Desarrollan instrumento para medir celdas solares y de combustible

Desarrollan instrumento para medir celdas solares y de combustible
Por Laura Romero en la Gaceta de la UNAM Núm. 4, 742

En el grupo de Materiales Solares del Instituto de Energías Renovables (IER), con sede en Temixco, Morelos, se desarrolló un novedoso instrumento para medir la curva corriente y voltaje, útil para celdas solares y de combustible experimental, de bajo costo y portátil.

Se trata de un subproducto del trabajo doctoral de Jorgeli Riquelme Arizmendi, con la tutoría de Joseph Sebastian Pathiyamattom, quienes mencionaron que otra de las ventajas de este aparato es que, además de esos parámetros, arroja otros, como potencia, temperatura e irradiancia, es decir, la energía de la radiación solar que se recibe en una superficie determinada en un instante.

Los científicos aclararon que esos instrumentos, denominados trazadores I-V, ya los hay en el mercado; no obstante, se trata de sistemas independientes, para usarse por separado en cada tipo de tecnología: celdas solares o de combustible. Por ello, la innovación de los universitarios que permite caracterizar a ambas con un sólo equipo, está en proceso de patente.

Impulso a la investigación

En el IER se desarrollan tanto celdas fotovoltaicas como de combustible experimentales en la búsqueda de mejorar  su eficiencia; los diferentes laboratorios  requieren instrumentos, como los trazadores I-V, para estudiarlos, pero son  costosos y no hay la posibilidad de que  cada grupo de investigación o laboratorio cuente con uno. Los estudiantes deben programar y esperar su turno para medir sus muestras, lo que ocasiona retrasos en el avance de la tecnología.

“Este proyecto surge de la necesidad de contar con equipo en los diferentes laboratorios del Instituto para medir corriente y voltaje en las celdas, pero de bajo costo, fácil de usar y que pueda trasladarse de un lado a otro sin problemas, porque los alumnos o investigadores lo requieren en el laboratorio y, en ocasiones, en campo.”

El trazador I-V para celdas fotovoltaicas y de combustible experimentales cuenta con dos partes: una es un sistema electrónico con interfaz USB a la computadora (hardware), y la otra en un software desarrollado específicamente para las mediciones y la obtención de las curvas o gráficas de eficiencia características de estos dispositivos.

Funciona a partir de dos sondas que miden, respectivamente, el voltaje y la corriente en cada celda, variando de manera automatizada la resistencia en sus terminales; además, tiene sensores para determinar la temperatura e irradiancia o potencia luminosa que las celdas solares convierten en energía eléctrica.

A partir de la potencia de entrada y la de salida obtenidas, se especifica la eficiencia de conversión de la celda. “Lo que hemos hecho es simplificar el proceso de medición, porque muchas veces los científicos no tienen formación en computación o electrónica; gracias a nuestro dispositivo, con sólo dar unos clics en el programa de control, uno para iniciar la medición y otro para salir, adquieren la información que necesitan”.

Esta parte del proyecto, el hardware, es la que se pretende patentar, explicó Jorgeli Riquelme. Otra de sus ventajas es que es escalable, porque el mismo principio se puede usar para realizar mediciones desde decenas de milivatios (en celdas de combustible experimentales) y hasta mil vatios de potencia (en solares convencionales), y aplicable en todo tipo de celdas, como las de concentrador con espejos, concentrador con lente o la de combustible (a base de hidrógeno y oxígeno).

La parte operativa funciona por completo, por lo que ahora sólo se pretende trabajar en la presentación física; “le queremos dar un buen aspecto”, agregó.

Una vez ejecutado el software, el equipo se conecta vía USB a la computadora y se obtienen gráficamente los parámetros mencionados: voltaje, corriente, potencia, temperatura e irradiancia.

Es posible ver, por ejemplo, cómo sube el voltaje o cómo reacciona la potencia en el transcurso de la medición, y en puntos rojos se señala el comportamiento eléctrico de la celda, “la famosa curva I-V (corriente-voltaje), y en negro la curva P-V (potencia-voltaje), que nos interesa”, aseguró.

Con esos resultados, los científicos pueden determinar si su desarrollo tiene la eficiencia estimada, si el proyecto avanza como se esperaba, y en el caso de celdas de combustible, si la mezcla de los componentes o el ensamble han sido efectuados de manera adecuada o si es necesario crear nuevos.

Una vez que se hace el corrimiento del experimento y se visualizan gráficamente los resultados, los datos quedan almacenados en la computadora en un formato estándar (.CSV); de modo que si el investigador quiere hacer estudios adicionales, los tiene a la mano.

Riquelme Arizmendi expuso que este dispositivo es muy económico comparado con los comerciales. El ahorro podría ser de hasta 60 u 80 por ciento.

Una vez obtenida la patente, se verá la posibilidad de la transferencia de tecnología para atender la demanda de los potenciales usuarios, que pueden ser instituciones, académicos o estudiantes

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Chicxulub como patrimonio natural de la humanidad

Chicxulub como patrimonio natural de la humanidad
Por Elizabeth Ruiz Jaimes en la Academia Mexicana de Ciencias

Un grupo de expertos nacionales e internacionales en colaboración con el gobierno del estado de Yucatán está detrás de la petición ante la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (Unesco, sus siglas en inglés) para que el cráter del Chicxulub sea declarado Patrimonio Natural de la Humanidad, señaló el secretario de Desarrollo Urbano y Medio Ambiente de Yucatán, Eduardo Batllori Sampedro.

En entrevista con la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), el funcionario explicó que las razones por las cuales buscan este reconocimiento se basan en que dicho cráter, formado por el impacto de un asteroide en la península hace 66 millones de años, es un sistema multianillos raro en el mundo, por sus características, su nivel de preservación es importante por estar sepultado y “de acuerdo con los estudios que se han realizado, marcó cambios estructurales importantes en el planeta, porque permitió e impulsó procesos evolutivos que han culminado con la presencia humana en la Tierra”.

El impacto que formó el cráter afectó los sistemas de soporte de vida en el planeta, ocasionando la desaparición de numerosos grupos de organismos, entre ellos a los dinosaurios. La extinción es una de las cinco mayores en el registro geológico y marca el fin de la era Mesozoica. Chicxulub tiene un diámetro de 200 km y es el cráter mejor preservado del pequeño grupo de cráteres complejos terrestres, los cuales son comunes en las superficies de la Luna, Marte y otros cuerpos en el sistema solar. Las investigaciones en Chicxulub permiten entender los procesos de evolución de las superficies planetarias.

Dijo que los científicos que proporcionarán la información necesaria para hacer la petición son investigadores de México, Estados Unidos e Inglaterra: Jaime Urrutia Fucugauchi – presidente de la AMC- y Ligia Pérez Cruz, de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM); Mario Rebolledo y Laura Hernández, del Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY); Sean Gulick, del Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas (UTIG, siglas en inglés); Clive Neal, de la Universidad deNotre Dame; y Joanna Morgan, del Imperial College London, Reino Unido

El proceso

Batllori Sampedro comentó que a la fecha ya se realizó una preinscripción ante las Naciones Unidas, “la hicimos a través de la Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas (Conanp) y con la Unesco, esto implicó tener la participación del grupo de científicos que están liderando los estudios con relación al cráter”.

Como parte de los trabajos de preparación se han realizado reuniones de videoconferencia y recientemente, durante el Festival Internacional de la Cultura Maya, se organizó un simposio en el Centro de Convenciones Siglo XXI, con una serie de conferencias sobre las investigaciones en Chicxulub y la relevancia de que la zona del cráter sea declarada Patrimonio Natural de la Humanidad.

Informó que en la zona se tienen tres áreas naturales protegidas que involucran al anillo de cenotes, las tres de carácter estatal, la reserva de Dzilam en el Oriente donde desemboca uno de los anillos del cráter, hacia el Poniente la región de El Palmar y la región geohidrológica del anillo de cenotes, una reserva de agua.

“En la Conanp sabemos que uno de los primeros pasos que hay que dar es la declaratoria formal como área natural protegida del cráter en su totalidad y que esto va a implicar hacer los estudios técnicos especificatorios porque hay áreas de carácter estatal y federal, debido a que la mitad del cráter está en el mar y la otra mitad está en tierra”. El centro geométrico de la estructura esta en Chicxulub Puerto en la actual línea de costa.

Sobre la superficie protegida, dijo que en el anillo de cenotes -en la parte terrestre- existen 99 de ellos declarados como sitios Ramsar (la Convención de Ramsar es un tratado intergubernamental con la misión de la conservación y el uso racional de los humedales), sitios prioritarios de conservación junto con las reservas, “esta superficie Ramsar cubre alrededor de 300 mil hectáreas, entonces en principio podríamos pensar que la reserva pudiera empatarse en lo que ha sido ya declarado como Ramsar”.

Los beneficios

La importancia de que el cráter del Chicxulub sea declarado Patrimonio Natural de la Humanidad “es difundir el proceso que llevó a la extinción de un gran número de especies (entre ellas la de los dinosaurios), además de la protección del anillo de cenotes y sus aguas subterráneas en el acuífero regional de la península de Yucatán”.

Eduardo Batllori Sampedro informó que los estudios técnicos tendrían que estar listos en 2016 y ver la posibilidad de que en la parte terrestre se pudiera empezar con los trámites para tener áreas naturales protegidas de carácter estatal y luego en la zona marina la Conanp y la Semarnat pudieran declarar al cráter Chicxulub como parque marino.

El funcionario recordó que estos procesos son largos, pero que se han puesto como meta el 2018, “pero esto no quiere decir que tendremos listas todas las exigencias de Conanp y UNESCO”.

Añadió que la Conanp está considerando otras modalidades como paisajes productivos, regiones bioculturales, porque hay una actividad económica y urbana y agropecuaria importante: “Por eso queremos ver qué implicaciones tiene que establezcamos una área natural protegida en estas características, establecer modalidades con perspectivas éticas y aproximación metodológica”.

Los cristales y el origen de la vida

Los cristales y el origen de la vida
Por Elizabeth Ruiz Jaimes en la Academia Mexicana de Ciencias

En el mundo existen grupos de científicos enfocados a explicar el origen de la vida, buscando algo puntual, algo rarísimo que ocurra en el Universo, pero creo que el origen de la vida comenzó con algo que no tuviera más remedio y que fue a escala absolutamente global, sostuvo Juan Manuel García Ruiz, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) de España.

El científico, integrante de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), lleva años estudiando cómo se crean unas estructuras inorgánicas compuestas por millones de nanocristales que se autoensamblan adoptando en conjunto formas curvas como las de la vida, imitando así muchos aspectos de lo vivo, “pero se crean sin intervención de la vida o de productos orgánicos”, expuso durante la conferencia que dictó en octubre pasado en el Instituto de Geología.

Al abordar el tema “Autoorganización mineral: Biomorfos de silice/carbonato”, García Ruiz mencionó que junto con su equipo de investigación encontraron materiales cristalinos de sílice y carbonato a los que llamaron “biomorfos”, porque imitan algunas de las formas características de los organismos vivos, pero que son microestructuras minerales que se autoensamblan para crear fascinantes formas parecidas a los que son considerados los restos de vida más antigua sobre el planeta.

Para rastrear la historia de la vida en la Tierra, los especialistas recurren al estudio de las rocas buscando microstructuras que puedan ser restos de la vida primitiva, y la morfología ha sido uno de los criterios más utilizados para detectar esos restos de vida. Es decir, se considera que las formas curvas o helicoidales de los microfósiles hablarán de su origen biológico.

Entre los fósiles más antiguos están las estructuras de origen biológico en rocas sedimentarias de 600 millones de años de antigüedad, encontradas en las colinas de Ediacara, cerca de Adelaida, en el sur de Australia, y que son prueba de formas de vida complejas, explicó.

Sin embargo, a medida que se rastrean rocas más y más antiguas, y por tanto también en el camino se hallan restos de organismos cada vez más simples, el problema se hace más difícil, por ello, la investigación de García Ruiz está encaminada a responder a la pregunta: ¿desde cuándo existe vida en el planeta y cómo apareció?

Ante esto, “la fecha que se le ha atribuido al inicio de la vida puede no ser exacta”, aseguró, ya que la morfología de algunos pretendidos microfósiles encontrados en rocas arcaicas –correspondientes a la etapa de la Tierra joven–, son tan similares a las estructuras inorgánicas que creamos en el laboratorio que no puede asegurarse que sean restos de vida sobre el planeta.

En otras palabras, agregó, no se considera que la morfología sea factor determinante para identificar la vida primitiva hace 3 500 millones de años. “Creemos que la morfología de los objetos, por sí sola, no nos informa sobre su origen. Lo que hemos probado científicamente para plantearlo de forma coloquial, es que las apariencias engañan”.

“Biomorfos” de laboratorio

La simetría de los objetos se suele dividir en dos grandes grupos: “el de la simetría del mundo mineral y el de la simetría de la vida; creemos que son dos tipos de simetría distintos y es el criterio que utilizamos para detectar estructuras biológicas muy antiguas”.

Por lo tanto, la línea recta, los ángulos diedros, las figuras planas es algo que se relaciona con el mundo del cristal y lo inorgánico, de lo que está muerto, y frente a ese mundo cree el investigador que hay otro que está completamente separado, que es el mundo sensual de la vida, con una simetría más desarrollada, con curvatura continua.

“Pero hay mecanismos por los cuales, de una manera puramente inorgánica somos capaces de obtener estructuras con simetrías similares a las de la vida, con curvatura continúa, hay muchas formas de hacerlo con muchos tipos de reacciones químicas que llevan a ese tipo de materiales”, subrayó.

Para probarlo explicó un experimento que llevo a cabo y consistió en una precipitación de carbonato de bario, de calcio o de estroncio en una condición de pH entre 9.5 y 11, con lo cual provocó el acoplamiento químico entre la formación de un carbonato de bario, de calcio o de estroncio junto con la precipitación de la acidez.

Después se tomó una disolución rica en sílice, con una concentración superior a las 200 partes por millón, se colocó cierta concentración de una sal soluble alcalinoterrea de bario, calcio o estroncio, se dejó al aire libre de forma que el CO2 se disolviera dentro de esta solución y entonces por el PH alto, ese CO2 fundamentalmente se transformó en bicarbonato y carbonato y provocó la precipitación. Los resultados fueron unas estructuras que se parecen a las de organismos vivos, pero no lo eran, se trataba de estructuras auto ensambladas con curvatura continua que imitaba muy bien las formas de la vida.

El cristalógrafo Juan Manuel García sostuvo que este tipo de experimentos se volvieron importantes en la medida de que el procedimiento de laboratorio, con las condiciones químicas planteadas, es un desarrollo que actualmente se puede dar en ambientes geológicos.

“Es así como podemos relacionar esto con el problema del origen de la vida primitiva, porque en primer lugar las morfologías son similares, microestructuras encontradas por investigadores en las rocas arcaicas son parecidas a estas estructuras de laboratorio”.

Además, “podemos encontrar zonas o ambientes geológicos como las condiciones de experimentos de mi laboratorio, como en los lagos del Rift Valley en África o en Aqua de Ney en California, o en fuentes alcalinas de Oman o Ethiopía”.

Adelantó que la propuesta en la que enfoca sus investigaciones junto con su equipo tiene que ver en la actualidad con la mezcla de lo inorgánico y lo orgánico.

Su objetivo es conocer si realmente en ese ambiente -hace 4 400 millones de años-, la química de la sílice desempeñó un papel importante, por lo que estudian y experimentan para saber qué pasaba al juntar estos nanocristales que se autoensamblan con los compuestos orgánicos que se supone se estaban formando y con ello saber qué tipo de complejidad orgánica se puede dar con la integración de la sílice.

La propuesta del científico español establece que antes de que apareciera la vida, en esa transición de la geoquímica orgánica a la geoquímica prebiótica, el papel de la sílice polimérica, un compuesto universal presente en todo el planeta, fue importante y notable en lo que es la vida sobre la Tierra, incluso en la métrica de las morfologías que la vida adoptó en los primeros estadios, por eso el científico español busca entender el papel que jugaron también las moléculas orgánicas desde que la vida apareció en el planeta y toda la evolución de los sistemas biológicos.

Colaboraciones y eventos

El doctor García Ruiz ha mantenido colaboraciones con académicos y estudiantes en nuestro país por varias de sus líneas de investigación, entre las que destacan sus estudios sobre los cristales gigantes de las minas de Naica, en Chihuahua.

Entre los planes de colaboración con el investigador, considerado uno de los más destacados a nivel mundial en el campo de la cristalografía con gran impacto en las áreas de biomedicina, nanotecnología y medios naturales, está programado el evento Crystallography for Space Sciences, An International School A Cospar Capacity Building Workshop, que se realizará del 17 al 29 de abril de 2016 en Puebla; el comité organizador de esta actividad está conformado por la AMC, INAOE, UNAM y BUAP.

Se trata de la primera Escuela Internacional/Taller sobre Cristalografía de Ciencias Espaciales, la cual tiene como propósito preparar a un número determinado de participantes para la próxima generación de proyectos en busca de un conocimiento y comprensión de los minerales extraterrestres y rocas.

Crean alumnos del IPN sistema de suspensión neumática automatizada

Crean alumnos del IPN sistema de suspensión neumática automatizada
En la gaceta del Instituto Politécnico Nacional Año LI, Vol. 17, Núm. 1193

Alumnos de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), Unidad Azcapotzalco, desarrollaron un sistema automatizado vehicular que permite seleccionar seis diferentes opciones de suspensión neumática, de acuerdo con el tipo de terreno donde transitará el automóvil.

El prototipo incluye el diseño de los sistemas neumático y electrónico, así como una interfaz en la pantalla táctil, donde el conductor puede elegir entre el modo de suspensión neumática: confort, rígida, de autopista, terreno difícil, inteligente e inercial.

Con este proyecto que mejora el rendimiento del automóvil, Delfino de Jesús Ruiz Herrera y Emmanuel Briviesca Montoya se titularon como Ingenieros en Robótica Industrial.

Delfino Ruiz precisó que el sistema reparte la carga entre los ejes delanteros y traseros del automóvil. “Con ello es posible distribuir las fuerzas de la suspensión en cada rueda, para que el coche mantenga una altura fija y estabilizada sin importar su peso”.

Por ejemplo, “si un automóvil con suspensión activa toma una curva, al emplear este prototipo, el sistema será capaz de eliminar la inclinación de la carrocería, permitirá el control total del vehículo y evitará el movimiento de su centro de gravedad”, subrayó.

A diferencia de los sistemas de suspensión tradicionales de resorte de acero, el desarrollado por los ingenieros en Robótica Industrial cuenta con un rango de altura amplio y un ajuste pro gresivo a diferentes niveles de presión que brinda un mayor control de suavidad o dureza, según sea la necesidad.

Además, resuelve el problema entre confort y estabilidad, ya que mantiene el contacto adecuado entre la velocidad, los neumáticos y la superficie de la carretera, y permite un ajuste rápido y constante. Por ello, elimina tanto el balanceo en curva, como el cabeceo al momento de frenar.

Ruiz Herrera resaltó que este sistema también mejora la adherencia de cada neumático a la superficie de la carretera, lo que aumenta la capacidad de maniobrabilidad del automóvil, su nivel de seguridad activa y la estabilidad.

Actualmente, sólo marcas de lujo como Mercedes Benz, Audi y Lamborghini cuentan con sistemas similares de suspensión neumática; sin embargo, el prototipo desarrollado en el Instituto Politécnico Nacional es aplicable a cualquier modelo de automóvil.

“Esto es muy importante porque es nuestra manera de poner este tipo de tecnología al alcance de consumidores de diferentes clases sociales”, concluyó Delfino de Jesús Ruiz.

La Química es la ciencia de las transformaciones

La Química es la ciencia de las transformaciones
Por Noemí Rodríguez González en la Academia Mexicana de Ciencias

La química es un arte, un oficio y un negocio, y esto ha sido así desde antes de que fuera una ciencia en la que se estudian las sustancias y sus transformaciones o cambios. “Los seres humanos pueden transformar las cosas para bien o para mal, las personas pueden cambiar la naturaleza, y lo han hecho, desde antes de que la química existiera como una ciencia”, sostuvo Roald Hoffmann, Premio Nobel de Química 1981, profesor e investigador en la Universidad Cornell, en Nueva York.

La fórmula que la mayoría de las personas hemos visto (A+B= C o D), es el corazón de la química, ya que esas letras representan a las sustancias y sus cambios, y un ejemplo de estas transformaciones está en el pasado, en el llamado pigmento “azul egipcio”, que fue el resultado del dominio tecnológico egipcio sobre el vidrio y el esmalte. Básicamente este pigmento es un vidrio, mezcla de sílice, arena y carbonato de sodio, que se ponía a calentar a altas temperaturas y se mezcla con un poco de un pigmento de cobre, para finalmente triturarlo, el polvo resultante se utilizaba en las pinturas egipcias y era un artículo de comercio en el medio oriente.

Los químicos existían antes de la creación de las universidades; es decir, algunas personas se dedicaban a elaborar este tipo de sustancias, como los pigmentos, y su conocimiento pasaba de generación en generación, dijo el doctor Hoffmann, ganador del Nobel por sus trabajos de interpretación teórica de los resultados experimentales en reacciones, durante la conferencia titulada Chemistry´s essential tensions: Three views of a science in culture, que presentó en el Museo de las Ciencias Universum.

Cuando se mezcla bromuro y aluminio obtenemos flamas, luz, algo de sonido, humo y un olor desagradable, y al final de esta reacción química queda algo diferente a los elementos iniciales: bromuro de aluminio. Y aunque pueda pensarse que las explosiones y la química son dos conceptos relacionados, la química no son solo explosiones, porque estas no son una buena manera de generar dinero, porque se desperdicia energía y material; con las explosiones no se logran procesos químicos controlados.

La química va más allá de las explosiones, tiene lugar dentro de nosotros y de cualquier ser vivo, es compleja y puede ocurrir lentamente, como es el caso del envejecimiento, o muy rápido para que la podamos apreciar, tal como sucede con los procesos que realizan las enzimas dentro de nuestro organismo.

La química es la ciencia del cambio en las sustancias, y aunque podemos ver las consecuencias de esas transformaciones, como sucede con el bromuro de aluminio, hemos pasado de las sustancias, a nivel macro, a saber lo que sucede en el interior de estas sustancias cuando están pasando por un cambio químico, ya que a nivel microscópico existen átomos y agrupamientos persistentes de átomos que se interconectan, lo que los químicos llaman uniones químicas y que constituyen las moléculas, señaló el científico.

Tensiones en la química

Algunas ideas que las personas tienen de la química es que puede curarnos, pero no podemos dejar de lado que las industrias farmacéuticas generan residuos; es una relación de daño-beneficio, mientras mejoramos nuestras condiciones de vida, también ensuciamos el lugar en el que vivimos, lo anterior es, por decirlo, una de las tensiones o dualidades de la química. “La morfina es otro ejemplo del daño-beneficio, ya que esta molécula puede ser utilizada para aliviar el dolor, pero también puede provocar adicción, es la misma molécula, su estructura no varía, pero puede provocarnos un bien y un mal al mismo tiempo”.

Otra de estas tensiones se da con la idea de lo natural y lo no natural, se piensa, indicó Roald Hoffmann, que las plantas son la representación de lo natural y las ciudades de lo contrario, pero las cosas no son tan simples, una planta de ajo es natural, pero un campo de ajo no es natural, es el resultado de la acción humana.

La sal, el azúcar, la penicilina y la tetrodotoxina (neurotoxina mortal aislada de un pez), son cristales que a simple vista parecen iguales, pero en su estructura interna los átomos están arreglados de manera diferente. Y aunque este puede parecer un tema puramente químico, está relacionado con la identidad, con el hecho de parecernos pero ser distintos, que es otra de las tensiones, la de ser igual-ser diferente, explicó el investigador, miembro correspondiente de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC).

La química y la inspiración

Cuando pensamos en la creatividad creemos que depende de la inspiración, la cual relacionamos con los poetas. “Creemos que los poetas no hacen nada y que con excepción de caminar y tras haber sido inspirados, sacan una libreta y plasman un poema, sin ensayos o bocetos. Sin embargo, para escribir su poema ´El tigre´, William Blake hizo un borrador, en el que tachó palabras y escribió otras”.

La tabla periódica, que puede ser considerada la obra maestra de la química, fue propuesta por el químico ruso Dmitri Mendeléyev, quien se basó en las propiedades de los elementos. Para ello, escribió en tarjetas las propiedades de cada elemento y su nombre, en un primer intento las acomodó por el peso atómico, después por sus propiedades. También hizo una lista de los elementos que quería ordenar y los fue tachando conforme las colocaba en la tabla.

“Al ver una obra, ya sea artística o de ciencia, es importante preguntarse cómo se hizo, en este caso, por qué los científicos hicieron lo que hicieron. Y aunque suele pensarse que el arte no tiene relación con la ciencia, tienen puntos en común: son actividades de los seres humanos que tratan de entender, ya sea el mundo de los elementos o el poder del tigre, y que tachan las cosas y cometen errores”, dijo Hoffmann, quien además de dedicarse a la investigación científica escribe poemas.

Los sismos y su efecto en las estructuras

Los sismos y su efecto en las estructuras
Por Noemí Rodríguez González en la Academia Mexicana de Ciencias

Los daños en una estructura a causa de un sismo son variables y dependen del tipo de material y de estructura, sin embargo, los daños que más preocupan a los especialistas son los conocidos como cortante, que se caracterizan por grietas inclinadas en los muros o en las columnas y que pueden conducir al colapso de las estructuras, por ello en las normas de construcción se busca que fallas de esta naturaleza no ocurran.

“Lo que buscamos es favorecer un comportamiento por flexión que permita el desplazamiento de la estructura sin que colapse, este es el caso de las grietas localizadas en la base de las columnas, los extremos de las vigas o en la base de los muros, lo anterior permite que la estructura se deforme y se adapte a los desplazamientos que requiere el temblor, sin que se produzca un colapso o daños graves”, dijo el doctor Sergio Alcocer, del Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

Cuando la estructura, aunque haya sufrido daños por un sismo, no pierde geometría, verticalidad, ni el ángulo –a noventa grados– entre una losa y un muro o una columna, puede ser rehabilitada; en el caso de una vivienda lo más común es el “encamisado” que consiste en añadir material al muro, como una malla electrosoldada que se fija con un recubrimiento de mortero o de concreto, lo que incrementa la resistencia y rigidez de la estructura y mejora su comportamiento ante un sismo, en ocasiones a niveles superiores a los que tenía originalmente.

Para evaluar el daño esperado en una estructura ante un sismo se deben tomar en cuenta las características del temblor, así como el material del que está hecha, por ejemplo, una vivienda, y si la construcción es apta para resistir fuerzas sísmicas.

De esta manera, si lo que los investigadores buscan es corroborar un modelo de diseño y reducir el daño en una estructura tras un sismo, realizan diversos experimentos con estructuras completas o en elementos de ellas. En el caso de las mesas vibradoras, que son simuladores de sismos, se les colocan componentes de una estructura, como pueden ser los muros o estructuras completas pero de menor escala que la original, porque estudiar estructuras completas requiere mesas vibradoras de gran tamaño y su costo es elevado.

“Este tipo de pruebas también sirven para desarrollar nuevos criterios de diseño y nuevos materiales. Las pruebas en la mesa vibradora se utilizan cuando ya se han realizado otras pruebas, porque los experimentos, que podríamos llamar de confirmación en este tipo de simuladores, son costosos”, explicó el especialista en comportamiento estructural, quien es integrante de la Academia Mexicana de Ciencias.

El Laboratorio de Mesa Vibradora del Instituto de Ingeniería de la UNAM inició actividades en 1997, y tiene como principal característica simular movimientos sísmicos de diversas intensidades. Esta herramienta, de 4×4m, soporta hasta veinte toneladas de peso, lo que ha permitido realizar distintas pruebas, entre las que se encuentran las de respuesta en estructuras de mampostería confinada de varios niveles para viviendas de interés social o la respuesta de un templo virreinal típico.

La estructura urbana y el sismo de 1985

El sismo de 1985 no produjo daños en estructuras bajas –como casas– de la Ciudad de México, pero sí en los edificios, ya que hubo un empate entre la frecuencia del movimiento –producido por el sismo–, la frecuencia natural del suelo y la de los edificios, y esta resonancia condujo a un desplazamiento mayor al que algunas estructuras podían superar, lo que llevó al colapso de diversas edificaciones.

“De lo que sucedió hace treinta años con los edificios de la ciudad aprendimos, y ahora los reglamentos de construcción incluyen requisitos que, de cumplirse, pueden evitar que estos daños se vuelvan a presentar”.

De como vivió el temblor del 19 de septiembre de 1985, el doctor Alcocer recordó que realizaba su servicio social en el Instituto de Ingeniería, y tras incorporarse a las brigadas que se organizaron para recorrer las zonas afectadas y tomar datos del número de edificios desplomados, para entender por qué ocurrieron determinados daños en las estructuras de concreto y de mampostería, solicitó su cambio como becario del área de hidráulica a la de ingeniería estructural.

En su nueva área se integró al grupo de trabajo del profesor Neftalí Rodríguez Cuevas y así pudo participar en el proyecto “Sobre vibración ambiental de edificios dañados en el temblor del 85”, y después en un proyecto acerca de la rehabilitación de estructuras con las soluciones que se aplicaron en México tras el sismo, esto en conjunto con el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y la Comisión Nacional para la Ciencia lo que llevó al investigador al doctorado en la Universidad de Texas, en Austin.

“El sismo de 1985 representó, desde el punto de vista disciplinario, un cambio en la manera en la que la ingeniería estructural se desarrollaba en México, ya que se actualizaron las normas de construcción. Sin embargo, a tres décadas de ese acontecimiento es necesario reflexionar, como lo haremos en una serie de pláticas a realizarse en los próximos días, en dónde estamos, y si en caso de que un temblor con características similares al del 85 ocurriera, tendríamos menos daño en las estructuras bien construidas y diseñadas”, señaló Sergio Alcocer, quien ofrecerá la conferencia “El sismo como fenómeno físico y su impacto en las estructuras”, como parte del simposio A 30 años del ´85, que tendrá lugar en El Colegio Nacional los días 23 y 24 de septiembre.

La política en el país antes y después del sismo de 1985

La política en el país antes y después del sismo de 1985
Por Luz Olivia Badillo en la Academia Mexicana de Ciencias

Los daños que ocasionó el sismo de 1985 en la Ciudad de México provocaron una emergencia humanitaria. El caos, la falta de organización y la respuesta tardía del gobierno fueron algunas de las causas que orillaron a los habitantes capitalinos a solidarizarse, “la gente transformó la indignación en acción”, sostuvo en entrevista el politólogo José Woldenberg.

El investigador social que participará en el simposio A 30 años del ’85 en El Colegio Nacional con la conferencia titulada “Las condiciones políticas durante y después del sismo”, indicó que hace tres décadas a causa del temblor “la gente se transformó, se organizó para buscar a los heridos y damnificados, se volcó en labores como llevar ropa y alimentos”.

Pero en medio de una gran tragedia, los damnificados también reclamaron sus derechos, las costureras se organizaron sindicalmente y la movilización social se hizo evidente. En 1985 la Ley Federal de Organizaciones Políticas y Procesos Electorales (LOPPE), ya tenía ocho años de haber sido publicada, contextualizó.

Esta norma permitía la participación legislativa de otros partidos, nueve en total para 1985 –incluido el Partido Revolucionario Institucional (PRI) –, en las Cámaras de Diputados y Senadores, dijo el doctor en ciencias políticas por la Facultad de Ciencias Políticas y Sociales de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

En julio de 1985 se conformó por tercera ocasión a través de una elección la legislatura federal tras la reforma política de 1977. Desde entonces la complejidad de los procesos electorales había aumentado, dado el crecimiento natural de la población y por las transformaciones en la ubicación social de los votantes.

Pese a que la reforma política había incorporado a la contienda electoral a una gama amplia y numerosa de partidos políticos, “de todas maneras seguía siendo un mundo monocolor el de la representación. El PRI tenía mayoría en ambas cámaras legislativas, pero el sismo y sus secuelas impactaron ese mundo”, agregó.

Explicó que en años previos el movimiento estudiantil de 1968 dio lugar a rupturas y conflictos en diversas esferas sociales. “México vivía una paradoja muy grande, una enorme conflictividad en los centros de educación superior, en el campo, en el mundo laboral y había hasta movimientos armados. En 1976, por ejemplo, teníamos unas elecciones en las que había un solo candidato, un solo discurso. Era evidente que había un desfase entre el México real y el electoral”.

Luego, dijo José Woldenberg, cuando llegó a la presidencia José López Portillo, el candidato único en las elecciones, ordenó en 1977 que se redactara la LOPPE, lo que a la postre abrió el camino hacia una mayor pluralidad en el país.

El analista narra en su libro Historia mínima de la transición democrática en México, cómo en el país se pasó, por ejemplo, de un partido hegemónico a una diversidad de partidos; de una presidencia casi omnipotente a un Ejecutivo acotado; de una Suprema Corte de Justicia de escasa relevancia a una que actuó como verdadero árbitro.

En la misma obra, el investigador subraya que la movilización ciudadana que brotó espontáneamente en 1985, cuando era presidente Miguel de la Madrid, acentuó la crisis de representatividad que había heredado López Portillo, aunado a que el empleo informal creció 20% entre 1983 y el año del sismo, se registró una caída drástica del sector productivo y disminuyó el poder adquisitivo de la población. Para hacer frente a esos problemas, en ese mismo sexenio comenzó la privatización de las empresas estatales y la apertura económica.

De acuerdo con Woldenberg en 1985 “mucha gente tomó conciencia de la importancia de la participación. Se subrayó una cierta conciencia crítica en relación con las instituciones. Mucha gente quedó defraudada por la actuación lenta del gobierno, pero la verdad, la devastación que dejó el sismo había sido tremenda”.

Un año después, en las elecciones de julio de 1986, el Partido Acción Nacional perdió la gubernatura en Chihuahua con su candidato Francisco Barrio, y dio lugar a una nueva movilización ciudadana. Luis H. Álvarez, líder de aquel partido, comenzó una huelga de hambre de 40 días, se organizaron marchas y cierres de carreteras pues reclamaban que se había tratado de un fraude electoral.

Más tarde, esa sociedad civil organizada modificó la configuración del Distrito Federal y tuvo un impacto en las elecciones federales de 1988 cuando se dio una ruptura al interior del PRI y se creó el Frente Democrático Nacional (antecedente inmediato del Partido de la Revolución Democrática)), una coalición de diversas fuerzas políticas de centro e izquierda que tuvo como candidato a la Presidencia al ingeniero Cuauhtémoc Cárdenas.

Estos son algunos ejemplos que contextualizan el panorama político de aquellos años, sostuvo el doctor José Woldenberg, quien abundará en este tema en la conferencia que impartirá el 23 de septiembre en El Colegio Nacional.

Woldenberg durante el terremoto

El 19 de septiembre de 1985 José Woldenberg se encontraba en España, ese día volvía a México, pero un problema con los controladores aéreos se lo impidió. Recordó que su viaje se retrasó 24 horas y que el 20 de septiembre, durante el vuelo de regreso, el piloto habló a través de su radio y se dirigió a los pasajeros para informarles que había ocurrido un fuerte temblor en la capital del país.

En ese momento el investigador pensó en lo exagerado que se había escuchado el piloto cuando en la Ciudad de México tiembla casi todos los días. Pero en el trayecto del aeropuerto a su casa se dio cuenta del alcance del terremoto.

El analista comentó que ese mismo día acudió al cruce de las calles de Reforma e Insurgentes donde se encontraba el Hotel Continental Hilton. “Era una zona totalmente destruida, como si la hubieran bombardeado. Habían edificios caídos, pero mucha gente ya el día 20 estaba volcada en las calles junto con el Ejército…Era una devastación, hasta antes de ese momento, inimaginable en la Ciudad de México”.

La Feria Internacional del Libro es también es ciencia

La Feria Internacional del Libro es también es ciencia
Por Wendy Aceves Velázquez en la Gaceta UdeG Nº 849

La historia de la ciencia está íntimamente ligada al devenir del libro y de la lectura. No sólo de  una  manera  metafórica:  la  práctica  científica  mucho  tiene  que  ver  con  un  ejercicio de leer el mundo, construir modelos para comprender la realidad y ponerlos a prueba; sino también en un sentido material: si por definición la ciencia es conocimiento público —los procedimientos, metodologías y  resultados  de  la  investigación  científica  deben  ser comunicados por escrito para que eventualmente sean aceptados o rechazados— la escritura y la lectura son una  de  las  tareas  esenciales  del  quehacer  científico.

Gracias a los apuntes, libros, boletines, folletos elaborados  por  sujetos  como  Arquímedes,  Euclides,  Apolonio,  Al-Khwarizmi,  Copérnico,  Galileo,  Paracelso, Newton, Pasteur, Mendel, Darwin, Curie, Bohr, Einstein, Gödel podemos conversar con ellos, extender sus ideas, continuar su trabajo.

En nuestros días el acto de leer ciencia está relacionado con al menos tres tipos distintos (en cuanto a formato,  extensión  y  profundidad)  de  publicaciones: a)  los libros de texto, a los cuales accedemos de manera  más o menos involuntaria durante el periodo de nuestra educación formal, y que aportan los ingredientes principales para que nos formemos una idea de lo que la ciencia significa; b) los ensayos publicados en revistas especializadas (lo que dentro del argot científico se reconoce con el anglicismo paper), que dan cuenta de los resultados más recientes en los diferentes campos de investigación, c) las revistas y los libros de divulgación, que pretenden convertirse en puentes de comunicación  entre  las  comunidades  científicas  y  el  resto de  la  sociedad,  con  objetivos  tanto  didácticos  como recreativos.

A favor de una cultura científica

A  pesar  de  que  la  mayoría  de  la  población  considera  que  la  ciencia  y  la  tecnología  son importantes, se mantiene una actitud generalizada de indiferencia y desdén hacia el conocimiento científico. “Muchas de las dificultades de nuestro siglo provienen de que gran parte de la población posee una información muy reducida sobre el mundo”, afirma Hubert Reeves en La historia más bella del mundo: los secretos de nuestros orígenes.

Que la distribución del conocimiento tiende a ser tan desigual como la distribución de la riqueza resulta evidente si revisamos los indicadores económicos de Alemania, Japón, Estados Unidos de América, Suiza, Inglaterra, China, Israel y Canadá, atendiendo la inversión que realizan en ciencia y tecnología en relación a su producto interno bruto.

Entre  los  libros  de  divulgación  científica  se  encuentra  una  herramienta  poderosa  para  modificar esta situación y motivar la construcción de una serie de hábitos, tradiciones y costumbres que incluyan la ciencia como un elemento imprescindible.

El filósofo, historiador y poeta mexicano Carlos López Beltrán lo ha sabido enunciar: “Una cultura científica no es una en la que todos saben mucho de ciencia, sino aquella en la que todos saben situarse racionalmente ante la ciencia.”.

Destaca «Scientific American» al investigador Mexicano en genética y biología molecular

Destaca «Scientific American» al investigador Mexicano en genética y biología molecular
Por Belegui Beccelieri en la Academia Mexicana de Ciencias

Junto con James Watson, co-descubridor de la cadena de ADN; Craig Venter y Francis Collins, ganadores en el 2001 del Premio Príncipe de Asturias por su trabajo en el descubrimiento de la secuencia del genoma humano, la revista Scientific American reconoció al mexicano Luis Herrera Estrella como uno de las 100 figuras más influyentes en el campo de la biotecnología.

El titular del Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad del Cinvestav, fue incluido en The Worldview 100. The visionaries who continue to reshape biotechnology —and the world, por su trabajo en el desarrollo de semillas modificadas con tecnología cien por ciento nacional, dedicadas al campo mexicano.

“Debido a la falta de información y la oposición de los grupos anti-tecnología, su potencial todavía no se ha logrado. Los cultivos transgénicos reducen el costo de producción y el impacto ambiental negativo de la agricultura mediante la reducción del uso de agroquímicos “, es el extracto que publica la edición sobre el científico mexicano.

En su editorial, la revista de divulgación científica apunta que de diciembre de 2014 a marzo del 2015 envió docenas de misivas a líderes en biotecnología y biociencias para que nominaran a las personas que, en su consideración, son los más influyentes en la industria, academia, políticas públicas, financiamiento, leyes, entre otras.

El proceso generó una lista de alrededor 400 nominados, por lo que se recurrió a expertos para que seleccionaran a los 100 personajes más influyentes en la biotecnología actual.

Entre los seleccionados, añade la publicación en su comentario, aparecen investigadores que aportaron ideas fundamentales en los procesos biológicos, así como sus colegas que desarrollaron esos conocimientos para crear basados en la biología bienes y servicios que son la esencia de la biotecnología.

También, dice Scientific American, se reconoce a los expertos en negocios que tuvieron la visión para proporcionar apoyo financiero en el sector de la tecnología incipiente, junto con los empresarios que construyeron y aplicaron los principios de negocio que hicieron que esas inversiones valieran la pena. En la lista aparecen varios legisladores y administradores visionarios que entendieron la necesidad de crear las condiciones fértiles que permitieran a la biotecnología florecer, y una serie de figuras clave de los medios que han ayudado a transmitir sus éxitos potenciales y a la comunidad en general.

“En la identificación de sólo 100 individuos, nuestra intención es ilustrar el alcance y la calidad de sus líderes, en lugar de ofrecer un registro definitivo de sus colaboradores ´más importantes´. Sin embargo, la lista muestra el escrutinio como un conjunto de personas extraordinariamente talentosas y eficaces”.

Con alrededor de 40 años de existencia, la biotecnología es relativamente una nueva industria. Su punto de partida fue la Conferencia de Asilomar de 1975 sobre el ADN recombinante, en el que se debatieron los posibles beneficios y riesgos de la manipulación del ADN y las formas en que debe ser regulado, se lee en el documento.

“A mí me escribieron de la revista para que nominara candidatos y me enviaron un cuestionario con preguntas que respondí y eso fue todo. De esto me enteré porque me llamaron unos amigos y me preguntaron si ya había visto mi nombre en la lista”, comenta el miembro de la Academia Mexicana de Ciencias.

Scientific American es una de las revistas de divulgación científica más prestigiadas del mundo, además de publicar trabajos experimentales originales, invita a expertos para que aborden temas de significada relevancia.

Los primeros 10 de la lista fueron los que más votos recibieron, mientras que los restantes 90 fueron ordenados en estricto orden alfabético.

Las primeras diez figuras en el campo de la biotecnología, según la publicación, son: George Church (genetista de la Universidad de Harvard), Francis Collins (genetista de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos), Bill y Melinda Gates; Peggy Hamburg (ex comisionada de la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos, FDA).

Junto con ellos, Lee Hood (presidente del Instituto en Biotecnología y Sistemas), Eric Lander (investigador del Instituto Tecnológico de Massachusetts), Bob Langer (profesor del Instituto David H. Koch), Craig Venter (fundador y presidente del Instituto Craig Venter) y Janet Woodcock (del Centro de Investigación y Evaluación de Medicamentos de la FDA).

Además de realizar su labor de investigación en México, recientemente el doctor Herrera Estrella fue nombrado catedrático de la Universidad de Beiging donde impulsará una serie de trabajos de investigación sobre modificación genética de semillas de arroz y sorgo.

El ingeniero en bioquímica del IPN realizó estudios de doctorado en el departamento de genética de la Universidad de Gante, en Bélgica; en 1986 fundó el Departamento de Genética del Cinvestav Irapuato, y actualmente es director del Laboratorio de Genómica para la Diversidad y ha sido asesor del programa de biotecnología para América Latina de la ONU.

Es reconocido en el mundo por sus estudios sobre el genoma del maíz y la creación de variedades transgénicas aprovechando elementos como el fosfito en sustitución de fosfatos para el crecimiento de las plantas; además coordina una serie de trabajos sobre el frijol resistente a sequía.

Investigadores de la UNAM crean sensor para la detección temprana de fibrosis hepática

Investigadores de la UNAM crean sensor para la detección temprana de fibrosis hepática
Por Fernando Guzmán en la Gaceta de la UNAM Núm. 4, 714

Integrantes del Grupo de Sensores Ópticos y Eléctricos, del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET), crearon un sensor que ayudaría a los patólogos a hacer un diagnóstico temprano de la fibrosis hepática, basado en una escala cuantitativa de esta enfermedad que, detectada en su etapa tardía de cirrosis, es irreversible y mortal.

El prototipo ya es probado con muestras de hígado fibroso proporcionadas por Joselín Hernández Ruiz, de la Unidad de Medicina Experimental de la UNAM en el Hospital General de México Doctor Eduardo Liceaga. “Con él se espera que los patólogos puedan hacer un diagnóstico más completo de la fibrosis hepática, pues actualmente toman una muestra de hígado (biopsia) del paciente, observan a través del microscopio qué características estructurales presenta y, de acuerdo con lo establecido en la literatura médica y su experiencia, diagnostican la fase de afectación 0, 1, 2, 3 o 4, según la escala Metavir”, explicó Enoch Gutiérrez Herrera, científico adscrito a la Unidad de Investigación y Desarrollo Tecnológico del CCADET en el Hospital General de México, que desde hace ocho meses colabora en este proyecto.

De esta manera, la determinación del padecimiento dependería sobre todo de la medición de las propiedades térmicas del tejido, que guardan una relación directa con el desarrollo de la fibrosis hepática.

Gran parte de los diagnósticos resultan en fase 4, lo que representa un hígado cirrótico; en ella, sólo resta recetarle medicamentos al paciente para tratar de mejorar su calidad de vida.

Conducción de calor

Al igual que otros materiales, como los metales y el plástico, los tejidos también presentan características propias de conducción de calor que están sujetas a su composición química, estructura física y densidad. Por lo tanto, es posible caracterizar la capacidad de transmisión de calor de un tejido mediante la determinación de sus propiedades térmicas.

Las muestras biológicas (unas, de hígado sano y otras en diferentes fases de fibrosis) se colocan sobre el sensor y se calientan ligeramente por un corto periodo para estudiar sus propiedades de conducción de calor. Básicamente, éste localiza la desviación en la dirección de propagación de un haz de rayo láser que se modifica conforme varía la conducción de calor del tejido evaluado.

El prototipo y las herramientas de cálculo aún se están optimizando para que aquél pueda detectar, con exactitud y la sensibilidad requerida, cambios muy pequeños en las características térmicas del tejido de hígado en las primeras etapas del mal. “Colaboro en la elaboración de un modelo matemático, en el que modifico variables térmicas y simulo la respuesta del sensor a un tejido de hígado que va cambiando sus propiedades de conducción de calor por el acumulamiento desordenado de matriz extracelular formada principalmente de colágena. Esta simulación nos ayuda a estimar la sensibilidad del dispositivo ante pequeñas alteraciones en las características térmicas de ese tejido”, indicó Gutiérrez Herrera.

Meta

La meta es caracterizar alteraciones en tejidos de hígado por medio de mediciones en una escala continua de los cambios en las propiedades térmicas asociados al desarrollo de la enfermedad.

El sensor enviará la información a una computadora, que traducirá los datos y mostrará en pantalla la afectación del tejido. Así, la escala de variaciones térmicas será fácilmente interpretada por el médico experto.

En estudios con ratas y hámsters se ha observado que la fibrosis hepática es reversible en sus fases iniciales. En humanos todavía no se ha demostrado científicamente que esto sea posible. Sin embargo, diferentes grupos de investigación alrededor del mundo ya trabajan en la creación de técnicas que permitan revertirla en sus primeras etapas.

Para lograr esto, debemos ser capaces de detectar su presencia al comienzo. De ahí la importancia de que el médico cuente con mayores herramientas para su descubrimiento temprano, finalizó el universitario.