Tecnólogos de la mixteca crean sistema opto-mecatrónico que realiza funciones biológicas del ojo humano


A fin de profundizar en el funcionamiento del ojo humano y lograr una mejor comprensión del mismo, científicos de la Universidad Tecnológica de la Mixteca (UTM) crearon un sistema que realiza funciones biológicas del órgano, como la regulación automática de entrada de luz y autoenfoque de objetos a diferentes distancias. El desarrollo, que hasta ahora imita el comportamiento de la córnea, iris, cristalino y retina, puede tener distintos usos, desde el educativo, diagnóstico de padecimientos ópticos, investigación, hasta visión robótica.

El doctor Agustín Santiago Alvarado, profesor de la UTM y responsable del proyecto, explicó que el sistema se conforma de componentes ópticos que, ante diversos estímulos son capaces de modificar los parámetros geométricos que lo integran.

Es así que se ha diseñado y fabricado una superficie curva con perfil “asférico” equivalente a la córnea humana. Un mecanismo de abertura que cumple la función del iris al achicar o dilatar su tamaño según la intensidad de luz y una lente sintonizable, que imita al cristalino, al cambiar de forma para enfocar los objetos.

El especialista detalló que es a partir de un sensor previamente calibrado, que se capta la iluminación incidente y se envía una señal a un actuador, mismo que se encarga de manipular unas monturas, que en conjunto componen un diafragma que se expande o se contrae para regular la luz que entra al sistema. De esta forma, el dispositivo simula el funcionamiento del iris.

Asimismo, el doctor Ángel S. Cruz Félix, especialista en óptica y coautor de la investigación, indicó que a fin de imitar el comportamiento del cristalino y enfocar objetos a diferentes distancias, se fabricó una “lente sólida elástica sintonizable”, que cambia de forma gracias a la acción de monturas que estiran o comprimen la lente para redirigir la luz entrante y generar imágenes adecuadas.

Actualmente, la montura mecánica que actúa sobre la lente opera de manera manual; sin embargo, se busca que por medio de un sensor de distancia y un módulo de control electrónico se pueda detectar la posición del objeto para que las monturas ajusten el enfoque automáticamente.

Por otra parte, una cámara CCD realiza la función de la retina, ya que envía las imágenes captadas a una computadora, en donde gracias a un programa previamente desarrollado por los investigadores, se obtiene la calidad de la imagen y se procesa para mejorar su nitidez.

Los expertos en óptica subrayaron que el sistema completo tiene dimensiones aproximadas de diez centímetros de largo por cuatro de ancho, pero se trabaja para reducir su tamaño. Cabe mencionar que algunas de las piezas del mecanismo fueron fabricadas en una impresora 3D con el material ABS, y otros componentes están hechos del polímero polidimetilsiloxano Sylgard 184.

Se piensa que el desarrollo, presentado durante el foro Innovation Match (IMMX) 2016, tenga aplicaciones potenciales en el área de la robótica, ya que su empleo reduciría la cantidad de sensores que se tienen que colocar a un robot para que conozca su entorno.

Además, podría resultar útil para el diagnóstico de errores refractivos presentes en el ojo humano e incursionar en el ámbito educativo, ya que podría servir para la enseñanza del funcionamiento del órgano; para ello, se tiene contemplado optimizar el diseño y darle una apariencia más estética.

Actualmente, se cuenta con un primer prototipo del sistema, del cual se preparan los documentos necesarios para generar la solicitud de patente. El diseño, manufactura, análisis mecánico, óptico y fabricación de cada uno de los componentes del sistema se realizan en la UTM.

Generan energía y tratan aguas residuales con microalgas

 

Saltillo, Coahuila. 3 de octubre de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Científicos del Departamento de Biotecnología en la Facultad de Ciencias Químicas (FCQ) de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec) desarrollan un sistema fotobioelectroquímico para el tratamiento de aguas residuales y generación de energía eléctrica, mediante el uso de microorganismos.


Este proyecto busca un beneficio dual. Por un lado, solucionar la problemática de biorremediación de efluentes contaminados y, por otro lado, la generación de electricidad y recuperación de biomasa microalgal como materia prima potencial para la producción de biocombustibles.

“Los sistemas bioelectroquímicos son sistemas relativamente nuevos en el tratamiento de aguas residuales y el empleo de microorganismos que no únicamente tratan el agua, sino que, además, generan energía eléctrica de forma directa a través del metabolismo microbiano con las reacciones de óxido reducción”, explicó el doctor José Antonio Rodríguez de la Garza, profesor investigador del Departamento de Biotecnología en la Facultad de Ciencias Químicas de la Uadec.


El objetivo del proyecto consiste en desarrollar un sistema de tratamiento de alta eficiencia en la remoción de contaminantes presentes en aguas residuales mediante un sistema fotobioelectroquímico, empleando microalgas en el compartimento catódico.

En cuanto al tratamiento de aguas, hasta el momento se ha trabajado en la biodegradación de compuestos xenobióticos como pesticidas y bifenilos policlorados, que son residuales confinados y actualmente prohibidos, pero que no recibieron tratamiento.

“Actualmente estamos trabajando este tipo de sistemas para biodegradación de hidrocarburos, pero también puede emplearse para tratar agua residual municipal o de cualquier tipo, solo se tiene que optimizar y adecuar el proceso de acuerdo con el contaminante en particular”, aclaró el doctor Rodríguez de la Garza.

Uno de los enfoques más prometedores de este tipo de sistemas es utilizar microorganismos para convertir la biomasa en energía valiosa.

Los sistemas bioelectroquímicos ofrecen diferentes funciones, pero casi todos comparten el mismo principio en el ánodo, en el cual los sustratos biodegradables son oxidados por las bacterias y generan corriente eléctrica. Esta corriente puede ser capturada directamente para la producción de electricidad, producir hidrógeno, o la obtención de productos químicos de valor agregado.

A pesar de que hasta el momento la producción de energía eléctrica es relativamente baja en este tipo de dispositivos, el doctor Rodríguez de la Garza comentó que a lo largo de la última década se han logrado grandes avances en el diseño y configuración de este tipo de sistemas y la potencia de energía generada ha aumentado considerablemente.


“Lo novedoso de este tipo de sistemas es que la energía es generada de manera directa, no hay necesidad de convertir la energía química a energía mecánica y, posteriormente, a energía eléctrica, sino que directamente la energía contenida en los residuales es convertida en energía eléctrica”, detalló el científico.

Remoción de contaminantes

De acuerdo con los resultados de la investigación, el empleo de microalgas en sistemas bioelectroquímicos en el proceso de tratamiento de agua residual mostró un gran potencial. Las microalgas fueron especialmente eficientes en la eliminación de nitrógeno y fósforo. En el proyecto se obtuvo una remoción de nitrógeno hasta de 98.41 por ciento y de 92.25 por ciento en remoción de fósforo, a una exposición de luz de 14 horas en ambos casos utilizando distintos tipos de celda.

En cuanto a la generación de energía eléctrica, el uso de microalgas en celdas de combustibles microbianas (MFC, por sus siglas en inglés) con electrodo de grafito obtuvo el mejor voltaje con un promedio de 0.009 voltios (V) con 10 horas de exposición de luz.

Actualmente el proyecto se encuentra en fase de laboratorio, por lo cual la siguiente etapa consistirá en lograr un escalamiento del sistema.

“El potencial de este tipo de sistemas es muy grande, tiene una gran aplicación en un futuro no muy lejano. Lo que sigue con nosotros es tratar de llevar el sistema a una escala mayor a nivel piloto”, indicó el investigador Rodríguez de la Garza.

Ondas ultrasónicas revelan daños en cemento

 

Oaxaca de Juárez, Oaxaca. 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- En los laboratorios del Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR) Unidad Oaxaca, se experimenta con ondas ultrasónicas para determinar, de forma rápida y económica, daños estructurales en el cemento causados por dióxido de carbono (CO2) o cloruro de sodio (NaCl), presentes en el ambiente.


El doctor Francisco Castellanos León, catedrático del CIIDIR y especialista en dinámica de estructuras e ingeniería sísmica, trabaja en el estudio de la carbonatación en materiales basados en cemento a partir del análisis de ondas ultrasónicas. El investigador utiliza la técnica de procesado de señales que se emplea para el estudio de sismos, para analizar materiales basados en cemento.


El uso de ondas ultrasónicas tiene el propósito de evaluar el ingreso de dióxido de carbono en la pasta de cemento y estudiar cómo altera sus propiedades, sin necesidad de pruebas destructivas.

“Comúnmente, para evaluar el daño en construcciones por distintos agentes como el cloruro de sodio o carbonatación, se extraen núcleos de concreto mediante perforaciones, luego se llevan a cabo procesos químicos para conocer lo niveles de cloruro o dióxido de carbono, generalmente estas pruebas dañan las estructuras y son muy costosas”, explica el doctor Castellanos León.

¿Cómo se emplea esta técnica?

El doctor Castellanos León indica que esta investigación se encuentra en fase experimental, en donde se someten cilindros de pasta de cemento a pruebas de laboratorio. Algunos cilindros son expuestos a distintos niveles de dióxido de carbono y otros no, para luego aplicar la técnica de ultrasonido mediante transductores que son aparatos que convierten la electricidad en movimientos a frecuencias muy altas.

“Se registran las ondas que atraviesan el material a partir de procesados, para ello se toman en cuenta el dominio de frecuencia y el dominio de tiempo-frecuencia, y se obtiene una lectura de las características de las señales con lo que se puede estimar el índice de carbonatación en el material”, revela el investigador.


El cemento expuesto al dióxido de carbono presente en el ambiente se ve alterado en sus características, pues trastorna la matriz de pasta de cemento, evento que lo hace vulnerable a fracturas y, por consiguiente, al ingreso de otros agentes corrosivos como es el caso del cloruro de sodio —conocido como salitre— en zonas marítimas. Este proceso de corrosión también afecta el acero de refuerzo, lo que impacta en una menor durabilidad de las construcciones.

El investigador propone trasladar este proceso no destructivo a pruebas de campo en cualquier elemento de concreto, así en lugar de extraer núcleos de concreto se estaría utilizando solo un par de artefactos y software especializado que evitaría un daño mayor en construcciones.

Para obtener la lectura se colocan dos transductores en la pieza, uno encargado de emitir las ondas y otro como receptor, y es así como se captan las ondas ultrasónicas que atraviesan el material. La onda recaba información sobre su medio de propagación que en este caso es el concreto, se interpretan las señales y con ello se determina el nivel de carbonatación.


“Se proponen ciertos algoritmos en los cuales captamos la variación de señales debido a cloruros o carbonato, y así proponemos los índices presentes de dichos agentes. Estos algoritmos los hemos estado desarrollando”, detalla Castellanos León.

Se estima que este proceso se llevaría un tiempo aproximado de cuatro minutos para arrojar resultados, al contrario de los procesos químicos que además de destructivos pueden tardar varios días. Esta investigación impacta de forma positiva la industria de la construcción, pues facilitará la evaluación de estructuras y la durabilidad del concreto, conocer en qué etapa se encuentra, todo lo anterior evitando dañar la construcción, de forma rápida y con resultados casi instantáneos.

Diseñan vehículo aéreo no tripulado para monitoreo atmosférico con tecnología de la NASA

 

Ciudad de México.  2016 (Agencia Informativa Conacyt).- Como solución al monitoreo atmosférico y alternativa a los conocidos globos estratosféricos, la startup Stratodynamics diseñó un vehículo aéreo no tripulado (UAV, por sus siglas en inglés) de ala fija ligero, de bajo costo y con la capacidad de monitorear el clima por periodos largos de tiempo en locaciones designadas a grandes alturas.


Este proyecto forma parte del concurso de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA, por sus siglas en inglés) Space Race, cuya finalidad es incentivar el emprendimiento de las startups alrededor del mundo para crear tecnología basada en las patentes que la NASA pone a su disposición. Actualmente el equipo se encuentra en la etapa de semifinalistas en la categoría de Lightweight UAV Sensing and Control System.

En entrevista, Saúl Jacobo Pérez Máynez, ingeniero aeronáutico egresado de la Universidad Politécnica de Chihuahua y único integrante mexicano del equipo, explicó que al ser un concurso internacional los equipos pueden estar conformados por participantes de distintas locaciones como, en este caso, Stratodynamics está conformada por profesionistas de la ingeniería y negocios de México, Estados Unidos y Canadá.


Aprovechamiento de la tecnología


En la actualidad, el monitoreo climático se realiza usualmente en la estratósfera con radiosondas lanzadas por medio de globos; sin embargo, muchas de ellas no son localizadas después del descenso. Stratodynamics propone realizar la misma tarea mediante un UAV equipado con una radiosonda, este se lanza desde un globo y se recupera en un sitio específico previamente designado, lo que significa una ventaja económica y la reducción del impacto ambiental que esto causa.

Al cubrir grandes espacios o largos periodos de vuelo, la obtención de datos podría ofrecerse para servicios de telecomunicaciones a bajo costo en comparación con los satélites utilizados. El diseño de este vehículo contempla las condiciones físicas que se presentan a la altura de la estratósfera como lo son las bajas temperaturas y baja densidad de aire. Esta última condición obligó al equipo a diseñar un tipo diferente de ala y cuerpo del vehículo.

“Mi trabajo dentro del equipo ha sido el de apoyar en la parte de diseño aerodinámico e investigación y desarrollo. El proceso de diseño es iterativo, lo que significa que se hace un diseño inicial y se hacen pruebas de su desempeño, se analizan las fallas o puntos débiles y se regresa al diseño para modificarlas y volver a hacer pruebas hasta tener un diseño óptimo para la misión que buscamos”, explicó Pérez Máynez.

Por ahora el equipo está concursando para completar la fase dos y comenzar a desarrollar el plan de negocios para después obtener la licencia de NASA y continuar con pruebas al prototipo. También se buscará colaborar con agencias de monitoreo de clima para crear un producto que sea continuamente refinado y mejorado bajo las necesidades que se vayan presentando. El equipo ha planteado poder cubrir en un inicio la operación del tres por ciento de las radiosondas del mercado, lo que representa un millón de dólares anuales o un total de 11 mil lanzamientos en 15 estaciones de clima al año.

Se espera que este proyecto continúe de forma internacional, por lo que México y sus agencias de monitoreo de clima podrían ser las primeras con las que se comience a trabajar. Actualmente ya se buscan colaboraciones mientras se continúa participando en el concurso que, de resultar ganador, recibirá un premio en efectivo y el financiamiento de inversores para financiar su producto, “se espera tener un producto satisfactorio en 12 o 18 meses”, concluyó Saúl Jacobo Pérez Máynez.

 

Aplicación para aprender purépecha

 

Morelia, Michoacán. 8 de septiembre de 2016 (Agencia Informativa Conacyt).- El usuario de la aplicación "Vamos a aprender purépecha" se sitúa en un pequeño pueblo en el que se dirige a la escuela y ahí aprende los primeros dígitos, en el mercado conoce los nombres de las frutas y las verduras y en la granja los de los animales; mientras que en la iglesia hay una fiesta (Kuinchekua). También aprende cómo saludar, cómo nombrar a los miembros de una familia y cuáles son las prendas de vestir de su vestuario tradicional.

Se trata de una aplicación para dispositivos móviles (app), a través de la cual se inicia en el aprendizaje del purépecha. Incluye ilustraciones, animaciones y texto. Su producción fue posible gracias al Centro Cultural de España en México y la Fundación Telefónica México, en colaboración con Grupo Nuu a través del Laboratorio de Ciudadanía Digital (LCD) y la empresa Manuvo.

El usuario conoce cómo se escriben las palabras en purépecha, además de cómo se pronuncian, y relaciona los conceptos mediante explicaciones.


"Esta aplicación está dirigida a todo tipo de usuario que esté interesado en utilizar la tecnología para relacionarse con la cultura purépecha y conocer más acerca de un pueblo que mantiene sus tradiciones pero que está en constante transformación. Permite dar un recorrido por la vida del pueblo purépecha en un viaje en el que las palabras adquieren sentido junto a las actividades cotidianas y al espacio en el que se realizan: la familia, la comunidad, la cocina, el campo, la fiesta y otros elementos que forman parte del quehacer diario de personas que representan la identidad de un pueblo y enriquecen nuestra diversidad cultural. Esperamos que al mismo tiempo que se aprende sobre palabras, costumbres y paisajes se fortalezca el reconocimiento y respeto a la multiculturalidad de México y el mundo”, explicaron sus creadores.

Método virtual

Los contenidos de la app, que contaron con la ilustración del artista michoacano Janitzio Rangel, se llevaron a cabo en colaboración con hablantes de la lengua, como Alicia Mateo, editora en lengua purépecha, quien dio a conocer que esta aplicación es el único método virtual para aprender el idioma. Explicó que buscó que se adaptara al uso actual y común de la lengua, más que a una concepción purista, como es el caso del concepto de “Tata Dios” que usualmente se le toma prestado al español.

Carlos Mondragón, director de Manuvo, explicó que “Vamos a aprender purépecha” surge luego de la app “Vamos a aprender mixteco”, la cual fue presentada hace un año y cuenta con 23 mil descargas, por lo cual se espera una cifra similar para esta nueva aplicación.

Por su parte, Carlos Ruiz, director del Centro Cultural de España en México, consideró que uno de los públicos potenciales para la app son los hablantes de esta lengua y sus descendientes en Estados Unidos, sobre todo en Chicago y Nueva York, en donde la comunidad michoacana es amplia.

También anunció que, en colaboración con el Instituto Nacional de Lenguas Indígenas, buscarán lanzar en noviembre próximo la app “Vamos a aprender náhuatl”.

En tanto, Mar Fuentes, directora de Arte Digital de Manuvo, explicó que entre los retos de “Vamos a aprender purépecha” se encuentra que el aprendizaje se realiza principalmente en purépecha y no en español, por lo que la relación con los conceptos es gráfica, a la vez que se busca que las personas que no están familiarizadas con la tecnología se acerquen a ella.