Logran crear y manipular nubes dentro de una cámara

 

Ciudad de México. 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Un proyecto que comenzó con la idea de generar paisajes efímeros con fines de divulgación científica y artística, logró mutar hasta la creación de una cámara capaz de crear nubes y manipularlas hasta hacer llover, granizar o caer pequeños copos de nieve.


El proyecto nació por iniciativa del escenógrafo Jesús Hernández y el performer Raúl Mendoza, con el apoyo del Instituto Nacional de Bellas Artes (INBA) a través del programa de teatro escolar, lo que los llevó a acercarse a los procesos químicos y físicos.

El colectivo conformado por ocho jóvenes de diferentes disciplinas, entre los que se encuentran dos maestrandos de la Facultad de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Susana Peralta y Rodrigo Buentello, quienes dirigieron todo el desarrollo fisicoquímico de la pieza, lograron crear tres cámaras, una para la fase experimental y dos de exhibición.

Las tres son parecidas a grandes cubos de vidrio en los que se combinan diferentes presiones y temperaturas hasta lograr el nacimiento de nubes bajas tipo estratos y estratocúmulos, que son las que mejor se pueden modelar con la presión de una altitud a nivel del suelo.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, la ingeniera química Susana Peralta, una de las integrantes del colectivo y quien dirigió el área técnica de la cámara, detalló que para su construcción se tomaron en cuenta diversos aspectos como el grosor de los cristales, que tenían que soportar una mezcla de vapor a temperaturas muy altas para conseguir la suficiente energía y corrientes frías para que la mezcla pudiera condensarse a microgotas.

“En la cámara de fase experimental logramos hacer llover y granizar, pero no tenían tanto movimiento. En la segunda cámara fue posible hacer corrientes a nuestro antojo, lo que nos dio como resultado poder obtener y modelar diferentes tipos de nubes. Además, por su tamaño, las personas podían entrar en la cámara”.

Lograr nubes largas o redondas gracias a una ecuación

"A una altitud donde se encuentra lo que comúnmente conocemos como cielo, existen corrientes a diferentes presiones y temperaturas en toda el área de la nube, eso es lo que provoca que algunas se vean redondas, alargadas o incluso tan densas que sea imposible ver a través de ellas", afirmó Susana Peralta.

Y dijo que para lograr esa variedad dentro de la cámara fue necesario realizar una serie de cálculos sobre la cantidad de energía que se transfiere del agua al refrigerante utilizado para que condensen las gotas. "En este caso usamos nitrógeno líquido, que está a -196 centígrados. El vapor tiene una energía de 70 libras sobre pulgada cuadrada, que es equivalente a una patada de elefante. Justo el cálculo de ese intercambio de energía es lo que nos permite la realización de las nubes, tal como sucede en el cielo”.

También tuvieron que experimentar con partículas suspendidas que ayudan a lo que se llama nucleación, para formar gotas un poco más grandes.

“Usamos nanopartículas de carbono, tuvimos que ir experimentando para poder hacer una nucleación correcta, y que la nucleación nos diera el efecto de condensación y la densidad adecuada de una nube”, detalló.

El teatro para divulgar la ciencia

Con el fin de divulgar la ciencia entre los menores y crear toda una experiencia sensitiva en los adultos, el colectivo tuvo diversas presentaciones en teatros y en el Festival Iberoamericano de Teatro Infantil y Juvenil, con la creación y manipulación de la nube como elemento central, con acompañamiento de música y luces.

Con la segunda cámara presentaron funciones en la Ciudad de México y durante la 35a Muestra Nacional de Teatro, en Nuevo León.

“La presión, la cantidad de agua, las corrientes de aire, el cambio y los choques de temperatura, todo esto se le explica a los niños”, explicó Susana Peralta.

Las funciones dirigidas a los menores tienen una duración de 40 minutos, en la que pueden hacer cualquier tipo de cuestionamiento e incluso entrar en la cámara y permanecer entre la nube por unos minutos.

Con la tercera cámara participaron en Praga, República Checa, en la Cuadrienal de Praga 2015. El espectáculo era dirigido principalmente a adultos y tenía una duración de siete minutos que comenzaba con una nube blanca, estática; luego era sacudida por corrientes de aire y finalizaba con una nube al punto de descargar lluvia y granizo.

Los ingenieros de la Facultad de Química de la UNAM, Susana Peralta y Rodrigo Buentello, así como Ruth Soriano y Viridiana Sánchez de servicio social, se encargaron de la parte técnica. La idea original y dirección es de Jesús Hernández Rodríguez en colaboración con Raúl Mendoza quien realiza el diseño sonoro y los contenidos; Iván Cervantes en la ingeniería técnica y Rebeca Trejo se hace cargo de la producción.

De esa experiencia fue publicada una tesis titulada Diseño a escala de un espacio experimental para producir las condiciones mínimas en donde se experimente la formación de nubes. La autora de la tesis es Ruth Soriano, dirigida por Susana Peralta.

Patenta mexicano dispositivo que transforma orina en combustible

El científico sonorense ha recibido ofertas para la producción industrial del desarrollo por siete empresarios mexicanos y dos extranjeros


En promedio, cada ser humano saludable genera por día 1.4 litros de orina, compuesto por el que el cuerpo segrega sustancias de desecho. A fin de dar aprovechamiento a la excreción, el doctor Gabriel Luna Sandoval, investigador de la Universidad Estatal de Sonora (UES), experimentó con el líquido en una celda de la que habitualmente se obtiene hidrógeno del agua, y tras varias adecuaciones logró que el dispositivo produjera biocombustible para abastecer estufas de uso doméstico y energía eléctrica.

El logro le significó al científico radicado en San Luis Río Colorado una patente y el interés de producirlo industrialmente por parte de empresarios mexicanos y extranjeros.

El ingeniero mecánico del Instituto Politécnico Nacional y quien realizó su estancia doctoral en Energías Renovables para Aplicaciones Espaciales, por la Universidad Politécnica de Cataluña en Barcelona, explica que de cinco mililitros de orina se genera un litro de biogás, de manera que una familia de tres personas puede producir a través de la orina el hidrógeno necesario para usarlo como combustible una semana.

Para la obtención de hidrógeno se emplea el procedimiento electroquímico de electrólisis, en el que la celda, de 20 centímetros cuadrados, recibe la orina y mediante dos electrodos se hacen pasar 12 volts de energía fotovoltaica, es decir, proviene del Sol y es almacenada en una batería para el momento en que se requiera ser utilizada. De esta forma, de la orina se obtiene una molécula de la urea y una más de agua, de la que se desprenden dos moléculas de oxígeno y seis de hidrógeno, mismas que sirven ya como combustible.

“Al principio no fue fácil porque en la electrólisis la orina no se comporta como el agua, ya que contiene sales y solidos orgánicos que se adhieren a los electrodos de la celda y dificultan llevar a cabo el proceso. La orina es un electrolito natural, tiene compuestos orgánicos, y en ello radica la diferencia.

“Entonces, lo que se hace es limpiar la orina antes de usarla a fin de quitar los sedimentos y aprovecharla de esta forma”, detalla el científico mexicano que también es asesor del ICAT de la Universidad de Selçuk, en Turquía.

Después de sinfín de pruebas con las celdas para lograr hidrógeno del agua, se hicieron las modificaciones convenientes y se logró el desarrollo deseado para el empleo de orina, de cual se obtuvo la patente en marzo de 2016.

El paso siguiente es que el desarrollo sea práctico, portable, del tamaño de una pequeña maleta para que se pueda transportar y adaptar a otras necesidades diferentes a las del hogar. El doctor Luna Sandoval refiere que el equipo científico que él encabeza en la UES trabaja en el prototipo abastecer de combustible a un auto, pero ello llevará más tiempo. “Tenemos en construcción una celda pero no con electrodos de acero inoxidable sino con otro material más costoso, el cual requiere todavía más pruebas”, puntualiza el especialista.

Si bien la creación ha dado pie a que diversos empresarios muestren su interés en establecer vínculos comerciales con el científico mexicano, él mismo no descarta la posibilidad de echar a andar una spin off, es decir, una empresa propia en la que también haya ganancias para la universidad sonorense.

Finalmente, el doctor Luna Sandoval comparte su experiencia en el foro Innovation Match, realizado en Guadalajara en abril de 2016, evento organizado por el Centro Kappa de Conocimiento S. C.

“He tenido la oportunidad de ver eventos similares fuera del país y no lo concebía para México. Pero ver que se hizo realidad, con el intercambio de información entre los jóvenes participantes, los vínculos que se hicieron y el trato muy valioso a los investigadores augura que los próximos eventos serán un éxito garantizado”.

Los retos de la endocrinología en México

Guadalajara, Jalisco.  2016 (Agencia Informativa Conacyt).- La endocrinología presenta nuevos retos con el incremento de enfermedades como la obesidad y diabetes, en las cuales México ocupa primeros lugares a nivel mundial, según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS).

De acuerdo con el doctor Sergio Arturo Godínez Gutiérrez, jefe de la División de Medicina del Antiguo Hospital Civil de Guadalajara Fray Antonio Alcalde (AHCGFAA), la endocrinología se refiere básicamente a tres áreas del funcionamiento orgánico: crecimiento y desarrollo, procesos metabólicos y reproducción humana. De estas se desprenden áreas especializadas como la neuroendocrinología, la endocrinología de la reproducción, la endocrinología metabólica y la endocrinología del hueso, entre otras.

El doctor Miguel Agustín Madero Fernández del Castillo, presidente de la Sociedad Mexicana de Nutrición y Endocrinología (SMNE), señaló en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt que a pesar de ser esta una de las áreas más dinámicas de la medicina, existe un déficit de profesionales de esta especialidad en el país que no va acorde con la demanda de la sociedad.

“En todas las plazas del país existe una falta de endocrinólogos. Por otro lado, menos de tres por ciento de todos los pacientes con diabetes es atendido por el especialista en endocrinología; parte de la obligación de los endocrinólogos es entonces formar grupos de educación médica para seguir formando especialistas”.

En la misma tónica, el doctor Héctor Alfredo Gómez Vidrio, jefe del Servicio de Endocrinología del AHCGFAA, mencionó que hace medio siglo se atendía un promedio de cuatro a ocho pacientes por día en consulta externa; actualmente la cifra alcanza hasta los 50 pacientes diarios.

El presidente de la SMNE acotó que en México se tiene un aproximado de mil 368 endocrinólogos, quienes por una consulta privada pueden cobrar desde 350 hasta tres mil pesos. El promedio por consulta se mantiene en el rango de los 700 a 800 pesos.


Nuevos retos para la investigación

El doctor Marco Antonio Cerbón Cervantes, investigador adscrito a la Unidad de Investigación de Reproducción Humana del Instituto Nacional de Perinatología, compartió para la Agencia Informativa Conacyt que se necesitan extender los alcances de la investigación en materia de endocrinología.

Durante la conferencia magistral que dictó en el marco de los 50 años del Servicio de Endocrinología en el AHCGFAA, urgió a que se dé el cambio de endocrinología clásica a endocrinología moderna, adaptando los retos que esta conlleva.

Uno de estos retos es el estudio de disruptores endocrinos, los cuales son sustancias sintéticas que alteran el metabolismo y la regulación endocrina de un individuo. Se encuentran en revestimientos de envases, popotes, contenedores de suero, jeringas y pesticidas, por nombrar algunos ejemplos. Sustancias como ftalatos y bisfenoles son utilizados en la industria química, alimentaria y farmacéutica principalmente.

“Se ha demostrado que estos compuestos entran al organismo, son absorbidos y tienen efectos biológicos. Si estamos expuestos a estos disruptores durante etapas críticas como el desarrollo uterino y embarazo, puede impactar en el desarrollo normal del feto. Además está asociado a trastornos del neurodesarrollo, trastornos metabólicos y agrava enfermedades como diabetes y obesidad”, dijo el miembro nivel III del Sistema Nacional de Investigadores (SNI).

Cerbón Cervantes afirmó además que se ha descubierto que este tipo de sustancias tiene un efecto en el genoma humano. “Antes se pensaba que durante la vida no había cambios en el genoma, ahora se sabe que sí impactan sobre el genoma y se llama epigenética, que es el camino por el cual el medio ambiente es capaz de modificar el programa del genoma de un individuo”.

Este objeto de estudio ya ha derivado en nuevas regulaciones ambientales en Canadá, mientras que en Estados Unidos ya se trabaja en una iniciativa de ley apoyada por la Sociedad Americana de Endocrinología para erradicar el uso de sustancias disruptoras en contenedores de alimentos y otros productos. Según comentó el investigador, en México apenas se está creando conciencia de que los disruptores endocrinos resultan un problema para la salud, que afectan por lo menos seis áreas de la salud humana, entre las cuales se encuentran neurodesarrollo, diabetes, obesidad y diversos tipos de cáncer.

En tanto, el doctor Sergio Arturo Godínez Gutiérrez, jefe de la División de Medicina del AHCGFAA, apuntó que el futuro de la endocrinología se verá impactado por el descubrimiento de nuevas hormonas y nuevos mecanismos de acción hormonal provenientes del tejido adiposo.

“Se va a comprender mejor la obesidad y los efectos tóxicos metabólicos de la obesidad, de tal manera que una gran cantidad de esos efectos que producen la enfermedad crónico degenerativa van a ser capaces de ser atendidos en los próximos 10 años”, señaló el galeno.

Cabe señalar que gracias a los constantes descubrimientos, la endocrinología ha sido el medio para que al menos 15 Premios Nobel hayan sido obtenidos.


Menos política, más ciencia


El doctor Godínez Gutiérrez resintió que en ciertas esferas se haya dado una intervención progresiva de la política en temas de ciencia, lo cual, a su parecer, no siempre ha resultado afortunado. Por ello instó a que se dé paso a liderazgos científicos que permitan que la ciencia recupere sus objetivos para servicio a la sociedad, privilegiando recursos para apoyo a investigaciones y estudios.

“La endocrinología tiene que interpretar, como ninguna otra parte de la medicina, las ciencias básicas y aplicarlas de inmediato a los procedimientos, diagnósticos y tratamientos de las enfermedades más complejas”, acotó.

Formación de nuevos especialistas

Respecto a la formación de recursos humanos, los galenos coincidieron que es necesaria una actualización de los planes de estudio para endocrinología en las facultades de medicina, que den protagonismo a las necesidades actuales de la sociedad.

“El crecimiento de enfermedades endocrino-metabólicas, enfermedades de riesgo cardiovascular, obesidad, diabetes, hipertensión y dislipidemias, son áreas que pertenecen a la endocrinología y que se deben de ver en detalle. La demanda de atención de enfermedades endocrinas ha subido mucho, los endocrinólogos estamos en deuda y tenemos que ser más propositivos para poder tener una uniformidad en cuanto qué es lo que se tiene que enseñar en las facultades de medicina en nuestra especialidad”, señaló el doctor Miguel Agustín Madero Fernández del Castillo, quien agregó que estas enfermedades tienen repercusión importante en mortalidad y costo sobre la salud pública.

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.