tiempo específicos como señal de referencia para el controlador, y la conversión de la señal digital que genera el microcontrolador en una señal analógica a través de un circuito con un DAC0800; finalmente se diseño

la interfaz de usuario mediante una consola de programación que despliega mensajes en la pantalla LCD 4x20 [16] y captura de información del teclado matricial 4x4; y la estructura del funcionamiento del Controlador PID con un Auto-Set-Point programable.

El funcionamiento del controlador es sencillo y práctico, la consola muestra una señal de bienvenida y luego despliega un menú con las opciones de Ajuste de Constantes del controlador, configuración del Auto-Set-Point y puesta en marcha del Auto-Set-Point; la opción de ajuste de constantes muestra los valores actuales de las constantes permitiendo escribir sobre ellas y una vez se actualicen el sistema descarga estos valores al FPAA tomando este ajuste en tiempo real.

Figura 5. Diagrama de funcionamiento del sistema.

La opción de Configuración de Auto-Set-Point muestra los valores de la última configuración efectuada y pide el número de periodos a manejar y luego despliega uno a uno cada periodo para introducir el porcentaje de magnitud que se desea y el tiempo requerido para este incremento, decremento o periodo mantenido; a continuación se muestra una grafica de un ejemplo de configuración del Auto-Set-Point.



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Figura 6. Ejemplo de configuración del Auto-Set-Point.

Uno de los aspectos más importante del desarrollo de aplicaciones con arreglos Analógicos Programables es la interfaz de las señales analógicas con el FPAA, debido a que estos dispositivos manejan diferentes configuraciones en su entrada como impedancias de entradas, filtraje, voltajes en modo común de referencia, excursiones de voltaje en modo diferencial [17].

Para el controlador se desarrollo la interfaz con las siguientes características: la interfaz de señales analógicas al FPAA convierte señales de entrada y/o salida en el rango de -10 v a +10 v en modo simple a señales en modo diferencial en el rango de 0.5 v a 3. 5 v con 2v de nivel dc tomadas de la señal VMRC del FPAA como referencia [18,19].

Figura 7. Acople de la señal de entrada al FPAA AN220E04

Figura 8. Salida del AN220E04 al módulo

Una vez obtenida la estructura final del controlador PID, se procede al diseño del circuito impreso (PCB). Se utiliza el software EAGLE 4.11 ® (software CAD para el desarrollo de esquemáticos y circuitos impresos), partiendo desde el esquemático del proyecto hasta el diseño de la Board y generación de los archivos para la fabricación [20].

Figura 9. Diseño PCB del Impreso visto por las dos caras.

La construcción final de la tarjeta impresa es realizada por la empresa Microcircuitos LTDA de la ciudad de Cali.

Finalmente se realiza la prueba del controlador con la



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colaboración del laboratorio de Potencia del Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, regional Norte de Santander, donde se hizo el ensamble y ajuste final del controlador PID. Para la validación del controlador se realizaron varias prácticas de control de velocidad de motores de C.C [21].

En la figura 10., se muestra una fotografía donde aparece; en la parte derecha, el módulo de regulación de velocidad MRCC900, en la parte central la tarjeta del controlador y su consola de programación, en la parte superior el motor de C.C., con el que se realizaron las prácticas y en la parte izquierda los instrumentos de medida.

Figura 10. Prueba de validación del controlador PID-FPAA. *Fuente: Autores.

RESULTADOS

Se desarrolla un controlador PID totalmente implementado en un FPAA, el cual ofrece un alto grado de fiabilidad en aplicaciones industriales, fácil manejo y flexible a la hora de hacer los ajustes, versátil para realizar configuraciones adecuadas a través del Auto-Set-Point y aplicable a cualquier sistema de

control de lazo cerrado que requiera un dispositivo de regulación automática.

Las pruebas de validación del controlador fueron referidas al control de velocidad de un motor de corriente directa incluido en el módulo MRCC900 de ALECOP, del laboratorio de Electrónica de Potencia del SENA, regional Norte de Santander.

Se logra dar un paso muy importante en el desarrollo de proyectos de investigación en el área de la microelectrónica, el prototipo presentado en este artículo permite mostrar un desarrollo tecnológico de alto nivel en el área mencionada.

Este tipo de investigación permite reforzar y estimular la investigación y el desarrollo tecnológico en el Grupo de Investigación en Automatización y Control (GIAC), toda vez que el prototipo desarrollado en este proyecto ha arrojado excelentes resultados.

Se establece un vínculo de apoyo y cooperación con el Grupo de Microelectrónica de la Universidad Nacional de Colombia (GMUN) y el Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, regional Norte de Santander.

CONCLUSIONES

Los FPAAs de Anadigm permiten el tratamiento de señales analógicas, trasladando circuitos complejos a un set de funciones simples por medio del software AnadigmDesigner2, facilitando así el tedioso y engorroso desarrollo manual de los diseños analógicos, ofreciendo capacidades de reconfiguración en tiempo real mediante una interfaz digital.

La línea de microcontroladores AVR de Atmel utilizada en el desarrollo del proyecto posee características que permitieron el manejo de periféricos, la programación del FPAA y el control del módulo; ofreciendo confiabilidad y versatilidad en las aplicaciones, debido a su alta inmunidad al ruido, facilidad en la programación ISP (In System Program) y amplias



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herramientas de diseño e información disponibles para el diseñador.

El lenguaje C utilizado para la programación del microcontrolador ATmega16 permitió la inclusión de librerías de AnadigmDesigner2 y el manejo de las funciones generadas por cada CAM del FPAA, estas funciones fueron utilizadas para la Configuración Primaria y Reconfiguración Algorítmica.

Se diseñó e implementó un sistema análogo-digital reconfigurable en tiempo real, totalmente independiente y autosuficiente, que permite manipular señales analógicas de control basadas en funciones del FPAA las cuales conforman el algoritmo de control PID; éste es reconfigurable digitalmente a través del microcontrolador ATmega16.

Los sistemas implementados en arreglos analógicos programables, requieren tiempos muy cortos de desarrollo, además brindan la flexibilidad para el diseñador que no es posible encontrar con los circuitos analógicos tradicionales (cableados). Por tanto un sistema de esta naturaleza puede ser capaz de presentar varios tipos de comportamiento sin cambio alguno en su hardware.

El uso de un software y sus respectivas herramientas dispuestos para la creación de circuitos impresos PCB es de gran utilidad para la puesta en marcha del proyecto pues se logra una mejor presentación y un mejor funcionamiento del circuito.

RECOMENDACIONES

Implementar, dentro de la asignatura de Microcontroladores la documentación y uso de la familia ATmega, puesto que son los elementos que están revolucionando el uso de los microcontroladores en labores de control.

Es conveniente que mediante un proyecto de grado u

otro mecanismo se ponga en marcha un laboratorio para el desarrollo de circuitos impresos, ya que con la miniaturización de los componentes en los proyectos la elaboración de los circuitos impresos es un tanto complicada de realizar mediante métodos artesanales.

Continuar con el desarrollo de proyectos de investigación en el área de la microelectrónica enfocados al uso de la tecnología de los FPAAs.

Estudiar la posibilidad de adquirir los Kits de desarrollo de FPAAs, para los laboratorios de Electricidad y Electrónica de la UFPS, y así los estudiantes puedan realizar aplicaciones reales con AnadigmDesigner2.

BIBLIOGRAFIA

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[7] Ayuda de AnadigmDesigner2. [Viene con el software]

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[18] Anadig.Inc, Anadigmvortex AN220D04 Evaluation Board User Manual, UM020800-U003s. 2004.http://www.anadigm.com/_doc/ UM020800-U003s.pdf. [Citado en 2005]

[19] Anadig.Inc, AN221K04 Anadigmvortex Development Board User Manual, UM030900-U010e, 2003http://www.anadigm.com/_doc/UM030900-U010e .pdf. [Citado en 2005]

[20] Cadsoft.Inchttp://www.cadsosft.de/. [Citado en 2005]

[21] ALECOP, Manual de Practicas del RMCC 900, Regulación de Velocidad de Máquinas de C.C. Versión 1.0 Septiempre 1998.

Fecha de recibido: Febrero 12 de 2007




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CRONICIDAD Y CUIDADORES fAMILIARES: UNA REVISIóN DESDE LO CONTEXTUAL Y CONCEPTUAL

Por:Olga Marina Vega Angarita*, Dianne Sofia Gonzalez Escobar**, Ma. Mercedes Ramirez Ordoñez.***

RESUMEN

Este artículo se genera a partir de un estudio multicéntrico sobre la implementación y evaluación del Programa Cuidando a los Cuidadores desarrollado con la participación de nueve países de Latinoamérica y unidades académicas de enfermería en Colombia entre ellas la Universidad Francisco de Paula Santander de Cúcuta, en coordinación con la universidad Nacional de Colombia. El artículo presenta inicialmente la contextualización de lo sociodemográfico y epidemiológico del envejecimiento y de las enfermedades crónicas no transmisible a nivel mundial, de Latinoamérica y en el contexto regional. Seguidamente se abordan desde lo conceptual los cuidadores familiares como directos protagonistas de la llamada Red del cuidado informal; finalmente se analizan las repercusiones del cuidado de enfermos crónicos sobre las diferentes áreas de la vida y según datos de estudios previos.

PALABRAS CLAVE: Enfermedades crónicas, cuidadores familiares, repercusiones del cuidado.

AbSTRACT

The article is generated from a multicentric study on the implementation and evaluation of the program taking care of to the caretakers, developed at the moment by the National University of Colombia with

* Enfermera Magíster en Enfermería con énfasis en cuidado al paciente crónico, Especialista Medicoquirúrgica con énfasis en neu-rocirugía. Docente Asociado Facultad Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander, Grupo de investigación de cuidado de enfermería E-Mail: [email protected].** Docente Asociado Facultad Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander, Enfermera Magíster en Enfermería con énfasis en cuidado al paciente crónico, Especialista Docencia Universitaria. Grupo de investigación de cuidado de enfermería E-Mail: [email protected].*** Docente Asociado Facultad Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander, Magíster en Enfermería con énfasis en cuidado al paciente crónico, Especialista en paciente renal, Especialista Docencia Universitaria.1 OPS/OMS. La enfermería en la región de las Américas. Washington, 1999, p. 1.

the participation nine countries of Latin America and Academic units of infirmary in Colombia among them the University Francisco de Paula Santander. The article presents/displays initially the contextualization from the sociodemográfic and epidemiologist of the aging and the chronic diseases nontransmissible at worldwide level, of Latin America and in the regional context. Next they approach from conceptual the familiar caretakers like direct protagonists of the call network of the informal care, finally one analyzes the repercussions of the care of chronic patients on the different areas from the life and according to data of previous studies.

Keywords: Chronic diseases, Caregivers, repercussions of the care.

ENfERMEDAD CRóNICA: DIMENSIONES SOCIODEMOGRÁfICA

Y EPIDEMIOLóGICA

Durante el siglo XX la tasa de crecimiento demográfico ha presentado cambios significativos en el mundo y en los países de América Latina. La tendencia existente es la de mayor aumento de la población en los países más subdesarrollados de la región. En Estados Unidos y Canadá se registra una disminución del 40% en el crecimiento demográfico; estas tasas varían desde la más baja 1,06%, en Estados Unidos y Canadá, pasando por valores intermedios del 2,75% para los países andinos, hasta un valor extremo 4,1% en Venezuela1.Así, los adelantos tecnológicos y científicos han traído

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a la humanidad la disminución de las enfermedades de tipo transmisible, de tal forma la esperanza de vida ha aumentado de 3.3 a 5.7 años en América Latina entre 1955 y 20002; sumado a las tendencias en el control en la natalidad la pirámide poblacional muestra un aumento en el número de adultos mayores.El envejecimiento de la población muestra un aumento de las enfermedades crónicas y discapacitantes. Por lo general, las enfermedades diagnosticadas en los adultos mayores son incurables y, si no se tratan adecuada y oportunamente, tienden a provocar complicaciones y secuelas que dificultan la independencia y la autonomía de las personas. La salud no puede ser medida solo en términos de la presencia o ausencia de enfermedad, debe valorar también el grado de conservación de la capacidad funcional. La discapacidad acarrea el riesgo de morir, independientemente de la edad, el sexo y de la presencia de otras afecciones. A pesar de que la mayoría de las personas de edad con enfermedades no trasmisibles mantienen su capacidad funcional; el grado de discapacidad aumenta con la edad.

La Organización Mundial de la Salud, OMS, afirma que cerca del 60% de las muertes que ocurren en el mundo hoy se deben a las enfermedades crónicas, en especial la enfermedad cardiaca, la enfermedad cerebro vascular, el cáncer y la enfermedad pulmonar. El 20% de las muertes por enfermedades crónicas se producen en los países de altos ingresos, mientras que el 80% se registra en países de ingresos bajos en los

cuales vive la mayor parte de la población y en donde cada vez es mayor el número de personas, familias y comunidades afectadas en su calidad y esperanza de vida3.

La población colombiana se caracteriza por envejecimiento mientras las tasas de fecundidad y de natalidad van en decremento. La esperanza de vida al nacer se estima en 69,2 años para los hombres y 75.3 años para las mujeres, la disminución en la mortalidad infantil, en especial por enfermedades transmisibles ha incidido en la disminución de los años de vida potencial perdidos4.

El país vive una transición caracterizada por la mejora progresiva, pero desigual, y la concurrencia de enfermedades transmisibles, crónicas y degenerativas que afectan con mayor severidad a la población más pobre con diferencias evidentes de género. Se observa una morbimortalidad creciente asociada sobre todo a enfermedades relacionadas con malos hábitos alimenticios, el cigarrillo, consumo de bebidas alcohólicas y la falta de ejercicio. Así, la primera causa de muerte son las enfermedades cardiovasculares con 113,4 muertes, y la tercera causa los tumores malignos con 61,3 muertes por cada 100.000 habitantes5.

En Norte de Santander la situación social y de salud es muy similar a la del resto del país como lo muestra el Boletín Epidemiológico del 20056. El Departamento cuenta con una población para ambos sexos proyectado para el 2005 de 1.494.219 habitantes. De los cuales 158.806 son personas mayores de 45 años.


2 ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD. Prevención de las enfermedades crónicas una inversión vital. Nueva York: OMS, 2002, p. 23.3 ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD. Prevención de las enfermedades crónicas: una inversión vital. Los países pobres los más afectados. s. I: OMS, 2006, 2 p.4 DANE, “Proyecciones departamentales de población por sexo y edad”, 1990-2015.5 Ministerio de Salud y OPS. “Situación de salud en Colombia. Indicadores básicos 2001”, Estándares (documento).6 Boletín Epidemiológico del Norte de Santander, vol. 6 del 2005.

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A nivel socioeconómico, el 93.45% de la población en el Departamento de ubica en el nivel 1 y 2, el estado de aseguramiento para el año 2004 es del 50.4. La morbilidad hospitalaria en el 2004 para las edades entre 45 y 59 años, según orden de aparición, se encuentra entre las 10 primeras causas: enfermedades mentales no especificadas, traumatismo intracraneal, diarrea y gastroenteritis de presunto origen infeccioso, trastornos de la piel y del tejido subcutáneo, infección de vías urinarias, asma no especificada, prolapso útero vaginal, fracturas de región no especificada del cuerpo, y la insuficiencia cardiaca congestiva. Para la población mayor de 60 años se destacan la insuficiencia cardiaca congestiva, traumatismos no especificados, hipertensión arterial, enfermedad cardiaca hipertensiva, fractura fémur y accidente cerebro vascular agudo.

Los reportes estadísticos de instituciones de la región con alto cubrimiento a pacientes en situación de cronicidad como la ESE Hospital Universitario Erasmo Meoz de Cúcuta, ratifican que las enfermedades crónicas no transmisibles representan un problema de salud pública. Cuantitativamente, dentro de las 10 primeras causas de admisión hospitalaria se encontró que las enfermedades cardiovasculares alcanzan el 44.7%, los problemas respiratorios el 30.18% y las enfermedades renales el 4.71%7.

Identificada esta problemática, y al tener claridad en los cambios epidemiológicos presentados, las enfermedades crónicas se han convertido en la principal causa de mortalidad e incapacidad para la población adulta. Estas enfermedades ocasionan padecimientos de larga duración, de carácter no transmisible y degenerativo. Se caracterizan por

una etiología incierta, múltiples factores de riesgo, períodos de latencia largos, curso prolongado, fuente no contagiosa, discapacidad o alteración funcional e incurabilidad.

Las enfermedades crónicas afectan a todos los grupos de la sociedad e imponen dos tipos de carga: de una parte, afectan la productividad de los individuos y su capacidad de generar ingresos y, de otra originan un mayor consumo de servicios sociales y de salud, por lo general de alto costo. Se aspira que para el 2020 todos los países hayan introducido y se encuentren manejando y evaluando estrategias que fortalezcan los estilos de vida saludables a través de una combinación de programas comunitarios, económicos, educativos, organizacionales y de regulación.

Se presume que en América Latina el tiempo, la dedicación y el cuidado informal es mayor debido a la situación económica de los países subdesarrollados en donde se cuenta con escasos sistemas de salud que no alcanzan a cubrir la totalidad de la población y, además, fallan en momentos determinados ofreciendo un servicio ineficaz.

En la actualidad existen programas que han dado su mirada a la situación de aumento de las enfermedades crónicas. La Organización Mundial de la Salud y la Organización Panamericana de la Salud, como el CARMEN (Conjunto de Acciones para la Intervención Multifactorial de Enfermedades no Transmisibles), son avances importantes en la organización social en este campo.

La finalidad del Proyecto Carmen es mejorar la salud de la población de un país mediante la reducción de


7 Estadística ESE Hospital Universitario Erasmo Meoz, 50 primeras causas de morbilidad sentida en el servicio de medicina interna, año 2005.

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la incidencia de los factores de riesgo asociados a las enfermedades no transmisibles mediante acciones combinadas y coordinadas de promoción de la salud y prevención de la enfermedad.

En Norte de Santander existe en el momento un grupo de personas del orden gubernamental que desarrolla, a través de la Red Municipal, una serie de actividades para la prevención y control de las enfermedades crónicas, con los siguientes objetivos:

1. Integrar los esfuerzos públicos y privados para asesorar en el diseño y desarrollo de modelos de intervención comunitaria e intersectorial a nivel municipal basados en la protección de la salud, la detección temprana y el control de las enfermedades y factores de riesgo asociados.

2. Fomentar el compromiso intersectorial, interinstitucional y comunitario de todo el municipio para promover comportamientos, hábitos y estilos de vida saludables, y prevenir y controlar enfermedades y factores de riesgo de acuerdo con los perfiles epidemiológicos locales.

3. Diseñar estrategias, líneas de acción y formulación de políticas públicas que involucren a todos los estamentos públicos y privados que existen en el municipio, que busquen un mayor impacto de sus acciones en la comunidad.4.Garantizar un manejo adecuado, oportuno y eficiente de todos los recursos humanos, físicos, técnicos, administrativos y financieros que posea la red.

5. Gestionar recursos internacionales, nacionales,


departamentales, municipales, tanto públicos como privados, que permitan la consecución de los objetivos propuestos.

6. Consolidar un trabajo de equipo con todas las instituciones que conformen la Red Municipal, despertando el sentido de pertenencia y compromiso con las tareas propuestas para lograr un mayor impacto en la comunidad.

CUIDADOR FAMILIAR: ConceptualizaciónEl bienestar de los enfermos crónicos depende, en gran medida, de las personas que conviven con ellos en el ámbito del cuidado informal. El llamado cuidado informal es aquél que se presta a personas dependientes (enfermos, discapacitados o ancianos) por familiares, amigos y, en general, personas de la Red Social inmediata, sin recibir retribución económica por la labor que se ofrece. Por lo general, de índole gratuita en razón de relaciones afectivas y de parentesco, y por efectuarse en el ámbito doméstico8.

Ofrecer una atención sin límites de tiempo, tener un elevado grado de compromiso hacia la tarea realizada y de sentido del deber, la falta de preparación para asumir el rol, son otros aspectos característicos que precisan su definición.

No existe un recurso más relevante para la salud que el cuidado informal. En forma cuantitativa supone más del 88% del total de los cuidados que se realizan. Múltiples estudios ponen de manifiesto la magnitud e importancia del aporte del sistema informal de cuidados al sostenimiento de la salud. En ellos se afirma que sólo doce de cada cien horas

8 Delicado Useros, María. “Percepción de enfermería respecto a las cuidadores de personas dependientes”, Libro de ponencias, VI Encuentro de Investigación en Enfermería, Investén-Isciii, Unidad de Coordinación y Desarrollo de Investigación en Enfermería, 20-23 de noviembre 2002, p. 135.

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dedicadas al cuidado de la salud se aplican desde el sistema institucional; el resto se efectúan en contextos no formales y por motivos no laborales9-10 Según un estudio sueco, el cuidador informal dedica una media de 299 horas al mes, ocho veces y media más que el sistema formal (Wimo et al., 2002)11.

Gran parte de las actividades que se realizan alrededor del cuidado del ser humano en situación de salud-enfermedad son efectuadas en escenarios cotidianos de la vida del ser humano a lo largo del ciclo vital, que hacen que exista una manera particular de percibir y valorar el cuidado, y esperar que éste reúna determinadas características o condiciones.

Este fenómeno de manera refleja se presenta en otros países (García Calvente, et al., 1993)12. En Canadá se estima que entre un 85 y un 90% del total de cuidados prestados es de tipo informal. En España diversas investigaciones confirman que la familia es la principal proveedora de cuidados de salud; del total de cuidados que reciben las personas mayores, entre el 80 y el 88% los recibe exclusivamente de la familia, mientras que los servicios formales proveen un 3%. Un 20.7% de los adultos presta ayuda para la realización de las actividades de la vida diaria (AVD) a una persona mayor con la que convive, y el 93.7% de ellos tienen vínculos familiares con la persona a la

que cuida.

En Estados Unidos, las estadísticas aportan evidencia de que la familia y los amigos son las únicas personas que proporcionan cuidados en aproximadamente tres cuartas partes de los hogares. Un estudio reciente estimó que de cuatro hogares con teléfono, en uno había por lo menos un cuidador, esto se traducía en más de 22 millones de hogares en Estados Unidos donde se prestan cuidados. El 20% de éstos reportaron una condición relacionada con demencia13. En palabras De la Cuesta B. en el 2004, la poca cobertura de los sistemas sanitarios y sociales en los países en vías de desarrollo, como Colombia, hace pensar que en estos países la proporción bien puede ser mayor.

Cuando se habla de cuidado informal se habla del apoyo ofrecido por los miembros de la red familiar inmediata. Por lo general es una mujer, con relación de parentesco directa con el receptor de cuidado: hija, esposa y madre, ubicadas entre 45 y 65 años, sin actividad laboral distinta a la de ama de casa, con bajo nivel educativo, y de estratos inferiores de clase social14.

En particular en el contexto regional, diversos estudios15-

16-17-18-19 sobre el cuidado de los cuidadores familiares de adultos en situación crónica de enfermedad en

9 García Calvente, MM. El cuidado de la salud ¿Quién hace qué? Editorial Index de Enfermería, 1993, 6: 16-19.10 Durán Ma. A. Un nuevo estatuto para el cuidado, Editorial Index de Enfermería, 1993; 6: 5. 11 Wimo, A., Strauss, E., Nordberg, G. Johansson L. Time spent on informal and formal care giving for persons with dementia in Sweden. Health Policy 2002; 61: 255-268.12 IMSERSO. Cuidados en la vejez. El apoyo informal. Madrid: Ministerio de Asuntos Sociales, 1995 [consultado 23 diciembre 2006]. http://imserso-mayores.csic.es// estadísticas/información/informe13 De la Cuesta Benjumea, Carmen. Op. cit., p. 8.14 La Parra D. “Contribución de las mujeres y hogares más pobres a la producción de cuidados de salud informales”. Gaceta Sanita-ria, 2001, (15): 498-505.15 Vega Angarita, Olga Marina. “Habilidad del cuidado de los cuidadores primarios de adultos discapacitados por enfermedad cerebrovascular del Norte de Santander 2005”. Trabajo de grado para obtener el título de magíster en enfermería con énfasis en el paciente crónico, Universidad Nacional de Colombia - Universidad Francisco de Paula Santander.16 González Escobar, Dianne Sofía. “Habilidad del cuidado de cuidadores familiares de personas en situación crónica de enfermedad por diabetes Mellitus 2005”. Trabajo de grado para obtener el título de magíster en enfermería con énfasis en el paciente crónico, Universidad Nacional de Colombia -Universidad Francisco de Paula Santander.

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el Norte de Santander han podido establecer que la proporción de cuidadores familiares mujeres es casi cuatro veces mayor que la de los hombres. La mayoría de ellas ubicadas en la franja de edad que corresponde a la denominada generación intermedia, seguida de los cuidadores mayores de 60 años, con un bajo grado de escolaridad, con parentescos de consanguinidad como hijo, madre-padre, hermana, así como parentesco de filiación tales como esposa, nuera y cuñada, quienes ejercen el rol desde el mismo momento del diagnóstico y sin recibir ningún tipo de apoyo, con una dedicación al día que supera la siete horas.

Características sociodemográficas de los cuidadores informales como el género, parentesco, estado civil, ocupación y convivencia, se constituyen en las variables más importantes para predecir a qué persona o miembro del núcleo familiar le corresponde asumir de manera obligada este complejo rol. Según planteamientos de Barrera, en cada familia hay un cuidador que responde espontáneamente, o por necesidad, sin que se haya llegado a un acuerdo explícito entre las personas que componen la familia20.

Poco a poco, sin apenas darse cuenta de ello, la persona integra su nuevo rol de cuidadora en su vida diaria. Se conoce sobre algunas formas en las que el cuidador se inicia en su rol: por una enfermedad

aguda y una hospitalización que requiere un período de convalecencia, tras un período de fragilidad asociado a un envejecimiento biológico normal que en forma progresiva exige más ayuda, y a causa de una enfermedad degenerativa de la que ya existían algunas evidencias.

Se han propuesto múltiples clasificaciones de los cuidadores. Según el cuidado brindado Ebersoles y Hess (1990) distinguen el anticipatorio, que comprende decisiones basadas en necesidades futuras del enfermo crónico, y anticipa necesidades inevitables que influyen en las elecciones hechas en el presente. El preventivo, que proporciona el cuidado alterando el ambiente y suministrando asistencia o servicio a la persona con enfermedad lo que impide su deterioro. El cuidado de supervisión, que brinda cuidado activo y de compromiso directo de naturaleza administrativa. El instrumental, que realiza el mantenimiento de actividades de la vida diaria en cuidados procedimentales. Finalmente, el protector que ampara de las consecuencias eventos que no pueden prevenirse, mantiene la autoestima de la persona enferma y previene la depresión frente a la inversión de roles y al deterioro físico y mental.

Según el nivel de responsabilidad del cuidador hacia el receptor de cuidado, los cuidadores se clasifican en cuidadores primarios y secundarios (Stone et al.). El cuidador primario o principal, es aquel que asume

17 Ramírez Ordóñez, Mª Mercedes. “Habilidad de cuidado de los cuidadores principales en el paciente con cáncer gastrointestinal 2005”. Trabajo de grado para obtener el título de magíster en enfermería con énfasis en el paciente crónico. Universidad Nacional de Colombia - Universidad Francisco de Paula Santander.18 Chávez C., Wilmer O., Estévez López, Erica P., Rueda B., Julieta. “Grado de preparación para el cuidado en casa de cuidadores familiares de adultos en situación de enfermedad crónica discapacitante neurovascular de la ESE Hospital Universitario Erasmo Meoz durante el período comprendido de marzo a julio de 2006”. Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de enfermera, Universidad Francisco de Paula Santander.19 González E., Dianne Sofía, Vega Angarita, Olga Marina. “Estudio comparativo sobre la habilidad de cuidado entre cuidadores familiares de personas en situación de enfermedad crónica por enfermedad cerebrovascular y diabetes Mellitas en San José de Cúcuta, Norte de Santander”.20 Barrera Ortiz, Lucy. “Investigar en el cuidado del cuidador de personas que viven en situación de enfermedad crónica”. En La inves-tigación y el cuidado en América Latina, 1ª. ed., Unibiblos, 2005, Universidad Nacional de Colombia, p. 273.

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la total responsabilidad de la tarea, pasando por diferenciaciones según la ayuda formal o informal que reciben. El cuidador secundario, por el contrario, no ostenta la responsabilidad permanente de cuidado y su actuación es, en muchos casos, eventual.

Se han descrito ciertas razones por las que los cuidadores informales asumen esta tarea. Según Adame Portillo, en 1996, las personas que cuidan a sus familiares lo hacen por un deber moral, por altruismo, por reciprocidad, por gratitud y estima con la persona enferma, por sentimientos de culpa del pasado, y para obtener la aprobación social y familiar.

En el ámbito familiar la atención del cuidado informal es realizada principalmente por las mujeres como proveedoras de cuidado y de afecto, como legado generacional en razón de su naturaleza y por patrones culturales tradicionales socialmente asignados. Según Julve Negro (2004), la atribución de roles en función de género parece mantener su pauta más tradicional en lo que concierne a los cuidados y se considera correspondiente a la esfera del trabajo reproductivo.Estudios como los de Robinsón y Moen (1994), citados por Robles Silva21 en el 2003, sobre la probabilidad de que las mujeres sean cuidadoras en algún momento de su vida, concluyen que el rol de cuidador es, por una parte, un rol intermitente que se repite en varias etapas de su vida, pero también que un mínimo porcentaje de mujeres son cuidadoras en más de

dos ocasiones. Afirman “que las mujeres que repiten en el rol de cuidadoras, pasan por varias etapas, en lo general correspondientes con los tres momentos demográficos de la vida de la mujer: la juventud, la adultez y la ancianidad. La repetición en este rol lleva a que las mujeres experimenten el cuidado como una carrera que está presente a lo largo de la vida, independientemente de a quién se cuide”.

Históricamente este tipo de cuidado, según los planteamientos de Colliere22, es el más antiguo de la historia del mundo, vinculado tradicionalmente con lo connatural a la mujer, debido a la estrecha relación que tiene con la fecundidad y con todo aquello que contribuye con la manutención y desarrollo de la vida. Cuantitativamente representan el 60% de los cuidadores principales de personas mayores23, el 75% en el caso de personas con discapacidad24 y el 92% de los cuidadores de personas que necesitan atención en el hogar25

La literatura internacional y nacional documenta aspectos diferenciales en el tipo de atención brindada, cantidad de tiempo dedicado y percepción del cuidado según el género de los cuidadores. Al respecto, se indica que las mujeres dedican mayor tiempo al cuidado de los enfermos crónicos que los hombres. Realizan con mayor frecuencia actividades más pesadas y cotidianas, como son la realización de actividades de la vida diaria (AVD): alimentación, baño, eliminación, vestido, movilización y administración de

20 Barrera Ortiz, Lucy. “Investigar en el cuidado del cuidador de personas que viven en situación de enfermedad crónica”. En La inves-tigación y el cuidado en América Latina, 1ª. ed., Unibiblos, 2005, Universidad Nacional de Colombia, p. 273.21 Robles Silva, Leticia. “Una vida cuidando a los demás: una carrera de vida en ancianas cuidadoras”. Libro-Ponencia presentado en el Simposio Viejos y Viejas, Participación Ciudadana e Inclusión Social y 51 Congreso Internacional de Americanistas, Santiago de Chile, 14-18 de julio de 2003, pp.1-4.22 Colliere, Françoise. Promover la vida, la práctica de las mujeres en virtud de los cuidados de enfermería, Lisboa. Sindicato de Enfermeras Portugueses, 1989.23 IMSERSO. Cuidados en la vejez, Op. cit., p. 85.24 Jiménez A., Huele. La discapacidad en España: datos epidemiológicos. Madrid, Real Patronato sobre Discapacidad, 2002.25 García Calvente, MM., Mateo Rodríguez, Inmaculada, Eguiguren, Ana P. “El sistema informal de los cuidados en clave de desigualdad”, Revista Gaceta Sanitaria, 2004; 18 (Supl. 1): 132-139.


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medicamentos; y actividades instrumentales de la vida diaria (AIVD): preparación de comida, limpieza de la ropa o casa y administración de las finanzas26

EL CUIDADO A LARGO PLAZO: Impacto en los cuidadores familiares.

El impacto de cuidar supone el incremento de la percepción de carga en los cuidadores informales, siendo más evidente en mujeres que en hombres y reflejada en problemas de salud, conflictos con familiares y amigos y restricción en el soporte social27.

Diversos estudios (Bajo y Domínguez-Alcón, 1996; Abellán, 1997; Colectivo IOE, 1998; Paoletti, 1999; Yanguas, Leturia y Leturia, 2000; Roca y cols., 2000) reportan asociación entre los niveles altos de estrés y una serie de repercusiones en la salud física y psíquica de las cuidadoras, siendo los problemas cardiovasculares, osteoarticulares, pérdida del apetito, insomnio, nerviosismo, depresión y baja autoestima las manifestaciones más evidentes de este compromiso. Entre los estresores potenciales asociados al cuidado se han identificado el deterioro cognitivo y funcional y la duración de la enfermedad (Lotus Shyu, 2000).

Uno de los efectos que los cuidadores expresan con claridad se refiere a conflictos familiares por el desacuerdo entre la persona que cuida y los otros miembros del grupo en relación con el comportamiento, decisiones y actitudes de unos y

otros hacia la persona mayor o por la forma en que se proporcionan los cuidados28. Procesos familiares como los conflictos intrafamiliares, el criticismo y la culpa son situaciones que pueden afectar la relación del cuidado y desempeño del rol.

Diversos autores afirman que el costo que asumen los cuidadores, en particular las mujeres, por el hecho de ser cuidadoras es elevado en términos de salud, calidad de vida, acceso al empleo y desarrollo profesional, relaciones sociales, disponibilidad del propio tiempo y repercusiones económicas29.

Si bien existe una cantidad significativa de referencias bibliográficas sobre los cuidadores en los países desarrollados, éstas son aún limitadas en países en desarrollo como Colombia. El conocimiento sobre la situación de los cuidadores familiares en el país y en la región es reducido, por lo cual la investigación efectuada al respecto se basa en las experiencias vividas en países desarrollados.

A nivel local algunos estudios revelan la situación en que se encuentran los cuidadores familiares de enfermos crónicos, sobre todo respecto a la habilidad para el cuidado, calidad de vida, sobrecarga del cuidador y preparación para el cuidado.

En cuanto a la habilidad de cuidado de los cuidadores familiares de personas en situación de enfermedad crónica30-31-32 se encontró en dos terceras partes de los cuidadores un nivel deficiente

26 Zabagueli A., Juando C., Díaz M., Corrales, Cabrera E., Bover A., Sáenz de O. “El cuidado informal”, Libro de ponencias, VIII Encuentro de Investigación en Enfermería, Investén Isciii, 17 al 20 noviembre 2004, Sevilla, p. 34.27 Barrera Ortiz, Lucy, Pinto Afanador, Natividad, Sánchez Herrera, Beatriz. “Habilidad de cuidado de cuidadores familiares de personas con enfermedad crónica: comparación de géneros”. Revista Actualizaciones en Enfermería, 2006; 9(2): 9-143.28 Blanco, Lidia. “Habilidad de cuidado de los cuidadores de adultos en situación de enfermedad crónica discapacitante”. Tesis para optar al título de maestría con énfasis en cuidado al paciente crónico”, Bogotá, Universidad Nacional de Colombia, 2002.29 García Calvente, MM., Mateo. Op.cit.30 Vega Angarita, Olga Marina. Op. cit.31 González Escobar, Dianne Sofía. Op. cit.32 Ramírez Ordóñez, Mª. Mercedes. Op. cit.


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de habilidad para la entrega del cuidado, a pesar de cuidar desde el momento del diagnóstico, de tener un tiempo significativo en el ejercicio del cuidado y de la relación parental existente. Resultados que coinciden con los reportados por otras investigaciones efectuadas en el contexto colombiano y latinoamericano, que hacen evidente la necesidad de estrategias de apoyo dirigidas a esta población, que posibiliten el desarrollo de las habilidades necesarias para el desempeño del rol y la prestación de un cuidado de calidad a las personas en situación de enfermedad crónica.

En el análisis de la calidad de vida de los cuidadores familiares un estudio efectuado en el 200633 identificó, cómo las acciones de cuidado que realizan los cuidadores tienen impacto significativo en sus vidas, en especial en el bienestar físico relacionado con fatiga, cambios en el apetito, alteraciones en el sueño; seguido del compromiso en el bienestar social, en aspectos como el aislamiento social, interferencia con el empleo, disminución del tiempo libre, situaciones que perturban, en forma notable, el equilibrio personal, familiar y laboral. La calidad de vida en el bienestar psicológico mostró su afectación con la presencia de ansiedad, desesperación y depresión por el rol en el que se encuentran y por la dificultad para lidiar con sus vidas, teniendo un familiar en situación de enfermedad crónica.

En relación con la sobrecarga en el cuidado34-.35 se reporta que más de la mitad de los cuidadores familiares de personas en situación crónica de enfermedad perciben algún grado de sobrecarga en el cuidado. La sobrecarga a nivel físico se relaciona, en especial, con insuficiente tiempo para sí mismos, agobio por múltiples responsabilidades y deterioro de la salud desde el ejercicio del cuidado. La sobrecarga psíquica de los cuidadores se manifiesta por angustia, depresión, miedo a posibles complicaciones del familiar, sentimiento de abandono o falta de apoyo por parte de la familia.

Respecto al grado de preparación para el cuidado en casa de familiares adultos discapacitados un estudio36 destaca que un porcentaje considerable de cuidadores no reúne los requisitos para asumir el rol en acciones particulares que demandan en los cuidadores conocimiento, habilidad para manejar la situación, persistencia, bienestar y desempeño.

Los cuidadores familiares experimentan situaciones ignoradas por el actual sistema de seguridad social, pues no cuenta con un servicio oportuno y eficiente para el fortalecimiento de la habilidad del cuidado en casa y el reconocimiento de la labor. Estos aspectos permiten la indagación de algunos referentes básicos para la enfermería, como la caracterización, la

33 Parra López, Erika Juliana. “Calidad de vida de los cuidadores familiares de adultos con enfermedad neurovascular discapacitante hospitalizados en el servicio de neurocirugía del Hospital Universitario Erasmo Meoz, San José de Cúcuta, durante los meses de octubre, noviembre y diciembre del 2006”. Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de enfermera, Programa de Enfermería, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander.34 Durán Delgado, Maritza; Mora Casariegos, Jhon James. “Valoración de la sobrecarga en el cuidador de pacientes diagnosticados de Alzheimer del Hospital Erasmo Meoz y la ESE Francisco de Paula Santander durante el primer semestre del 2004”. Trabajo de grado para optar al título de enfermera, Programa de Enfermería, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander, p. 62.35 Gallo Ferrizola, Elisa Johanna; Fuentes Yánez, Beatriz Adriana; Moros Farinango, Sandra Liliana. “Sobrecarga en el cuidador informal del niño(a) con discapacidad que asiste al programa de rehabilitación neurológica infantil de la ESE Centro de Rehabilitación Cardioneuromuscular de Norte de Santander durante el segundo semestre de 2006”. Trabajo de grado para optar al título de enfermera, Programa de Enfermería, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander, p. 54.36 Chávez Cañas, Wilmer; Estévez López, Erica P.; Rueda Barranco, Julieth J. “Grado de preparación para el cuidado en casa de cuidadores familiares de adultos en situación de enfermedad crónica discapacitante neurovascular de la ESE Hospital Universitario Erasmo Meoz durante el período comprendido entre marzo y julio de 2006”. Trabajo de grado para optar al título de enfermera(o), Programa de Enfermería, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander, p.


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importancia de su labor, las necesidades, la calidad de vida y la forma de vivir esa experiencia. Todos estos cambios plantean nuevos retos donde el cuidado de la salud y la vida toman sentido.

La Ley 266 de 1996 de enfermería reglamenta la profesión, y define el ámbito del ejercicio profesional. “El profesional de enfermería ejerce su práctica dentro de una dinámica interdisciplinaria, multiprofesional y transdisciplinaria, aporta al trabajo sectorial e intersectorial sus conocimientos y habilidades adquiridas en su formación universitaria y actualizada mediante la experiencia, la investigación, la educación continua. El profesional de enfermería ejerce sus funciones en los ámbitos donde la persona vive, trabaja, estudia, se recrea y se desarrolla, y en las instituciones que directa o indirectamente atienden la salud”.

Hasta el momento en nuestro país y en la región los esfuerzos se han dirigido a brindar tratamiento al enfermo y se han olvidado del cuidador como persona clave en la asistencia, responsable del cuidado directo de aspectos de la vida del enfermo a quien cuidan, situación que puede resultar agobiante, limitar sus proyectos de vida y, en algunos casos, lo pueden llevar a sentir amenazado su bienestar físico o mental.

La enfermería como profesión dinámica que se fundamenta en el cuidado, ha observado estos cambios y en el país la Facultad de Enfermería de la Universidad Nacional de Colombia, en su Programa de Maestría en Enfermería, con el grupo de personas que conforman la sublínea de cuidado al paciente crónico, realiza una profundización sobre esta temática para identificar debilidades significativas relacionadas con la habilidad de cuidado y, por ende, dirige acciones a este grupo poblacional.

REfERENTES bIbLIOGRÁfICOS

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16. González Escobar, Dianne Sofía. “Habilidad del cuidado de cuidadores familiares de personas en situación crónica de enfermedad por diabetes Mellitus 2005”. Trabajo de grado para obtener el título de magíster en enfermería con énfasis en el paciente crónico, Universidad Nacional de Colombia -Universidad Francisco de Paula Santander.

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18. Chávez C., Wilmer O., Estévez López, Erica P., Rueda B., Julieta. “Grado de preparación para el cuidado en casa de cuidadores familiares de adultos en situación de enfermedad crónica discapacitante neurovascular de la ESE Hospital Universitario Erasmo Meoz durante el período comprendido de marzo a julio de 2006”. Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de enfermera, Universidad Francisco de Paula Santander.

19. González E., Dianne Sofía, Vega Angarita, Olga Marina. “Estudio comparativo sobre la habilidad de cuidado entre cuidadores familiares de personas en situación de enfermedad crónica por enfermedad cerebrovascular y diabetes Mellitus en San José de Cúcuta, Norte de Santander”.

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23. IMSERSO. Cuidados en la vejez, Op. cit., p. 85.

24. Jiménez A., Huele. La discapacidad en España: datos epidemiológicos. Madrid, Real Patronato sobre Discapacidad, 2002.


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25. García Calvente, MM., Mateo Rodríguez, Inmaculada, Eguiguren, Ana P. “El sistema informal de los cuidados en clave de desigualdad”, Revista Gaceta Sanitaria, 2004; 18 (Supl. 1): 132-139.

26. Zabagueli A., Juando C., Díaz M., Corrales, Cabrera E., Bover A., Sáenz de O. “El cuidado informal”, Libro de ponencias, VIII Encuentro de Investigación en Enfermería, Investén Isciii, 17 al 20 noviembre 2004, Sevilla, p. 34.

27. Barrera Ortiz, Lucy, Pinto Afanador, Natividad, Sánchez Herrera, Beatriz. “Habilidad de cuidado de cuidadores familiares de personas con enfermedad crónica: comparación de géneros”. Revista Actualizaciones en Enfermería, 2006; 9(2): 9-143.

28. Blanco, Lidia. “Habilidad de cuidado de los cuidadores de adultos en situación de enfermedad crónica discapacitante”. Tesis para optar al título de maestría con énfasis en cuidado al paciente crónico”, Bogotá, Universidad Nacional de Colombia, 2002.

29. García Calvente, MM., Mateo. Op.cit.

30. Vega Angarita, Olga Marina. Op. cit.

31. González Escobar, Dianne Sofía. Op. cit.

32. Ramírez Ordóñez, Mª. Mercedes. Op. cit.

33. Parra López, Erika Juliana. “Calidad de vida de los cuidadores familiares de adultos con enfermedad neurovascular discapacitante hospitalizados en el servicio de neurocirugía del Hospital Universitario Erasmo Meoz, San José de Cúcuta, durante los meses de octubre, noviembre y diciembre del 2006”. Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de enfermera, Programa de Enfermería, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander.

34. Durán Delgado, Maritza; Mora Casariegos, Jhon James. “Valoración de la sobrecarga en el cuidador de pacientes diagnosticados de Alzheimer del Hospital Erasmo Meoz y la ESE Francisco de Paula Santander durante el primer semestre del 2004”. Trabajo de grado para optar al título de enfermera, Programa de Enfermería, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander, p. 62.

35. Gallo Ferrizola, Elisa Johanna; Fuentes Yánez, Beatriz Adriana; Moros Farinango, Sandra Liliana. “Sobrecarga en el cuidador informal del niño(a) con discapacidad que asiste al programa de rehabilitación neurológica infantil de la ESE Centro de Rehabilitación Cardioneuromuscular de Norte de Santander durante el segundo semestre de 2006”. Trabajo de grado para optar al título de enfermera, Programa de Enfermería, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander, p. 54.

36. Chávez Cañas, Wilmer; Estévez López, Erica P.; Rueda Barranco, Julieth J. “Grado de preparación para el cuidado en casa de cuidadores familiares de adultos en situación de enfermedad crónica discapacitante neurovascular de la ESE Hospital Universitario Erasmo Meoz durante el período comprendido entre marzo y julio de 2006”. Trabajo de grado para optar al título de enfermera(o), Programa de Enfermería, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Francisco de Paula Santander, p.

Fecha de recibido: Junio 20 de 2007

Fecha de aceptación: Diciembre 6 de 2007


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Por: Jorge Fernando Márquez Peñaranda1, Alexis Quiroga Londoño2

RESUMEN

Este trabajo presenta el uso de un software desarrollado mediante programación en lenguaje Visual Basic para el análisis de estructuras a través del método de la rigidez. Las estructuras que se pueden calcular usando este software son tipo pórtico plano, pórtico espacial, cercha plana, cercha espacial y placas reticulares. Para la validación del software, se realizó el análisis estructural de un pórtico plano usando el software comercial SAP2000 versión 11 y luego se comparó con el encontrado por el software desarrollado para este trabajo, no encontrándose una diferencia significativa entre los valores calculados, lo cual da confiabilidad al uso del software desarrollado. El uso de este software en investigación y docencia de cursos en ingeniería civil permite cumplir con un doble objetivo, primero que pueda ser usado como herramienta de cálculo y segundo que sirva como punto de partida para enseñanza de algoritmos y generación de códigos que lo modifiquen y mejoren desde el aula.

AbSTRACT

This work presents the use of a software developed using Visual Basic language for the analysis of structures based on the stiffness method. With this program can be calculated structures like plane frame, spatial frame, plane truss, spatial truss, and reticular plates. To get the software validation, a plane frame was analyzed using software SAP2000 v.11 and its output values were compared with those obtained from the use of the software developed. In this comparison was not encountered any important difference between values calculated guaranteeing realibility with the use

of the developed software. The use of this software in researching projects and courses for civil engineering allows to accomplish two objectives: first, the program can be used like a calculation help and second, It has to be useful to teach algorithms and generation of codes those which can produce changes and improvements into program when it is studied in the classroom.

PALABRAS CLAVE:Método de la rigidez, Visual Basic, Estructuras reticulares

KEY WORDS:Stiffness method, Visual Basic, Reticular structures

INTRODUCCIóN

El avance de la tecnología ha hecho que en el tiempo actual el modo de vivir sea más cómodo pues ha logrado alta economía en insumos, tiempo y dinero, y ha aumentado la eficiencia con la que se hacen todo tipo de tareas al servicio de la sociedad.

El computador es una herramienta que ha contribuido desde su aparición a que las ciencias tengan un ritmo acelerado en su crecimiento. En el campo de la ingeniería ha sido un fuerte aliado para la solución de cálculos que anteriormente se hacían manualmente y consumían enormes cantidades de tiempo conllevando errores frecuentes propios del cansancio. Con el desarrollo del álgebra lineal y la ingeniería de software hoy es posible resolver problemas con precisión y confiabilidad en cuestión de fracciones de segundos que antes requerían de tiempo dispendioso. En la actualidad, la comunidad académica que desarrolla, adapta o usa métodos de análisis estructural coinciden en que tanto los modelos sofisticados, o aquellos menos rigurosos son importantes según su campo de

USO DE UN SOfTWARE ELAbORADO MEDIANTE PROGRAMACIóN VISUAL bASIC PARA EL ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS.

1 Ingeniero Civil, MSc. Profesor investigador U.F.P.S. Director grupo de investigación Construcciones Civiles Armónicas. [email protected] Ingeniero Civil U.F.P.S. [email protected]

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aplicación. Esto se traduce en una nueva necesidad: Repensar el currículo en la enseñanza del análisis estructural que involucre una fuerte formación teórica y a la vez permita sacar el máximo provecho a las ayudas computacionales no solo aplicando software existente sino mejor aun desarrollando nuevo software o adaptando el existente [1, 2, 3].

La ciencia se retroalimenta con el desarrollo tecnológico y gracias a éste hoy en día existen potentes programas comerciales para el análisis de estructuras tales como el SAP2000, el RCBuilding, el ETHABS o el SYSMICAD que facilitan las labores de análisis, diseño e investigación propias de la teoría estructural. La Universidad Francisco de Paula Santander (U.F.P.S.) participa activamente en el desarrollo tecnológico y como tal ha diseñado un software de análisis de estructuras por el método de la rigidez usando el lenguaje de programación Visual Basic, que trabaja en un ambiente gráfico, lo que facilita al estudiante o al ingeniero analista realizar ingreso de datos de una estructura para que sea analizada y a su vez sea visible la geometría, los diagramas y resultados numéricos en una interfase gráfica. Un aporte importante del programa es la inclusión de rotación de apoyos que usualmente no se considera de manera implícita en otros programas comerciales.

Por lo anterior en este trabajo, se presentan los aspectos teóricos del método de rigidez, una descripción del software desarrollado y la validación de éste para el análisis estructural de un pórtico plano. Resultados que son comparados con los hallados para este mismo tipo de estructura usando el software comercial SAP2000 versión 11.

ASPECTOS TEóRICOS

El método de la rigidez es un procedimiento decantado de la teoría de los elementos finitos en el cual un sistema estructural se estudia por medio de variables asociadas a su equilibrio estático (fuerzas) y a sus características cinemáticas (desplazamientos) [4]. Así

es posible plantear un sistema matricial que relacione la rigidez de los elementos (barras) de la estructura con los desplazamientos que ocurren en sus nudos. Usando por ejemplo la energía de deformación [5] o un producto de ésta como el método de pendiente-deflexión (slope-deflection) [6] puede obtenerse la matriz de rigidez de una barra para cualquier estructura reticular. La figura 1 muestra los grados de libertad para una barra de sistema estructural tipo pórtico espacial (tres desplazamientos por nudo y tres giros por nudo). Esta totalidad de grados de libertad podría usarse en cualquier tipo de estructura reticular con un adecuado condicionamiento para estructuras menos complejas (por ejemplo en una cercha plana). Sin embargo el aumento del consumo de recursos de software y tiempo hace que en la práctica se planteen y analicen subrutinas que consideren modelos simplificados para los diferentes tipos de estructuras diferentes al pórtico espacial. De cualquier forma los algoritmos para plantear las matrices de rigidez suelen partir de la ecuación (1) [5] y posteriormente condicionar el sistema con la conectividad de barras, con los desplazamientos conocidos y desconocidos y con las posibles transformaciones en los apoyos de la estructura (por ejemplo rotaciones).

Figura 1. Grados de libertad en un elemento de pórtico tridimensional

(1)

En la ecuación (1) fx , mx , mz , my , Vy , y Vz son el valor de fuerza axial y las funciones de momento torsor,

USO DE UN SOfTWARE ELAbORADO MEDIANTE PROGRAMACIóN VISUAL bASIC PARA EL ANÁLISIS DE

ESTRUCTURAS.

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momento flector alrededor del eje Z, momento flector alrededor del eje Y, fuerza cortante en dirección Y y fuerza cortante en dirección Z respectivamente. El valor es un parámetro de ajuste que depende de la forma de la sección y U es la energía de deformación total de un elemento tridimensional elástico y de sección constante [5].

En términos generales el método de rigidez consiste en resolver la ecuación matricial (2) donde {U0} es el vector de desplazamientos desconocidos, {U1} es el vector de desplazamientos conocidos o de condiciones cinemáticas, [K0], [K1], [K2] y [K3] son submatrices de rigidez formadas a partir de la matriz de rigidez ensamblada para toda la estructura de acuerdo con el condicionamiento cinemático, {F0} es el vector de fuerzas equivalentes de nudo asociadas a los desplazamientos desconocidos y {F1} es el vector de fuerzas equivalentes de nudo asociadas a los desplazamientos conocidos donde normalmente aparecen las fuerzas de reacción en los apoyos [3] .

(2)

El sistema de ecuaciones (2) tiene variables (desplazamientos y fuerzas) referidas a un sistema global de coordenadas que es común para todas las barras y nudos. Sin embargo en una estructura reticular las barras pueden tener diversos vectores dirección y de allí los grados de libertad en cada uno de sus extremos pueden ser referidos a un sistema de ejes particular para cada barra denominado sistema local lo cual resulta más sencillo. Usando una transformación lineal del sistema global sobre el sistema local es posible después hacer operaciones directas sobre las fuerzas y desplazamientos así obtenidos. La transformación mencionada se logra

mediante una matriz de rotación [T] que relaciona los desplazamientos y fuerzas globales en cada extremo de barra con sus equivalentes locales:

(3)

siendo {UL} el vector de desplazamientos locales, {UG} el vector de desplazamientos globales, {FL} el vector de fuerzas locales, {FG} el vector de fuerzas globales.

Figura 2. Rotaciones sucesivas sobre elemento de pórtico tridimensional. Adaptada de [6].


ESTRUCTURAS.

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El caso más general de este tipo de transformación se asocia a la rotación para una barra de pórtico espacial como se muestra en la figura 2 y en las ecuaciones (4) [6]. Se observa en esa figura que la rotación se hace en tres etapas. Primero se gira el sistema alrededor del eje YG con un ángulo , luego se induce el giro alrededor del eje ZG con un ángulo y se termina con un giro alrededor del eje XG con un ángulo . Las proyecciones de los vectores globales (subíndice G) se hacen sobre los vectores locales (subíndice L) resultando en cada caso una submatriz de transformación Ri [6]. El sentido de este orden de cada proyección nace de la necesidad práctica de obtener desplazamientos locales y con ellos fuerzas internas locales a partir de unos desplazamientos globales conocidos.

(4)

Una de las condiciones cinemáticas especiales suele ser la inclusión de apoyos con rodillos inclinados (figura 3) que crean una dependencia entre desplazamientos ortogonales por lo que es necesario hacer el siguiente ajuste:

(5)

Donde [RG] es la matriz de rotación global de la estructura considerando una rotación interna de la submatriz que se asocia al apoyo inclinado, [K] es la matriz de la estructura sin reordenar por condiciones cinemáticas y [Kr] es la matriz de la estructura ajustada según la inclinación de sus apoyos.

Figura 3. Apoyo con rodillo inclinado

DESCRIPCIóN Y VALIDACIóN DEL SOfT-WARE DESARROLLADO

Una forma eficiente de optimizar los recursos de software consiste en usar operadores propios para diferentes condiciones de borde de los elementos de la estructura. Este software ha sido desarrollado considerando seis operadores según combinaciones de diferentes tipos de apoyos para una barra típica [7]. Sin embargo el usuario puede elegir entre esta opción o aquella que le permita definir las restricciones de borde. Por ejemplo un apoyo articulado en el extremo izquierdo de una barra de pórtico plano puede introducirse también haciendo los desplazamientos horizontal y vertical iguales a cero.

La programación orientada a objetos que usa el Visual Basic exige un código robusto para esta aplicación particular. Además ofrece encapsulamiento que garantiza cierta protección a manera de una caja negra permaneciendo oculta la estructura interna del programa [8]. Esto de alguna manera permite la protección de la propiedad intelectual de la Universidad Francisco de Paula Santander y la habilita para futuras mejoras y actualizaciones del software.Los dispositivos del programa se clasifican en subrutinas de entrada, subrutinas de proceso y subrutinas de salida. En la tabla 1, se presenta la descripción de


ESTRUCTURAS.

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los procesos de entrada y salida. Todos estos son muy amigables con el usuario, por ejemplo en la figura 4, se presenta la entrada de datos para secciones de barras y coordenadas de nudos.


ESTRUCTURAS.

La validación del programa se hizo usando diferentes condiciones de carga y de borde. Además se intentaron posibles ingresos de datos erróneos o ausencia de éstos así como corridas de programa parciales. Las

Tabla 1. Descripción de los procesos de entrada y salida del software desarrollado.

estructuras probadas incluyeron por lo menos dos de cada tipo: Viga (como caso particular de pórtico plano), Pórtico Plano, Pórtico Tridimensional, Placa Reticular, Cercha Plana y Cercha Tridimensional. El programa

no presentó errores de ejecución por contradicciones internas y la precisión de sus resultados es comparable a la obtenida con otros programas comerciales tales como el SAP2000 versión 11.

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ESTRUCTURAS.

Figura 4. Ejemplo de entrada de datos para secciones de barras y coordenadas de nudos.

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Tabla 2. Comparación de resultados obtenidos mediante el programa desarrollado para este trabajo y los calculados con SAP2000v.11 para la estructura mostrada en la figura 5.

Los resultados mostrados en la tabla 2 corresponden al análisis estructural del pórtico plano mostrado en la figura 5 y fueron obtenidos usando el programa desarrollado por la U.F.P.S. y el software comercial SAP2000 versión 11. Los valores siguen la convención de ejes positivos X, Y hacia la derecha y hacia arriba respectivamente. Los momentos o giros son positivos en sentido antihorario. La estructura mostrada en la figura citada es de concreto con un E=17872MPa y las barras 1, 3 y 4 son prismáticas con sección de 40cmX40cm mientras que la barra 2 tiene 60cmX60cm de sección. Se ha considerado además de las cargas mostradas (60KN/m en barras 3 y 4 y 200KN en nudo 5) un desplazamiento de 2cm (asentamiento) del apoyo 1 hacia abajo.

Para calcular el error en la tabla 2 se usaron los resultados del programa SAP2000 versión 11 como valores correctos y el porcentaje mostrado corresponde a la diferencia con los calculados por el software desarrollado. En general se observa una buena precisión del programa desarrollado, pues la mayor diferencia no supera 1,5% y la gran mayoría de errores

son muy próximos a cero. La mayor discrepancia se presenta en los giros pero al final los desplazamientos lineales, las reacciones y fuerzas internas que son de especial interés para diseño muestran una excelente precisión.


ESTRUCTURAS.

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Figura 5. Estructura usada para cotejar la precisión del programa diseñado con el SAP2000v.11 y cuyos resultados se muestran en la tabla 2.

SUGERENCIAS Y RECOMENDACIONES

Este programa podrá ser usado inicialmente en los cursos de análisis estructural de la Universidad Francisco de Paula Santander para lo cual es conveniente crear un vínculo en la página WEB de la misma donde los estudiantes puedan hacer uso del mismo. También constituye una herramienta para servicios de consultoría, investigación y extensión a la comunidad y el sector productivo. Además sirve como importante herramienta de enseñanza de algoritmos de solución de modelos estructurales en cursos de análisis estructural pues puede modificarse el código del programa como ejercicio de aula para observar los efectos de una sana lógica de programación cuando se usa el método de la rigidez.

La siguiente fase del programa incluirá la introducción de subrutinas para diseño y la creación de posibilidades de importación de archivos de AUTOCAD.

CONCLUSIONES

El software creado constituye un aporte al desarrollo tecnológico necesario para la investigación de modelos estructurales reticulares y representa una herramienta de avance para la docencia en lo que concierne a enseñanza del análisis estructural.

Como puede observarse en la tabla 2, la precisión de los resultados del programa desarrollado para este trabajo es buena, pues la diferencia media encontrada con respecto al programa SAP2000 versión 11

oscila alrededor de 0,14%.

El programa desarrollado permite ingresar, cambiar o borrar datos sin conflicto y sirve para analizar pórticos tridimensionales, pórticos planos, cerchas espaciales, cerchas planas y placas reticulares. Además es posible manejar cualquier clase de apoyo incluso aquellos que se comportan como rodillos inclinados, admite condiciones cinemáticas diversas (desplazamientos conocidos), analiza barras con su sección girada a lo largo de sus ejes longitudinales en las estructuras espaciales, presenta los resultados gráficamente y en hojas de texto y muestra los diagramas de efectos diversos entre otras características que evidencian su versatilidad.

Una muy importante aplicación a la investigación en el aula es constituida por la propiedad intelectual de la U.F.P.S. del programa lo que permite que sus estudiantes y profesores accedan al código del programa y ensayen o propongan modificaciones y mejoras sobre el mismo. Esto garantiza versatilidad en la enseñanza de algoritmos y programación específica para análisis estructural en los cursos de ingeniería civil de la U.F.P.S.


ESTRUCTURAS.

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[7] Ghali, A. y Neville, A. (1997). Structural analysis - A unified classical and matrix approach. E&FN Spon: London & New York.

[8] Ceballos, F. (2000). Curso de programación de Visual Basic 6. 14-17. Alfaomega. España.

Fecha de recibido: Junio 12 de 2006



ESTRUCTURAS.

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Self-Assembly of Semiconductor Nanostructures

By:M. López-López*, E. Cruz-Hernández*, I. Martínez-Velis*, J. Rojas-Ramírez*, M. Ramírez-López*, A. Pulzara-Mora¶, and J. Hernández-Rosas*

AbSTRACT.

In this work we present the growth and characterization of GaAs self-assembled quantum wires (SAQWRs), and InAs self-assembled quantum dots (SAQDs) by molecular beam epitaxy on (631)-oriented GaAs substrates. Adatoms on the (631) crystal plane present a strong surface diffusion anisotropy which we use to induce preferential growth along one direction to produce SAQWRs. On the other hand, InAs SAQDs were obtained on GaAs(631) with SAQWRs by the Stransky–Krastanov (S-K) growth method. SAQDs grown directly on (631) substrates presented considerable fluctuations in size. We study the effects of growing a stressor layer before the SAQDs formation to reduce these fluctuations.

Keywords: Quantum wires, quantum dots, self-assembly, molecular beam epitaxy.PACS: 61.46.-w, 68.65.La, 68.65.Hb, 71.55.Eq, 78.67.-n, 81.07.-b

INTRODUCTION

Nanostructures of III-V semiconductor compounds with low dimensional quantum effects, such as quantum-wires and -dots, have attracted the interest during the past years [1]. These nanostructures have relevant technological applications in novel electronic and optoelectronic devices like, high-mobility field-effect transistors and low-threshold semiconductor lasers [2]. A variety of fabrication techniques to synthesize low dimensional structures have been proposed. Among these, one of the most preferable is the molecular beam epitaxy (MBE) with a self-assembling process, owing to

the fact that it provides a possible way to fabricate low dimensional nanostructures without process-induced defects and damage, which are frequently observed in those structures fabricated by lithography and etching. In this work we present the growth and characterization of GaAs self-assembled quantum wires (SAQWRs), and InAs self-assembled quantum dots (SAQDs) by MBE. In order to synthesize SAQWRs we employed (631)-oriented GaAs substrates. We have shown that adatoms on the (631) crystal plane present a strong surface diffusion anisotropy which we use to induce preferential growth along one direction to produce SAQWRs [3]. On the other hand, InAs SAQDs were obtained on GaAs(631) substrates by the Stransky–Krastanov (S-K) growth method, which takes place in the heteroepitaxy of large lattice-mismatch semiconductor systems [4]. In this growth mode the strain energy in the overlayer is reduced by forming three-dimensional nanoislands following a few monolayers of layer-by-layer two-dimensional growth. We have studied the effects of growing SAQDs on InGaAs stressor layers on GaAs(631) substrates to reduce size fluctuations.

SELf-ASSEMbLIG Of GaAs QUANTUM WIRES

The growth experiments were carried out in a Riber-C21 MBE system. We employed semi-insulating GaAs (631) type A substrates. In order to remove the nativesurface oxides the substrates were chemically etched in an H2SO4: H2O2: H2O (5:1:1) solution during 60 seconds. Thermal desorption of GaAs fresh oxides was performed under As4 flux in the growth chamber at the substrate temperature of 585 ºC during 10 min. The samples surface was in-situ monitored by reflection high-energy electron diffraction (RHEED). Finally, the samples surface morphology was investigated exsitu by atomic force microscopy (AFM) operated in contact mode.

*Physics Department, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPNApartado Postal 14-740, México D.F, 07000, Mexico. [email protected]¶ Universidad Nacional de Colombia – Sede Manizales

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Figure 1(a) shows the AFM image of a 80 nm-thick GaAs layer grown at 600 °C employing an As4/Ga flux ratio of 20 with a growth rate of 0.3 µm/hr. We clearly observe on the surface the self-assembling of nanowires with a height of 1.5 nm and a width of 20 nm running along the [-5,9,3] direction. The formation of the nanowires could be the result of a very high anisotropy in the surface diffusion and/or sticking properties of adatoms on the GaAs(631) surface [5]. In Fig 1(b) we present the autocorrelation function of the image in (a), where we can observe parallel bright lines running along the [-5,9,3] direction thus showing the short range wire ordering.

Figure 1. (a) AFM image of 80 nm-thick GaAs layer grown on GaAs(631)A substrate. (b)Autocorrelation function of the image in (a)

In order to obtain one dimensional quantum structures, we prepared a sample with the nanowires embedded in AlGaAs layers as schematically shown in Fig. 2(a). In this sample the thickness of the AlGaAs barriers is 30

nm with an Al concentration of 23%, and the GaAs-wires layer thickness is 20 nm. The optical properties of this sample were studied by photoreflectance spectroscopy (PR) employing a standard setup [6].Figure 2(b) shows the PR spectrum (dotted line) at 300 K, and a fitting (continuous line) to a third-derivative functional form according to the following equation [7]:

A reasonable fitting was obtained employing seven energy transitions Ej as indicated by the arrows in the figure.

Figure 2. (a) Schematic figure of the quantum wire structure. (b) Photoreflectance spectrum from SAQWRs at 300 K.

SELf-ASSEMbLY Of SEMICONDUCTOR NANOSTRUCTURES

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with 1.8 ML of InAs. We observe a surface corrugation produced by structures oriented along the [-5,9,3] direction with a height of 1.1 nm and a width of 80 nm. This result indicates that for 1.8 ML of deposition InAs grows on GaAs reproducing the nanowires orientation but changing their dimensions. We could observe the formation of SAQDs only for samples with more than 2 ML of InAs. It is worth to comment that this growth behavior is different from that observed on GaAs(100) substrates, where the SAQDs formation is observed from 1.7 ML of InAs growth. The AFM image of the surface of the sample with 3 ML of InAs is shown in Fig. 3(b). We observe SAQDs with an average height of 6.7 nm, an average lateral dimension of 80 nm, and a total density of 4.6x109/cm2. From a close inspection of AFM images we observed that the SAQDs tend to align along the GaAs nanowires, that is along the [-5,9,3] direction, however as observed in Fig. 3(b) the dispersion in size is large.

Figure 3. AFM images of the surface of samples with: (a) 1.8 ML of InAs, (b) 3 ML of InAs grown directly on

The transitions at 1.42 and 1.74 eV correspond to the bulk-GaAs band-gap energy (E0

GaAs), and to the AlGaAs barriers band-gap energy (E0

AlGaAs), respectively. On the other hand, the transitions leveled as E1 to E5 in Fig. 2(b) correspond to transitions in the GaAs quantum wires. The origin of these transitions was investigated employing a model of cylindrical-shaped GaAs quantum wires embedded in Al0.23Ga0.77As barriers.With this model and within the mass-effective approximation we calculated the energy levels in the conduction and valence band of the quantum wires. By solving the Schrödinger equation in cylindrical coordinates we obtained the energy levels for electrons (Eelm), heavy holes (Ehhlm), and light holes (Elhlm) described by two quantum numbers: l=1,2,3…., and m=0,1,2,3…. In Table 1 we summarize the transitions observed in the PR spectrum, and the results obtained by the above explained theoretical model for transitions between the electron levels and heavy (light) holes levels denoted as Ee

lm Ehh(lh)l´m´. We note that the

calculated transitions are very close to the transitions that best fit the PR spectrum.

SELf-ASSEMbLIG Of INAS QUANTUM DOTS

In this section we present the growth of InAs SAQDs on GaAs nanowires that were prepared on (631)-substrates employing the growth conditions explained in the above section (Fig. 1(a)). For obtaining InAs SAQDs we employed the Stransky-Krastanov growth mode with a substrate temperature of 480 °C, and an InAs growth rate of 0.06 ML/s. Samples were prepared with two different growth procedures, in the first procedure InAs was directly deposited on the GaAs nanowires. A set of samples was prepared varying the amount of InAs deposited from 1 to 6 ML. Figure 3(a) shows the AFM image of the surface of the sample


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GaAs nanowires on (631) oriented substrates.For the second growth procedure we grew SAQDs on a structure with InGaAs stressor layers as schematically shown in Fig. 4(a). First, a 80 nm-thick GaAs layer was grown on the (631)-substrate to produce the GaAs nanowires. Then a 2.1 nmthick InGaAs stressor layer with an In concentration of 28% was grown, followed by a 80 nm-thick GaAs layer, and last one 1.4 nm thick InGaAs stressor layer was grown.

Figure 4. (a) Schematic figure of InAs-SAQDs structures grown on InGaAs stressor layers. (b) AFM image of the surface of a sample with 1.8 ML of InAs.

On top of this last layer SAQDS were deposited employing the same conditions as in the first growth procedure. Figure 4(b) shows an AFM image of the surface of a sample with 1.8 ML of InAs on InGaAs stressor layers, where we clearly observe the formation of SAQDS. This result is completely different to that obtained employing the first procedure where no SAQDs were observed for 1.8 ML of InAs growth.

Moreover, the SAQDs present higher size uniformity with an average height of 5.2 nm, an average width of 58 and 132 nm along the [0,1,-3] and [-5,9,3] directions, respectively, and a total density of 5.5x109/cm2. The difference in growth behavior with that observed in the direct deposition of InAs on GaAs could be the more uniform strain field produced by the insertion of InGaAs stressor layers.

CONCLUSION

We have studied the MBE growth of GaAs on (631)-oriented substrates to produce SAQWRs. Under appropriate growth conditions GaAs nanowires with a height of 1.5 nm and a width of 20 nm were obtained. The PR spectrum of GaAs-SAQWRs embedded in AlGaAs layers presented a series of transitions that were explained employing a model of cylindrical-shaped quantum wires. On the other hand, we studied the growth behavior of InAs on GaAs nanowires on (631)-oriented substrates. In order to obtain SAQDs grown directly on the GaAs nanowires a large amount of InAs (≥ 2ML) is required. In contrast, employing InGaAs stressor layers SAQDs with a higher uniformity in size were obtained with 1.8 ML of InAs growth.

ACKNOWLEDGMENTS

This work was partially supported by CONACyT-Mexico. The authors thank the technical assistance of R. Fragoso, M. Guerrero, E. Gomez, Z. Rivera, and A. Guillen.


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REfERENCES

1. M. Sundaram, S. A. Chalmers, P. F. Hopkins, and A. C. Gossard, Science 254, 1326-1335 (1991).

2. Todd Steiner, Semiconductor Nanostructures for Optoelectronic Applications, Artech House, Inc.Boston MA, 2004.

3. E. Cruz-Hernández, A. Pulzara-Mora, F.J. Ramírez-Arenas, J.S. Rojas-Ramirez, V.H. Méndez-García and M. López-López, Japanese Journal of Applied Physics 44, L1556–L1559 (2005).

4. M. S. Miller, H. Weman, C. E. Pryor, M. Krishnamurthy, P. M. Petroff, H. Kroemer, and J. L. Merz,Phys. Rev. Lett. 68, 3464 (1992).

5. E. Cruz-Hernández, J. S. Rojas-Ramírez, C. Vázquez-López, A. Pulzara-Mora, V. H. Méndez-García and M. López-López, J. Vac. Sci. Technol. B 24, 1568-1571 (2006).

6. M. Melendez-Lira, M. Lopez-Lopez, I. Hernandez-Calderon, Japanese Journal of Applied Physics35, 3923–3927 (1996).

7. F. H. Pollak, Surf. Interface Anal. 31, 938 (2001).

Fecha de recibido: Octubre 30 de 2007



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Por: C. H. Flórez Góngora1 , C. F. Lozano Lozano2.

RESUMEN

Esta investigación determina el contenido frecuencial dominante de un conjunto de 69 señales de fuentes sismogénicas cercanas a la ciudad de San José de Cúcuta, obtenidas mediante la Red Nacional de Acelerógrafos de Colombia (RNAC) perteneciente al Instituto Colombiano de Geología y Minería (INGEOMINAS). Se realizó análisis y tratamiento para cada una de las señales. La etapa de tratamiento comprende los procesos de corrección por línea base y el filtrado de la señal sísmica para eliminar bandas de frecuencias no deseadas presentes en la señal. Las técnicas utilizadas para el análisis espectral son la transformada de Fourier y la transformada Wavelet, mediante sus respectivos espectros de amplitudes. Y se simula el efecto local de los sismos analizados para dos perfiles de suelo de formaciones litológicas diferenciadas. Los análisis se realizaron bajo el uso de herramientas computacionales; programas como EERA, SeismoSignal, DEGTRA A4 y MATLAB ®.

Palabras Claves: Señal sísmica, transformada de Fourier, transformada wavelet, espectro de respuesta.

AbSTRACT

This research determines the dominant frequency content of a set of 69 signals from seismogenic sources close to the city of San José de Cúcuta, the signals were gathered by the Colombian National Network of Acelerograph (RNAC in Spanish) belonging to the Colombian Institute of Geology and Mining (INGEOMINAS in Spanish). Treatment and analysis was conducted for each of the signals. The stage of

treatment involves processes for baseline correction and filtering of the seismic signal to remove unwanted frequency bands present in the signal. The techniques used for spectral analysis are the Fourier transform and Wavelet transform, through their respective amplitude spectra. It simulates the effect of local earthquakes analyzed for two soil profiles of different lithological formations. Analysis was performed under the use of computational tools; programs like EERA, SeismoSignal, DEGTRA A4 and MATLAB ®.

Key Words: Seismic signal, Fourier transform, wavelet transform, response spectrum.

1. INTRODUCCIóN

El presente proyecto de investigación, analiza el fenómeno sísmico que, consiste en el proceso de liberación de energía acumulada lentamente en los bordes de las placas tectónicas que conforman la superficie terrestre producto de sus desplazamientos, o también, esta energía puede ser liberada por una serie de fallas geológicas internas [1] [2] [3] [4], donde se ubican las denominadas fuentes sismogénicas.

La señal sísmica o acelerograma, es el resultado del mecanismo de ruptura en la fuente sismogénica, contiene parámetros sísmicos de importancia tales como el contenido frecuencial y la aceleración en el sitio donde se construyen nuestras estructuras, además, esta señal es modificada por los distintos medios que atraviesa, hasta poder establecer una relación en sus frecuencias dominantes.

El campo cercano, se define como la región en torno a la fuente sísmica situada a una distancia más pequeña que la longitud de la fractura, parámetro que se relaciona directamente con la magnitud del

1 Ingeniero Civil, M.Sc. Profesor Investigador. Grupo de Investigación en Geotecnia Ambiental – GIGA, Departamento de Geotecnia y Minería, Universidad Francisco de Paula Santander. [email protected] Estudiante Ingeniería Civil. Grupo de Investigación en Geotecnia Ambiental – GIGA, Universidad Francisco de Paula Santander. [email protected].

ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE SEÑALES DE fUENTES SISMOGéNICAS DE CAMPO CERCANO A SAN JOSé DE CúCUTA,

COLOMbIA

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sismo [5]. Las ondas sísmicas poseen una elevada frecuencia y por tanto una pequeña longitud de onda (periodos cortos) [6].

La ciudad de San José de Cúcuta, capital del departamento de Norte de Santander, está ubicada en una zona de alta sismicidad con una aceleración pico efectiva horizontal de diseño de 0.30 g [7], además, puede verse sometida a un sismo producto de la convergencia de las fallas geológicas de Boconó (Venezuela) y la Falla Frontal de la Cordillera Oriental (Colombia) [8]. La Norma Colombiana de Construcciones Sismorresistentes (NSR – 98) exige llevar a cabo estudios de rigor sobre los distintos aspectos técnicos y científicos que cubre un estudio completo de Microzonificación Sísmica. Por lo tanto, esta investigación estudia las fuentes sismogénicas cercanas a nivel frecuencial para la determinación de patrones que pueden aportar información importante sobre la naturaleza del tren ondulatorio.

Tomando como referencia la ciudad de San José de Cúcuta, se realiza una modelación teórica de la propagación de ondas sísmicas a través del suelo; empleando señales registradas en la ciudad y otro conjunto de señales correspondientes a sismos fuertes registrados en diversas partes del mundo, estableciendo la respuesta de los suelos de Cúcuta ante la eventual ocurrencia de un movimiento telúrico de dimensiones catastróficas.

2. MATERIALES Y MéTODOS

Los archivos correspondientes a los registros sísmicos tienen extensión.evt, para lo cual se emplea el programa Kw2cnts de Kinemetrics para extraer los datos de la señal sísmica y convertirlos a un archivo de texto. Se realizan operaciones como la corrección por línea base y se pueden cambiar las unidades de aceleración [9]. Para verificar el correcto funcionamiento del programa Kw2cnts, se hacen comparaciones con la versión demo del programa

SMA (Strong Motion Analyst) de Kinemetrics, arrojando excelentes resultados.

Ejecutadas las operaciones anteriormente descritas, para finalizar el proceso de tratamiento de la señal, se aplica un filtro para eliminar las frecuencias que están fuera del rango de medición del aparato. El filtrado elimina la información errada de baja frecuencia que se genera en los aparatos de registro, el ruido de baja y alta frecuencia de los sitios de registro, y las amplitudes de alta frecuencia que no son de interés para el análisis de la respuesta dinámica de estructuras y depósitos de suelo [10] [11] [12] [13].

Una vez realizadas las correcciones y el tratamiento de la señal, se obtiene el acelerograma base corregido para cada una de las componentes y con base en ellos se utilizan programas de computador y procedimientos numéricos para obtener el espectro de amplitudes de Fourier y el espectro de la transformada wavelet. En el anexo 1 se muestra un conjunto de señales sísmicas procesadas que se registraron en la ciudad de San José de Cúcuta.

2.1. Parámetros utilizados para el análisis y tratamiento de la señal sísmica

2.1.1. Procesamiento de la señal sísmica

La extracción de la información, la conversión a archivos en formato ASCII y la corrección por línea base, se hizo con el programa kw2cnts de Kinemetrics; para esta investigación, se extrajeron los 3 canales de registro (Este – Oeste, Vertical, Norte- Sur), pero tan solo se procesaron dos componentes, Este – Oeste y Vertical; luego de realizar este procedimiento, se convierten las unidades de Gales (cm/s2) a unidades de gravedad (g = 1000 cm/s2). Para el proceso de filtrado de la señal sísmica, se emplea el programa SeismoSignal [14], escogiendo un filtro de tipo Butterworth, de orden 6 y con un rango de frecuencias de corte de 0.25 a 50 Hz, el cual coincide con el rango de respuesta del acelerógrafo (0 – 50 Hz).

ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE SEÑALES DE fUENTES SISMOGéNICAS DE CAMPO CERCANO A SAN JOSé DE

CúCUTA, COLOMbIA

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2.1.2. Modelo para respuesta local

Para determinar la respuesta de la señal sísmica en la superficie y de esta manera establecer los niveles de amplificación de los suelos de la ciudad de San José de Cúcuta, debido al paso de las ondas sísmicas a través del suelo, y como la mayoría de estas señales son registradas en roca, se realiza el análisis unidimensional de propagación de onda. La información utilizada para el análisis de los perfiles litológicos, se extrajo de perforaciones, estudios e investigaciones y trabajos de grado que han recopilado información sobre caracterización geotécnica de los suelos de la ciudad de Cúcuta [15] [16] [17], a los cuales se les calcularon los parámetros dinámicos de forma teórica.

2.1.2.1. Información geotécnica

La localización geográfica de los perfiles empleados para el análisis de la propagación unidimensional, se ilustra en la figura 1. Se utilizaron dos perfiles geotécnicos para la modelación de la propagación unidimensional de onda. El perfil 1 corresponde a terrazas del cuaternario reciente (Qal), constituidas por material aluvial depositados por corrientes principales superficiales en diferentes niveles topográficos, siendo la principal de ellas, el río Pamplonita. [18]. El perfil 2 pertenece a la formación León, que se constituye por un conjunto de arcillolitas abigarradas, microlaminadas de media

a alta plasticidad, con láminas delgadas de yeso y trazas carbonáceas, ínter estratificadas; las arcillas de estos grupos, son sedimentos altamente erosionables y susceptibles a experimentar cambios volumétricos por modificaciones en su contenido de humedad [18].

Figura 1. Localización geográfica de los perfiles analizados.

2.1.2.2 Parámetros dinámicos

Los dos perfiles de suelo se someten al análisis de propagación unidimensional de onda; se calculan teóricamente sus propiedades dinámicas, utilizando los modelos hiperbólicos de suelos de Hardin y Drnevich (1972) para las arcillas, Hardin y Black (1968) para las arenas, y Seed et al. (1972) para las gravas [19].


CúCUTA, COLOMbIA

Fuente: Google Earth (2007). Localización: Autores.

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Figura 2. Composición estratigráfica para el perfil de suelo aluvial (Perfil 1).

Fuente: Autores.

Figura 3. Composición estratigráfica para el perfil de suelo arcilloso (Perfil 2).

Fuente: Autores.

Las figuras 2 y 3, muestran la composición de los perfiles utilizados para el análisis, la profundidad de cada uno de los estratos, la variación del módulo cortante máximo y la velocidad de onda cortante respecto a la profundidad, para el perfil de suelo aluvial (perfil 1) y para el perfil de suelo arcilloso (perfil 2), respectivamente.

2.1.3. Análisis Frecuencial

El programa EERA [20], realiza la modelación de la propagación unidimensional de onda, calcula el espectro de Fourier y el espectro de respuesta. Se emplean los programas SeismoSignal [14], DEGTRA A4 [21], NONLIN [22] y EDUSHAKE [23] para realizar análisis comparativos en lo que tiene que ver con el cálculo de frecuencias dominantes y los espectros de respuesta, con los cuales se obtuvieron resultados similares, confirmando que los procesos realizados se hicieron de forma correcta. Mediante un algoritmo sencillo en el programa Matlab ®, se realiza el cálculo de la transformada wavelet continua (CWT), que corresponde al tipo de transformada que se utilizó para el análisis de la señal sísmica objeto de estudio para esta investigación.

2.1.3.1 Análisis frecuencial mediante la transformada rápida de Fourier (FFT)

La ecuación (1) es conocida como la transformada de Fourier (también llamada como transformada de Fourier compleja o espectro de Fourier) y la ecuación (2) es la transformada inversa de Fourier [10] [12] [24] [25] [26] [27].

(1)

(2)

Considerando una secuencia x(n) [10] [12] [24] [27]. Su transformada discreta de Fourier (DFT) de N-puntos es dada por:

(3)

El análisis mediante la transformada rápida de Fourier (FFT), se realizó con el programa EERA, este utiliza el algoritmo propuesto por Cooley y Tukey [20] [28].


CúCUTA, COLOMbIA

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El parámetro que se tiene en cuenta es la definición del número de puntos N para el cálculo de la FFT, ver la ecuación (3). Generalmente el valor de N debe ser mayor que el número de puntos de la señal sísmica a analizar, en este caso, la señal de entrada es agregada con ceros para producir una señal de longitud N. es recomendable para un cálculo rápido, escoger N como una potencia de dos.

2.1.3.2 Análisis frecuencial mediante la transformada Wavelet (WT)

Una wavelet es una función de promedio cero:

(4)

la función de transformación :

(5)

La transformada wavelet continua se define matemáticamente como:

(6)

De la ecuación (5) se observa la función de transformación denominada wavelet madre, siendo s un parámetro de escala y u de traslación. La ecuación (6) muestra la transformada wavelet continua (CWT). Los resultados de la CWT son los coeficientes C(u,s) de f(t) en el espacio de funciones definido por [29] [30] [31] [32] [33]. Para el cálculo de la transformada wavelet continua (CWT), se emplea un algoritmo en el programa MATLAB ®; se escoge una wavelet madre, en este proyecto se utiliza la wavelet de Daubechies de orden 6 (db6), la cual se asemeja en su forma a una señal sísmica; además se escoge un valor de

escala de 64 para el análisis de las señales.

2.1.3.2 Cálculo de espectros de respuesta

La forma más completa de representación del movimiento para fines de diseño es por medio de espectros de respuesta, que indican la respuesta máxima de osciladores simples de un grado de libertad con cierto amortiguamiento, ante una excitación sísmica, en función de la frecuencia propia del oscilador. Dicha respuesta puede expresarse en términos de aceleración, velocidad o desplazamiento para las distintas frecuencias del movimiento [4] [34] [35].

3. Resultados

Para efectos de ilustración se presentan los diversos resultados para la componente Este – Oeste (EW), aunque el análisis completo se hizo para las componentes Este – Oeste (EW) y Vertical (V) de señales registradas en roca y en superficie, y para las señales analizadas mediante la modelación unidimensional de propagación de onda.

3.1. Espectro de amplitudes de Fourier

Mediante los espectros de amplitudes de Fourier es posible conocer las frecuencias dominantes de la señal, que corresponde al valor de la máxima amplitud, determinando su correspondiente frecuencia. Se calculan las frecuencias dominantes para las señales sísmicas a nivel de roca y suelo, según el sitio de registro, como también para los dos perfiles analizados para la ciudad de San José de Cúcuta.

3.1.1. Contenido Frecuencial Dominante

Para clasificar los sismos registrados en la ciudad, se decidió hacer la siguiente distribución según la fuente sísmica y la distancia epicentral. Como el 70% de los sismos registrados pertenecen al Nido de Bucaramanga, se calculan las frecuencias dominantes


CúCUTA, COLOMbIA

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para esta fuente sismogénica; para sismos con distancias epicentrales menores a 200 Km, que corresponden a sismos locales o cercanos y sismos con distancias epicentrales mayores a 200 Km.

En el anexo 2, se muestra la distribución de frecuencias dominantes, relacionada con la profundidad (Km) y la distancia epicentral (Km), correspondientes a los sismos registrados en las estaciones CCUC1 y CCUC3, de los cuales se tomaron registros sísmicos a nivel de roca. En la tabla 1, se presentan las características de las estaciones ubicadas en la ciudad de Cúcuta, entre los cuales encontramos, el tipo de instrumento (acelerógrafo), la geología y la topografía del sitio sobre el cual se encuentran emplazadas las estaciones.

Tabla 1. Características generales de las estaciones ubicadas en la ciudad de Cúcuta.

Fuente: Red Nacional de Acelerógrafos de Colombia, 2006.

3.1.2 Espectros de Fourier para los perfiles de suelo analizados

Se obtuvieron gráficos de los espectros de Fourier, los cuales se muestran en el anexo 3, en estas figuras se observa que el espectro corresponde a un plano frecuencia – amplitud, el eje de las abscisas representa la Frecuencia (Hz) y el eje de las ordenadas la Amplitud de Fourier.

3.2. Espectro de la transformada wavelet

El análisis espectral con la transformada wavelet, se realizó para las cinco señales con mayor valor de aceleración en unidades de gravedad, ya que este es un proceso que requiere de mucho tiempo para el

procesamiento. Para las señales registradas en roca, se tuvo en cuenta la respuesta de la señal en superficie, es decir, se determinó el espectro de la transformada wavelet para las señales modeladas mediante la propagación unidimensional de onda, para el perfil de suelo aluvial (perfil 1) y el perfil de suelo arcilloso (perfil 2). En el anexo 4, se muestran los espectros de la transformada wavelet, el cual se representa en el plano Tiempo – Escala, lo cual nos permite determinar en que instantes de tiempo aparecen las frecuencias dominantes de la señal; la duración en el tiempo se obtiene multiplicando el valor que aparece en el eje horizontal por el intervalo de registro que corresponde a 0.005 segundos

3.3 Espectros de Respuesta

El anexo 5, muestra los espectros de respuesta calculados para el 5% de amortiguamiento con

respecto al crítico, se analiza la respuesta para las componentes EW y Vertical del sismo, y para los dos perfiles correspondientes al suelo aluvial y al suelo arcilloso. Se observa que en el plano donde se ubica el espectro, el eje de las abscisas representa el periodo (segundos) y el eje de las ordenadas la aceleración espectral en unidades de la gravedad.

3.4 Espectros de respuesta para registros de movimiento fuerte del suelo

Para conocer el verdadero potencial de amplificación de los suelos de la ciudad, se realiza una modelación de la propagación unidimensional de onda, para ocho registros de movimiento fuerte del suelo a nivel mundial, que corresponden a señales sísmicas de terremotos históricos, los cuales son de alta magnitud y aceleración. Los espectros se muestran en el anexo 6 y estos movimientos corresponden a los sismos de:


CúCUTA, COLOMbIA

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Imperial Valley – El Centro (USA); Ciudad de México (México); Loma Prieta (USA); Northridge (USA); San Fernando – Pacoima Dam (USA); San Fernando – Orion BLVD (USA); Valparaíso (Chile); Kobe (Japón).

4. Análisis de Resultados

4.1. Resultados para el análisis espectral de fourier

Comparando los valores de frecuencias dominantes en roca y para los perfiles de suelo analizados, de las tablas 2 y 3, respectivamente, determinamos que la señal sísmica al propagarse por el perfil de suelo 1, conserva sus componentes frecuenciales hasta llegar a la superficie; en cambio para el perfil 2 se observa que este modifica el contenido frecuencial de la señal registrada en roca, es decir, conserva solo unas componentes de frecuencia, como es el caso del rango entre 3.0 y 4.0 Hz y desecha las demás.

4.2. Resultados para el análisis espectral mediante la transformada wavelet

Para este análisis se escogieron tres señales captadas en roca y dos captadas en suelo, es decir, en superficie. También se le realizó el análisis de la transformada wavelet, a las señales producto del análisis de propagación unidimensional de onda, correspondientes a los perfiles de suelo aluvial (perfil 1) y arcilloso (perfil 2).

Comparando las tablas 4, 5 y 6, se establece lo siguiente: para los sismos registrados en roca, se observa que la duración de las frecuencias dominantes oscila en un rango de 0.50 segundos, excepto para el sismo del 10 de abril de 2006 (10/04/06) en la componente vertical registra un tiempo de 3.70 segundos. Para las señales correspondientes al suelo aluvial (perfil 1), determinamos que estas aumentan los tiempos de duración de las frecuencias dominantes, en


CúCUTA, COLOMbIA

Fuente: Autores.

Tabla 2. Frecuencias dominantes (en Hertz) según el tipo de fuente.

Tabla 3. Frecuencias dominantes (en Hertz) según el perfil de suelo analizado.

Fuente: Autores.

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cambio el perfil de suelo arcilloso (perfil 2), mantiene aproximadamente la misma duración en el tiempo de las frecuencias respecto a la señal registrada en roca. Para la señal captada en suelo (tabla 7), se

observa que en promedio las duraciones en el tiempo de las frecuencias dominantes se acercan a los 0.4 segundos.

Tabla 4. Duración de frecuencias según la WT – Roca.

Fuente: Autores.

Tabla 5. Duración de frecuencias según la WT – Perfil 1.

Fuente: Autores.

Tabla 6. Duración de frecuencias según la WT – Perfil 2.

Fuente: Autores.

Tabla 7. Duración de frecuencias según la WT – Suelo.

Fuente: Autores.


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4.3. Resultados para el cálculo de espectros de respuesta

En las siguientes tablas, se hace un resumen de los valores correspondientes a los periodos dominantes de las señales sísmicas en las componentes EW y Vertical, así como la determinación de la aceleración máxima y el periodo asociado a este valor.

De la tabla 8, se observa que los periodos dominantes se conservan en un rango aproximado entre 0.1 y 0.3 segundos para los registros en roca y suelo aluvial, en cambio, para el suelo arcilloso, se observa que este presenta un periodo de 0.25 segundos. Los periodos correspondientes a las aceleraciones máximas se concentran alrededor de 0.25 segundos, para las señales en roca y los perfiles de suelo analizados. Para el registro captado en suelo, se aprecia un rango

de periodos dominantes entre 0.05 y 0.38 segundos, presentando la aceleración máxima en un periodo de 0.25 segundos.

Para la componente vertical, que se presenta en la tabla 9, observamos que para el registro en roca y para la señal analizada en suelo aluvial (perfil 1), los periodos dominantes son similares, en cambio el suelo arcilloso (perfil 2) exhibe dos periodos dominantes bien definidos, correspondientes a 0.10 y 0.28 segundos. Lo que quiere decir que la señal no se ve afectada en sus periodos dominantes al atravesar el suelo aluvial, se percibe una amplificación de la aceleración que se presenta cuando la señal llega a la superficie. Para el registro en suelo se observa un rango de periodos dominantes entre 0.03 y 0.25 segundos, además el periodo asociado a la aceleración máxima se encuentra en 0.03 segundos.

Tabla 8. Periodos dominantes y aceleración espectral máxima Componente EW.

Fuente: Autores.

Tabla 9. Periodos dominantes y aceleración espectral máxima Componente Vertical.

Fuente: Autores.


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5. CONCLUSIONES

Las señales sísmicas correspondientes al Nido de Bucaramanga registradas en roca, exhiben un rango de frecuencias entre 3.8 y 6.8 Hz para ambas componentes de registro. Los registros en suelo que corresponden a esta fuente sismogénica muestran valores cercanos a 1.0 Hz para las dos componentes de registro.

Para los sismos con distancias epicentrales menores a 200 Km registrados en roca, muestran una frecuencia de 4.0 Hz para la componente Este – Oeste y un rango de frecuencias entre 5.0 y 5.5 Hz para la componente Vertical. Las señales sísmicas captadas en superficie presentan bajos valores de frecuencia, aproximadamente entre 0.8 y 1.6 Hz para ambas componentes de registro.

Las señales sísmicas que pertenecen a distancias epicentrales mayores a 200 Km, exhiben valores de frecuencias entre 2.5 y 3.0 Hz, para las dos componentes de registro de las señales sísmicas en roca.

Las frecuencias encontradas para el perfil de suelo aluvial (perfil 1), presenta un rango de frecuencias entre 3.0 y 7.0 Hz, el cual, muestra una alta similitud con las frecuencias determinadas para los registros en roca, percibiendo que este perfil de suelo no modifica las componentes frecuenciales de la señal cuando atraviesa una capa de suelo de estas características. El perfil de suelo arcilloso (perfil 2) exhibe valores entre 3.0 y 4.0 Hz para la componente Este – Oeste; entre 3.0 y 5.0 Hz para la componente Vertical, por lo cual, podemos inferir que, la señal, al propagarse por este perfil de suelo es modificada en su contenido frecuencial, agrupando todas las frecuencias en un rango determinado entre 3.0 y 5.0 Hz aproximadamente.

En el análisis para la transformada wavelet, se observa la tendencia a bajas frecuencias por parte

de las componentes frecuenciales dominantes de la señal sísmica, además, de la corta duración de estas frecuencias en el tiempo, las cuales, no superan un segundo en la mayoría de las señales analizadas. En todos los casos, la fase intensa del sismo coincide con la duración de las componentes frecuenciales dominantes de la señal sísmica, estableciendo que una larga duración de las frecuencias dominantes en el tiempo, puede producir una mayor afectación a las estructuras, al tener que oscilar en un mayor rango de tiempo.

Comparando la duración en el tiempo de las frecuencias dominantes entre los perfiles de suelo y los registros en roca, se establece que el perfil de suelo aluvial (perfil 1) modifica la duración en el tiempo hacia valores mayores con respecto a la señal en roca, y el perfil de suelo arcilloso (perfil 2) presenta un fenómeno contrario, ya que este mantiene los mismos valores de duración en el tiempo para las frecuencias dominantes.

Los periodos dominantes que se extraen de los espectros de respuesta para la componente Este – Oeste presentan valores aproximados entre 0.1 y 0.3 segundos para las señales en roca y en el suelo aluvial, en cambio para el suelo arcilloso aparece un único valor correspondiente a 0.25 segundos; para el registro en suelo se establece un rango de periodos dominantes entre 0.05 y 0.38 segundos. En la componente vertical del sismo se encuentran valores similares entre el registro en roca y el perfil de suelo aluvial, presentando periodos entre 0.05 y 3.0 segundos. Los periodos dominantes para el suelo arcilloso exhibe dos periodos bien definidos que corresponden a 0.10 y 0.28 segundos. El registro en suelo presenta un rango de periodos dominantes entre 0.03 y 0.25 segundos. Estableciendo que la señal no se ve afectada en sus periodos dominantes al atravesar el perfil de suelo aluvial, en cambio el suelo arcilloso presenta una tendencia a agrupar los valores de periodos dominantes a un rango determinado, tales como 0.10, 0.25 y 0.28 segundos.


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Los valores de periodos dominantes correspondientes a la señal registrada en suelo (estación ubicada sobre suelo aluvial) con el perfil de suelo aluvial analizado, muestran similitud para las dos componentes de registro, por lo cual, la modelación teórica realizada puede estar acercándose a la realidad.

Las frecuencias dominantes calculadas en el espectro de Fourier, al determinarse el periodo , coincide con el rango de periodos dominantes del espectro de respuesta. Además, puede observarse que la aceleración espectral máxima aumenta el doble con respecto a la señal registrada en roca, estableciendo que estos suelos analizados para la ciudad de Cúcuta son amplificadores de la señal sísmica.

En el análisis para sismos de movimiento fuerte, se observa que los suelos aluviales (perfil 1), amplifican la señal para periodos altos, mientras que los suelos que corresponden a suelos arcillosos (perfil 2), amplifican para bajos periodos pero atenúan la aceleración de la señal para altos periodos, es decir, para bajas frecuencias.

8. bIbLIOGRAfÍA

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Fecha de recibido: Agosto 15 de 2007



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ANEXO 1. SEÑALES SÍSMICAS REGISTRADAS EN LA CIUDAD DE SAN JOSÉ DE CÚCUTA


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ANEXO 2. CONTENIDO FRECUENCIAL DE LAS SEÑALES SÍSMICAS

Nido de Bucaramanga

Sismos con distancias epicentrales menores a 200 Km

Sismos con distancias epicentrales mayores a 200 Km


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ANEXO 3. ESPECTROS DE FOURIER

Espectros de Fourier

Conjunto de Espectros de Fourier


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ANEXO 4. ESPECTROS PARA LA TRANSFORMADA WAVELET

Espectro de la transformada wavelet para el sismo del 21 de febrero de 1999Componente EW – Roca

Espectro de la transformada wavelet para el sismo del 21 de febrero de 1999Componente EW – Suelo Aluvial (Perfil 1)

Espectro de la transformada wavelet para el sismo del 21 de febrero de 1999Componente EW – Suelo Arcilloso (Perfil 2)


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ANEXO 5. ESPECTROS DE RESPUESTA

Espectros de Respuesta

Conjunto de Espectros de Respuesta


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ANEXO 6. ESPECTROS DE RESPUESTA PARA SISMOS DE MOVIMIENTO FUERTE


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revista de la universidad francisco de paula santander

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