Desarrollan software para análisis de cuencas hidrológicas

 

Aguascalientes, Aguascalientes. 30 de agosto de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Sergio Ignacio Martínez Martínez, profesor investigador de la Universidad Autónoma de Aguascalientes (UAA), ha desarrollado un programa computacional —software— denominado Delineación Alternativa de Cuencas Hidrológicas (Dac-hydro), el cual genera hidrogramas que permitirían optimizar los diseños de las obras hidráulicas.


“Empecé en este proyecto hace ya varios años, primero delineando la cuenca y actualmente ya es capaz de producir hidrogramas tomando en cuenta la cuenca subdividida en subcuencas, eso hasta ahorita lo he aplicado nada más a cuencas rurales; se pretende que esos hidrogramas refinados sirvan para hacer mejores diseños”, añadió.


Detalló que el objetivo inicial consistía solo en definir la cuenca, considerando que anteriormente se debía delimitar de forma manual, con base en las cartas topográficas publicadas por el Instituto Nacional de Geografía y Estadística (Inegi), pero una vez que el programa logró hacer esta tarea, lo fue escalando para que también tuviera la capacidad de calcular el tiempo de concentración, además, le agregó una herramienta para elaborar hidrogramas a partir de las subcuencas, y en la actualidad se busca que tome en consideración los embalses internos.

“La primera ventaja es que es muy rápido, y eso significa primero ahorro en tiempo y también en honorarios, en sueldos, entonces los proyectos se hacen más baratos; la otra ventaja está en que en lugar de tener un hidrograma muy simplificado, se tiene un hidrograma más refinado”, apuntó Sergio Ignacio Martínez.

Modelo digital

Para que los hidrogramas sean precisos, dijo, se debe modelar bien la cuenca, para lo cual el programa Dac-Hydro solicita al usuario diversos datos: dónde está la ubicación de la presa o definir en dónde se quiere colocar, contar con un modelo digital de elevación que esté acorde con el tamaño de la cuenca, es necesario estudiar la cobertura vegetal y los suelos que se tienen alrededor del terreno a fin de poder calcular el escurrimiento y, adicionalmente, se debe identificar qué estaciones climatológicas tienen influencia sobre la misma, de tal manera que el programa elabora un estudio probabilístico para determinar las precipitaciones que son necesarias para calcular la cuenca del proyecto.

“Se podría aplicar en diseño de obras hidráulicas en cuencas pequeñas respecto a su comportamiento hidrológico, para cuencas de mil 500 kilómetros cuadrados hacia abajo, que son la gran mayoría de los proyectos que tenemos los ingenieros civiles, es útil para dimensionar las obras de excedencia del vaso, para delimitar cuál es la altura en un río que pasa por una población y evitar posteriores inundaciones, incluso para diseñar el drenaje de una zona importante en una ciudad”, explicó el experto.

Para finalizar, el profesor investigador de la UAA explicó que los beneficios de utilizar esta herramienta varían según la magnitud del proyecto, por ejemplo: elaborar este tipo de estudios de manera manual en una obra pequeña le tomaría a una persona cuando menos una semana, pero una vez recopilados los datos que requiere el programa Dac-Hydro, los resultados estarían en cuestión de horas, lo cual optimiza los tiempos de quien se dedica a hacer este tipo de infraestructura hidráulica.

Energía verde: celdas microbianas

 

Aguascalientes, Aguascalientes. 30 agosto de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Kamaraj Sathish Kumar, profesor investigador de la Universidad Politécnica de Aguascalientes (UPA), trabaja en un proyecto que tiene por objetivo aprovechar la energía que producen las plantas durante su crecimiento, estudio que inició hace un año y lleva por nombre Celda de combustible microbiana basada en plantas.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, detalló que “una celda de combustible es un dispositivo que realiza una reacción electroquímica entre un combustible y el oxígeno u otro agente oxidante. Las celdas de combustible microbianas son similares, tienen dos electrodos conectados a través de un cable eléctrico, con la diferencia de que se utilizan en exclusiva sustratos orgánicos como combustible”.

Destacó que la conformación de la celda microbiana que desarrolla en su investigación es la siguiente: de un lado lleva un ánodo, el cual cuando se oxida la materia orgánica liberando electrones y protones, los primeros fluyen hacia el cátodo, a través de la producción de corriente eléctrica del circuito eléctrico externo; en el cátodo, el oxígeno reacciona con los electrones y protones que producen agua.

“Se coloca un electrodo llamado ánodo cerca de las raíces de la planta, el cual captura la energía que se produce durante la fotosíntesis, mientras que en la parte superior se coloca otro electrodo llamado cátodo. Ambos se conectan, generándose así la electricidad de forma directa”.

El también doctor en nanociencia y nanotecnología por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) indicó que en la actualidad el proyecto se encuentra en una fase experimental con una planta llamada trepadora (Philodendron scandens) y con pasto (Cynodon dactylon), los cuales se seleccionaron porque son muy comunes en los hogares; dicha tecnología en teoría se podría aplicar con cualquier otro tipo de planta.

“En el proyecto se han utilizado materiales muy simples, como arcilla roja, bambú, madera suave y papel biodegradable, cuando en otro tipo de celdas se emplean materiales metales nobles como el platino y paladio, los cuales resultan ser muy onerosos. También se están utilizado residuos de pilas usadas para aprovecharlos como catalizador, el cual se extrae y mediante un tratamiento químico se posibilita usarlo en las celdas”.

Refirió que en las pruebas de laboratorio que se han realizado estas celdas microbianas ya han logrado generar electricidad, cada celda está produciendo un voltaje de aproximadamente 550 milivoltios, con los cuales se han podido alimentar dispositivos electrónicos pequeños, como relojes digitales o una lámpara LED. Añadió que la potencia se puede incrementar conectando muchas celdas en serie.

Asimismo, comentó que “en la actualidad toda la energía que se genera con las celdas microbianas se está yendo a corriente directa, por lo que ya analizan cómo almacenarla para poder aprovecharla en una siguiente etapa, para lo cual alumnos de las ingenierías en energía y mecatrónica de la UPA se encuentran desarrollando dispositivos que son similares a una pila para poder almacenarla y posteriormente emplearla en diferentes usos, como pudiera ser cargar la pila de teléfonos celulares”.

Finalmente, Sathish Kumar refirió que se ha dedicado al desarrollo de una línea de investigación en torno a las celdas de combustible microbiano por ocho años, esto con el propósito de desarrollar celdas económicas y sustentables, aprovechando los recursos naturales, para lo cual ha experimentado con diferente tipo de materiales.


Energía verde

Por su parte, Juan Fernando Aguirre Sámano, director del Programa Académico de Ingeniería en Energía de la UPA, apuntó que dentro del alcance del proyecto Celda de combustible microbiana basada en plantas se busca generar energía nueva, más económica y sustentable, por lo cual se han empleado materiales orgánicos que son biodegradables, esto para que el día de mañana no queden residuos que contaminen el ambiente.

Al respecto, reconoció que “existe otro tipo de desarrollos similares, pero son muy caros y no son sustentables, mientras que el enfoque del proyecto del doctor Sathish Kumar es la sustentabilidad, y si bien las celdas microbianas que se han desarrollado se encuentran en un nivel prototipo, posteriormente se piensan escalar, generar mayores áreas, amperaje y voltaje, se va a analizar cómo se van a hacer esos arreglos, lo cual se espera lograr en dos años”.

Expresó que la perspectiva mundial en el desarrollo de esta tecnología se encuentra en etapa de prototipos. En Europa se está trabajando en el Instituto Holandés de Ecología (NIOO-KNAW) en el desarrollo de prototipos para alimentar pequeños dispositivos electrónicos.

“(Mientras que) en México solo investigadores de la UPA cuentan actualmente con desarrollos tecnológicos innovadores, a nivel prototipo, que toman como plataforma las celdas de combustible microbianas a base de plantas, con lo que se pueden alimentar dispositivos electrónicos. Curiosamente, nuestro diseño es simple, efectivo, escalable y puede utilizar cualquier tipo de planta”.

Estimó que en el largo plazo este estudio podría incidir en optimizar el alumbrado público, en particular el que se ubica en los camellones, para que las áreas verdes sean equipadas con celdas que generen su propia electricidad y así poder alimentar las luminarias que se encuentran en las cercanías.

Para concluir, Aguirre Sámano consideró que esta tecnología también se podría escalar e instalarse en las casas que cuenten con jardín, en las cuales se podrían colocar celdas microbianas que generen electricidad para abastecer de energía algunos sectores de la vivienda.

Color, entre la realidad y la metafísica

 

León, Guanajuato. 25 agosto de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Color: entre la realidad y la metafísica es la primera publicación en idioma español en Latinoamérica y España que habla sobre la teoría del color y fue publicado a finales de 2015 por el doctor Vicente Aboites, investigador y docente del Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) unidad Guanajuato.

“Durante un año sabático me surgió la idea de hacer un libro con cierta inclinación filosófica de algún modo relacionado con el trabajo que se hace en el CIO, y me pregunte qué trabajo filosófico considero que sea el más importante que se relacione dentro de lo que hacemos en un centro de investigación como este y llegué a la conclusión de que lo ideal sería un libro sobre la filosofía del color”, aseguró Vicente Aboites en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt.

Indicó que la filosofía del color es un tema que principalmente en el mundo anglosajón ha generado un gran número de publicaciones entre libros y artículos especializados publicados en revistas de prestigio internacional; sin embargo, en México, como en España y Latinoamérica, hasta la publicación de este libro no se encontraba ningún otro material dedicado al tema escrito en español.

"El hecho está en que la cantidad de explicaciones para algo que aparentemente es tan simple y evidente como es el color, en realidad, no es ni simple ni es evidente, pues existen muchísimos enfoques filosóficos que nos muestran que explicar el color no es nada sencillo. En la filosofía del color tenemos la exposición de la problemática filosófica del color y ya cada persona puede decir cuál le parece la más sensata”, acotó el investigador.

Vicente Aboites dijo que un objetivo en particular que busca la publicación de este libro, el cual tuvo un tiraje de mil ejemplares, es acercar a los estudiantes a temas filosóficos contemporáneos.

“Actualmente imparto un curso de filosofía de la ciencia a los estudiantes de ciencias de la División de Ciencia e Ingeniería de la Universidad de Guanajuato, y mi objetivo a través de esta publicación es acercarlos a temas filosóficos contemporáneos para que ellos vean cuáles son las discusiones actuales a nivel mundial y sepan que se están escribiendo artículos científicos sobre estas áreas en medios de difusión como The British Journal for the Philosophy of Science, que es probablemente la revista más importante del mundo en problemas de filosofía de la ciencia y en la cual he tenido el honor de publicar algunos artículos; que no vean la filosofía de la ciencia como una discusión esotérica, abstracta, metafísica alejada de toda realidad”, finalizó.

Científicos de México y Reino Unido investigan bioactivos de microalgas

 

Ensenada, Baja California. 23 de agosto de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Mediante la colaboración entre la Universidad Autónoma de Baja California (UABC) y la Universidad de Manchester en Inglaterra, investigadores de ambos países desarrollarán a partir de microalgas una nueva generación de bioactivos promotores del crecimiento de plantas y útiles para el sector agrícola.


En México, el proyecto es financiado a través del Fondo de Cooperación Internacional en Ciencia y Tecnología (Foncicyt) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), mientras que en Inglaterra la inversión es procedente de Innovate UK, a través del programa Mexico-UK Newton Fund Collaborative Industrial R&D.

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, Julio Enrique Valencia Suárez, investigador de la Facultad de Ciencias de la UABC y promotor del proyecto junto con Leopoldo Herrera Rodríguez, estudiante de doctorado en la Universidad de Manchester, explicó que el objetivo de la investigación es obtener un producto orgánico comercializable, validado en campo y con las herramientas que permitan a la industria cuantificar sus efectos.

Comunicó que además de las instituciones universitarias de México e Inglaterra, también participan —por parte del sector privado— Biorganix Mexicana, Plymouth Marine Laboratory, Protein Technologies y AlgaeCytes.


“De lo que se trata este proyecto es ir un paso más, por eso le llamamos nueva generación de bioactivos de microalgas; es purificar aquellas moléculas dentro de las microalgas que están realmente teniendo el efecto promotor del crecimiento en las plantas”, detalló.

Herramientas cuantitativas

Valencia Suárez refirió que el producto que obtengan tras una investigación de dos años será una versión mejorada de lo que actualmente se encuentra disponible en el mercado, aunado al desarrollo de herramientas para determinar de forma cuantitativa sus efectos en los cultivos.

“En la actualidad se utilizan mucho microalgas y macroalgas en la agricultura pero se utilizan extractos crudos: tomas la microalga o la macroalga, la maceras y ese extracto lo agregas a las plantas como un biofertilizante; sin embargo, no sabes exactamente qué estás agregando, entonces no es cuantificable, es una forma cualitativa de mejorar los cultivos y sí se ven mejoras pero hay mucha variación de lote a lote”, apuntó.

El investigador relató que la colaboración con la Universidad de Manchester en Inglaterra inició desde sus estudios de doctorado, donde comenzó a trabajar con Leopoldo Herrera Rodríguez, principal promotor del proyecto, y el resto del equipo que está participando en la investigación Nuevos activos biológicos agrícolas a partir de microalgas.

“Se forma un grupo que tiene mucho tiempo trabajando en esta idea, de ahí surge el proyecto”, indicó y agregó que la colaboración será a distancia, por lo que se asignaron paquetes de trabajo que facilitan la logística de la investigación.

Protein Technologies trabajará en el método de cuantificación, Biorganix en el desarrollo inicial, y al final trabajarán todos en conjunto en el desarrollo del biorreactor especial para la producción de microalgas.

Como resultado se obtendrá un producto comercial que será distribuido en México y toda Latinoamérica, así como en Europa, pues el objetivo es que sea aplicable en las zonas donde se encuentran las instituciones participantes.

La tierra transita hacia una era glacial de 100 mil años

• Cada 120 años ocurre un superávit o déficit solar que afecta la vida y el comportamiento humano, expuso Víctor Manuel Velasco Herrera, del Instituto de Geofísica de la UNAM

Tres factores determinan el cambio climático global, no sólo en la Tierra sino en el Sistema Solar: la energía del astro alrededor del cual gira este conglomerado de planetas, las interacciones gravitacionales y la caída de meteoritos. El humano contribuye al deterioro ambiental, pero no da la pauta climática natural en el orbe, según se desprende de los resultados preliminares del proyecto Cambio Climático Natural y Sistemas Solares de Bajos Costos.

Nuestro mundo tiene periodos interglaciares de 10 a 12 mil años (en promedio). El último terminó hace una docena de milenios y hoy estamos en una fase de transición para una era glacial de 100 mil años, según se desprende del estudio financiado por la UNAM y el Conacyt.

Otro hallazgo, expuso Víctor Manuel Velasco Herrera, investigador del Instituto de Geofísica, es que cada 120 años, aproximadamente, hay un superávit o déficit de energía solar que afecta la vida y el comportamiento humanos.

El excedente referido propició el Renacimiento, la paz y el desarrollo de las ciencias y las artes. Sin embargo, aseguró, si el astro envía menos energía hay menos comida (en cantidad y calidad) y, en consecuencia, hambrunas y conflictos bélicos, como las guerras mundiales y las revoluciones sociales. El factor humano es la gota que derrama el vaso.

Todas las pandemias son causadas, entre otros factores, por una merma energética solar y una mala alimentación, agregó el responsable del proyecto.

Esta nueva etapa de baja actividad (empezó en 2004, como confirman datos satelitales, aunque la NASA postulaba un superávit) se prolongará a lo largo del siglo XXI y tendrá repercusiones globales. Para la FAO, estamos entrando a una crisis mundial de comestibles, pero esto no se pregona porque generaría caos. Hoy, quien controle el petróleo tendrá más posibilidades de prosperar en esta centuria.

Para Velasco Herrera, independientemente de lo que pase con el petróleo debemos pensar en cómo asegurar el abasto alimentario nacional y qué recurso garantizaría la calidad de vida en el planeta. “O apostamos por una gran reforma agraria o por el hidrocarburo, que se va a acabar y sobre el cual México no dicta la política internacional", dijo.

En la transición o inicio de baja actividad del Sol, su energía no es la adecuada para el avance industrial. Para consumo individual y agrario, es posible, pero para sobrevivir en la era glacial que viene “la candidata número uno es la nuclear”.

Otro hallazgo es que ya existe la tecnología requerida por el país para afrontar el siguiente déficit. Mientras el mundo estaba en caos, dos civilizaciones antiguas, la azteca y la inca, crearon estrategias que hoy servirían para afrontar el gran problema alimentario: la chinampa y el cultivo en terrazas.

El primer sistema es el más avanzado a nivel global para aprovechar las inundaciones. A diferencia de otras culturas establecidas a la orilla de ríos, los aztecas se asentaron en el Lago de Texcoco. Un kilómetro o hectárea cultivado con este método deja de siete a 10 veces más que una zona de riego de dimensión similar. Además, se puede trabajar varias veces al año.

Si México y Perú (con el cultivo en terrazas) intercambiaran información en el rubro, “garantizarían el abasto mundial de alimentos. Es tecnología antigua, pero no obsoleta”, consideró Velasco Herrera.

Efectos gravitacionales

Otro resultado de este proyecto es el planteamiento de que la interacción gravitacional de los planetas está asociada con cierta cantidad de meteoritos en la Tierra, comentó el experto.

Las variaciones son causadas principalmente por los efectos de Saturno, Júpiter y el Sol. Esto ha sido analizado en la caída de los bólidos observados y recuperados en los últimos cuatro siglos. Se encontró la variación posible natural de precipitación en dos periodos fundamentales: una decenal y una multidécada.

Anualmente, aerolitos de distintas dimensiones penetran en la atmósfera terrestre. Esto aún no ha sido catastrófico, pero en cualquier momento puede impactar uno similar al de Chicxulub, Yucatán, que causó una extinción masiva; es necesario mantener una observación constante y entender los efectos gravitacionales.

En la siguiente fase se analizarán todos los meteoritos detectados por sistemas de infrasonido, pues no todos chocan con la superficie terrestre, sino explotan a cierta altura atmosférica. El sonido generado, al ser captado por diferentes sensores, da las coordenadas, la energía promedio y tamaño.

Con esta información, Velasco Herrera elabora un mapa de las zonas más peligrosas a nivel mundial, en donde puede tener mayor probabilidad de impacto. México está en una de riesgo.

Mapa del peligro

También se han analizado los huracanes que afectan el territorio nacional en dos regiones: el Atlántico y el Pacífico. Contrario a lo postulado —señala el estudio—, estos no se dan en forma aleatoria, sino en ciclos naturales. Hay periodos de gran y de baja actividad ciclónica.

En huracanes categoría cinco, su periodicidad en el océano Atlántico es cada 10 años. Con esto se elabora un mapa de peligro. En América hay cinco puntos vulnerables a los fenómenos referidos: el noroeste de México, Quintana Roo, Panamá, Cuba y Miami. En estos momentos se trabaja en la localización geográfica de donde se dan las demás clases.

La carta de ubicación de Velasco Herrera puede ser utilizada para protección civil y aprovechada en captación de agua para consumo y para su distribución en las áreas más afectadas por las sequías, así como para planificar y mejorar la calidad de la construcción de viviendas en territorios afectados por estos tornados.

En 2008, añadió el especialista en ciencias espaciales, el IGf fue el primero a nivel mundial en vaticinar el inicio de una etapa de baja actividad ciclónica categoría cinco en el Atlántico y hasta hoy, el pronóstico se ha cumplido.

La entidad corrigió a todos los modelos computacionales que vaticinaban un aumento después del huracán Katrina en 2005. El último de la magnitud referida en el Atlántico fue Félix en 2007 (desde entonces no ha ocurrido otro similar).

Al entrar en una etapa de baja actividad de nuestro astro, hay mayor penetración en la atmósfera terrestre de rayos ultravioleta. El cambio de paradigma tecnológico será el aprovechamiento de sistemas solares baratos para beneficiar con la radiación a la población.

Por ello, Velasco Herrera evalúa con imágenes satelitales qué lugares del territorio nacional tienen mayor potencial de energía UV. A partir de los datos obtenidos es preciso desarrollar instrumentos para aprovecharla, concluyó.