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Informe Técnico del Taller de Investigación de Física 2011
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Informe Técnico del Taller de Investigación de Física 2011

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Resumen del Taller de Investigación de Física 2011 de la Facultad de Ciencias Físicas - UNMSM

Resumen del Taller de Investigación de Física 2011 de la Facultad de Ciencias Físicas - UNMSM

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  • 1. Universidad Nacional Mayor de San Marcos Facultad de Ciencias Físicas Instituto de Investigación de Física Informe Taller de Investigación 2011 Código: 111301014 RR Nº 05849-R-11 del 08 de Noviembre del 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteResponsable:Dr. Eusebio C. Torres TapiaMiembros:Dr. Jaime F. Vento FloresDr. Miguel A. Ormeño ValerianoEditado: José Javier Gómez Barría
  • 2. PresentaciónMediante la Resolución Rectoral N° 05849-R-11 de fecha 08 de noviembre del 2011 fueaprobado el Proyecto del Taller de Investigación 2011 de la Facultad de Ciencias Físicas concódigo 111301014, que tiene como responsable al suscrito y como colaboradores a losdoctores Jaime Vento Flores y Miguel Ormeño Valeriano, con la finalidad de hacer undiagnóstico de la Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente en nuestro país. Estediagnóstico se hace necesario debido a que en nuestro país ha iniciado la creación del Colegiode Físicos del Perú mediante Ley Nro. 29692 del 01 de junio del 2011, donde, de acuerdo alartículo 5 que detalla las funciones del Colegio de Físicos del Perú indican: inciso c, “contribuiral adelanto de la física cooperando con las instituciones educativas, científicas y técnicas en ladifusión de conocimientos de su campo e incentivar la investigación en las energías renovablesy el medio ambiente, dando especial preferencia a la solución de problemas de la realidadnacional” y el inciso d, “velar porque el ejercicio de la de la profesión sea útil a la sociedad,coadyuvando al desarrollo científico y tecnológico del país”; además en el articulo 12 indica “elColegio de Físicos del Perú habilita a los profesionales físicos especialistas en las áreas deaplicación de la física”. Según el Plan Estratégico Institucional (PEI) 2012 – 2021 de laUniversidad Nacional Mayor de San Marcos, la Misión de la institución es: “La UniversidadNacional Mayor de San Marcos, Decana de América, es una comunidad formadora deprofesionales competentes y de alto nivel académico, comprometida con el desarrollo denuestro país mediante la investigación científica y humanista y la conservación del medioambiente”. De acuerdo a esto nuestra Facultad de Ciencias Físicas tiene la misión de formarprofesionales de alto nivel que puedan responder a las exigencias del futuro Colegio de Físicosdel Perú..Febrero del 2012 Dr. Eusebio C. Torres Tapia Responsable del Taller de Investigación 2011
  • 3. INDICE1. INTRODUCCION ......................................................................................................................... 12. LA FISICA EN LA SOCIEDAD ........................................................................................................ 2 2.1. Las competencias del físico ................................................................................................ 3 2.2. Física y Universidad ............................................................................................................ 43. FISICA APLICADA........................................................................................................................ 8 3.1. Áreas de investigación: ...................................................................................................... 9 3.1.1. Acústica ....................................................................................................................... 9 3.1.2. Agrofísica................................................................................................................... 10 3.1.3. Balística ..................................................................................................................... 10 3.1.4. Biofísica ..................................................................................................................... 11 3.1.5. Física aplicada a la economía .................................................................................... 11 3.1.6. Física computacional ................................................................................................. 12 3.1.7. Física de las comunicaciones ..................................................................................... 13 3.1.8. Teoría de control ....................................................................................................... 13 3.1.9. Biotecnología ............................................................................................................. 13 3.1.10. Dinámica de fluidos ................................................................................................. 17 3.1.11. Dinámica de vehículos ............................................................................................. 18 3.1.12. Electrónica analógica .............................................................................................. 18 3.1.13. Electrónica cuántica ................................................................................................ 18 3.1.14. Electrónica digital .................................................................................................... 19 3.1.15. Energía solar fotovoltaica ....................................................................................... 19 3.1.16. Ensayo no destructivo ............................................................................................. 20 3.1.17. Espintrónica ............................................................................................................. 22 3.1.18. Fibra Óptica ............................................................................................................. 23 3.1.19. Física de Aceleradores ............................................................................................. 26 3.1.20. Física del Estado Sólido............................................................................................ 27 3.1.21. Física del Suelo ........................................................................................................ 28 3.1.22. Física Espacial .......................................................................................................... 28 3.1.23. Física Médica ........................................................................................................... 29 3.1.24. Geofísica .................................................................................................................. 30
  • 4. 3.1.25. Ingeniería Física ....................................................................................................... 31 3.1.26. Ingeniería Nuclear ................................................................................................... 33 3.1.27. Física del Medio Ambiente ...................................................................................... 34 3.1.28. Física Laser .............................................................................................................. 34 3.1.29. Metrología ............................................................................................................... 35 3.1.30. Micro Fluidos ........................................................................................................... 36 3.1.31. Microscopio de fuerza atómica e imagen ............................................................... 37 3.1.32. Óptica ...................................................................................................................... 37 3.1.33. Optoelectrónica ....................................................................................................... 37 3.1.34. Física del Plasma ..................................................................................................... 37 3.1.35. Semiconductores y Dispositivos............................................................................... 38 3.1.36. Superconductores .................................................................................................... 38 3.1.37. Tecnología nuclear .................................................................................................. 394. ENERGIA RENOVABLE Y MEDIO AMBIENTE ............................................................................ 42 4.1. Energías renovables ......................................................................................................... 42 4.2. El Perú debe apostar por las energías renovables ........................................................... 42 4.3. Debilidades del actual modelo energético ....................................................................... 43 4.5. Política y Matriz Energética. ............................................................................................. 43 4.6. Ingreso al Mercado de las Energías Renovables .............................................................. 435. ENERGIA RENOVABLE Y MEDIO AMBIENTE PROBLEMÁTICA ESCUELAS FCF/FACULTADDE FISICA/UNMSM/PERU ............................................................................................................ 45 5.1. Actividades Universitarias en Energías Renovables y Medio Ambiente .......................... 45 5.2. Grupos de Investigación las Energías Renovables y Medio Ambiente ............................ 45 5.3. Propuesta de Proyectos en Energía Renovables .............................................................. 466. CRONOGRAMA DEL TALLER DE INVESTIGACION .................................................................... 477. CONFERENCIAS ........................................................................................................................ 51 INDICADORES DE LA PRODUCTIVIDAD DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA EN LA FCF” ......... 51 PERFIL DE LA CIENCIA .............................................................................................................. 52 LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN EN FÍSICA EN EL INSTITUTO PERUANO DE ENERGÍA NUCLEAR, IPEN ........................................................................................................................ 57 ENERGÍA: SITUACIÓN ACTUAL Y PERSPECTIVAS”.................................................................... 72 LA GEOTERMIA EN EL PERÚ - AVANCES Y PERSPECTIVAS ....................................................... 73 MEDIDAS DE PREPARACIÓN ANTE SISMOS............................................................................. 89 FINACIAMIENTO PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN .................................................................. 92
  • 5. FLUJOS DE VIENTOS EN LA CIUDAD UNIVERSITARIA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Y SU INCIDENCIA EN LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE POR MATERIAL PARTICULADO ........................................................................................................ 95 EVALUACIÓN DEL MODELO CLIMÁTICO CFS PARA EL PRONÓSTICO ESTACIONAL DE ANOMALÍAS DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MAR EN LA REGIÓN NIÑO 1+2 ........... 96 CURRÍCULO POR COMPETENCIAS ......................................................................................... 101 TELECONEXIONES ATMOSFÉRICAS ASOCIADAS A DOS TIPOS DE EL NIÑO” ......................... 110 LA SUPERCONDUCTIVIDAD COMO EJEMPLO DE CONEXIÓN ENTRE LA FÍSICA BÁSICA Y LA APLICADA.......................................................................................................................... 111 METODOLOGÍA Y PROBLEMÁTICA DE LA TESIS PARA OBTENER EL TITULO PROFESIONAL EN CIENCIAS FISICAS CON APLICACIONES EN CARACTERIZACION DE MATERIALES .......................................................................................................................... 1218. EXPOSICION DE PROYECTOS ................................................................................................. 125 ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DE EFECTOS MAGNÉTICOS EN EL TRANSPORTE ELECTRÓNICO DE CUASICRISTALES NANO-ESTRUCTURADOS: EL CASO DEL SISTEMA ICOSAÉDRICO Al64Cu23Fe13..................................................................................................... 125 MAGNETOCONDUCTANCIA DE REDES DE ANTIPUNTOS Y EFECTO FARADAY EN EL GRAFENO” ............................................................................................................................. 126 INFLUENCIA DE LA ESTRUCTURA EN LAS PROPIEDADES DE ARCILLAS: UN ESTUDIO POR DIFRACCIÓN DE RAYOS-X Y TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS ................................................ 127 PRODUCCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS SUPERCONDUCTORAS DE YBa2Cu3O7 SOBRE SUSTRATO SrTiO3 PREPARADAS POR DEPOSICIÓN QUÍMICA. ........... 141 ESTIMACIÓN DE LOS SEDIMENTOS SUSPENDIDOS EN EL SISTEMA MARINO DE USANDO DATOS IMÁGENES DEL SATÉLITE DEIMOS ............................................................. 150 CARACTERIZACIÓN MINERALÓGICA Y ELEMENTAL DE SUELOS CONTAMINADOS POR RELAVES MINEROS DEL DISTRITO DE HUACHOCOLPA, PROVINCIA DE ANGARES, HUANCAVELICA-PERÚ ........................................................................................................... 161 CARACTERIZACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN DE ELECTRONES EN HACES DE FOTONES DE MEGAVOLTAJE DE USO CLÍNICO” .................................................................................... 162 ESTUDIO DEL MODELO DE WESS-ZUMINO-WITTEN COMO UN TIPO DE TEORÍA CUÁNTICA DE CAMPOS ......................................................................................................... 163 ESTUDIO DE LA FORMACIÓN DE ASFALTENOS EN LOS ACEITES DE LUBRICANTES PARA MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA Y SUS EFECTOS EN LOS PARÁMETROS DE OPERACIÓN. .......................................................................................................................... 167 METODOLOGÍA PARA DETERMINAR EL RENDIMIENTO HÍDRICO EN CUENCAS CON POCA INFORMACIÓN APLICACIÓN A LA CUENCA ALTA DEL RIO GRANDE - PUNO............... 182 ESTUDIO MAREOGRÁFICO PARA LA DETERMINACIÓN DEL NIVEL MEDIO DE BAJAMARES DE SICIGIAS ORDINARIAS EN LA BAHÍA DE PARACAS ....................................... 199
  • 6. VARIABILIDAD DE LA HIDROGRAFÍA Y DINÁMICA FÍSICA COSTERA FRENTE A LA COSTADE PERÚ................................................................................................................................. 200ESTRUCTURA COMPOSICIONAL Y MAGNETICA DE ESPECIES DE THEOBROMASCULTIVADAS EN EL CORREDOR AMAZONICO PERUANO .................................................... 210ESTUDIO DE LA SALINIDAD DEL SUELO EN LA CUENCA DE ZAÑA - PERÚ CONIMÁGENES DE SATÉLITE ........................................................................................................ 214PERSPECTIVA DE UN SISTEMA DE REFERENCIA INERCIAL ..................................................... 219CAOS DESPUÉS DEL CAOS ..................................................................................................... 227MECANISMOS DE FORMACIÓN Y PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE ALEACIONESMETÁLICAS NANO-ESTRUCTURADAS, AMORFAS Fe-Nb Y DE COMPOSITES Fe/NbOBTENIDOS POR MECANO-SÍNTESIS DE LA MEZCLA NOMINAL Fe2Nb ................................ 228
  • 7. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente1. INTRODUCCIONActualmente existen dificultades cuando se propone elaborar una definición de lo que significaFísica, pero a continuación presentamos alginas definiciones usadas: La Física es la: ciencia quese ocupa de los componentes fundamentales del Universo, de las fuerzas que éstos ejercenentre sí y de los efectos de dichas fuerzas. También es considerada como la ciencia que se basaen la observación y la medición objetiva de los fenómenos naturales, en los cuales la materiapermanece inalterable. Además, es una ciencia desafiante que pretende comprender comoocurren las cosas en la naturaleza, y porque ocurren de tal manera.El estudio de la física ha ayudado a comprender el universo en forma científica y útil, esto hasido el resultado de un prolongado esfuerzo en el transcurso de la historia. Sin embargo, dichoesfuerzo solo tuvo un éxito notable en los últimos 300 años, desde la época de Isaac Newton,con uno de los máximos logros intelectuales de la humanidad, aun así tampoco se considerauna obra terminada, sino que esta en constante desarrollo.El gran crecimiento de la ciencia ocurrió principalmente en Europa y en Norteamérica, y es unode los más importantes componentes intelectuales de lo que conocemos por civilizaciónactual. Constituyendo así su más sobresaliente característica, el desarrollo de lascomunicaciones, la cual descansa en los trabajos de Maxwell y Hertz.La humanidad ha luchado siempre por sobrevivir en un medio natural que en ocasiones setorna cruel y hostil, situaciones que en su gran mayoría ha sido provocada por la humanidadmisma. En la actualidad enfrentamos falta de materiales, falta de energía, la mismadegradación del medio ambiente entre otros problemas que automáticamente coloca en unasituación critica la seguridad común. Sin embargo tenemos la esperanza de que con elconstante desarrollo de la física como ciencia en conjunto con otras ciencias importantes seelimine la amenaza que afrontamos.Ciertamente la física trabajara un papel importante o más aun principal en la obtención dellogro establecido, que es eliminar el peligro al cual la humanidad gradualmente se haexpuesto, debido a circunstancias de la naturaleza y daños creados por obra de la humanidad.La física es una ciencia de vasto alcance que abarca desde la investigación de partículas sub-atómicas, hasta el estudio de las galaxias muy distantes en los confines del universo conocido.No es fácil clasificar materia tan extensa de manera que resulte ideal para todos los objetivos.Resulta tan amplia la gama en la que podemos hacer física, que en cierto sentido se puedeconsiderar que las áreas más especializadas de las ciencias son ramas de la física, y quegeneralmente quienes las realizan no piensan ni hablan como físicos.En toda la historia de la física, los científicos se han interesado en dar uso práctico de susconocimientos para la elaboración de ciertos dispositivos que ayuden a facilitar una tarea,mediante el uso de los principios de la física. Ejemplo de esto, el reloj de péndulo, elcronometro, la maquina de vapor, el generador, un motor eléctrico, los sistemas de radio yTV… etc.Por lo general los físicos se preocupan por el desarrollo tecnológico sólo en sus primerasetapas, y tan pronto se comprende bien la aplicación de los principios en que se basan, 1
  • 8. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambienteentregan tales dispositivos a los ingenieros para que los perfeccionen y fabriquenmasivamente. A su vez los ingenieros incorporan algunos arreglos para refinar aquel productocreado por la idea de un conocedor de la física. Se puede considerar a la ingeniería como unafísica aplicada1.Por este motivo el Instituto de Investigación de la Facultad de Ciencias Físicas de la UNMSMvio conveniente desarrollar el Taller de Investigación 2011 con el Titulo “Física Aplicada, MedioAmbiente y Energías Renovables”, organizado del 03 al 05 de noviembre del 2011. En elpresente informe se publicaran las ponencias y conferencias recogidas de este evento.2. LA FISICA EN LA SOCIEDADActualmente el físico en el mundo desarrolla su actividad en numerosos campos y ámbitosprofesionales. La aportación de la física hoy por hoy no se limita únicamente al entornouniversitario o a la investigación sino que también está presente en la práctica totalidad de lossectores económicos y de desarrollo. En este informe, se describirá resumidamente loscampos tan dispares en la que se desenvuelven los físicos como la medicina, la meteorología,el medio ambiente, la energía, la informática o la divulgación, reflexionando sobre el presentey el futuro de la física, sobre su desarrollo profesional y sobre la necesidad de hacer un mayoresfuerzo divulgador para dar a conocer las principales capacidades profesionales del físico, asícomo la importancia de la cultura científica en nuestros días (Figura 1). Sectores Económicos y de Desarrollo: Docencia - Sanidad - Informática Físico - Comunicación - Medio Ambiente - Energía Investigación Armamento y Defensa Figura 1. Campos de actividad del físicoTradicionalmente se ha considerado la investigación científica y la docencia como el ámbito deactuación por excelencia de los licenciados y doctores en Ciencias Físicas. No en vano, losnumerosos avances que ha promovido la física a lo largo de la historia, así como la decisivacontribución de físicos ilustres a la sociedad del bienestar (Albert Einstein ha sido nombradopersonaje del siglo XX por publicaciones tan prestigiosas como Times), han situado a estadisciplina en un lugar de privilegio en investigación y enseñanza.El físico ya no se desenvuelve exclusivamente en áreas del conocimiento puramente teóricas.Por el contrario, actualmente, la gran mayoría de titulados en ciencias físicas desarrollan su1 Física y sociedad. Por Víctor Fajer, http://www.ecured.cu/index.php/Año Mundial de la Física 2
  • 9. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambienteactividad al margen de la investigación y se vuelcan a la enseñanza, y algunos se incorporanplenamente al mundo laboral en sectores profesionales tan dispares como la sanidad, lainformática, la economía, las comunicaciones, el medio ambiente o la consultoría. En nuestropaís aun no se conoce la gran versatilidad del físico como un hecho innegable y los coloca enuna compleja situación en la que es preciso hacer un importante esfuerzo divulgador para dara conocer las competencias del físico y la diversidad de salidas profesionales que ofrece estadisciplina en nuestros días.22.1. Las competencias del físicoLa capacidad lógica y de abstracción unida a su formación relacionada con muy diversoscampos de actividad hace que el físico sea un profesional muy atractivo en muchos puestos detrabajo y profesiones. En países como Inglaterra, el sector en el que más físicos se estáncolocando es el de la banca y las finanzas, porque se considera que su formación es muchomás flexible que la de los matemáticos u otros profesionales para analizar mercados,tendencias, correcciones y hacer prospectivas de futuro.3 Debido a esto, La gran mayoría detitulados en Ciencias Físicas desarrollan su actividad al margen de la investigación y laenseñanza.Pero, esta cualidad del físico para adaptarse al mercado laboral y que le permite optar entreuna gran variedad de sectores profesionales y actividades, es a su vez, un arma de doble filo.Por lo general, los logros individuales conseguidos por físicos en multitud de ámbitos norepercuten en el colectivo en su conjunto y sitúa a estos profesionales en una relación dedesventaja frente a otras disciplinas más organizadas y mejor delimitadas. Muchas de lasactividades que desempeña el físico en nuestra sociedad no se vinculan expresamente connuestro colectivo (como es el caso de su papel en el desarrollo de las energías por ejemplo) yesto, a la postre, termina por ser un apoyo para otras disciplinas. En estos momentos, losFísicos tienen ante sí el reto de relacionar ineludiblemente esta profesión con una o variassalidas profesionales concretas4.Actualmente estamos en el momento de cambios que atraviesa la física, es necesario explicara la sociedad, y muy especialmente a aquellos que se encuentran ante la decisión de elegir unacarrera universitaria, cuáles son las salidas profesionales del físico y sus posibilidades en elmercado. Los médicos o los ingenieros de telecomunicaciones tienen bien definida ydelimitada su actividad profesional algo que acerca a muchos estudiantes a estas disciplinas apesar de la gran dedicación y años de esfuerzo que requiere conseguir un titulo profesional deestas características5.Justamente, esta falta de definición y de concreción de la física en ámbitos bien delimitados esuno delos principales motivos por los que algunas disciplinas consideradas como `teóricas´están viendo como año tras año disminuye de manera alarmante las vocaciones de estudiantesen sus aulas. Esta realidad debe llevar a las universidades a revisar sus planteamientos y areplantear el cometido de la docencia en un entorno cada vez más cambiante yprofesionalizado6.2 José Manuel López Cosar. Rev. Física y Sociedad, Nro. 14, 20033 Juan Antonio Cabrera, del departamento de Prospectiva Tecnológica del CIEMAT. Rev. Física ySociedad, Nro. 14, 20034 Diego Hergueta, subdirector de Control Avanzado de Repsol YPF. Rev. Física y Sociedad, Nro. 14, 20035 Miguel Ángel Sabadell, físico y divulgador científico. Rev. Física y Sociedad, Nro. 14, 20036 Alberto Miguel Arruti, físico y periodista. Rev. Física y Sociedad, Nro. 14, 2003 3
  • 10. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente2.2. Física y UniversidadSin lugar a dudas, el ámbito universitario no puede continuar anclado a parámetros queapenas hace algunos años parecían válidos. El prototipo de universidad ajena a los cambiossociales y a las nuevas necesidades de la sociedad se ha quedado obsoleto y resulta necesarioponer en marcha un sistema educativo más acorde con los tiempos actuales; más práctico ymás participativo. Algo está cambiando en el entorno académico en el mundo ya que en losúltimos años la universidad se muestra mucho más receptivas que antes a proyectos dedivulgación y de información sobre la física en general y sobre las salidas profesionales delfísico en la actualidad7.Sin embargo, no sólo resulta necesario que la universidad se amolde a la evolución constantede cualquier sociedad avanzada y a las nuevas perspectivas del mercado laboral, también esmuy importante que las instituciones públicas y los organismos oficiales secunden iniciativasencaminadas a divulgar el conocimiento y fomentar el estudio de las diversas ramas de laciencia. A este respecto, desde el Colegio de Físicos se viene observando un “alentador”cambio de tendencias últimamente y cómo, poco a poco, se consigue una mayor penetracióntanto en estamentos académicos como en administraciones públicas: “En este momentocontamos con unas posibilidades que antes no teníamos y queremos encauzarlas a través del`portal de la física´. Actualmente llegamos a centros de investigación, a colegios profesionales,a empresas públicas y privadas, y debemos aprovechar estas sinergias para dar a conocer elpapel del físico y la importancia de la física en nuestra sociedad”, comenta Gonzalo Echagüe.“En Inglaterra, el sector en el que más Físicos se colocan es el de la banca y las finanzas”Comunicación y marketingUna vez más, como ocurre en tantos sectores de actividad y en tantos otros ámbitos de la vida,la comunicación y el marketing parecen claves para poder seguir avanzando. En palabras dePilar Olivares, jefe de Servicio de Dosimetría y Radioprotección del Hospital Gregorio Marañón,“la sociedad está en continua evolución y la física tiene que adaptarse al mismo ritmo. Esindispensable dar mayor importancia a la comunicación y a la divulgación; dar a conocer lascompetencias profesionales del físico, hacer más comprensibles los fundamentos de la física oexplicar la contribución de ésta área del conocimiento tan decisiva en tantos adelantos denuestra sociedad”.Para ello, según comenta Luis Balairón, jefe de Servicio de Variabilidad y Predicción del Climadel Instituto Nacional de Meteorología y presidente de la Asociación Española deMeteorólogos, “el cometido que se puede llevar a cabo desde medios de comunicaciónespecializados como el `portal de la física´ o desde la universidad, los colegios profesionales yla escuela (con campañas de información y divulgación específica), resulta realmentefundamental si queremos fomentar nuevas vocaciones científicas y divulgar la importancia dela física en la sociedad”.Cultura científica7 De hecho, como comenta Gonzalo Echagüe, presidente del Colegio Oficial de Físicos. Física y Sociedad,Nro. 14, 2003 4
  • 11. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteAsí, mientras los planes de comunicación locales y específicos pueden ser cruciales paraconseguir captar la atención de públicos objetivos y llegar apersonas potencialmenteinteresadas en temas científicos, no menos importante resulta el papel delos medios decomunicación generales o el apoyo de instituciones y responsables políticos.No en vano, actualmente, el problema de la divulgación no se puede restringir únicamente aun ámbito tan concreto como la difusión del papel de los físicos en nuestra sociedad o laimportancia de la física a través de la historia, sino que atañe al conjunto de las ciencias. Comorecuerda Alicia Torrego, gerente del Colegio Oficial de Físicos: “Vivimos un momento históricoen que se está perdiendo la cultura científica. Los estudiantes de enseñanzas medias llegan alas carreras universitarias con grandes lagunas, ya que hoy por hoy la física o la química handejado de ser asignaturas obligatorias en secundaria. La falta de estudios básicos en cienciasestá llevando aun empobrecimiento cultural y a formar profesionales con una educaciónincompleta”.La influencia de la televisiónComo coinciden en señalar los físicos de diversos ámbitos que se dieron cita en este actoorganizado por el Colegio de Físicos, la situación es preocupante y los medios de comunicacióngeneralistas también tienen su grado de responsabilidad, ya que no hace demasiados años seprogramaban series de televisión en las parrillas de las cadenas públicas que despertaban elinterés de la sociedad por la ciencia. Series tan bien hechas y con un fondo científico-divulgativo tan riguroso y formativo como `Erase una vez el hombre´ o `Erase una vez el cuerpohumano´ impactaron a la audiencia entonces y consiguieron grandes cotas de popularidad;mientras que por su parte, programas como `El hombre y la Tierra´, `Cosmos´ o más reciente-mente `Condición Humana´ contribuyeron a despertar muchas vocaciones y carrerascientíficas.“Hoy más que nunca es necesario dar mayor importancia a la comunicación y el marketing,fomentar nuevas vocaciones científicas y divulgar la importancia de la Física en la sociedad”Entonces, ¿por qué actualmente no se emiten programas de divulgación científica cuandovivimos en una era marcada por la investigación y el desarrollo? Según, señala AsunciónSánchez Justel esta realidad resulta incomprensible puesto que “en mi experiencia comodirectora del Planetario de Madrid he podido comprobar que disciplinas como la astronomía yla astrofísica despiertan un gran interés social. En las numerosas campañas de comunicación ydivulgación que hemos llevado acabo en los últimos años, siempre hemos obtenido una granrespuesta del público en general. La gente tiene una gran curiosidad por la ciencia y le gustaaprender y saber más”. Desde el punto de vista de la directora del Planetario de Madrid, si nohay más programas de divulgación científica en televisión es porque “resulta más baratocomprar series documentales sobre vida animal o programas de Naturaleza, que realizar unprograma de divulgación científica de calidad”. Algo que corrobora Miguel Ángel Sabadell, queen su dilatada experiencia en radio y televisión ha podido constatar la poca confianza de losresponsables y directivos de televisión hacia los programas de divulgación científica a pesar deque realmente hay un sector de la población considerable interesado en este tipo deinformaciones. Como recuerda Miguel Ángel, desde el equipo del programa de divulgacióncientífica `2.mil´ tuvimos una experiencia bastante clarificadora al respecto: “durante unaretransmisión de un torneo de tenis en TVE2 se suspendió la emisión de un partido a causa dela lluvia. En este periodo de espera, la dirección de la cadena decidió reprogramar varioscapítulos de `2.mil´. La audiencia residual que dejó el tenis era de un millón y medio depersonas y durante la emisión de la serie de divulgación científica se consiguió una media detres millones de televidentes. Una vez reanudado el partido el share de audiencia volvió a caer 5
  • 12. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientea las cotas iniciales, sin embargo, posteriormente, no se renovaría una segunda entrega de laserie `2.mil´.“Desde hace algunos años el Colegio Oficial de Físicos realiza una gran labor en la divulgacióndela Física”Divulgar, un objetivo prioritarioLa educación científica, tanto en las estructuras y planes de enseñanza, como en lo querespecta a la opinión pública debe ser un objetivo prioritario hoy por hoy. No deja de resultarparadójico que en un momento histórico en que España cuenta con una generación numerosay bien preparada de científicos, y ahora que se está experimentando un espectacularcrecimiento del número de publicaciones de científicos españoles en revistas de prestigiointernacional y del número de citas que dichos trabajos reciben, al mismo tiempo se estéproduciendo una reducción de nuevas vocaciones científicas y un paulatino empobrecimientode la cultura científica en nuestra sociedad.La divulgación de la ciencia, por tanto, debe ser una preocupación que nos ocupe a todos;desde los colegios profesionales, el entorno universitario, o los centros de investigación hastalas instituciones públicas, empresas privadas, o medios de comunicación, sino queremos que lasociedad se dirija hacia un analfabetismo científico. Como escribía recientemente en unartículo publicado en el periódico El País, Jorge Wagengsberg, director del museo de Ciencia deBarcelona, en nuestros días: “Humanidades=cultura–ciencia”SALIDAS PROFESIONALES DEL FÍSICO• DocenciaUna de las principales actividades del físico es la docencia, tanto en la enseñanza secundariacomo en la formación de futuros licenciados. En este sentido, son numerosos los que impartenmaterias relacionadas con la física, y no sólo en facultades de esta licenciatura, sino tambiénen otras de Ciencias e incluso en escuelas politécnicas de diferentes Ingenierías (Industriales,Telecomunicaciones, etc.).• InvestigaciónUna de las principales actividades del físico es la investigación, que desarrollafundamentalmente en el ámbito público. Las mayores fuentes de innovación tecnológica deEspaña, en lo que se refiere a su actividad investigadora, son las universidades y losorganismos públicos de investigación.• Medio ambienteEl medio ambiente como sector multidisciplinar que es, admite gran número de profesionalesdiferentes. Desde este punto de vista, el físico es un técnico competente para la realización deEvaluaciones de Impacto Ambiental, para el desarrollo de Sistemas de GestiónMedioambiental y la elaboración de proyectos relacionados con los Residuos Sólidos Urbanos,Industriales y Sanitarios, Contaminación de las Aguas y los Suelos, etc. Sin embargo, el físicopor su formación, es idóneo para temas relacionados con la Contaminación Atmosférica, laAcústica Ambiental, la Energía y los Residuos Radiactivos. 6
  • 13. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente• Producción de EnergíaEn el sector energético tradicional, existen físicos que trabajan en centrales nucleares y encentrales térmicas. En el de las energías alternativas, encontraremos físicos en centraleseólicas y solares térmicas, e incluso desarrollando pequeñas instalaciones de energía solarfotovoltaica.• ElectrónicaEs muy importante la participación del físico en la industria de los circuitos integrados, en laindustria de los automatismos (robótica) y en empresas de instalaciones de baja, media y altatensión.• MedicinaLa participación de los físicos en el mundo de la medicina es destacada. Desde 1997 existe unaespecialidad de postgrado, la Radiofísica Hospitalaria, que dura tres años y se realiza en elámbito hospitalario. Pero los físicos llevan colaborando en el campo de la medicina en Españadesde hace más de cuarenta años. En los hospitales, los físicos especialistas realizan tareasconcretas de tipo asistencial como son la planificación de tratamientos con radiacionesionizantes, el control de calidad de los equipos de terapia y diagnóstico, el diseño y control deinstalaciones radiactivas, las tareas de protección radiológica aplicables a pacientes, público ypersonal etc. Además, en algunos hospitales colaboran físicos no especialistas que realizandiversas tareas, como el mantenimiento de equipos, programas informáticos etc.• Magnetismo.Señalaremos la industria de las memorias magnéticas de grabación, así como las empresas querealizan medidas de campos magnéticos.• Acústica.Son numerosas las empresas dedicadas al desarrollo de proyectos relacionados con la acústica,para los que suelen emplear a físicos. Dichas empresas se dedican, entre otros aspectos, a larealización de aislamientos y a la implementación de barreras contra el ruido, a la medición dela contaminación acústica, e incluso, al diseño de edificios con buenas condiciones sonoras.• Nuevas tecnologías de la información.Existe un gran porcentaje de físicos que se dedican a la informática, realizando trabajos tantode programador como de analista de sistemas. El desarrollo de equipos informáticos tambiénes un campo en el que podremos encontrar físicos. Por último, nos gustaría destacar el sectorde las telecomunicaciones (telefonía, redes informáticas, internet, etc.) en el que, como yadijimos, la participación del físico está muy extendida.• Tecnología espacial y aeronáutica.En este campo, el físico aporta sus conocimientos de informática y astrofísica. Así pues, existenfísicos en empresas que se dedican a la realización de estudios de telemetría y teledetección,al diseño de radares, a las comunicaciones vía satélite, etc.• Armamento y defensa. 7
  • 14. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLos físicos han tenido una participación destacada en desarrollar tecnologías de la informacióny tecnología espacial y aeronáutica para la defensa. En lo que al armamento se refiere, existenfísicos trabajando en empresas que se dedican a la producción de explosivos.• Ciencias atmosféricasLa predicción meteorológica es un aspecto que concentra numerosos físicos tanto en elInstituto Nacional de Meteorología como en empresas que se dedican al estudio de dichaspredicciones.• Economía y finanzasActualmente el mundo de la economía y las finanzas está empezando a incorporar físicos. Laeconomía es un sistema complejo adaptativo y para el estudio de su evolución son ideales losconocimientos sobre sistemas aleatorios de los licenciados en CC. Físicas.• Instrumentación científico-técnicaGran parte de la instrumentación utilizada en laboratorios de medida, tanto de centros deinvestigación como de industrias, se basa en fundamentos físicos; por esto las empresas que sededican al diseño y la fabricación de este tipo de productos deciden ocupar sus puestos conlicenciados en CC. Físicas• Metrología y calibraciónNos referiremos fundamentalmente a los laboratorios de ensayo y calibración industrial, quejunto con el Centro Español de Metrología, aportan a la industria española la infraestructuranecesaria para soportar las actividades metrológicas que sus sistemas de calidad les exigen. Enestos laboratorios la participación de físicos es notable.• Geodesia y prospecciónExisten físicos en empresas dedicadas a la realización de sondeos, estudios de sismología,prospecciones geológicas, etc.La ciencia es un conjunto organizado de conocimientos, que de manera constante y crecientebusca explicaciones de las cosas. La tecnología, sin embargo busca la aplicación de leyes yprincipios de las ciencias para fabricar o mejorar algunos productos. Esto de una manera une alas ciencias con la tecnología de manera que se necesita de una para la existencia de otra.Ejemplo de esto.- Un científico necesita de aparatos modernos y tecnológicamente preparadospara mantenerse a la vanguardia del estudio de la ciencia, y sin dicha ciencia no existiese latecnología que hoy conocemos.3. FISICA APLICADA 8
  • 15. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteFísica aplicada es un término genérico que indica la parte de la física que se interesaparticularmente por el uso de tecnologías. "Aplicada" se distingue de "pura" mediante unasutil combinación de factores como la motivación de investigación, y la relación entretecnología y ciencia que influencia este trabajo.1 Usualmente difiere de la ingeniería en que lafísica aplicada no se interesa en el progreso de algo en particular, pero apunta a utilizar la físicao la conducta investigadora física para el desarrollo de nuevas tecnologías o para resolver unproblema de la ingeniería, este método es similar al utilizado por la matemática aplicada. Enotras palabras, física aplicada se basa en las leyes fundamentales y los conceptos básicos de lasciencias físicas pero se enfoca a utilizar estos principios científicos a sistemas prácticos. Losfísicos aplicados también pueden estar interesados en el uso de la física para investigacionescientíficas, por ejemplo, las personas que trabajan en aceleradores de partículas buscanconstruir mejores aceleradores para la investigación de la física teórica3.1. Áreas de investigación:3.1.1. AcústicaLa acústica es una rama de la física interdisciplinaria que estudia el sonido, infrasonido yultrasonido, es decir ondas mecánicas que se propagan a través de la materia (tanto sólidacomo líquida o gaseosa) (no se propagan en el vacío) por medio de modelos físicos ymatemáticos. A efectos prácticos, la acústica estudia la producción, transmisión,almacenamiento, percepción o reproducción del sonido. La ingeniería acústica es la rama de laingeniería que trata de las aplicaciones tecnológicas de la acústica.La acústica considera el sonido como una vibración que se propaga generalmente en el aire auna velocidad de 343 m/s (aproximadamente 1 km cada 3 segundos), ó 1.235 km/h encondiciones normales de presión y temperatura (1 atm y 20 °C).RamasAlgunas ramas de la física acústica:Aeroacústica: generación de sonido debido al movimiento violento en el aire.Acústica en física: análisis de los fenómenos sonoros, mediante modelos físicos y matemáticos.Acústica arquitectónica: estudio del control del sonido, tanto del aislamiento entre recintoshabitables (casas, cuartos o habitaciones), como del acondicionamiento acústico de locales(salas de conciertos, teatros, etc.), amortiguándolo mediante materiales blandos, oreflejándolo con materiales duros para que la construcción o la estructura del lugar permita elmáximo aprobechamiento del sonido o bien hacer que en sonido disminusca y no traspase losmuros o paredes.Psicoacústica: estudia la percepción del sonido en humanos, la capacidad para localizarespacialmente la fuente, es decir su ubicación, la calidad observada de los métodos decompresión de audio, etcétera.Bioacústica: estudio de la audición animal (murciélagos, perros, delfines, etc.) y asícomprender como utilizan el sentido auditivo (como radares, detectando sonidos de bajafrecuencia o como protección para si mismo).Acústica ambiental: estudio del sonido en exteriores, el ruido ambiental y sus efectos en laspersonas y la naturaleza, estudio de fuentes de ruido como el tránsito vehicular, ruidogenerado por trenes y aviones, establecimientos industriales, talleres, locales de ocio y el ruidoproducido por el vecindario (la contaminación auditiva). 9
  • 16. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteAcústica subacuática: relacionada sobre todo con la detección de objetos mediante el sonido(se utiliza en barcos o en submarinos sonar).Acústica musical: estudio de la producción de sonido en los instrumentos musicales, y de lossistemas de afinación de la escala.Electroacústica: estudia el tratamiento electrónico del sonido, incluyendo la captación(micrófono y estudios de grabación), procesamiento (efectos, filtrado comprensión, etc.)amplificación, grabación, producción (altavoces), etc.Acústica fisiológica: estudio del funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja a lacorteza cerebral (el oído y sus componentes, así como sus repercusiones, enfermedades ytrastornos).Acústica fonética: análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones.Macroacústica: estudio de los sonidos extremadamente intensos, como el de las explosiones,turborreactores, entre otros.3.1.2. AgrofísicaLa Agrofísica es la rama de la ciencia que mezcla los campos de la física y la agronomía, trata elestudio y la descripción de los ecosistemas agrícolas y los objetos biológicos que son afectadospor la actividad humana utilizando métodos característicos de la física. La agrofísica esta muyrelacionada con la biofísica, pero se distingue de ella, en que esta restringida a la biología delas plantas, los animales, y el suelo, involucrados en agricultura, y en la biodiversidad. Sediferencia de la biofísica en que toma en cuenta las características especificas de los objetosinvestigados como el conocimiento de la nutrición, la agronomía, la biotecnología, la genética,etc.La agrofísica se relaciona con algunas ciencias básicas como la biología; en su metodología yconocimientos (especialmente en el campo de la ecología del medio ambiente y la fisiologíavegetal), y la física, de la que adquiere los métodos de investigación, especialmente losmodelos físicos y de experimentación.La agrofísica no se limita a resolver sólo los problemas técnicos de la agronomía y no es sólouna aplicación práctica de la ciencia. Lo que la hace diferente a la ingeniería agrícola y leproporciona una base para clasificarla como una ciencia fundamental.Los modelos físicos, estrechamente relacionada con la biofísica, están dispuestos a resolver, yasea global o localmente los aspectos del comportamiento de los ecosistemas complejos quedeben estudiarse, como el consumo de energía, seguridad alimenticia, etc.3.1.3. BalísticaEs el estudio científico (física y química) de todo lo relativo al movimiento de los proyectiles(balas, bombas de gravedad, cohetes, misiles balísticos, etc).El estudio de la balística se centra en el estudio de las fuerzas, trayectorias, rotaciones ycomportamientos diversos de los proyectiles en diferentes ambientes de empleo, además dela forma del proyectil, sustancias, temperaturas, presiones gaseosas, etc., situaciones quesuceden en las diferentes fases del disparo, desplazamiento del proyectil a lo largo del ánima y 10
  • 17. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientesalida al exterior, trayectoria e impacto. El estudio de la balística centrado en las armas defuego es parte de los estudios forenses.3.1.4. BiofísicaLa biofísica es la ciencia que estudia la biología con los principios y métodos de la física. Sediscute si la biofísica es una rama de la física o de la biología. Desde un punto de vista puedeconcebirse que los conocimientos y enfoques acumulados en la física "pura" pueden aplicarseal estudio de los sistemas biológicos. En ese caso la biofísica le aporta conocimientos a labiología, pero no a la física, sin embargo, le ofrece a la física evidencia experimental quepermite corroborar teorías. Ejemplos en ese sentido son la física de la audición, labiomecánica, los motores moleculares, comunicación molecular, entre otros campos de labiología abordada por la física.Otros estudiosos consideran que existen ramas de la física que deben desarrollarse aprofundidad como problemas físicos específicamente relacionados con la materia viviente. Así,por ejemplo, las polímeros biológicos (como las proteínas) no son lo suficientemente grandescomo para poderlos tratar como un sistema mecánico, a la vez que no son lo suficientementepequeños como para tratarlos como moléculas simples en solución. Los cambios energéticosque ocurren durante una reacción química catalizada por una enzima, o fenómenos como elacoplamiento químico-osmótico parecen requerir más de un enfoque físico teórico profundoque de una evaluación biológica.Entre esos dos extremos aparecen problemas como la generación y propagación del impulsonervioso donde se requiere un pensamiento biológico, más un pensamiento físico así comoalgo cualitativamente nuevo que aparece con la visión integradora del problema.Una subdisciplina de la biofísica es la dinámica molecular, que intenta explicar las propiedadesquímicas de las biomoléculas a través de su estructura y sus propiedades dinámicas y deequilibrio. Otra subdisciplina que se encuentra actualmente en boga es la biología de sistemas,en la que normalmente se renuncia al detalle molecular para tratar de entender lasinteracciones globales de los sistemas vivos.Áreas de la BiofísicaBiomecánica: Estudia los modelos, fenómenos y leyes que sean relevantes en el movimiento(incluyendo el estático) de los seres vivos.Bioacústica: Usualmente se refiere a la investigación de la producción del sonido, su dispersióna través de un medio y su recepción en animales.Motores moleculares: Están en el origen de todos los movimientos de los seres vivos.Comunicación molecular: La transmisión y recepción de información por medio de lasmoléculas.División celular: Una parte muy importante del ciclo celular en la que una célula inicial sedivide para formar células hijas.3.1.5. Física aplicada a la economía 11
  • 18. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLa econofísica es un novedoso campo de investigación científica que aplica teorías y métodos,originalmente desarrollados por físicos, para entender y resolver problemas en la Economía y,especialmente, aquellos que involucran aspectos estocásticos y de Dinámica no lineal.Ejemplos de econofísica incluyen el uso de la teoría de la Percolación para explicarfluctuaciones en los mercados, el uso de modelos de infarto cardíaco, criticalidadautorganizada y dinámica de placas tectónicas para explicar las caídas en las bolsas de valores.La Econofísica se preocupa por explicar fenómenos de escalamiento y autosimilares como lasleyes de potencias en la distribución de la riqueza. Otro problema de la Econofísica, es elestudio de la existencia de caos determinista en los patrones de transacciones económicas ysus horizontes de predicción temporal.La econofísica surgió en los Años 1990, principalmente en el entorno del prestigiado InstitutoSanta Fe de Nuevo México, que se especializa al estudio de los Sistemas complejos. Uno de losprincipales exponentes de la Econofísica es Brian Arthur, quien acuñó el término economíaadaptativa para denominar sistemas económicos formados por un número grande de agentesque realizan transacciones de tipo económico. El mejor ejemplo se conoce como el problemadel bar "El Farol". Aparentemente, fue el profesor de física de la Universidad de Boston EugeneStanley, el primero en llamar así a esta disciplina.Es importante mencionar que la Econofísica se contrapone en métodos y filosofía a laeconomía clásica pues considera que, ésta última, se basa en fundamentos teóricos derivadosde una termodinámica del equilibrio que es inaplicable a la realidad.Una rama de estudio emparentada con la Econofísica es la Sociofísica que estudia fenómenossociales desde la óptica de los Sistemas complejos y la Dinámica nolineal.3.1.6. Física computacionalSe denomina física computacional a una rama de la física que se centra en la elaboración demodelos por ordenador de sistemas con muchos grados de libertad. En general, se efectúanmodelos microscópicos en los cuales las "partículas" obedecen a una dinámica simplificada, yse estudia el que puedan reproducirse las propiedades macroscópicas a partir de este modelomuy simple de las partes constituyentes.La manera en que se realizan las simulaciones es resolviendo las ecuaciones que gobiernan elsistema. Por lo general, son grandes sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias oecuaciones diferenciales a derivadas parciales, que no pueden ser resueltos de maneraanalítica.A menudo, la dinámica simplificada de las "partículas" tiene cierto grado de aleatoriedad. Engeneral, esta vertiente se denomina Método de Montecarlo, nombre que le viene por loscasinos de Montecarlo como forma jocosa de recordar que el método usa la aleatoriedad.Otras simulaciones se basan en que la evolución de una "partícula" en el sistema depende,exclusivamente, del estado de las partículas vecinas, y se rige mediante reglas muy simples y,en principio, determinadas. A esto se le llama simulaciones con autómatas celulares. Unejemplo clásico, aunque más matemático que físico, es el famoso Juego de la vida, ideado porJohn Conway. 12
  • 19. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLa física computacional tiene sus aplicaciones más relevantes en física del estado sólido(magnetismo, estructura electrónica, dinámica molecular, cambios de fase, etc.), Física NoLineal, dinámica de fluidos, astrofísica (simulaciones del Sistema Solar, por ejemplo), Física departículas (teoría de campos/teorías gauge en el reticulado espacio-temporal, especialmentepara la Cromodinámica Cuántica (QCD)).Las simulaciones que se realizan en física computacional requieren gran capacidad de cálculo,por lo que en muchos casos es necesario utilizar supercomputadores o clusters decomputadores en paralelo.3.1.7. Física de las comunicacionesLa Física de las comunicaciones es una de las áreas de la física aplicada que trata diversos tiposde sistemas de comunicación. Telefonía móvil Comunicaciones ópticas Radio Red de computadoras Telecomunicaciones Teléfono Telégrafo Televisión3.1.8. Teoría de controlLa Teoría de Control es un campo interdisciplinario de la ingeniería y las matemáticas, quetrata con el comportamiento de sistemas dinámicos. A la salida deseada de un sistema se lellama referencia. Cuando una o más variables de salida de un sistema necesitan seguir ciertareferencia sobre el tiempo, un controlador manipula la entrada al sistema para obtener elefecto deseado en la salida del sistema (retroalimentación).3.1.9. BiotecnologíaLa biotecnología es la tecnología basada en la biología, especialmente usada en agricultura,farmacia, ciencia de los alimentos, medio ambiente y medicina. Se desarrolla en un enfoquemultidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias como biología, bioquímica,genética, virología, agronomía, ingeniería, física, química, medicina y veterinaria entre otras.Tiene gran repercusión en la farmacia, la medicina, la microbiología, la ciencia de losalimentos, la minería y la agricultura entre otros campos. Probablemente el primero que usóeste término fue el ingeniero húngaro Károly Ereki, en 1919, quien la introdujo en su libroBiotecnología en la producción cárnica y láctea de una gran explotación agropecuaria.Según el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992, la biotecnología podría definirse como"toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivadospara la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos". 13
  • 20. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEl Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología del Convenio sobre laDiversidad Biológica5 define la biotecnología moderna como la aplicación de: Técnicas in vitro de ácido nucleico, incluidos el ácido desoxirribonucleico (ADN) recombinante y la inyección directa de ácido nucleico en células u orgánulos, o La fusión de células más allá de la familia taxonómica que superan las barreras fisiológicas naturales de la reproducción o de la recombinación y que no son técnicas utilizadas en la reproducción y selección tradicional.AplicacionesLa biotecnología tiene aplicaciones en importantes áreas industriales como lo son la atenciónde la salud, con el desarrollo de nuevos enfoques para el tratamiento de enfermedades; laagricultura con el desarrollo de cultivos y alimentos mejorados; usos no alimentarios de loscultivos, como por ejemplo plásticos biodegradables, aceites vegetales y biocombustibles; ycuidado medioambiental a través de la biorremediación, como el reciclaje, el tratamiento deresiduos y la limpieza de sitios contaminados por actividades industriales. A este uso específicode plantas en la biotecnología se llama biotecnología vegetal. Además se aplica en la genéticapara modificar ciertos organismos.Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y suelen clasificarse en:  Biotecnología roja: se aplica a la utilización de biotecnología en procesos médicos. Algunos ejemplos son el diseño de organismos para producir antibióticos, el desarrollo de vacunas más seguras y nuevos fármacos, los diagnósticos moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación génica.  Biotecnología blanca: también conocida como biotecnología industrial, es aquella aplicada a procesos industriales. Un ejemplo de ello es el diseño de microorganismos para producir un producto químico o el uso de enzimas como catalizadores industriales, ya sea para producir productos químicos valiosos o destruir contaminantes químicos peligrosos (por ejemplo utilizando oxidorreductasas). También se aplica a los usos de la biotecnología en la industria textil, en la creación de nuevos materiales, como plásticos biodegradables y en la producción de biocombustibles. Su principal objetivo es la creación de productos fácilmente degradables, que consuman menos energía y generen menos desechos durante su producción.8 La biotecnología blanca tiende a consumir menos recursos que los procesos tradicionales utilizados para producir bienes industriales.  Biotecnología verde: es la biotecnología aplicada a procesos agrícolas. Un ejemplo de ello es el diseño de plantas transgénicas capaces de crecer en condiciones ambientales desfavorables o plantas resistentes a plagas y enfermedades. Se espera que la biotecnología verde produzca soluciones más amigables con el medio ambiente que los métodos tradicionales de la agricultura industrial. Un ejemplo de esto es la ingeniería genética en plantas para expresar plaguicidas, con lo que se elimina la necesidad de la aplicación externa de los mismos, como es el caso del maíz.  Biotecnología azul: también llamada biotecnología marina, es un término utilizado para describir las aplicaciones de la biotecnología en ambientes marinos y acuáticos. 14
  • 21. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Aún en una fase temprana de desarrollo sus aplicaciones son prometedoras para la acuicultura, cuidados sanitarios, cosmética y productos alimentarios.Biorremediación y biodegradaciónLa biorremediación es el proceso por el cual son utilizados microorganismos para limpiar unsitio contaminado. Los procesos biológicos desempeñan un papel importante en la eliminaciónde contaminantes y la biotecnología aprovecha la versatilidad catabólica de losmicroorganismos para degradar y convertir dichos compuestos. En el ámbito de lamicrobiología ambiental, los estudios basados en el genoma abren nuevos campos deinvestigación in silico ampliando el panorama de las redes metabólicas y su regulación, asícomo pistas sobre las vías moleculares de los procesos de degradación y las estrategias deadaptación a las cambiantes condiciones ambientales. Los enfoques de genómica funcional ymetagenómica aumentan la comprensión de las distintas vías de regulación y de las redes deflujo del carbono en ambientes no habituales y para compuestos particulares, que sin dudaaceleraran el desarrollo de tecnologías de biorremediación y los procesos debiotransformación.Los entornos marítimos son especialmente vulnerables ya que los derrames de petróleo enregiones costeras y en mar abierto son difíciles de contener y sus daños difíciles de mitigar.Además de la contaminación a través de las actividades humanas, millones de toneladas depetróleo entran en el medio ambiente marino a través de filtraciones naturales. A pesar de sutoxicidad, una considerable fracción del petróleo que entra en los sistemas marinos se eliminapor la actividad de degradación de hidrocarburos llevada a cabo por comunidadesmicrobianas, en particular, por las llamadas bacterias hidrocarbonoclásticas (HCB). Ademásvarios microorganismos como Pseudomonas, Flavobacterium, Arthrobacter y Azotobacterpueden ser utilizados para degradar petróleo. El derrame del barco petrolero Exxon Valdez enAlaska en 1989 fue el primer caso en el que se utilizó biorremediación a gran escala de maneraexitosa, estimulando la población bacteriana suplementándole nitrógeno y fósforo que eranlos limitantes del medio.BioinformáticaLa bioinformática es un campo interdisciplinario que se ocupa de los problemas biológicosusando técnicas computacionales y hace que sea posible la rápida organización y análisis de losdatos biológicos. Este campo también puede ser denominado biología computacional, y puededefinirse como, "la conceptualización de la biología en término de moléculas y, a continuación,la aplicación de técnicas informáticas para comprender y organizar la información asociada aestas moléculas, a gran escala". La bioinformática desempeña un papel clave en diversas áreas,tales como la genómica funcional, la genómica estructural y la proteómica, y forma uncomponente clave en el sector de la biotecnología y la farmacéutica.BioingenieríaLa ingeniería biológica o bioingeniería es una rama de ingeniería que se centra en labiotecnología y en las ciencias biológicas. Incluye diferentes disciplinas, como la ingenieríabioquímica, la ingeniería biomédica, la ingeniería de procesos biológicos, la ingeniería debiosistemas, etc. Se trata de un enfoque integrado de los fundamentos de las cienciasbiológicas y los principios tradicionales de la ingeniería.Los bioingenieros con frecuencia trabajan escalando procesos biológicos de laboratorio aescalas de producción industrial. Por otra parte, a menudo atienden problemas de gestión, 15
  • 22. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambienteeconómicos y jurídicos. Debido a que las patentes y los sistemas de regulación (por ejemplo, laFDA en EE.UU.) son cuestiones de vital importancia para las empresas de biotecnología, losbioingenieros a menudo deben tener los conocimientos relacionados con estos temas.Existe un creciente número de empresas de biotecnología y muchas universidades de todo elmundo proporcionan programas en bioingeniería y biotecnología de forma independiente.Ventajas y riesgosVentajasEntre las principales ventajas de la biotecnología se tienen: Rendimiento superior. Mediante los OGM el rendimiento de los cultivos aumenta, dando más alimento por menos recursos, disminuyendo las cosechas perdidas por enfermedad o plagas así como por factores ambientales. Reducción de pesticidas. Cada vez que un OGM es modificado para resistir una determinada plaga se está contribuyendo a reducir el uso de los plaguicidas asociados a la misma que suelen ser causantes de grandes daños ambientales y a la salud. Mejora en la nutrición. Se puede llegar a introducir vitaminas y proteínas adicionales en alimentos así como reducir los alergenos y toxinas naturales. También se puede intentar cultivar en condiciones extremas lo que auxiliaría a los países que tienen menos disposición de alimentos. Mejora en el desarrollo de nuevos materiales.La aplicación de la biotecnología presenta riesgos que pueden clasificarse en dos categoríasdiferentes: los efectos en la salud de los monos que son los humanos y de los animales y lasconsecuencias ambientales.4 Además, existen riesgos de un uso éticamente cuestionable de labiotecnología moderna.Riesgos para el medio ambienteEntre los riesgos para el medio ambiente cabe señalar la posibilidad de polinización cruzada,por medio de la cual el polen de los cultivos genéticamente modificados (GM) se difunde acultivos no GM en campos cercanos, por lo que pueden dispersarse ciertas característicascomo resistencia a los herbicidas de plantas GM a aquellas que no son GM.22 Esto que podríadar lugar, por ejemplo, al desarrollo de maleza más agresiva o de parientes silvestres conmayor resistencia a las enfermedades o a los estreses abióticos, trastornando el equilibrio delecosistema.Otros riesgos ecológicos surgen del gran uso de cultivos modificados genéticamente con genesque producen toxinas insecticidas, como el gen del Bacillus thuringiensis. Esto puede hacer quese desarrolle una resistencia al gen en poblaciones de insectos expuestas a cultivos GM.También puede haber riesgo para especies que no son el objetivo, como aves y mariposas, porplantas con genes insecticidas.También se puede perder biodiversidad, por ejemplo, como consecuencia del desplazamientode cultivos tradicionales por un pequeño número de cultivos modificados genéticamente".4 16
  • 23. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteRiesgos para la saludExisten riesgos de transferir toxinas de una forma de vida a otra, de crear nuevas toxinas o detransferir compuestos alergénicos de una especie a otra, lo que podría dar lugar a reaccionesalérgicas imprevistas.Existe el riesgo de que bacterias y virus modificados escapen de los laboratorios de altaseguridad e infecten a la población humana o animal.Los agentes biológicos se clasifican, en función del riesgo de infección, en cuatro grupos: Agente biológico del grupo 1: aquel que resulta poco probable que cause una enfermedad en el hombre. Agente biológico del grupo 2: aquel que puede causar una enfermedad en el hombre y puede suponer un peligro para los trabajadores, siendo poco probable que se propague a la colectividad y existiendo generalmente profilaxis o tratamiento eficaz. Agente biológico del grupo 3: aquel que puede causar una enfermedad grave en el hombre y presenta un serio peligro para los trabajadores, con riesgo de que se propague a la colectividad y existiendo generalmente una profilaxis o tratamiento eficaz. Agente biológico del grupo 4: aquel que causando una enfermedad grave en el hombre supone un serio peligro para los trabajadores, con muchas probabilidades de que se propague a la colectividad y sin que exista generalmente una profilaxis o un tratamiento eficaz.3.1.10. Dinámica de fluidosLa mecánica de fluidos es la rama de la mecánica de medios continuos (que a su vez es unarama de la física) que estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como lasfuerzas que los provocan.1 La característica fundamental que define a los fluidos es suincapacidad para resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida).También estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita. La hipótesisfundamental en la que se basa toda la mecánica de fluidos es la hipótesis del medio continuoCampos de estudio: acústica aerodinámica aeroelasticidad Oleohidráulica hidrostática hidrodinámica hemodinámica máquinas hidráulicas reología tránsito vehicular 17
  • 24. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente3.1.11. Dinámica de vehículosLa dinámica de vehículos estudia el comportamiento dinámico de los vehículos terrestres. Esuna parte de la ingeniería principalmente basada en mecánica clásica pero también puedeinvolucrar otras áreas, tales como química, física del estado sólido, mecánica de fluidos,ingeniería eléctrica, comunicación, psicología, teoría de control, etc.Para los vehículos de dos ruedas, véase dinámica de la bicicleta y de la motocicleta. Para ladinámica de los vehículos aéreos, véase aerodinámica.3.1.12. Electrónica analógicaLa electrónica analógica es una parte de la electrónica que estudia los sistemas en los cualessus variables; tensión, corriente, etc, varían de una forma continua en el tiempo, pudiendotomar infinitos valores (al menos teóricamente). En contraposición se encuentra la electrónicadigital donde las variables solo pueden tomar valores discretos, teniendo siempre un estadoperfectamente definido.Pongamos un ejemplo:Disponemos de una medida real concreta; la longitud total de un coche, por ejemplo.En un sistema digital esta medida podría ser de 4 metros o de 4 metros y 23 centímetros.Podremos darle la precisión que queramos pero siempre serán cantidades enterasEn un sistema analógico la medida seria la real; es decir 4,233648596... en teoría hasta quellegásemos a la mínima cantidad de materia existente (siempre que el sistema de medida sealo suficientemente exacto).3.1.13. Electrónica cuánticaLa electrónica cuántica es el área de la física que se ocupa de los efectos de la mecánicacuántica en el comportamiento de los electrones en la materia y de sus interacciones con losfotones.Hoy raramente se considera un subcampo en su propio derecho, ya que ha sido absorbida porotros campos: la física de estado sólido regularmente toma en cuenta la mecánica cuántica, yusualmente trata sobre los electrones. La aplicación específica de la electrónica se investigadentro de la física del semiconductor.El campo también abarca los procesos básicos de la operación del láser donde los fotonesestán interactuando con los electrones: absorción, emisión espontánea, y emisión estimulada.El término fue usado principalmente entre los años 1950 y los años 1970. Hoy, el resultado dela investigación de este campo es usado principalmente en óptica cuántica, especialmentepara la parte de ella que se nutre no de la física atómica sino de la física de estado sólido. 18
  • 25. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente3.1.14. Electrónica digitalLa electrónica digital es una parte de la electrónica que se encarga de sistemas electrónicos enlos cuales la información está codificada en dos únicos estados. A dichos estados se les puedellamar "verdadero" o "falso", o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose a que en un circuitoelectrónico digital hay dos niveles de tensión.Electrónicamente se les asigna a cada uno un voltaje o rango de voltaje determinado, a los quese les denomina niveles lógicos, típicos en toda señal digital. Por lo regular los valores devoltaje en circuitos electrónicos pueden ir desde 1.5, 3, 5, 9 y 18 voltios dependiendo de laaplicación, así por ejemplo, en una radio de transistores convencional las tensiones de voltajeson por lo regular de 5 y 12 voltios al igual que se utiliza en los discos duros IDE decomputadora.Se diferencia de la electrónica analógica en que, para la electrónica digital un valor de voltajecodifica uno de estos dos estados, mientras que para la electrónica analógica hay una infinidadde estados de información que codificar según el valor del voltaje.Esta particularidad permite que, usando Álgebra Booleana y un sistema de numeraciónbinario, se puedan realizar complejas operaciones lógicas o aritméticas sobre las señales deentrada, muy costosas de hacer empleando métodos analógicos.La electrónica digital ha alcanzado una gran importancia debido a que es utilizada para realizarautómatas y por ser la piedra angular de los sistemas microprogramados como son losordenadores o computadoras.Los sistemas digitales pueden clasificarse del siguiente modo:Sistemas cableados Combinacionales Secuenciales Memorias ConvertidoresSistemas programados Microprocesadores Microcontroladores3.1.15. Energía solar fotovoltaicaLa energía solar fotovoltaica es un tipo de electricidad renovable (energía eléctrica, -voltaica)obtenida directamente de los rayos del sol (foto) gracias a la foto-detección cuántica de undeterminado dispositivo; normalmente una lámina metálica semiconductora llamada célulafotovoltaica, o una deposición de metales sobre un sustrato llamada capa fina. También estánen fase de laboratorio métodos orgánicos.Se usa para alimentar innumerables aparatos autónomos, para abastecer refugios o casasaisladas y para producir electricidad para redes de distribución. 19
  • 26. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEstos están formados por un cristal o lámina transparente superior y un cerramiento inferiorentre los que queda encapsulado el sustrato conversor y sus conexiones eléctricas. La láminainferior puede ser transparente, pero lo más frecuente es un plástico al que se le suelen añadirunas láminas finas y transparentes que se funden para crear un sellado antihumedad, aislante,transparente y robusto.La corriente eléctrica continua que proporcionan los módulos fotovoltaicos se puedetransformar en corriente alterna mediante un aparato electrónico llamado inversor e inyectaren la red eléctrica, operación actualmente sujeta a subvenciones en muchos lugares para unamayor viabilidad.El proceso, simplificado, sería el siguiente: Se genera la energía a bajas tensiones (380-800 V) yen corriente continua. Se transforma con un inversor en corriente alterna. Mediante un centrode transformación se eleva a Media tensión (15 ó 25 kV) y se inyecta en las redes detransporte de la compañía.En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil,como estaciones meteorológicas o repetidores de comunicaciones, se emplean las placasfotovoltaicas como alternativa económicamente viable. Para comprender la importancia deesta posibilidad, conviene tener en cuenta que aproximadamente una cuarta parte de lapoblación mundial no tiene acceso a la energía eléctrica.3.1.16. Ensayo no destructivoSe denomina ensayo no destructivo (también llamado END, o en inglés NDT de nondestructivetesting) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de formapermanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos nodestructivos implican un daño imperceptible o nulo. Los diferentes métodos de ensayos nodestructivos se basan en la aplicación de fenómenos físicos tales como ondaselectromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad,absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestraexaminada.Se identifican comúnmente con las siglas: PND; y se consideran sinónimos a: Ensayos nodestructivos (END), inspecciones no destructivas y exámenes no destructivos.En general los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de lavariable a medir que los ensayos destructivos. Sin embargo, suelen ser más baratos para elpropietario de la pieza a examinar, ya que no implican la destrucción de la misma. Enocasiones los ensayos no destructivos buscan únicamente verificar la homogeneidad ycontinuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos provenientes delos ensayos destructivos.La amplia aplicación de los métodos de ensayos no destructivos en materiales se encuentranresumidas en los tres grupos siguientes: Defectología. Permite la detección de discontinuidades, evaluación de la corrosión y deterioro por agentes ambientales; determinación de tensiones; detección de fugas. 20
  • 27. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Caracterización. Evaluación de las características químicas, estructurales, mecánicas y tecnológicas de los materiales; propiedades físicas (elásticas, eléctricas y electromagnéticas); transferencias de calor y trazado de isotermas. Metrología. Control de espesores; medidas de espesores por un solo lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado.AplicacionesLos ensayos no destructivos se utilizan en una variedad de ramas que cubren una gran gamade actividades industriales.En la industria automotriz:  Partes de motores  ChasisEn aviación e industria aeroespacial:  Exteriores  Chasis  Plantas generadoras  Motores a reacción  Cohetes espacialesEn construcción:  Ensayos de integridad en pilotes y pantallas  Estructuras  PuentesEn manufactura:  Partes de máquinasEn ingeniería nuclear:  Pressure vesselsEn petroquímica:  Transporte por tuberías  Tanques de almacenamientoMisceláneos  Atracciones de parques de diversiones  Conservación-restauración de obras de arte.Métodos y técnicasLa clasificación de las pruebas no destructivas se basa en la posición en donde se localizan lasdiscontinuidades que pueden ser detectadas, por lo que se clasifican en:Pruebas no destructivas superficialesEstas pruebas proporcionan información acerca de la sanidad superficial de los materialesinspeccionados. Los métodos de PND superficiales son: VT – Inspección Visual PT – Líquidos Penetrantes MT – Partículas Magnéticas ET – ElectromagnetismoEn el caso de utilizar VT y PT se tiene la limitante para detectar únicamente discontinuidadessuperficiales (abiertas a la superficie); y con MT y ET se tiene la posibilidad de detectar tanto 21
  • 28. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientediscontinuidades superficiales como sub-superficiales (las que se encuentran debajo de lasuperficie pero muy cercanas a ella).Pruebas no destructivas volumétricasEstas pruebas proporcionan información acerca de la sanidad interna de los materialesinspeccionados. Los métodos de PND volumétricos son: RT – Radiografía Industrial UT – Ultrasonido Industrial AE – Emisión AcústicaEstos métodos permiten la detección de discontinuidades internas y sub-superficiales, asícomo bajo ciertas condiciones, la detección de discontinuidades superficiales.Pruebas no destructivas de hermeticidadEstas pruebas proporcionan información del grado en que pueden ser contenidos los fluidosen recipientes, sin que escapen a la atmósfera o queden fuera de control. Los métodos de PNDde hermeticidad son: Pruebas de Fuga Pruebas por Cambio de Presión (Neumática o hidrostática). Pruebas de Burbuja Pruebas por Espectrómetro de Masas Pruebas de Fuga con Rastreadores de HalógenoEnsayos no destructivos comunes ACFM (Alternative Current Field Measurement) Análisis de aceite Análisis de vibraciones Análisis de ruido Corrientes inducidas Ferrografía Inspección por líquidos penetrantes Inspección por partículas magnéticas Inspección de soldaduras Inspección por ultrasonido Pérdida de flujo magnético Radiografía Termografía Ultrasonido Ensayos de integridad en pilotes y pantallas Impedancia mecánica en cimentaciones profundas Transparencia sónica en cimentaciones profundas3.1.17. EspintrónicaEspintrónica (neologismo a partir de "espín" y "electrónica" y conocido también comomagnetoelectrónica) es una tecnología emergente que explota tanto la carga del electróncomo su espín, que se manifiesta como un estado de energía magnética débil que puede 22
  • 29. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientetomar solo dos valores, ⁄ o - ⁄ (donde es la constante de Planck dividida por 2π oconstante reducida de Planck).El primer requisito para construir un dispositivo espintrónico es disponer de un sistema quepueda generar una corriente de electrones "espín polarizados" (es decir, que tengan el mismovalor para su espín) y de otro sistema que sea sensible a esa polarización. Un paso más radicalsería tener una unidad intermedia que realice algún tipo de procesamiento en la corriente, deacuerdo con los estados de los espines.Un dispositivo espintrónico simple debería permitir la transmisión de un par de señales por unúnico canal usando electrones "espín polarizados" y produciendo una señal diferente para losdos valores posibles, duplicando así el ancho de banda del cable.El método más simple de que una corriente sea "espín polarizada" es hacerla pasar a través deun material ferromagnético, que debe ser un cristal único, de forma tal de que filtre a loselectrones de manera uniforme. Si en cambio se dispone el filtro frente a un transistor, éste seconvertirá en un detector sensible a los espines.Si los dos campos magnéticos están alineados, entonces la corriente podrá pasar, mientras quesi se oponen aumentará la resistencia del sistema, efecto conocido como magnetorresistenciagigante.Probablemente el dispositivo espintrónico más exitoso hasta el momento haya sido la válvulaespín, un dispositivo con una estructura de capas de materiales magnéticos que muestraenorme sensibilidad a los campos magnéticos. Cuando uno de estos campos está presente, laválvula permite el paso de los electrones, pero en caso contrario sólo deja pasar a loselectrones con un espín determinado. Desde 2002 ha sido común su uso como transductor encabezas de discos duros.La espintrónica puede tener un impacto radical en los dispositivos de almacenamiento masivo;científicos de IBM anunciaron en 2002 la compresión en un área diminuta de cantidadesenormes de datos, alcanzando una densidad de aproximadamente 155.000 millones de bitspor cm².El uso convencional del estado de un electrón en un semiconductor es la representaciónbinaria, pero los "bits cuánticos" de la espintrónica (qubits) explotan a los estados del espíncomo superposiciones de 0 y 1 que pueden representar simultáneamente cada número entre0 y 255. Esto puede dar lugar a una nueva generación de ordenadores (computación cuántica).3.1.18. Fibra ÓpticaLa fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilomuy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos deluz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y sepropaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite dereflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED.Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar grancantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio o cable. Son elmedio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, 23
  • 30. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientetambién se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibraóptica sobre otros medios de transmisión.AplicacionesSu uso es muy variado: desde comunicaciones digitales, pasando por sensores y llegando ausos decorativos, como árboles de Navidad, veladores y otros elementos similares.Aplicaciones de la fibra monomodo: Cables submarinos, cables interurbanos, etc.Comunicaciones con fibra ópticaLa fibra óptica se emplea como medio de transmisión para las redes de telecomunicaciones, yaque por su flexibilidad los conductores ópticos pueden agruparse formando cables. Las fibrasusadas en este campo son de plástico o de vidrio, y algunas veces de los dos tipos. Para usosinterurbanos son de vidrio, por la baja atenuación que tienen.El FTPLa fibra óptica posee una variante llamada FTP (No confundir con el protocolo FTP)El FTP , o Par trenzado de fibra óptica en español, es la combinación de la fiabilidad del partrenzado y la velocidad de la fibra óptica, se emplea solo en instalaciones científico-militaresgracias a la velocidad de transmisión 10gb/s, no está disponible para el mercado civilactualmente, su costo es 3 veces mayor al de la fibra óptica.Para las comunicaciones se emplean fibras multimodo y monomodo, usando las multimodopara distancias cortas (hasta 5000 m) y las monomodo para acoplamientos de larga distancia.Debido a que las fibras monomodo son más sensibles a los empalmes, soldaduras yconectores, las fibras y los componentes de éstas son de mayor costo que los de las fibrasmultimodo.Sensores de fibra ópticaLas fibras ópticas se pueden utilizar como sensores para medir la tensión, la temperatura, lapresión y otros parámetros. El tamaño pequeño y el hecho de que por ellas no circula corrienteeléctrica le da ciertas ventajas respecto al sensor eléctrico.Las fibras ópticas se utilizan como hidrófonos para los sismos o aplicaciones de sónar. Se hadesarrollado sistemas hidrofónicos con más de 100 sensores usando la fibra óptica. Loshidrófonos son usados por la industria de petróleo así como las marinas de guerra de algunospaíses. La compañía alemana Sennheiser desarrolló un micrófono que trabajaba con un láser ylas fibras ópticas.Los sensores de fibra óptica para la temperatura y la presión se han desarrollado para pozospetrolíferos. Estos sensores pueden trabajar a mayores temperaturas que los sensores desemiconductores.Otro uso de la fibra óptica como un sensor es el giroscopio óptico que usa el Boeing 767 y eluso en microsensores del hidrógeno.IluminaciónOtro uso que le podemos dar a la fibra óptica es el de iluminar cualquier espacio. Debido a lasventajas que este tipo de iluminación representa en los últimos años ha empezado a ser muyutilizado.Entre las ventajas de la iluminación por fibra podemos mencionar: 24
  • 31. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Ausencia de electricidad y calor: Esto se debe a que la fibra sólo tiene la capacidad de transmitir los haces de luz además de que la lámpara que ilumina la fibra no está en contacto directo con la misma. Se puede cambiar de color la iluminación sin necesidad de cambiar la lámpara: Esto se debe a que la fibra puede transportar el haz de luz de cualquier color sin importar el color de la fibra. Con una lámpara se puede hacer una iluminación más amplia por medio de fibra: Esto es debido a que con una lámpara se puede iluminar varias fibras y colocarlas en diferentes lugares.Más usos de la fibra óptica Se puede usar como una guía de onda en aplicaciones médicas o industriales en las que es necesario guiar un haz de luz hasta un blanco que no se encuentra en la línea de visión. La fibra óptica se puede emplear como sensor para medir tensiones, temperatura, presión así como otros parámetros. Es posible usar latiguillos de fibra junto con lentes para fabricar instrumentos de visualización largos y delgados llamados endoscopios. Los endoscopios se usan en medicina para visualizar objetos a través de un agujero pequeño. Los endoscopios industriales se usan para propósitos similares, como por ejemplo, para inspeccionar el interior de turbinas. Las fibras ópticas se han empleado también para usos decorativos incluyendo iluminación, árboles de Navidad. Líneas de abonado Las fibras ópticas son muy usadas en el campo de la iluminación. Para edificios donde la luz puede ser recogida en la azotea y ser llevada mediante fibra óptica a cualquier parte del edificio. También es utilizada para trucar el sistema sensorial de los taxis provocando que el taxímetro (algunos le llaman cuentafichas) no marque el costo real del viaje. Se emplea como componente en la confección del hormigón translúcido, invención creada por el arquitecto húngaro Ron Losonczi, que consiste en una mezcla de hormigón y fibra óptica formando un nuevo material que ofrece la resistencia del hormigón pero adicionalmente, presenta la particularidad de dejar traspasar la luz de par en par.Ventajas Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del Ghz). Pequeño tamaño, por tanto ocupa poco espacio. Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente. Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional. Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que implica una calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es inmune a las tormentas, chisporroteo... Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía luminosa en recepción, además, no radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad. No produce interferencias. Insensibilidad a los parásitos, lo que es una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados (por ejemplo, en los túneles del metro). Esta propiedad también permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los cables de energía eléctrica. 25
  • 32. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Atenuación muy pequeña independiente de la frecuencia, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos intermedios. Puede proporcionar comunicaciones hasta los 70 km. antes de que sea necesario regenerar la señal, además, puede extenderse a 150 km. utilizando amplificadores láser. Gran resistencia mecánica (resistencia a la tracción, lo que facilita la instalación). Resistencia al calor, frío, corrosión. Facilidad para localizar los cortes gracias a un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar rápidamente el lugar y posterior reparación de la avería, simplificando la labor de mantenimiento. Con un coste menor respecto al cobre.DesventajasA pesar de las ventajas antes enumeradas, la fibra óptica presenta una serie de desventajasfrente a otros medios de transmisión, siendo las más relevantes las siguientes: La alta fragilidad de las fibras. Necesidad de usar transmisores y receptores más caros. Los empalmes entre fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso de ruptura del cable. No puede transmitir electricidad para alimentar repetidores intermedios. La necesidad de efectuar, en muchos casos, procesos de conversión eléctrica-óptica. La fibra óptica convencional no puede transmitir potencias elevadas.2 No existen memorias ópticas.La fibra óptica no transmite energía eléctrica, esto limita su aplicación donde el terminal derecepción debe ser energizado desde una línea eléctrica. La energía debe proveerse porconductores separados.Las moléculas de hidrógeno pueden difundirse en las fibras de silicio y producir cambios en laatenuación. El agua corroe la superficie del vidrio y resulta ser el mecanismo más importantepara el envejecimiento de la fibra óptica.Incipiente normativa internacional sobre algunos aspectos referentes a los parámetros de loscomponentes, calidad de la transmisión y pruebas.3.1.19. Física de AceleradoresUn acelerador de partículas es un dispositivo que utiliza campos electromagnéticos paraacelerar partículas cargadas hasta altas velocidades, y así, colisionarlas con otras partículas. Deesta manera, se generan multitud de nuevas partículas que -generalmente- son muy inestablesy duran menos de un segundo, o bien, permite estudiar más a fondo las partículas que fueroncolisionadas por medio de las que fueron generadas. Hay dos tipos básicos de aceleradores departículas: los lineales y los circulares. El tubo de rayos catódicos de un televisor es una formasimple de acelerador de partículas.Los aceleradores de partículas imitan, en cierta forma, la acción de los rayos cósmicos sobre laatmósfera terrestre, lo cual produce al azar una lluvia de partículas exóticas e inestables. Sinembargo, los aceleradores prestan un entorno mucho más controlado para estudiar estaspartículas generadas, y su proceso de desintegración. 26
  • 33. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEse estudio de partículas, tanto inestables como estables, puede ser en un futuro útil para eldesarrollo de la medicina, la exploración espacial, tecnología electrónica, etcétera.3.1.20. Física del Estado SólidoLa física del estado sólido, rama de la física de la materia condensada, trata sobre el estudio dela materia rígida, o sólidos. Estudia las propiedades físicas de los materiales sólidos utilizandodisciplinas tales como la mecánica cuántica, la cristalografía, el electromagnetismo y lametalurgia física. Forma la base teórica de la ciencia de materiales y su desarrollo ha sidofundamental en el campo de las aplicaciones tecnológicas de microelectrónica al posibilitar eldesarrollo de transistores y materiales semiconductores.La mayor parte de la investigación en la teoría de la física de estado sólido se centra en loscristales, en gran parte porque la periodicidad de los átomos en un cristal, su característicadefinitoria, facilita el modelado matemático, y también porque los materiales cristalinos tienena menudo características eléctricas, magnéticas, ópticas, o mecánicas que pueden serexplotadas para los propósitos de la ingeniería.El marco de la mayoría de la teoría en la física de estado sólido es la formulación (de la onda)de Schrödinger de la mecánica cuántica no relativista. Un importante punto de partida paramucho análisis es el teorema de Bloch, que caracteriza las funciones de onda de electrones enun potencial periódico. Puesto que el teorema de Bloch se aplica solamente a los potencialesperiódicos, y puesto que los incesantes movimientos al azar de los átomos en un cristalinterrumpen la periodicidad, este uso del teorema de Bloch es solamente una aproximación,pero ha demostrado ser una aproximación enormemente valiosa, sin la cual la mayoría delanálisis de la física de estado sólido serían insuperables. Las desviaciones de la periodicidadson tratadas por la teoría de perturbaciones de la mecánica cuántica.Temas de la física de estado sólidoSólido amorfoEstructura cristalina Defecto cristalino Cuasicristal Modelo de electrón libre Red recíproca Cristalografía de rayos X Difracción del neutrón Teoría dinámica de la difracciónEstructura electrónica Banda prohibida Función de Bloch (Ondas de electrón en un enrejado (lattice)) Banda de conducción Masa efectiva Hueco de electrón Gas de Fermi 27
  • 34. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente  Energía de Fermi Líquido de Fermi Excitón Banda de valenciaTransporte electrónico Oscilaciones de Bloch Modelo de Drude Conducción eléctrica Efecto Hall Magnetorresistencia SuperconductividadCaracterísticas mecánicas Modelo de Debye de calor específico Elasticidad Efecto de Mössbauer Fonón (vibraciones de redes cristalinas)Características ópticas Óptica cristalina3.1.21. Física del SueloLa física del suelo trata el estudio de las propiedades físicas del suelo y los procesos físicos queocurren dentro y en su superficie, y que son importantes en el sector agrícola para predecir losfactores que intervienen en ecosistemas naturales y simulados como el crecimiento de lasplantas, el manejo del suelo y del agua. Se basa en los principios de la física, la química física, laingeniería, y la meteorología.Es especialmente importante en estos días porque la mayoría de los agricultores requieren unentendimiento de los ecosistemas agrícolas. los principios de la física del suelo también seaplican para hacer frente a problemas prácticos de la agricultura, la ecología y la ingeniería.3.1.22. Física EspacialLa Física Espacial también conocida como la física del plasma espacial, abarca el estudio de losplasmas naturales en el universo, especialmente dentro de nuestro sistema solar. Entre loscampos que trata se puede mencionar, el viento solar, magnetosferas planetarias, ionosferas,auroras, rayos cósmicos y la radiación de sincotrón. La física espacial es importante en elestudio del clima espacial y tiene aplicaciones en el funcionamiento de las telecomunicacionesy de los satélites meteorológicos. Es importante también en las mediciones de las navesespaciales y satélites en el espacio, y de los cohetes sondas que viajan a gran altitud. 28
  • 35. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente3.1.23. Física MédicaLa Física médica es la aplicación de la física a la medicina. Generalmente se refiere a la físicarelacionada con imagen médica y radioterapia, aunque un físico medico también puedetrabajar en otras áreas de la salud.Es una rama de la física multidisciplinaria, pues aplica conceptos y técnicas básicas yespecificas de la física, biología y medicina al área médica.1 Aplica los fundamentos físicos enmúltiples técnicas terapéuticas, proporcionando las bases para la compresión de modernastecnologías médicas y estableciendo criterios de utilización de agentes físicos en el área de lasalud.El físico médico también participa, junto a otros profesionales, en la preparación de variablesbiomédicas de medición, como la calibración de equipos y medidas de control de protecciónradiológica para controlar la calidad de los equipos físicos utilizados en la salud.Áreas de la especialidadDiagnóstico por imagen Radiología, incluidas radiografías convencionales, fluoroscopia, mamografía, Densitometría ósea, angiografía y tomografía axial computerizada (TAC) Ecografía, incluido ultrasonido intravascular Radiación no-ionizante (láser, ultravioleta etc.) Medicina nuclear, incluidos SPECT y tomografía por emisión de positrones (PET) Imágenes de resonancia magnética (MRI), incluido imagen por resonancia magnética funcional (IRMf) y otros métodos de neuroimagen funcional para investigar el cerebro.  Por ejemplo, la resonancia magnética nuclear (también conocida como imagen por resonancia magnética evita los peligros de la radiación), utilizando el fenómeno de la resonancia nuclear para observar el cuerpo humano. Magnetoencefalografía Tomografía de impedancia eléctrica Imagen óptica difusa Tomografía de coherencia ópticaTratamiento de enfermedades Desfibrilación Carga de ultrasonido de alta intensidad, incluido litotriptor Radiología intervencional Radiación no-ionizante láser, ultravioleta etc. incluido Fotoquimioterapia y Lasik Medicina nuclear, incluido Radioterapia con fuente sin sellar Fotomedicina, el uso de la luz para tratar y diagnosticar enfermedades. Radioterapia  Tomoterapia  Cyberknife  Gamma knife  Terapia de protones  Braquiterapia  Terapia por captura neutrónica en boro 29
  • 36. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Radiación TerahertzTécnicas de medición fisiológicasSe utiliza parta observar y medir varios parámetros fisiológicos. Muchas de estas técnicas sonno-invasivas y pueden ser usadas en conjunto con, o como una alternativa a otros métodosinvasivos. Electrocardiograma Electromiografía Electroencefalografía Electronistagmografía Endoscopia Ecografía Radiación no-ionizante (láser, Ultravioleta etc.) Espectroscopia del Infrarrojo cercano Pulsioximetría Medición de la Presión sanguíneaProtección radiológica Radiactividad natural Protección radiológica Dosimetría Física de la Salud Protección radiológica de pacientesInformática médica y matemáticas Informática médica Telemedicina sistema de archivo y transmisión de imágenes (PACS) DICOM Reconstrucción tomográfica, un problema inverso bien planteado Laboratorio avanzado digital de imágenes[ADISL]3.1.24. GeofísicaLa geofísica es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra desde el punto de vista de lafísica. Su objeto de estudio abarca todos los fenómenos relacionados con la estructura,condiciones físicas e historia evolutiva de la Tierra. Al ser una disciplina experimental, usa parasu estudio métodos cuantitativos físicos como la física de reflexión y refracción de ondasmecánicas, y una serie de métodos basados en la medida de la gravedad, de camposelectromagnéticos, magnéticos o eléctricos y de fenómenos radiactivos. En algunos casosdichos métodos aprovechan campos o fenómenos naturales (gravedad, magnetismo terrestre,mareas, terremotos, tsunamis, etc.) y en otros son inducidos por el hombre (campos eléctricosy fenómenos sísmicos).Dentro de la geofísica se distinguen dos grandes ramas: La geofísica interna y la geofísicaexterna. 30
  • 37. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLa geofísica interna analiza la superficie y el interior de la Tierra y las principales cuestionesque estudia son: Gravimetría, estudia el campo gravitatorio terrestre. Sismología, estudia los terremotos y la propagación de las ondas elásticas (sísmicas) que se generan en el interior de la Tierra.La interpretación de los sismogramas que se registran al paso de las ondas sísmicas permiten estudiar el interior de la Tierra. Geomagnetismo, estudia el campo magnético terrestre, tanto el interno generado por la propia Tierra como el externo, inducido por la Tierra y por el viento solar en la ionosfera. Oceanología, estudia el océano. Paleomagnetismo, se ocupa del estudio del campo magnético terrestre en épocas anteriores del planeta. Geotermometría, estudia procesos relacionados con la propagación de calor en el interior de la Tierra, particularmente los relacionados con desintegraciones radiactivas y vulcanismo. Geodinámica, la interacción de estrés y fuerzas en la Tierra que causan movimiento del manto y de la litosfera. Prospección geofísica, usa métodos cuantitativos para la localización de recursos naturales como petróleo, agua, yacimientos de minerales, cuevas, etc o artificiales como yacimientos arqueológicos. Ingeniería geofísica o geotecnia, usa métodos cuantitativos de prospección para la ubicación de yacimientos de minerales e hidrocarburos, así como para las obras públicas y construcción en general. Tectonofísica, estudia los procesos geológicos en la Tierra.La geofísica externa estudia las propiedades físicas del entorno terrestre. Meteorología, estudia la atmósfera y el tiempo atmosférico. Aeronomía. Estudio de la ionosfera y magnetosfera. Relaciones Sol-Tierra.3.1.25. Ingeniería FísicaLa Ingeniería física es la rama de la ingeniería que busca asimilar y adaptar tecnologías nuevasy existentes a procesos industriales. Está orientada a generar, a través de la investigaciónaplicada, el desarrollo de tecnologías alternativas para usos industriales, mediante laformulación teórica abstracta de los fenómenos físicos que involucran un proyecto.Esta ingeniería estudia todos los fenómenos naturales como tales, pues hace honra a unaciencia exacta, pero a su vez busca llevar a la práctica, en forma dinámica, todos sus conceptosteóricos y experimentales. Una característica fundamental del Ingeniero físico es su capacidadde diseño, disciplina e innovación; permitiéndole disponer de sus conocimientos físico-matemáticos en proyectos que involucran ramas diversas de la física clásica y moderna,adaptándolas a fines prácticos,1 lo que le otorga una ventaja sobre las demás ingenierías en lasque el Ingeniero adquiere una cierta especialización.El Ingeniero de especialidad física esta preparado para trabajar en el frente del desarrollotecnológico. Esta especialidad, en general, puede ser caracterizada por las aplicaciones deprocedimientos físicos multidisciplinarios y a menudo especializados a problemas técnicos de 31
  • 38. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientela más variada índole. Como conclusión, el Ingeniero físico juega un rol fundamental en elavance tecnológico de importancia actual.La ingeniería y la tecnología son de vital importancia en la dirección de la reducción de lapobreza. El Ingeniero debe ser el autor de la construcción de capacidades de innovación ydesarrollo tecnológico que le conduzca a desarrollar permanentemente nuevos productos,procesos y servicios para suplir las necesidades que el mercado demanda. En los procesos deinnovación, participan diversos actores, el sector empresarial debe ser protagónico directo enla actividad innovadora, pero también es importante el papel del sector universitario, ya que através de la cooperación Universidad + Empresa, se revaloriza la interacción entre Ciencia,Tecnología y Producción.Algunas aplicaciones en la industriaPara la transmisión de energía se pueden diseñar cables fabricados de materialessuperconductores que pueden tener una Corriente eléctrica mayor que los cablesconvencionales con un mínimo de pérdida.En algunos países se han desarrollado trenes de levitación magnética. Estos trenes son rápidosy cómodos comparados con los actuales sistemas de transporte masivo, y alcanzan velocidadesmuy altas, aunque hoy en día el costo energético es muy elevado.Ingenieros enfocados a las áreas biológicas pueden utilizar las técnicas físicas para descifrar laestructura de las proteínas, información muy importante para entender los procesosbiológicos y desarrollar nuevos medicamentos que permitirán tratar algunas enfermedades.El estudio de la turbulencia es un factor dominante que determina el funcionamiento de todoslos sistemas de fluidos tanto de largos oleoductos, sistemas de inyección de carburantes y delos modelos para la predicción del tiempo global. Las mejoras tendrán rentabilidad en lareducción de pérdidas de energía en transporte, la mejora de la eficiencia de motores yprofundizar la comprensión del comportamiento global del clima.Campo ocupacionalAlgunas de las áreas en las que puede desempeñarse un Ingeniero físico: Análisis de las propiedades físicas de los materiales. Electrónica, electrónica digital, optoelectrónica. Física del medio ambiente. Física médica. Ingeniería e instrumentación nuclear. Instrumentación astronómica. Instrumentación y automatización industrial. Medios granulares. Metrología. Modelos Físicos. Óptica. Servicios de geofísica y prospección. Simulación numérica 32
  • 39. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente3.1.26. Ingeniería NuclearLa ingeniería nuclear es la aplicación práctica del núcleo atómico tratado por los principios dela química y física nuclear y la interacción entre radiación y materia. Este campo de laingeniería incluye el diseño, análisis, desarrollo, pruebas, operación y mantenimiento de lossistemas y componentes de fisión nuclear, específicamente reactores nucleares, plantas deproducción de energía eléctrica a través de transformación de energía nuclear, así como dearmas nucleares. Este campo de la ingeniería puede incluir también la seguridad nuclear,licenciamiento de instalaciones, transporte de calor y masa (termohidráulica), tecnología decombustibles nucleares, proliferación nuclear, química nuclear, manejo de residuos radiactivosy ambientes radioactivos.Áreas profesionalesFisión nuclearCerca del 20% de la energía eléctrica generada en los EEUU es obtenida a través de la energíanuclear. La energía nuclear representa una industria de gran tamaño y manteniendo elsuplemento de ingenieros nucleares se asegura su estabilidad. Los ingenieros nuclearestrabajan en este campo directa o indirectamente, en la producción de energía o laboratoriosgubernamentales. La investigación actualmente en la industria es dedicada al incremento de laeficiencia económica de la misma y mejora de funcionamiento y seguridad de los reactoresnucleares. Aunque el gobierno investiga principalmente las mismas cuestiones que la industria,el gobierno investiga sobre otros muchos diferentes tópicos y problemas como loscombustibles nucleares y ciclos de combustibles nucleares, diseño avanzado de reactores ydiseño de armas nucleares y su mantenimiento.Fusión nuclear y física de plasmaLas áreas de investigación incluyen altas temperaturas, materiales resistentes a la radiación ydinámica de plasma. Internacionalmente, la investigación se ha enfocado a la construcción deprototipos tokamak llamados ITER. La investigación en ITER se enfoca primero eninestabilidades y divergencia en el diseño. Investigadores de los EEUU crean experimentos deconfinamiento inercial el cual es llamado Planta nacional de ignición, o National IgnitionFacility (NIF). El NIF será utilizado para refinar los cálculos de transporte de neutrones.Medicina nuclearRayos XImagen de resonancia magnética nuclearPETMateriales nucleares y combustibles nuclearesUranita, La principal materia prima para el combustible nuclearGránulos de Combustible nuclearUn Haz de iones enfocadoRadiologíaContador GeigerDetector de neutronesDetector de centelleo junto a un trozo de Uraninita 33
  • 40. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente3.1.27. Física del Medio AmbientePor medio ambiente se entiende todo lo que afecta a un ser vivo. Condiciona especialmentelas circunstancias de vida de las personas o de la sociedad en su vida. Comprende el conjuntode valores naturales, sociales y culturales existentes en un lugar y en un momentodeterminados, que influyen en la vida del ser humano y en las generaciones venideras. Esdecir, no se trata sólo del espacio en el que se desarrolla la vida, sino que también comprendeseres vivos, objetos, agua, suelo, aire y las relaciones entre ellos, así como elementos tanintangibles como la cultura. El 5 de junio se celebra el Día Mundial del Medio Ambiente.3.1.28. Física LaserUn láser (de la sigla inglesa light amplification by stimulated emission of radiation,amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) es un dispositivo que utiliza unefecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luzcoherente de un medio adecuado y con el tamaño, la forma y la pureza controlados.AplicacionesCuando se inventaron, en 1960, los láseres se calificaron como "una solución a la espera de unproblema". Desde entonces, se han vuelto omnipresentes y actualmente pueden encontrarseen miles de aplicaciones, en campos muy variados, como la electrónica de consumo, latecnología de la información, la investigación científica, la medicina, la industria y el sectormilitar.En muchas aplicaciones, los beneficios de los láseres se deben a sus propiedades físicas, comola coherencia, la monocromaticidad y la capacidad de alcanzar potencias extremadamentealtas. A modo de ejemplo, un haz láser muy coherente puede enfocarse por debajo de sulímite de difracción que, a longitudes de onda visibles, corresponde solamente a unos pocosnanómetros. Cuando se enfoca un haz de láser potente en un punto, éste recibe una enormedensidad de energía.7 Esta propiedad permite al láser grabar gigabytes de información en lasmicroscópicas cavidades de un CD, DVD o Blu-ray. También permite a un láser de media o bajapotencia alcanzar intensidades muy altas y usarlo para cortar, quemar o incluso sublimarmateriales.El rayo láser se emplea en el proceso de fabricación de grabar o marcar metales, plásticos yvidrio. Otros usos de este son: Diodos láser, usados en punteros láser, impresoras láser, y reproductores de CD, DVD, Blu- Ray, HD-DVD; Láser de punto cuántico Láser de helio-neón Láser de dióxido de carbono - usado en industria para corte y soldado Láser excimer, que produce luz ultravioleta y se utiliza en la fabricación de semiconductores y en la cirugía ocular Lasik; Láser neodimio-YAG, un láser de alto poder que opera con luz infrarroja; se utiliza para cortar, soldar y marcar metales y otros materiales. YAG dopado con erbio, 1645 nm YAG dopado con tulio, 2015 nm 34
  • 41. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente YAG dopado con holmio, 2090 nm, un láser de alto poder que opera con luz infrarroja, es absorbido de manera explosiva por tejidos impregnados de humedad en secciones de menos de un milímetro de espesor. Generalmente opera en modo pulsante y pasa a través de dispositivos quirúrgicos de fibra óptica. Se utiliza para quitar manchas de los dientes, vaporizar tumores cancerígenos y deshacer cálculos renales y vesiculares. Láser de Zafiro dopado con Titanio, es un láser infrarrojo fácilmente sintonizable que se utiliza en espectroscopía. Láser de fibra dopada con erbio, un tipo de láser formado de una fibra óptica especialmente fabricada, que se utiliza como amplificador para comunicaciones ópticas. Láser de colorante, formados por un colorante orgánico operan en el UV-VIS de modo pulsado, usados en espectroscopia por su fácil sintonización y su bajo precio.Algunas aplicaciones del Láser en la vida cotidiana son: Medicina: Operaciones sin sangre, tratamientos quirúrgicos, ayudas a la cicatrización de heridas, tratamientos de piedras en el riñón, operaciones de vista, operaciones odontológicas. Industria: Cortado, guiado de maquinaria y robots de fabricación, mediciones de distancias precisas mediante láser. defensa: Guiado misiles balísticos, alternativa al Radar, cegado a las tropas enemigas. En el caso del Tactical High Energy Laser se está empezando a usar el láser como destructor de blancos. Ingenieria Civil: Guiado de máquinas tuneladoras en túneles, diferentes aplicaciones en la topografía como mediciones de distancias a lugares inaccesibles o realización de un modelo digital del terreno (MDT). Arquitectura: catalogación de Patrimonio. Arqueológico: documentación. Investigación: Espectroscopía, Interferometría láser, LIDAR, distanciometría. Desarrollos en productos comerciales: Impresoras láser, CD, ratones ópticos, lectores de código de barras, punteros láser, termómetros, hologramas, aplicaciones en iluminación de espectáculos. Tratamientos cosméticos y cirugía estética: Tratamientos de Acné, celulitis, tratamiento de las estrías, depilación.3.1.29. MetrologíaLa metrología (del griego μετρoν, medida y λoγoς, tratado) es la ciencia e ingeniería de lamedida, incluyendo el estudio, mantenimiento y aplicación del sistema de pesas y medidas.Actúa tanto en los ámbitos científico, industrial y legal, como en cualquier otro demandadopor la sociedad. Su objetivo fundamental es la obtención y expresión del valor de lasmagnitudes, garantizando la trazabilidad de los procesos y la consecución de la exactitudrequerida en cada caso; empleando para ello instrumentos métodos y medios apropiados.La Metrología tiene dos características muy importantes el resultado de la medición y laincertidumbre de medida.Los físicos y las industrias utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo susmediciones. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros, hasta potentes microscopios,medidores de láser e incluso avanzadas computadoras muy precisas. 35
  • 42. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbientePor otra parte, la Metrología es parte fundamental de lo que en los países industrializados seconoce como Infraestructura Nacional de la Calidad, compuesta además por las actividades de:normalización, ensayos, certificación y acreditación, que a su vez son dependientes de lasactividades metrológicas que aseguran la exactitud de las mediciones que se efectúan en losensayos, cuyos resultados son la evidencia para las certificaciones. La metrología permiteasegurar la comparabilidad internacional de las mediciones y por tanto la intercambiabilidadde los productos a escala internacional.En el ámbito metrológico los términos tienen significados específicos y éstos están contenidosen el Vocabulario Internacional de Metrología o VIM.Dentro de la metrología existen diversas áreas. Por ejemplo, la "metrología eléctrica" estudialas medidas eléctricas: tensión (o voltaje), intensidad de corriente (o amperaje), resistencia,impedancia, reactancia, etc. La metrología eléctrica está constituida por tres divisiones: tiempoy frecuencia, mediciones electromagnéticas y termometría.A continuación se expone un muestrario de los instrumentos de medición más utilizados en lasindustrias metalúrgicas de fabricación de componentes, equipos y maquinaria.3.1.30. Micro FluidosEl estudio de los microfluidos es un campo multidisciplinar que comprende partes de la Física,la Química, la Ingeniería y la Biotecnología. Estudia el comportamiento de los fluidos en lamicroescala y la mesoescala. También comprende el diseño de sistemas en los que diminutascantidades de fluido serán utilizadas.El comportamiento de los fluidos en la microescala difiere sustancialmente de lo observado enla macroescala. La tensión superficial y la disipación de la energía son completamentediferentes. En microcanales de 10 a 500 nanómetros de diámetro el número de Reynolds esextremadamente bajo; típicamente es de tan solo unas décimas. Por lo tanto, el fluido essiempre laminar y no ocurren turbulencias; sólo la difusión interviene en la mezcla de fluidos.Un efecto importante es que la relación de superficie por volumen es muy alta, por lo quecualquier reacción química en un microfluido se ve muy acelerada.Ya existen diversos dispositivos comerciales que hacen uso de microfluidos, como ciertosarrays de ADN y los laboratorios en un chip (lab-on-a-chip).AplicacionesLos avances en tecnología microfluídica, están revolucionando la biología molecular en losprocedimientos de análisis enzimáticos (por ejemplo, la glucosa y los ensayos de lactato),análisis de ADN (por ejemplo, la reacción de la polimerasa en cadena y de alto rendimiento desecuenciación), y la proteómica. La idea básica de los microfluídicos biochips es integrar lasoperaciones de ensayo, como la detección, así como muestra de pre-tratamiento y lapreparación de la muestra en un chip.Una nueva área de la aplicación de los biochips es la patología clínica, sobre todo el inmediatopunto de atención de diagnóstico de enfermedades. Además, la microfluídica basada en 36
  • 43. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientedispositivos, son capaces de un muestreo continuo y en tiempo real de las pruebas demuestras de aire/agua para los análisis bioquímicos de toxinas y otros patógenos peligrosos.3.1.31. Microscopio de fuerza atómica e imagenEl Microscopio de fuerza atómica (AFM, de sus siglas en inglés Atomic Force Microscope) es uninstrumento mecano-óptico capaz de detectar fuerzas del orden de los piconewtons. Alrastrear una muestra, es capaz de registrar continuamente su topografía mediante una sondao punta afilada de forma piramidal o cónica. La sonda va acoplada a un listón o palancamicroscópica muy flexible de sólo unos 200 µm. El microscopio de fuerza atómica ha sidoesencial en el desarrollo de la nanotecnología, para la caracterización y visualización demuestras a dimensiones nanométricas (1x10−9 m = 1nm).3.1.32. ÓpticaLa óptica (del griego οπτομαι optomai, ver) es la rama de la física que estudia elcomportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones. Abarca el estudio de lareflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y lainteracción de la luz con la materia. Estudia la luz, es decir como se comporta la luz ante lamateria.3.1.33. OptoelectrónicaLa optoelectrónica es el nexo de unión entre los sistemas ópticos y los sistemas electrónicos.Los componentes optoelectrónicos son aquellos cuyo funcionamiento está relacionadodirectamente con la luz.AplicacionesLos sistemas optoelectrónicos están cada vez más de moda. Hoy en día parece imposible mirarcualquier aparato eléctrico y no ver un panel lleno de luces o de dígitos más o menosespectaculares. Por ejemplo, la mayoría de los walkman disponen de un piloto rojo (LED) quenos avisa, que las pilas se han agotado y que deben cambiarse. Los tubos de rayos catódicoscon los que funcionan los osciloscopios analógicos y los televisores, las pantallas de cristallíquido, los modernos sistemas de comunicaciones mediante fibra óptica. Los dispositivosoptoelectrónicos se denominan opto aisladores o dispositivos de acoplamiento óptico.3.1.34. Física del PlasmaEn física y química, se denomina plasma al cuarto estado de agregación de la materia, unestado fluido similar al estado gaseoso pero en el que determinada proporción de suspartículas están ionizadas (cargadas eléctricamente) y no poseen equilibrio electromagnético, 37
  • 44. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientepor lo que es un buen conductor eléctrico y sus partículas responden fuertemente a lasinteracciones electromagnéticas de largo alcance.El plasma presenta características propias que no se dan en los sólidos, líquidos o gases, por loque es considerado otro estado de agregación de la materia. Como el gas, el plasma no tieneuna forma definida o un volumen definido, a no ser que esté encerrado en un contenedor;pero a diferencia del gas en el que no existen efectos colectivos importantes, el plasma bajo lainfluencia de un campo magnético puede formar estructuras como filamentos, rayos y capasdobles. Los átomos de este estado se mueven libremente; cuanto más alta es la temperaturamás rápido se mueven los átomos en el gas y en el momento de colisionar la velocidad es tanalta que se produce un desprendimiento de electrones.Calentar un gas puede ionizar sus moléculas o átomos (reduciendo o incrementado su númerode electrones para formar iones), convirtiéndolo en un plasma. La ionización también puedeser inducida por otros medios, como la aplicación de un fuerte campo electromagnéticomediante un láser o un generador de microondas, y es acompañado por la disociación de losenlaces covalentes, si están presentes.El plasma es el estado de agregación más abundante de la naturaleza, y la mayor parte de lamateria en el Universo visible se encuentra en estado de plasma, la mayoría del cual es elenrarecido plasma intergaláctico (particularmente el medio del intracluster) y en las estrellas.AplicacionesLa física de plasmas puede encontrar aplicación en diversas áreas: Descargas de gas (electrónica gaseosa). Fusión termonuclear controlada. Física del espacio. Astrofísica moderna. Conversión de energía de MHD (magnetohidrodinámica) y propulsión iónica. Plasmas de estado sólido. Láseres de gas.3.1.35. Semiconductores y DispositivosUn semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o como aislantedependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, lapresión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.3.1.36. SuperconductoresSe denomina superconductividad a la capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales paraconducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones.La resistividad eléctrica de un conductor metálico disminuye gradualmente a medida que latemperatura se reduce. Sin embargo, en los conductores ordinarios, como el cobre y la plata,las impurezas y otros defectos producen un valor límite. Incluso cerca de cero absoluto unamuestra de cobre muestra una resistencia no nula. La resistencia de un superconductor, en 38
  • 45. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientecambio, desciende bruscamente a cero cuando el material se enfría por debajo de sutemperatura crítica. Una corriente eléctrica que fluye en una espiral de cable superconductorpuede persistir indefinidamente sin fuente de alimentación. Al igual que el ferromagnetismo ylas líneas espectrales atómicas, la superconductividad es un fenómeno de la mecánicacuántica.La superconductividad ocurre en una gran variedad de materiales, incluyendo elementossimples como el estaño y el aluminio, diversas aleaciones metálicas y algunos semiconductoresfuertemente dopados. La superconductividad no ocurre en metales nobles como el oro y laplata, ni en la mayoría de los metales ferromagnéticos.AplicacionesLos imanes superconductores son algunos de los electroimanes más poderosos conocidos. Seutilizan en los trenes maglev, en máquinas para la resonancia magnética nuclear en hospitalesy en el direccionamiento del haz de un acelerador de partículas. También pueden utilizarsepara la separación magnética, en donde partículas magnéticas débiles se extraen de un fondode partículas menos o no magnéticas, como en las industrias de pigmentos.Los superconductores se han utilizado también para hacer circuitos digitales y filtros deradiofrecuencia y microondas para estaciones base de telefonía móvil.Los superconductores se usan para construir uniones Josephson, que son los bloques deconstrucción de los SQUIDs (dispositivos superconductores de interferencia cuántica), losmagnetómetros conocidos más sensibles. Una serie de dispositivos Josephson se han utilizadopara definir el voltio en el sistema internacional (SI). En función de la modalidad defuncionamiento, una unión Josephson se puede utilizar como detector de fotones o comomezclador. El gran cambio en la resistencia a la transición del estado normal al estadosuperconductor se utiliza para construir termómetros en detectores de fotones criogénicos.Están apareciendo nuevos mercados donde la relativa eficiencia, el tamaño y el peso de losdispositivos basados en los superconductores de alta temperatura son superiores a los gastosadicionales que ellos suponen.Aplicaciones futuras prometedoras incluyen transformadores de alto rendimiento, dispositivosde almacenamiento de energía, la transmisión de energía eléctrica, motores eléctricos (porejemplo, para la propulsión de vehículos, como en vactrains o trenes maglev) y dispositivos delevitación magnética. Sin embargo la superconductividad es sensible a los campos magnéticosen movimiento de modo que las aplicaciones que usan corriente alterna (por ejemplo, lostransformadores) serán más difícil de elaborar que las que dependen de corriente continua.3.1.37. Tecnología nuclearLa tecnología nuclear es la tecnología que está relacionada con las reacciones de núcleosatómicos de ciertos elementos. Las tecnologías nucleares más destacadas son: la energíanuclear, la medicina nuclear y las armas nucleares. Se han desarrollado aplicaciones desdedetectores de humo hasta reactores nucleares, y desde miras de armas a bombas nucleares.Usos civiles 39
  • 46. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEnergía nuclearLa energía nuclear es un tipo de tecnología nuclear que tiene que ver con el uso controlado dela fisión nuclear para liberar energía para su uso pacífico, y que incluyen propulsión, calor ygeneración de electricidad. La energía nuclear es producida por una reacción en cadenacontrolada que crea calor como subproducto la que es usada para hervir agua, producir vapory propulsar una turbina de vapor. La turbina es usada para generar electricidad y/o realizartrabajo mecánico.En el año 2004 la energía nuclear proporciona aproximadamente el 15,7% de la electricidadmundial y es usada para propulsar portaviones, rompehielos y submarinos (hasta el momentoel costo y el temor en algunos puertos ha prevenido el uso de la energía nuclear en buques detransporte).4 Todas las plantas de energía nuclear usan la fisión. A pesar de años de esfuerzosy el ocasional engaño (por ejemplo, la fusión fría), ninguna reacción de fusión hecha por elhombre ha producido más energía que la usada en su realización, lo que significa que aún noes una fuente viable para la generación de electricidad.Aplicaciones médicasLas aplicaciones médicas de la tecnología nuclear están divididas en diagnósticos ytratamientos por radiación.Imágenes - las imágenes de rayos-X médico y dental usan cobalto-60 u otras fuentes de rayos-X. El tecnecio-99m es usado, agregado a moléculas orgánicas, como un trazador radioactivo enel cuerpo humano, antes de ser excretado por los riñones. Positrones que emiten nucleótidosson usados para la generación de imágenes de alta resolución, y corta vida en aplicacionesconocida como tomografía por emisión de positrones.La terapia de radiación es un efectivo tratamiento para el cáncer.Aplicaciones industrialesExploración petrolera y de gas- El registro de pozos nuclear es usada para ayudar a predecir laviabilidad comercial de pozos nuevos o existentes. La tecnología implica el uso de una fuentede rayos gama o de neutrones y un detector de radiación que son bajados en el agujero deperforación para determinar las propiedades de la roca que lo rodea, tales como porosidad ylitografía.Construcción de caminos - Medidores nucleares de humedad/densidad son usados paradeterminar la densidad de los suelos, asfaltos y concretos. Normalmente se usa una fuente decesio-137.Aplicaciones comercialesUn detector de humo por ionización incluye una pequeñísima masa de americio-241radioactivo, que es una fuente de radiación alfa. El tritio es usado con fósforo en miras dearmas para aumentar su precisión en condiciones de poca visibilidad. Los letreros de salidaautoiluminados usan la misma tecnología.Procesamiento de comida y agricultura 40
  • 47. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLa irradiación de la comida es el proceso por el cual la comida se expone a radiación ionizantecon el propósito de destruir microorganismos, bacterias, virus o insectos que podrían estarpresentes en la comida. Las fuentes de radiación usadas incluyen radioisótopos productores derayos gama, generadores de rayos-X y aceleradores de neutrones. Otras aplicaciones incluyenla inhibición de brotes, el retraso de la maduración, el incremento de la producción de jugo y elmejoramiento de la rehidratación. La irradiación es un término más general donde laexposición deliberada de materiales a la radiación para lograr una meta técnica (en estecontexto se presumen radiación por ionización). Como tal también es usada en artículos noalimenticios, tales como instrumental médico, plásticos, tubos para gasoductos, mangueraspara calefacción de pisos, materiales para embalaje de comida, repuestos para automóviles,alambres y cables (aislamiento eléctrico), neumáticos, e incluso piedras preciosas. Comparadaa la cantidad de comida irradiada, el volumen de aplicaciones cotidianas es enorme pero esalgo que no es notado normalmente por las personas.El genuino efecto de procesar la comida por radiación ionizante se relaciona con el daño alADN, la información genética básica para la vida. Los microorganismos no pueden proliferar ycontinuar sus actividades. La podredumbre causada por los microorganismos cesa. Los insectosno sobreviven o son incapaces de reproducirse. Las plantas no pueden continuar su ciclonatural de maduración o envejecimiento. Todos estos efectos son beneficiosos para elconsumidor y la industria alimentaria.La cantidad de energía impartida para lograr una irradiación de comida efectiva es baja cuandose compara a la necesaria para cocinar y lograr el mismo efecto, incluso a una dosis típica de10 kGy la mayor parte de la comida, que es (con respecto al propósito de calentamiento)equivalente al agua, se calentaría sólo en aproximadamente 2,5 °C (4,5 °F).Lo especial del procesamiento de la comida por radiación ionizante es el hecho, de que ladensidad de la energía por transición atómica es muy alta, puede romper las moléculas einducir ionización (de ahí el nombre) lo que no puede ser logrado solo calentándola. Esta es larazón de los nuevos efectos beneficiosos, sin embargo al mismo tiempo surgen nuevaspreocupaciones. El tratamiento de comida sólida por radiación ionizante puede producir unefecto similar a la pasteurización por calor en los líquidos, tales como la leche. Sin embargo, eluso del término, pasteurización fría, para describir las comidas irradiadas es controversial,debido a que la pasteurización y la irradiación son dos procesos fundamentalmente diferentes,aunque buscan resultados finales similares.La irradiación de comida es actualmente permitida en más de 40 países y los volúmenestratados exceden anualmente las 500.000 toneladas a nivel mundial.La irradiación de comida esencialmente es una tecnología no nuclear, se basa en la radiaciónde ionización que puede ser generada por aceleradores de neutrones, pero que tambiénpuede usar rayos gama producto del decaimiento nuclear. Existe una industria mundial para elprocesamiento por radiación ionizante, la mayoría tanto por cantidad como por potencia deproceso se hace por aceleradores. La irradiación de comida es solo una aplicación nichocuando se compara a los insumos médicos, materiales plásticos, materias primas, piedraspreciosas, cables y alambres, etc. 41
  • 48. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente4. ENERGIA RENOVABLE Y MEDIO AMBIENTELa grave crisis ambiental por la que atraviesa desde hace décadas nuestro planeta ha obligadoa grupos científicos y políticos desarrollar actividades encaminadas a enfrentar este problemay garantizar el desarrollo sostenible de todos los países.4.1. Energías renovablesSe denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales consideradasinagotables, unas por la inmensa cantidad de energía que contienen, y otras por su capacidadde regenerarse por medios naturales.4.2. El Perú debe apostar por las energías renovablesEl contexto peruano está lleno de contrastes, con la cadena de montañas más alta del mundo,un territorio amazónico que no solo es el pulmón, sino el aire acondicionado del planeta. Peroextremadamente frágil al cambio climático y calentamiento global.El Perú es uno de los países más afectados por el cambio climático en el mundo por la variedadde ecosistemas y climas que posee. Presenta siete de las nueve características devulnerabilidad reconocida por la Convención Marco de las Naciones Unidas Sobre el CambioClimático, es un país mega diverso, hay identificadas 84 zonas de vida de las 104 que existenen todo el planeta tierra. Esto es un privilegio invalorable, que implica una seriaresponsabilidad compartida y planetaria.En los últimos 15 años el Perú ha perdido el 22% de sus glaciales y además seguimosquemando nuestros limitados y no renovables recursos de gas natural y parte de nuestraAmazonía.En ese contexto, en el Perú se vienen desarrollando actividades con la convicción de impulsardecididamente el uso y aplicación de las energías renovables para la protección del medioambiente. El uso energías amigables con el medio ambiente como las renovables – solarfotovoltaica, solar térmica, eólica, biomasa, geotérmica, hidráulica- jugarán un rol central en elfuturo bienestar de la sociedad Peruana.El futuro del abastecimiento de energía es un tema que debe estar en la agenda de desarrollo,generando debates en torno al modelo energético que se quiere para el país y por ello es vitaldar la cara al desarrollo que contemple la variable de sostenibilidad.Aspectos tales como la seguridad de abastecimiento futuro, la dependencia energética de lossuministros desde otros países, los costos resultantes de la electricidad y sus consecuencias enla competitividad de sus productos en el mercado mundial, dan siempre lugar a controversia.Todas las tecnologías para generar electricidad presentan ciertas ventajas específicas, perotambién algunos inconvenientes propios, como puede ser su elevado precio, la producción degases contaminantes, la producción de residuos radiactivos o la intermitencia y variabilidad dela fuente primaria de energía. Por ello se requiere un plan de desarrollo energético de largoplazo, que permita el desarrollo energético sostenido del país considerando las ventajas ydesventajas señaladas. 42
  • 49. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEn el Perú se viene promoviendo una política energética que busca garantizar que todos losperuanos cuenten con energía a través de la promoción del uso de residuos sólidos y líquidospara la producción de energía. Asimismo, se vienen implementando medidas para ladisminución de emisiones provenientes de las actividades energéticas con la finalidad deproteger nuestro medio ambiente.4.3. Debilidades del actual modelo energéticoEn primer lugar no existe un modelo energético claro de largo plazo. Pareciera que el modeloenergético peruano es siempre de corto plazo, la principal debilidad es que la red detransmisión del sistema interconectado nacional no es robusta, es radial y representa unaprimera limitación para el desarrollo de las energías renovables.Un tema a ser analizado es el que señala que la solución más razonable para la incorporaciónde las Energías Renovables pasa por la utilización de una combinación de estas diferentestecnologías. La cuestión es en qué proporción debe estar cada una de ellas. La pregunta quedebiéramos hacernos es: ¿Existen límites para la incorporación de las energías renovables enel sistema eléctrico peruano? Y si existen, ¿cómo superamos esos límites? Hay que recordarademás que existen otros ámbitos de desarrollo del mercado de generación, como lo son losprogramas de Electrificación Rural o los llamados Sistemas Aislados a la red.4.5. Política y Matriz Energética.El actual modelo energético peruano, es insostenible por su elevado nivel de consumo ydependencia de los combustibles fósiles altamente contaminantes, los mismos que arrojangases de efecto invernadero acelerando el calentamiento global. Es necesario concebir unnuevo modelo orientado a garantizar el suministro de energía y al mismo tiempo proteger elmedio ambiente.El Perú requiere urgentemente un modelo energético basado en el concepto del DesarrolloSostenible, que satisfaga las necesidades actuales sin comprometer las posibilidades de lasgeneraciones futuras. La dependencia en la obtención de recursos energéticos nos convierteen un país altamente vulnerable.Diversificar la matriz energética para asegurar el abastecimiento confiable y oportuno de lademanda de energía, fortaleciendo la competitividad de la economía en un mundoglobalizado, a fin de garantizar el desarrollo sostenible del país. Promover la inversión privadaen el sector energético con reglas claras y estables. Fomentar y ejecutar las obras de acceso ala energía en las zonas rurales y aisladas del país para ampliar la cobertura de la demanda,crear oportunidades para más peruanos y mejorar la calidad de vida de la población. Fomentarel uso eficiente de la energía. Promoviendo la integración energética regional.4.6. Ingreso al Mercado de las Energías RenovablesPara el ingreso al mercado de Energías renovables se pone de manifiesto el marco legal-promocional de energías renovables 43
  • 50. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLey Nº 28832 - Ley para Asegurar el Desarrollo Eficiente de la Generación Eléctrica (23-07-2006)  Licitaciones de suministro de electricidad  Adecuación del marco legal de la transmisión eléctrica  Nueva composición del COES (Gen., Transm., Dist. y Usuarios Libres) y elaboración del Plan de Transmisión.Decreto Legislativo Nº 1058 - Ley que promueve la Inversión en la Actividad de GeneraciónEléctrica con Recursos Hídricos y con otros Recursos Renovables (28-06-2008)  La actividad de generación eléctrica en base de recursos renovables goza del régimen de Depreciación Acelerada para efectos del impuesto a la renta.  Depreciación aplicable a las maquinarias, equipos y obras civiles necesarias para la instalación y operación de la central, que sean adquiridos y/o construidos a partir de la vigencia del D. Leg.Para implementar, desarrollar, impulsar un nuevo escenario energético implica tener unavisión de futuro. El Perú tiene una larga tradición de generación de electricidad usandorecursos hídricos y han aprendido a usarlos. Los ingenieros peruanos dominan perfectamentela ciencia, el arte de proyectar y construir sabiamente Centrales Hidroeléctricas.En el nuevo escenario mundial muy pronto las llamadas energías no convencionales: la eólica,la geotérmica y las solares serán las principales generadoras de energía.Existe un gran potencial de toda la costa peruana para el desarrollo de la energía eólica, másespecíficamente a futuro los departamentos de Ica y Piura serán los nuevos polos de desarrollode energías renovables. Por su parte el Perú tiene un gran potencial para el desarrollo de laenergía solar, sobre todo la zona sur del país que cuenta con alto índices de radiación solar.Finalmente la Geotermia es otra tecnología con mayor opción dado que los andes peruanosson cadenas montañosas de volcanes. Esto demuestra que el potencial natural abundante enel país se convierte en los pilares para el desarrollo de las energías renovables.La inclusión de estas nuevas tecnologías fortalecería nuestra industria nacional, no solo por elaprovechamiento de la electricidad usando fuentes limpias. También porque ello implicaríadesarrollar ingeniería local para la producción de los equipos requeridos. El talento nacionalcompetente para desarrollar los proyectos en los campos de las nuevas energías con rigorcientífico y tecnológico para la Investigación, el desarrollo e Innovación.Los líderes políticos debieran comprometer sus esfuerzos a no someter el desarrollo del país ala dependencia de los combustibles fósiles cada vez más escasos y caros. Formular y suscribirun Plan Nacional Energético con Energías Renovables que tenga como uno de sus objetivoscentrales, el lograr que para el año 2040, la generación de Electricidad en el Perú se acerque al50% proveniente de las Renovables.Los aspectos técnicos que deberán ser tomados en cuenta a la hora de incorporar estas nuevastecnologías de generación de energía, sabiendo que en nuestro país no existen estudiostécnicos serios que evalúen el impacto de incorporar electricidad proveniente de la EnergíasRenovables al Sistema Interconectado Nacional.Es fundamental desarrollar más infraestructura de transmisión y tener presente aspectos talescomo la seguridad de abastecimiento futuro, garantía de suministro, sostenibilidad delsistema, garantía de potencia, dependencia energética, entre otros que debemos valorar. 44
  • 51. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLos costos resultantes de la electricidad y sus consecuencias en la competitividad de nuestrosproductos en el mercado mundial son de fundamental importancia. La energía más cara es laque no existe. Por lo tanto: energía, desarrollo y medio ambiente están ahora más vinculadosque nunca. La modernización de nuestro país pasa por adoptar un modelo energéticosostenible que garantice una economía sólida, saludable y duradera.5. ENERGIA RENOVABLE Y MEDIO AMBIENTE PROBLEMÁTICAESCUELAS FCF/FACULTAD DE FISICA/UNMSM/PERU5.1. Actividades Universitarias en Energías Renovables y MedioAmbientela Universidad Nacional Mayor de San Marcos, en coordinación con el Fondo Nacional delAmbiente (Fonam), el Banco Interamericano de Desarrollo (BID), el Ministerio del Ambiente yel Fondo Multilateral de Inversiones (Fomin, miembro del BID), organizaron la III FeriaInternacional Energía y Ecoeficiencia - Perú 2011.El Centro Cultural de San Marcos (CCSM) fue sede elegida para esta feria, recibiendo la visitadel público interesado. Se pudo apreciar la exhibición de equipos tecnológicos para el usoeficiente de tecnologías limpias y energía renovable. Esta feria tuvo como objetivo incentivar ypromover la disminución de los costos operativos y la mejora de su productividad a través deesta tecnología.Expertos nacionales e internacionales, entre los que se encuentran investigadores de laDecana de América, visitaron la feria para dictar una serie de conferencias relacionadas aproyectos energéticos, energía solar, biocombustibles, etc., y a su vez dictaron el seminariointernacional sobre Edificaciones Sustentables, con temas como eficiencia energética en laarquitectura, experiencia en la construcción de edificios de Lima, prefabricación y viviendasocial sostenible, entre otros.La III Feria Internacional Energía y Ecoeficiencia - Perú 2011 fue inaugurada, en el Salón deGrados del CCSM, por el rector Dr. Pedro Cotillo Zegarra, quien subrayó la necesidad derealizar investigaciones científicas destinadas a resolver los problemas de nuestra sociedad.5.2. Grupos de Investigación las Energías Renovables y MedioAmbienteLas diversas escuelas afines a energías renovables promueven el tema con la implementaciónde grupos de investigación, en tales grupos es que nuestros alumnos realizan sus primerospasos en este tema tan importante en los últimos años.Cabe mencionar que existen medios para lograr un apropiado aprendizaje en este tema, loscuales son de vital importancia. Por tal motivo debemos fortalecer el conocimiento e 45
  • 52. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambienteincentivar la aplicación de las energías renovables realizando las prácticas en cada esfera deaplicación, conocer los tipos de energías renovables, tener conceptos de diseño.El objetivo es promover el bienestar de nuestro medio ambiente en un panorama desostenibilidad energética.5.3. Propuesta de Proyectos en Energía RenovablesLos proyectos de acceso a energía renovable y promoción de negocios inclusivos conbiocombustibles en comunidades aisladas de la Amazonía peruana es un presente.Con la implementación de proyectos en Acceso a la energía en comunidades campesinas através de la planificación energética con energías renovables, se viene trabajando con el fin depermitir a la población el acceso a la energía mediante la innovación tecnológica y el uso detecnologías apropiadas en zonas rurales aisladas. Incluye a pobladores, institucioneseducativas y de salud, promotores rurales, estudiantes, líderes y autoridades comunales ymunicipales, y equipos técnicos.En el proyecto Electrificación para comunidades rurales aisladas de la selva amazónica, se debeaplicar con el fin de validar y difundir una propuesta tecnológica, organizativa, innovadora ysostenible de producción de biocombustibles a pequeña escala para el autoabastecimientoenergético de pequeñas localidades en la Amazonía peruana.Gracias al proyecto Fondo de Promoción de Energías Renovables (FOPER), se busca promovere implementar proyectos de electrificación rural para zonas aisladas y alejadas de los puntosde conexión a la red nacional. Es así que la capacidad de nuestras escuelas afines al tema delas energías renovables debería estar centrada en la difusión y aplicabilidad.Podemos indicar que las propuestas y esfuerzos deberán concentrarse entorno al objetivo dellevar acabo los proyectos interdisciplinarios en energías renovables, sin embargo la situaciónactual indica que la iniciativa de fomentar el uso de estas se realiza en cada línea de laUniversidad por separado. 46
  • 53. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente6. CRONOGRAMA DEL TALLER DE INVESTIGACIONHORA Jueves 03 de noviembre 20118:30 - 9:00 Inscripción de participantes9:00 - 9:20 Palabras de bienvenida por Mg. Máximo H. Poma Torres (Decano – FCF) Inauguración a cargo de la Dr. Bernardino Ramírez Bautista9:20 - 9:40 Vicerrector de Investigación -UNMSMModerador: Dr. Rojas Acuña Joel Conferencia 1: ”Indicadores de la productividad de la investigación científica en la9:40 - 10:10 FCF” Expositor: Pablo H. Rivera Riofano Conferencia 2: “Terremotos, Eventos Geoclimáticos, Calentamiento Global y Cambio10:10 - 10:40 Climático en los andes del Perú”. Expositor: Dr. Alberto Bueno Mendoza (Facultad de Ciencias Sociales - UNMSM). Conferencia 3: “Ciencia y Bienestar Social”10:40 - 11:10 Expositor: Dra. Zeballos Velásquez Elvira Leticia11:10 - 11:30 Coffe BreakConferencias y Avances, Proyectos de investigación CON – CON 2011Moderador: Dr. Justo A. Rojas Tapia Conferencia 4: ”Medio Ambiente y las Radiaciones No Ionizantes”11:30 - 12:00 Expositor: Ing. Fernando Arturo Gallegos Paz (INICTEL-UNI) Conferencia 5: “Líneas de Investigación en Física en el Instituto Peruano de Energía12:00 - 12:30 Nuclear” Expositor: Dr. José Solís Veliz (IPEN) “Estudio de la influencia de efectos magnéticos en el transporte electrónico de12:30 - 12:50 cuasicristales nano-estructurados: el caso del sistema icosaédrico Al64Cu23Fe13” Responsable: Dr. Landauro Sáenz Carlos Vladimir Conferencia 6: “ Energía: Situación Actual y Perspectivas”12:50 - 13:20 Expositor: Dr . Oscar Armando García Pérez13:20 - 14:00 RecesoModerador: Dr. Eusebio C. Torres Tapia “Magnetoconductancia de redes de antipuntos y efecto Faraday en el grafeno”14:00 - 14:20 Responsable: Dr. Rivera Riofano Pablo Héctor “Influencia de la estructura en las propiedades de arcillas: un estudio por difracción de14:20 - 14:40 rayos-X y técnicas complementarias” Responsable: Dra. Zeballos Velásquez Elvira Leticia “Preparación y caracterización de cerámicas superconductoras XIV”14:40 - 15:00 Responsable: Dr. Bustamante Domínguez Ángel Guillermo “Estimación de los sedimentos suspendidos en el sistema marino de la Reserva de15:00 - 15:20 Paracas usando datos imágenes del satélite DEIMOS” Responsable: Dr. Rojas Acuña Joel “Caracterización mineralógica y elemental de suelos contaminados por relaves mineros15:20 - 15:40 del distrito de Huachocolpa, provincia de Angares, Huancavelica-Perú” Responsable: Lic. Fabián Salvador Julio Andrés “Caracterización de la contaminación de electrones en haces de fotones de megavoltaje15:40 - 16:00 de uso clínico” 47
  • 54. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Responsable: Lic. Márquez Pachas José Fernando16:00 - 16:20 Coffe Break Conferencia 7: “Estimación del potencial eólico en la costa peruana empleando el16:20 - 16:50 Modelo Atmosférico de Mesoescala (MM5)” Expositor: Dr. Julio Jesús Quijano Vargas (IGP) “Caracterización elemental y estructural de pigmentos de interés arqueológico e16:50 - 17:10 industrial” Responsable: Dr. Bravo Cabrejos Jorge Aurelio Conferencia 8: “La Geotermia en el Perú Avances y Perspectivas”17:10 -17:40 Expositor: Ing. José Carlos Farfán Meza (INGEMMET) Conferencia 9: “Panorama de la Investigación en la UNMSM”17:40 – 18:10 Expositor: Dr. Eugenio Cabanillas Lapa (CSI)HORA Viernes 04 de noviembre 2011Moderador: Dr. Bravo Cabrejos Jorge A. Conferencia 1: “Aplicaciones Industriales de la Energía Nuclear”9:00 - 9:30 Expositor: Mg. Mariano Vela Mora (IPEN) Conferencia 2: “Densificación de la red Geodésica Nacional ”9:30 - 10:00 Expositor: Ing° Abilio Ernesto Solórzano Carrión (IGN) Conferencia 3: “Tecnología Física Aplicada a la Radioterapia”.10:00 - 10:30 Expositor: Dr. Alberto Lachos Dávila (INEN) Conferencia 4: “Teledetección por Satélite y el Cambio Climático”.10:30 - 11:00 Expositor: Dr. Rojas Acuña Joel11:00 - 11:30 Coffe BreakConferencias y Avances, Proyectos de Investigación SIN –SIN 2011Moderador: Dr. Landauro Sáenz Carlos V. “Estudio del modelo de Wess-Zumino-Witten como un tipo de teoría cuántica de11:30 - 11:50 campos” Responsable: Mg Villegas Silva Fulgencio Estudio de la formación de asfaltenos en los aceites de lubricantes para motores de11:50 - 12:10 combustión interna y sus efectos en los parámetros de operación. Responsable: Dr. Valderrama Romero Andrés Cesar “Metodología para determinar el rendimiento hídrico en cuencas con poca información-12:10 - 12:30 aplicación a la cuenca alta del río Grande - Puno” Responsable: Mg Sarango Julca Douglas Donal Conferencia 5: “Metodología y Problemática de la Tesis para obtener el Título12:30 - 12:50 Profesional en Ciencias Físicas con aplicaciones Biomédicas” Expositor: Dr. Eusebio Torres Tapia12:50 - 14:00 RecesoModerador: Dr. Bustamante Domínguez Ángel G. “Variabilidad de la hidrografía y dinámica física costera frente a la costa de Perú”14:00 - 14:20 Responsable: Mg Quispe Sánchez Jorge Martín “Cálculo de dosis usando el código Montercarlo MCNP 4B en tratamiento de cáncer de14:20 - 14:40 cervix y vagina con fuente de Iridio 192 usado en braquiterapia de alta tasa de dosis” Responsable: Lic. Figueroa Jamanca Navor Enrique “Estructura composicional y magnética de especies de Theobromas cultivadas en el14:40 - 15:00 corredor amazónico peruano” Responsable: Mg Saavedra Valdiviezo Ismael 48
  • 55. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Conferencia 6: “Medidas de preparación ante sismos”15:00 - 15:30 Expositor: Ing° María Del Rosario Guevara Salas (INDECI) Conferencia 7: “Financiamientos de Proyectos de Investigación”15:30 - 16:00 Expositor: Dr. Raúl Arrarte Mera (Facultad de Ciencias Contables-UNMSM) “Detección de la salinidad en suelo de la cuenca de Zaña – Chiclayo – Perú con16:00 - 16:20 imágenes de Satélite Áster” Responsable: Lic. Guillén Guevara Arnulfo Alipio16:20 - 16:40 Coffe BreakModerador: Dr. Jaime Vento Flores “Perspectiva de un sistema de referencia inercial”16:40 - 17:00 Responsable: Lic. Monroy Cardenas Oscar Santiago “Caos después del caos”17:00 - 17:20 Responsable: Lic. Montenegro Joo Javier Sempronio Conferencia 8: “Métodos para la detección automatizada de glaciares en imágenes de17:20 - 17:50 satélite” Expositor: Willems Bram Leo “Conceptos críticos científicos – físico - filosóficos”17:50 - 18:10 Responsable: Del Castillo Gamboa Luís Horacio Conferencia 9: “Flujos de vientos en la Ciudad Universitaria de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos y su incidencia en la contaminación del aire por material18:10 – 18:40 particulado”” Expositor: Ing° Rubén Marcos Huatuco (EAPIMF)HORA Sábado 05 de noviembre 2011Moderador: Dr. Ormeño Valeriano Miguel Ángel. Conferencia 1: “Importancia de la Física Biomédica en la Física Aplicada”8:30 – 9:00 Expositor: Dr. Nicolás Álvaro Delgado Quiroz Conferencia 2: “Evaluación del modelo climático CFS para el pronóstico estacional de9:00 - 9:30 anomalías de la temperatura superficial del mar en la región Niño 1+2” Expositor: Jorge Antonio Reupo Vélez, Ph. D Ken Takahashi Guevara. (IGP) Conferencia 3: “Currículo por Competencias”9:30 - 10:00 Expositor: Lic. Jorge E. Huayna Dueñas. “Mecanismos de formación y propiedades magnéticas de aleaciones metálicas nano-10:00 - estructuradas, amorfas Fe-Nb u de composites Fe/Nb obtenidos por mecano-síntesis10:20 de la mezcla nominal Fe2Nb” Responsable: Dr. Peña Rodríguez Víctor Antonio (CON-CON) Conferencia 4: “Teleconexiones atmosféricas asociadas a dos tipos de El Niño”10:20 - 10:50 Expositor: César Arturo Sánchez Peña (IGP) Conferencia 5: “Posibilidades de la Física Aplicada en el siglo XXI”10:50 - 11:20 Expositor: Astr. María Luisa Aguilar Hurtado Conferencia 6: “La superconductividad como ejemplo de conexión entre La física11:20 - 11:50 básica y la aplicada”. Expositor: Dr. Bustamante Domínguez Ángel Guillermo Conferencia 7: “Impacto de la variabilidad de la TSM en los Océanos Pacífico y11:50 - 12:20 Atlántico en las lluvias en el Perú” Expositor: Melissa de Jesús Medina Burga (IGP) Conclusiones del Taller de Investigación de Física 2011,12:20 - 12:40 Dr. Ormeño Valeriano Miguel Ángel. 49
  • 56. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Palabra de agradecimiento a cargo del Director del IIF y comité organizador del taller12:40 - 13:00 de investigación 2011.13:00 – 13:20 Clausura por el Mg. Máximo H. Poma Torres – ALMUERZO DE CAMARADERÍA 50
  • 57. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente7. CONFERENCIASINDICADORES DE LA PRODUCTIVIDAD DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA EN LA FCF” Pablo H. Rivera Riofano Universidad Nacional Mayor de San Marcos - UNMSMResumenExisten evidencias de que el crecimiento económico de un país está íntimamenteligado a la producción científica. La toma de decisiones en torno al desarrollo de unapolítica en ciencia y tecnología tiene como consideración esencial apuntalar elcrecimiento económico de un país en las próximas décadas. Por tanto, los resultadosde la inversión en ciencia y tecnología son cosechados en el mediano y el largo plazo.Luego de una inversión sostenida en el tiempo, con crisis y sin crisis, se posee todo unesquema de innovación tecnológica a partir del mediano plazo.En este conversatorio mostraremos el estado de arte de la producción científica en elmundo, en el Perú y en San Marcos. Mostraremos también que lo realizado en losúltimos diez años en el Perú en el área de la ciencia y la tecnología no ha sido nadasatisfactorio. Por tanto, se plantea una vez más, el reconocer que estamos mal y tomarlas decisiones más inteligentes en los próximos años para sostener un desarrollo másvigoroso en el quehacer de la ciencia y la tecnología.Finalmente, mostraremos la producción científica en física donde que el panorama noes tan promisorio en los próximos años. 51
  • 58. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente PERFIL DE LA CIENCIA Dra. Elvira L. Zeballos V Universidad Nacional Mayor de San Marcos - UNMSM¿QUÉ ES CIENCIA?RAE: Conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y elrazonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios yleyes generales.Epistemología: Gregorio Klimovsky, epistemólogo argentino (Las Desventuras delPensamiento Científico):[...] podemos decir que la ciencia es fundamentalmente un acopio de conocimientosque utilizaremos para comprender el mundo y modificarlo [...]La ciencia, al ser concebida como conocimiento universal acerca de los fenómenosnaturales que son en todas partes los mismos, vuelve irrelevante la consideración delos contextos sociales, culturales y políticos con respecto a la evaluación objetiva de laverdad de las aseveraciones científicas.En opinión de muchos estudiosos, la polarización científico-técnica tiene repercusionesculturales; condiciona que las prioridades y valoraciones que son inherentes a laactividad científica, obedezcan a realidades culturales distintas a las regionales. Lasnormas de aprendizaje científico, los estándares de validación y evaluación del trabajocientífico son esencialmente exógenos. Resulta hiperbolizada la importancia de laspublicaciones en revistas extranjeras y se extiende la moda de trabajar en temas depreferencia en los países desarrollados. Por estas razones, el valor de la cienciaaplicada a los problemas nacionales es minimizado. 52
  • 59. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteFÍSICA APLICADACRISTALOGRAFÍACiencia que estudia la geometría, propiedades y estructura de los materiales cristalinosAlgunas aplicaciones tecnológicas de los CristalesPaneles fotovoltaicos: Consta de un cristal de sílice que, al ser estimulado por unfotón, es capaz de desprender electrones que son recogidos por un materialconductor.Cristales líquidos: Constan de un fluido compuesto por moléculas alargadas que seordenan como un cristal ante la polarización eléctrica del medio. Se han utilizadointensamente en las pantallas de pequeños aparatos electrónicos (calculadoras,relojes) y actualmente se están introduciendo en el mercado de los monitores(pantalla plana).Informática: Un chip consta de distintas capas de materiales crecidos durante elproceso de fabricación: metal, óxido y semiconductor cristalino (sílice) que, al recibirun impulso eléctrico, puede transmitirlo o no a un material conductor. Las técnicas decristalización han permitido reducirlos a tamaños muy pequeños.ENERGÍA RENOVABLEEnergía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por lainmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse pormedios naturales: hidroeléctrica, eólica, solar. 53
  • 60. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteENERGÍA NO RENOVABLESus reservas son limitadas y se agotan con el uso: energía nuclear, combustiblesfósiles (petróleo, gas natural, carbón).ALGUNOS EFECTOS(Energías No-renovables)PROYECTO MANHATAN(Roosevelt, 1939)Robert Oppenheimer, Niels Böhr, Enrico Fermi, Ernest Lawrence 54
  • 61. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCALENTAMIENTO GLOBALEstá referido al fenómeno del aumento de la temperatura media global, de laatmósfera terrestre y de los océanos, que posiblemente alcanzó el nivel decalentamiento de la época medieval a mediados del siglo XX, para excederlo a partir deentonces. Durante el período 1906-2005, esta temperatura aumentó en 0,74 ± 0,18 °C.El principal efecto que causa el calentamiento global es el efecto invernadero. Media global del cambio de temperatura en la tierra y el mar entre 1880-2010. (Fuente: NASA)EFECTO INVERNADEROFenómeno por el cual determinados gases, que son componentes de la atmósfera,retienen parte de la energía que el suelo emite por haber sido calentado por la 55
  • 62. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambienteradiación solar. Este efecto se está acentuando por la emisión de dióxido de carbono ymetano, debido a la actividad humana. Evita que la energía solar recibidaconstantemente por la Tierra vuelva inmediatamente al espacio. "Curva de Keeling" : aumento del dióxido de carbono atmosférico desde 1958 hasta 2008. 56
  • 63. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLÍNEAS DE INVESTIGACIÓN EN FÍSICA EN EL INSTITUTO PERUANO DE ENERGÍA NUCLEAR, IPEN Dr. JOSE L. SOLIS VELIZ Instituto Peruano de Energía Nuclear - IPENINSTITUTO PERUANO DE ENERGÍA NUCLEAR (IPEN)El Centro Nuclear OSCAR MIROQUESADA DE LA GUERRA (RACSO), fueinaugurada en 1989 ytiene las siguientes instalaciones: Reactores RP-0 y RP-10 Lab. Experimental de Física de Reactores (LabFER) Laboratorios de investigación en Materiales Planta de Producción de Radioisótopos (PPRR) Lab. Secundario para Calibraciones Dosimétricas (LSCD) Planta de Gestión de Residuos Radiactivos (PGRR)REACTOR DE INVESTIGACIÓNEs una instalación donde se produce, mantiene y controla una reacción nuclear en cadena(fisión). Solamente se utilizan los neutrones producidos. Figura 1. Fisión Nuclear. Figura 2. Reactor de Investigación RP-0 P = entre 1 y 10 W n térmicos = 1.0 x 107cm-2s-1. 57
  • 64. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 3. Reactor de Investigación RP-10 P = 10 MW n térmicos = 1.0 x 1014cm-2s-1. Facilidades de Irradiación:  Cajas de Irradiación,  Posiciones Neumáticas  6 Conductos de Irradiación (radiales y tangencial)Laboratorio de Física del Reactor de Investigación1. Antes de la puesta en marcha  Caracterización de los detectores de radiaciones2. Durante la puesta en marcha  Criticidad de configuraciones  Distribuciones de flujo  Factores de pico  Calibración en potencia  Excesos de reactividad  Calibración de barras  Margen de parada  Coeficientes de reactividad3. Etapa comercial  Reactividades  Quemado  Venenos  Tiempo muerto  Calibración en potencia  Distribuciones de flujo  Reacciones nucleares de producción de radioisótopos  Dosis neutrónica 58
  • 65. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteAPLICACIONES DEL REACTOR DE INVESTIGACIÓN Figura 4.Principales Aplicaciones del Reactor de Investigación RP-10DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO División de Química División de Biología División de MaterialesDivisión de MaterialesInstrumentación CientíficaCompuestos Madera-PolímeroBiomaterialesArqueometríaSíntesis de nanomateriales FuncionalesMedidor de Radon-222 en el Ambiente Figura 5.Productos de Decaimiento del Radón 59
  • 66. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCámara de Detección Figura 6. Detector de radiaciones Figura 7. Espectro Alfa de las hijas del Radón Figura 8. Medidas de Rn-222 en el AmbienteCOMPUESTO MADERA-POLIMEROMaterial compuesto desarrollado a base de residuos de capirona (Calycophyllum spruceanum)y polietileno 60
  • 67. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 9. Producción del compuesto madera-polímero Figura 10. Análisis del compuesto de madera-polímeroFigura 11. Análisis de degradación del compuesto por el Fungus: Polyporus sanguineus 61
  • 68. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteIRRADIADOR GAMMAFigura 12. Irradiador Gammacell 220 Exel, con fuentes de Co 60. Dosis rate: 5.72 kGy/hAplicaciones de procesamiento con GammaBiomateriales Hidrogeles de PVA-PVP conteniendo nanopartículas de plata obtenidos por radiación gamma Hidrogeles de quitosano-PVA como sistema de liberación controlada de principios activos de aceites esenciales de planta medicinales en el tratamiento de úlceras y heridas. 62
  • 69. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteNANOPARTÍCULAS DE AgNanopartículas de Ag de AgNO3y PVP Figura 13. Coloides obtenidos de AgNO3 2x10-2M. PVP: 0.5% 0.8% 1% Figura 15. Diferentes concentraciones de PVPNanopartículas de Ag de AgNO3y PVA Figura 16. Coloides obtenidos de AgNO3 2x10-2M PVP: 0.5% 0.8% 1% Figura 17. Diferentes concentraciones de PVANanopartículas de Ag y PVP-PVA Figura 18. (a) Hidrogel PVA-PVP, (b) PVA–PVP con AgNO32x10-4 (c), 2x10-3and (d) 2x10-2 M. 63
  • 70. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteTabla 2. Actividades Bactericidas de hidrogeles-Ag Hidrogeles impregnados con los coloides obtenidos con Hidrogel AgNO3 2x10-2 M, PVP al 0.5% e isopropanol PVA-PVP 0M 0.2 M 4M S. aureus P. aeruginosa E. coliARQUEOMETRÍALa Arqueometría esta utilizando varios métodos para analizar las muestras arqueológicas ydeterminar su composición. Estas técnicas son: Fluorescencia de Rayos-X (FRX) Análisis por Activación Neutrónica (ANN) Microscopia Electrónica de Transmisión (TEM) Difracción de Rayos-X (XRD) Figura 19. Conquistador Francisco Pizarro. Análisis con fuente radioactiva de Cd-109En los resultados del análisis del cráneo del conquistador Francisco Pizarro se observóprincipalmente la presencia de los elementos Ca, Fe, Cu, Zn, Sr y Pb denotando que tuvo unadieta vegetariana y la presencia de los materiales alrededor de los restos. 64
  • 71. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteANÁLISIS POR ACTIVACIÓN NEUTRÓNICA (ANN) Figura 20. Activación de un blanco de Co-59 mediante la irradiación con neutronesDistribución de la Producción de cerámicosIdentificación de Ce, Cr, Dy, Eu, Fe, La, Sm, Sc, Th y Yb, de los datos se deduce que loscerámicos del Cuzco coexistieron con la cultura Wari; y la fuente de los cerámicos fue lamisma. Figura 21. Grupos identificados por AAN de la composición WariCaracterización de MaterialesAnálisis de Gammas inmediatos producidos por Activación Neutrónica (PGNAA) se ha utilizadopara análisis de muestras. La ventaja de esta técnica es su representatividad para grandesvolúmenes.Las perforaciones de voladura se tienen que caracterizar de una manera eficiente y si esposible que sea en linea, porque llevar al laboratorio puede tomar algunos días para conocer elresultado de la medición.Caracterización In Situ por PGNAA 65
  • 72. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteTabla 3: Elementos analizados en función de la sensibilidadSistema PGNAA Figura 22. Esquema del sistema PGNAA, usando la fuente de Cf-252 con energía de 2.3 MeVResultados en Perforaciones de Voladura Figura 22. Diagrama y Resultados de análisis en Perforaciones de Voladura 66
  • 73. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteMateriales FuncionalesMateriales que responden a un estímulo externo.Sensores de GasFotocatálisisBactericidasElectrocrómicosPelículas Delgadas de Zn-Sn-O Sin Irradiar 15 kGy 30 kGy 100 kGy Figura 23. Análisis de Películas Delgadas de Zn-Sn-O irradiadas.DRX de Películas Delgadas de Zn-Sn-O Figura 24. Difracción de rayos X de Películas Delgadas de Zn-Sn-O 67
  • 74. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteConductancia de los sensores ante GNV Zn:Sn 1:2 Zn:Sn 1:4 Figura 25. Conductancia de los sensores en función del tiempoMateriales FuncionalesSonoquímica: El efecto de las ondas pueden producir o modificar las propiedades químicas enuna solución. Figura 26. Rango de Aplicaciones del ultrasonidoLos efectos químicos del ultrasonido (20 – 100 kHz) no se produce de una interacción directacon las moléculas. La sonoquímica se debe a la cavitación acústica: la formación, crecimiento eimplosión de las burbujas en el líquido. Figura 27. El colapso cavitacional produce ~5000 K, ~1000 atm, y >109 K/sec. (Suslick1998). 68
  • 75. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteNanopartículas de CuO Figura 28. Esquema de preparación de solución de nanopartículas de CuO en 42 kHz, 75W Figura 29. Difracción de Rayos X de CuO, d= 10 – 15 nm 8 kGy 15 kGy 25 kGy Figura 30. SEM de nanoparticulas de CuO Figura 31. SEM y TEM de CuO por Sonoquimica Algodón Algodón-CuO Figura 32. SEM de fibra de algodón-CuO 69
  • 76. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteActividad Bactericida Figura 33. CuO – GasTiO2 Figura 34. Microscopia Electrónica del TiO2Fotocatálisis del TiO2 Figura 35. Grafica de Absorción del TiO2NiO Figura 36. Difractograma del NiO 70
  • 77. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbientePropiedades como sensor de gas del NiO Figura 37. Análisis de la distribución del Gas naturalColaboradores Dr. Julio Santiago Dr. Alcides López MSc. Javier Gago Ing. Oscar Baltuano Ing. Víctor Ramos Ing. Paula Olivera Ing. Eduardo Cunya Ing. Mario Mendoza Bióloga Kety LeónEstudiantes: Roberto Colonia Vanessa Martínez Rocío Lobato Paul AlvaradoFinanciamiento CONCYTEC OIEA 71
  • 78. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente ENERGÍA: SITUACIÓN ACTUAL Y PERSPECTIVAS” Oscar Armando García Pérez Universidad Nacional Mayor de San Marcos - UNMSMResumenEn esta charla presentaremos un análisis de la situación energética mundial y susperspectivas para las próximas décadas. Se tratarán los diversos sectores energéticosdesde el punto de vista económico y tecnológico, enfatizando el caso del Perú y lasenergías renovables. 72
  • 79. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente LA GEOTERMIA EN EL PERÚ - AVANCES Y PERSPECTIVAS Ing. José Carlos Farfán Instituto Geológico Minero y Metalúrgico - INGEMMETCONTENIDOINTRODUCCION • ORIGEN DE LOS RECURSOS GEOTÉRMICOS • ANTECEDENTESIMPORTANCIA DE LOS RECURSOS GEOTÉRMICOSSITUACION ACTUAL DE LA GEOTERMIA EN EL PERUASPECTOS LEGALESESTUDIOS REALIZADOSPERSPECTIVASCONCLUSIONESINTRODUCCION¿Qué es Energía Geotérmica?Geotermia: Fenómeno referido al calor almacenado en el interior de la TierraEnergía Geotérmica: Energía derivada del calor almacenado en el interior de la Tierraque se produce de forma continua y puede ser aprovechado por el hombre. Erupción volcánica Planta Geotérmica 73
  • 80. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA Estructura interna de la tierrahttp://www.geothermal.ch/eng/vision.htmlStephen Lawrence, Leeds School of BusinessUniversity of Colorado, Boulder, CO 80309-0419Temperatura vs Profundidadhttp://www.geothermal.ch/eng/vision.htmlStephen Lawrence, Leeds School of BusinessUniversity of Colorado, Boulder, CO 80309-0419 74
  • 81. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteORIGEN DE LOS RECURSOS GEOTERMICOS Zonas para prospección geotérmica Distribución de las Placas Tectónicas y Puntos de mayor entalpía en la tierrahttp://www.geothermal.ch/eng/vision.htmlStephen LawrenceLeeds School of Businesshttp://www.geothermal.ch/eng/vision.htmlhttp://geothermal.marin.org/GEOpresentation/sld038.htm Representación esquemática de un sistema geotérmico 75
  • 82. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Modelo de un Sistema GeotérmicoWhite, 1973.Clasificación de los Recursos Geotérmicos según Tº del Reservorio Muffer & Benderitter Axelsson & Hochstein Nicholson Cataldi & Corny Gunnlaugsson (1990) (1993) (1978) (1990) (2000)Recursos de < 90 < 125 < 100 ≤ 150 < 190baja entalpíaRecursosmedia 90 – 150 125 – 225 100 – 200 – –intermediaRecursos de > 150 > 225 > 200 > 150 > 190alta entalpíaElementos de un Reservorio Geotermal 76
  • 83. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteAntecedentes HistóricosLos volcanes, fuentes termales y otros fenómenos termales inducieron a nuestrosancestros a suponer que el interior de la Tierra estaba caliente. Recién entre los s. XVIy XVII (excavaciones profundas en minas), el hombre dedujo por simple sensacionesfísicas, que la temperatura de la Tierra se incrementaba con la profundidad.En Larderello, 1904, fue el primer intento de generar electricidad con vaporgeotérmico. La generación de electricidad en Larderello fue un suceso comercial. En1942 la capacidad geotermoeléctrica instalada alcanzaba los 127.650 kWe, luego deesto varios países le siguieron USA, Japón, México, Nueva Zelanda, entre otros. La “laguna cubierta” (s. XIX), Larderello, Larderello (1904), primera experiencia de usada para colectar las aguas calientes generación de energía eléctrica mediante vapor boratadas y extraer el ácido bórico. geotérmico. Su inventor, el Príncipe Piero Ginori Conti.ESTUDIOS REGIONALES 77
  • 84. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteMAPA GEOTÉRMICO DEL PERÚ Mapa Geotérmico del PerúFUENTE: INGEMMET 2007 78
  • 85. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteIMPORTANCIA DE LOS RECURSOS GEOTÉRMICOSImpacto del Uso de los Recursos GeotermalesFuente: JICA,2010Uso de los Recursos GeotermalesGeo Education & Lindal, 1973. 79
  • 86. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCalefacción Invernaderos En Fujian, China, los hongos crecen (18 – 27 ºC). El tiempo de cultivo es menor de 02 meses (hongos necesitan toman entre 08 y 12 meses para madurar). Los invernaderos geotérmicos producen productos de mejor calidad y precios.Acuacultura Criadero de camarones en Wairakei, Nueva Zelandia 80
  • 87. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLos langostinos y bagres alcanzan un buen nivel de crecimiento en temperaturasaproximadas a 32 ºC, con 50% del crecimiento alcanzado entre los 20 y 26 ºCrespectivamente pero ambos disminuyen rápidamente su crecimiento entemperaturas más altas a éstas.Generación de Energía Eléctrica Esquema conceptual de una planta geotérmica (vapor) 81
  • 88. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteDesarrollo Actual de la Energía Geotérmica en el MundoBertani, WGC 2010.DESARROLLO DE LA GEOTERMIAASPECTOS LEGALES Ley Orgánica de Recursos Geotérmicos 26848, publicada el 21 de julio de 1997. Nuevo Reglamento de la LORG, publicado el 08 de abril del 2010. Reconocimiento – Libre Exploración – Autorización Explotación – Concesión 82
  • 89. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente INGEMMET viene apoyando en el proceso de evaluación técnica de los expedientes presentados a la DGE – MEM. En la actualidad la DGE - MEM tiene 17 autorizaciones para la exploración de campos geotérmicos.ESTUDIOS REALIZADOS - INGEMMET CODIFICACIÓN GEOREFERENCIACIÓN GEOLOGÍA LOCAL PARÁMETROS HIDRÁULICOS PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS COMPOSICIÓN QUÍMICA TIPO USOS Y RECOMENDACIONES TRABAJO PUBLICADO EN 6 BOLETINES CON SUS RESPECTIVOS MAPAS. 83
  • 90. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEn el 2007, INGEMMET participa a través de cooperación Japonesa en los trabajos deexploración geotérmica, para definir la Pre-factibilidad de dos campo geotérmicos(proyectos pilotos) para la construcción de plantas geotérmicas.Trabajos realizados con la consultora WEST JEC. Modelo Hidro-geoquímico conceptual y patrón de flujos en el Campo Borateras 84
  • 91. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEn el 2009 comenzamos la evaluación de las principales zonas geotermales del Perú,iniciando los trabajos en la zona sur del país, en las regiones de Tacna, Moquegua yArequipa. 85
  • 92. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Manifestaciones geotermales en la región Tacna (≈ 200) Fuente termal Calientes-Tacna Fuente de vapor Calientes-Tacna T = 20,0 – 90,0 ºC pH = 2,6 – 9,0 CE = 0,05 – 8,00 mS/cm TDS = 0,02 – 5,00 g/L Fuente termal Borateras-Tacna Manifestaciones geotermales en la región Moquegua (≈ 100)Fuente de vapor Titire -Tacna T = 67,3 – 90,0 ºC pH = 3,0 – 9,0 CE = 0,6 – 38,0 mS/cm TDS = 0,3 – 19, g/L 86
  • 93. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Manifestaciones geotermales en la Región Arequipa (≈ 100) T = 14,0 – >100,0 ºC pH = 2,0 – 9,3 CE = 0,1 – 17,0 mS/cm TDS = 0,0 – 9, g/L Geyser- PincholloPERSPECTIVAS Realizar estudios a detalle integrando adecuadamente información geológica, hidrogeológica, tectónica, geoquímica y geofísica. El potencial y la diversidad de recursos geotermales con los que cuenta el Perú, nos indica que su explotación puede lograrse a diversas escalas y para diferentes usos, desde la generación de energía eléctrica con grandes centrales hasta la calefacción urbana o industrial. Para lograr todo esto es requisito fundamental tener una base técnica- científica en recursos geotérmicos. La exploración y posterior explotación de nuestros recursos geotérmicos, nos permitirá tener una nueva fuente de generación de energía la cual puede cubrir parte de la gran demanda existente en nuestro país. La capacitación técnica-científica del personal de diversas instituciones del estado peruano involucradas en geotermia es la base fundamental para impulsar su desarrollo, por lo que es importante que el gobierno establezca políticas que contribuyan a lograr este objetivo, en beneficio del país.CONCLUSIONES Las regiones comprendidas en el Cinturón de Fuego del Pacífico son lugares con mayor potencial para el desarrollo de la energía geotérmica. El eje volcánico sur que incluye las regiones de Arequipa Moquegua y Tacna, tiene lotes con gran potencial para explotar la energía geotérmica. Los recursos geotérmicos son muy bondadosos y su aprovechamiento está basado en el conocimiento científico, técnico y legal. Asimismo su adecuado uso permitiría lograr el desarrollo sostenible de muchos pueblos dentro de nuestro país. Para impulsar la actividad geotérmica es necesario completar los estudios de base e identificar proyectos específicos, para lo cual será de mucha utilidad contar con el 87
  • 94. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambienteapoyo de instituciones, agencias de desarrollo internacionales con recursos técnicosy económicos disponibles. MUCHAS GRACIAS 88
  • 95. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente MEDIDAS DE PREPARACIÓN ANTE SISMOS Ing. MARÍA DEL ROSARIO GUEVARA SALAS Asesora de Alta Dirección - INDECISUMARIO1. EFECTOS Y CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS2. ANTES, DURANTE Y DESPUES, RECOMENDACIONES GENERALES.1. EFECTOS Y CONSECUENCIAS DE LOS SISMOS  DAÑOS EN INFRAESTRUCTURA.  MODIFICACION DE LA SUPERFICIE DEL TERRENO.  LIMITACION DE SERVICIOS FUNDAMENTALES.  PANICO E INSEGURIDAD.  VANDALISMO.  CRISIS ECONOMICA.2. RECOMENDACIONES GENERALESSABER DONDE ESTAMOS  CONOCIMIENTO DEL LUGAR RECINTO O EDIFICACION. (material predominante, antigüedad, uso actual, etc.)  CONOCIMIENTO DEL ENTORNO. 89
  • 96. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteQUE HACER ANTES?  IDENTIFICACION DE ZONAS SEGURAS (columnas, encuentro de columnas con vigas, caja del ascensor, caja de escalera, lejos de ventanas, etc.).  VERIFICACION DE LAS INSTALACIONES (agua, gas, electricidad, etc.)  FIJAR A LA PARED MUEBLES, REPISAS, LIBREROS (repisas, libreros, estantes, cuadros, espejos, etc.)  MANTENER LIBRE DE OBSTACULOS LAS VIAS DE CIRCULACION (muebles, macetas, gas, electricidad, etc.)  ORGANIZARSE (Plan de Seguridad, Practicar-Ensayar, etc.)  PREPARAR LA “MOCHILA PARA EMERGENCIAS”, “CAJA DE RESERVA” 90
  • 97. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteQUE HACER DURANTE?  Conservar la calma, ayude a los demás si le es posible, ejecute lo practicado.  Si tiene la oportunidad de salir rápidamente del inmueble, hágalo, ¡¡No corra, camine ¡¡  Lleve consigo su maletín de emergencia.  Aléjese de ventanas y repisas o utensilios que puedan caer  Ubíquese en las zonas seguras previamente identificadas.  De ser posible corte la electricidad y el gas.QUE HACER DESPUES?  Al término del primer impacto, evacue hacia las zonas de seguridad externa.  Lleve consigo su maletín de emergencia.  Revise si su inmueble es habitable, revise también el estado de las instalaciones o servicios (agua, gas, electricidad, etc.)  Utilice solamente linterna, evite hacer fuego (fósforos).  Use mensajes de texto para comunicarse, si llama por teléfono sea breve.  Acuda al lugar de encuentro prestablecido con sus familiares.  Escuche la radio y atienda las recomendaciones de las autoridades.  Manténgase alerta y preparado pueden haber réplicas  Si se encuentra en zona costera o cerca al mar, aléjese de la playa, gane altura, ante la eventualidad de un tsunami. 91
  • 98. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente FINACIAMIENTO PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN DR. RAÚL ARRARTE MERA¿QUÉ ES FONDOEMPLEO?El Fondo Nacional de Capacitación Laboral y Promoción del Empleo, denominadoFondoempleo, es una persona jurídica de derecho privado, creada mediante el DecretoLegislativo Nº 892 y reglamentada por el Decreto Supremo Nº 009-98 con el propósitode financiar proyectos destinados a capacitar trabajadores y promover oportunidadesde empleo que sean sostenibles. Inició sus actividades en octubre de 1998.Fondoempleo evalúa, selecciona, financia y monitorea los proyectos de capacitación ypromoción del empleo que se presenten a un concurso y resulten ganadores por lacalidad de su formulación y por la viabilidad de lograr mejoras apreciables enempleabilidad, productividad y empleo.MISIÓNConsiste en promover el trabajo conjunto de empresas privadas, organismos nogubernamentales y entidades del sector público para el diseño y ejecución deproyectos que desarrollen competencias laborales y empresariales a través deactividades de capacitación y asistencia técnica, promoviendo así la generación deempleo y el aumento en los ingresos de la población en situación de pobreza.Fondoempleo aporta para ello los recursos que le asigna la ley y busca elcofinanciamiento de otros cooperantes.FINANCIAMIENTOTodo tipo de instituciones públicas o privadas pueden recibir financiamiento siempreque se presenten, en forma individual o asociada, al concurso de proyectos que seorganiza anualmente y acrediten experiencia en las actividades que proponen realizar.Fondoempleo subcontrata la evaluación de los proyectos que se presentan al concursoa instituciones de prestigio que actúan con total independencia.CRITERIOS DE EVALUACIÓNLos proyectos se califican sobre la base de cuatro criterios principales:1. Impacto y Relevancia del Proyecto  Número de personas que acceden a nuevo empleo o a autoempleo remunerado que sea sostenible.  Número de personas que logre un aumento apreciable en sus remuneraciones en forma sustentable y/o en la calidad de su empleo.  Número de microempresas o nuevos emprendimientos autosustentables que se espera crear. 92
  • 99. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente  Valor estratégico del proyecto por su impacto en el desarrollo regional, aumento de productividad, o alivio de problemas sociales.2. Viabilidad del Proyecto  Existe una demanda real y significativa para los bienes y servicios promovidos por el proyecto.  Canales y estrategias por los cuales la población objetivo podrá acceder a un empleo o mejorar su empleo están establecidos y son factibles.  La organización y gestión propuestas para el proyecto son adecuadas.*La experiencia y trayectoria de la o las instituciones solicitantes asegura el cumplimiento de los objetivos.  La experiencia y trayectoria de gestión del responsable del proyecto asegura el cumplimiento de los objetivos3. Relación Beneficio-Costo del Proyecto  La rentabilidad social del proyecto es alta.  Existen aportes de contrapartida.  El costo por intervención es adecuado.  El costo de administración está acotado a límites razonables.  Venta de bases y registro de participantes: Del miércoles 2 al miércoles 16 de noviembre de 2011 Teléfono 446-0576 / 446-0814. Avenida Tejada 173 – Miraflores – Lima Consultas a: fondoempleo@fondoempleo.com.pe4. Factores Complementarios  El lugar en el que se desarrollará el proyecto corresponde al departamento en el que se originaron los aportes al Fondo.  Parte importante de la población beneficiaria es de escasos recursos.  Hay empresas del sector privado activamente involucradas en el auspicio, financiamiento o ejecución del proyecto.XI CONCURSO DE PROYECTOSPueden participar propuestas dirigidas a implementar los siguientes tipos deproyectos:1. Capacitación e Inserción Laborales2. Certificación de Competencias Laborales3. Promoción y Consolidación de Emprendimientos Juveniles4. Proyectos Productivos Sostenibles 93
  • 100. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCRONOGRAMA Presentación de Proyectos: Convocatoria Domingo 30 de octubre del 2011 Registro de participantes: Del miércoles 2 al miércoles 16 de noviembre del 201. Consultas sobre Bases: Del 2 al martes 8 de noviembre del 2011 Respuestas a Consultas: Lunes 14 de noviembre del 2011 Documentos Bases Aclaradas: Martes 15 de noviembre del 2011 Inscripción en Talleres de Elaboración de Proyectos: Hasta el 16 de noviembre del 2011 Talleres de Elaboración de Proyectos: Del lunes 21 de noviembre al viernes 2 de diciembre del 2011. Consulta sobre Talleres Del lunes 5 al martes 6 de diciembre del 2011 Respuestas a consultas. Miércoles 7 diciembre del 2011 Presentación de Proyectos: Hasta el lunes 9 de enero del 2012 (en las oficinas de FONDOEMPLEO) Evaluación de Proyectos: Cumplimiento de requerimientos técnicos mínimos (*)Martes 10 y miércoles 11 de enero del 2012 Propuesta Técnica: Del jueves 12 de enero al domingo 22 de enero del 2012. Resultados de Evaluación Técnica: Lunes 23 de enero del 2012 Propuesta Económica: Del martes 24 al lunes 30 de enero del 2012 Entrega de resultados por evaluadores: Martes 31 de enero del 2012 Publicación de Proyectos Ganadores Miércoles 1 de febrero del 2012 Ajustes Institucionales para la firma de convenios- L1, L2, L3 Hasta el viernes 10 de febrero del 2012- L4 Hasta el viernes 24 de febrero del 2012 (**)Suscripción de convenios- L1, L2, L3 Hasta el lunes 13 de febrero del 2012- L4 Hasta el lunes 27 de febrero del 2012 Inicio de ejecución de proyectos:- L1, L2, L3Martes 14 de febrero del 2012- L4Martes 28 de febrero (sujeto a aprobación del calendario de actividades) (***) 94
  • 101. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente FLUJOS DE VIENTOS EN LA CIUDAD UNIVERSITARIA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Y SU INCIDENCIA EN LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE POR MATERIAL PARTICULADO Rubén Marcos Huatuco Escuela Académico Profesional de Ingeniería Mecánica de Fluidos - UNMSMResumenSe presenta el análisis del comportamiento temporal de la velocidad y dirección delflujo del viento en tres (03) estaciones meteorológicas ubicadas en el edifico delrectorado, pabellón E.A.P. Ing. Mecánica de Fluidos y pabellón de Ing. Química,durante el mes de setiembre del 2010, los resultados permiten establecer su incidenciaen la contaminación del aire por material particulado de diámetros menores o igualesa 10 micras (conocido como PM10), en la ciudad universitaria de la UniversidadNacional Mayor de San Marcos (UNMSM). Asimismo, permitirá determinar las zonasde alto riesgo por el elevado nivel de PM10, que contenga niveles de afectación para lasalud humana de los trabajadores, docentes y estudiantes, que circulan en los diversosambientes de la universidad, en función al D.S.0074-2001-PCM, que establece losestándares de la calidad de aire para el Perú. 95
  • 102. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEVALUACIÓN DEL MODELO CLIMÁTICO CFS PARA EL PRONÓSTICO ESTACIONAL DE ANOMALÍAS DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MAR EN LA REGIÓN NIÑO 1+2 Jorge Reupo Vélez Instituto Geofísico del Perú - IGPEl Niño-Oscilación Sur (ENOS) es un fenómeno climático que provoca estragos a nivelmundial, siendo una de las regiones más afectadas la de América del Sur. Durante elENOS se observan alteraciones en el comportamiento de variables oceánicas, talescomo debilitamiento de los vientos alisios, incremento de la temperatura superficialdel mar (TSM) y nivel de mar en el Océano Pacifico Ecuatorial (OPE).En Sudamérica, el Perú es uno de los países más afectados durante el evento climático(ENOS, La fase cálida del ENOS conocida como Fenómeno El Niño (FEN) se manifiestaprincipalmente por el aumento de la TSM, en el Pacifico Este generando intensaprecipitaciones en la costa norte y sequías en la costa sur de Perú (Lagos et al., 2007).Para la fase fría del (ENOS) conocida como La Niña se caracteriza por presentar TSMmás fría generando condiciones aproximadamente opuestas a las observadas en elFEN.El FEN es un tema de intenso estudio debido a su presencia activa en las anomalíasclimáticas que afectan a casi todo el planeta. En el Perú, el impacto de los eventosseveros de 1982-83 y 1997-98 produjeron pérdidas económicas de 11.6% y 6.2% delPBI, respectivamente (MEF, 2011). Normal El Niño El Niño ModokiAshok & Yamagata, 2009 96
  • 103. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEn el desarrollo de este trabajo se busca mejorar los pronósticos de la TSM , para ellose trabaja con los resultados del modelo acoplado CFS de la NOAAEl Climate Forecast System (CFS), modelo acoplado oceano-tierra–atmosfera deNational Centers for Enviromental Prediction (NCEP), entro en funcionamiento enAgosto del 2004.MetodologíaEl modelo y diseño experimental  El modelo hace un pronostico de 9 ‘lead’ cada uno representa un mes de pronostico, donde el primer lead es el resultado del mes en el cual se ingresaron las condiciones iniciales  Para cada mes pronosticado (9 leads) se hicieron 15 members ‘corridas’ (una por día )Ejemplo: 15 ‘members forecast’ para cada mesm01-05 : 9-13 ene 1990m06-m10 : 19-23 ene 1990m11-m12 : 30-31 ene 1990m13-m15 : 1-3 feb 1990Para el análisis de los pronósticos se trabajó con el promedio de los 15 miembrosLead 1, mes con las condiciones inicialeslead 1 ,may 1997lead 2 ,jun 1997lead 3 ,jul 1997 . . . . . . . .lead 6 ,oct 1997lead 7 ,nov 1997 . . . .lead 9 ,ene 1998CFS-NCEP. Región Niño 3.4, Línea negraes la anomalía TSM observada, Línearoja promedio de los 15 leads.MetodologíaAnálisis de los pronósticos 97
  • 104. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteDescargar la data de la variable sst (TSM) de la página web NCEP- NOAA para la regiónNIÑO1+2 (80ºW-90ºW,-10ºS -0) Figura 1. Regiones Niño en que se ha dividido el Pacífico Ecuatorial para la vigilancia del fenómeno El Niño-Oscilación del Sur (ENOS)Fuente: NOAAHacer series de tiempo (1982-2009) con las anomalías pronosticadas (9 leads) yobservadas de TSM y estimar los índices de correlación entre ellasResultados. Anomalías de TSM observada – anomalías de los pronósticos TSM 98
  • 105. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteResultados. Anomalías de TSM observada - anomalías de los pronósticos TSMResultados. Anomalías de TSM observada - anomalías de los pronósticos TSM 99
  • 106. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteResultados Correlación de las anomalías de pronósticos TSM y TSM observada (1982 -2009) Región Niño 1+2 Correlación de las anomalías de pronósticos TSM y TSM observada sin eventos Niño (1982- 1983,1997-1998), Región Niño 1+2Conclusiones Se observa una buena correlación entre los meses de Junio - Enero en la región Niño 1+2 (1982-2009). El error de pronósticos se hace evidente a partir de L5 y en los meses de Febrero a Mayo en la región Niño 1+2 (1982-2009). Se observa una buena correlación entre L1- L4 y en los meses de Mayo a Diciembre en la región Niño 1+2 (sin eventos Niño 82-83,97-98,02-03 ). Los coeficientes de correlación lineal disminuye al no incluir los eventos Niño (82- 83,97-98) en la región Niño 1+2 100
  • 107. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente CURRÍCULO POR COMPETENCIAS Lic. Jorge E. Huayna D. Universidad Nacional Mayor de San Marcos - UNMSMÁREAS SIGNIFICADOSBÁSICA Corresponde a la etapa formativa básica e incluye los contenidos sobre la cultura general, las ciencias humanas, sociales y propedéuticas a toda carrera universitaria.FORMATIVA O Comprende los contenidos que posibilitan desarrollar las habilidadesPROFESIONAL necesarias para el buen ejercicio de la profesión, ofreciendo herramientas y procedimientos necesarios para la carrera.ESPECIALIZADA Incluye los contenidos teóricos y las metodologías de especialidad necesarias para la carrera en formación profesional.COMPLEMENTARIA Incluye contenidos que complementan la formación integral del profesional, con una formación para desempeñarse en la gestión, liderazgo, ética, práctica de actividades culturales o deportivas y las prácticas preprofesionales. 101
  • 108. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteContenidos integradores que se desarrollan en todas las áreas y asignaturas así comoen el desempeño del docente permitiendo lograr la formación integral del educando.Algunos de ellos son podrían ser: Mentalidad Científica Aprender a Aprender Identidad personal, social y cultural Dominio de Tecnologías de Información Práctica de Valores y de una Ética de tercera generaciónEs el total de experiencias de aprendizaje que deben ser cumplidas por el educandodurante una carrera o profesión y que especifica, principalmente, el conjunto deasignaturas que han sido seleccionadas para el logro de determinadas competencias(genéricas y específicas) que están prefijadas en el Perfil del Egresado (Díaz – Barriga).Tiene cinco componentes:a. Cuadro de Asignaturasb. Mapa o malla curricularc. Sumillasd. Lineamientos Generales de las prácticas pre profesionales.e. Sílabos 102
  • 109. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente DOMINIOS DE COMPETENC DESEMPEÑO DIMENSIONES ÁREAS CONTE ASIGNATURA DESEMPEÑO IAS S DEL PERFIL DEL CURRICULAR NIDOS S LABORAL ESPECÍFICAS ESPECÍFICOS EGRESADO ES TICs en la 1… Profesional Especialidad Educación DOCENCIA 2… Currículo Profesional Profesional Dinámica de etc.. Social Básica Grupos Complement 1… Liderazgo Personal aria Gestión GESTIÓN 2… Personal Profesional Educativa Calidad etc. Profesional Profesional Educativa Metodología 1… de la Profesional Básica Investigación INVESTIGACIÓN Historia de la 2… Profesional Básica Ciencia Creatividad e etc. Profesional Profesional Investigación DOMINIO DE COMPETENCIAS DESEMPEÑOS ASIGNATURA DESEMPEÑO CONTENIDOS ESPECÍFICAS ESPECÍFICOS IDENTIFICADA LABORALDOCENCIA Identifica y valora  Maneja las herramientas • Gestión de la TICs en la las Tecnologías de tecnológicas de información. Educación Información y información y • Uso de buscadores. Comunicación y las comunicación. • Uso de marcadores. aplica en el  Programa actividades de • Contenidos desarrollo de aula con las TICs. educativos digitales. actividades de  Aplica las TICs para • Videos enseñanza - desarrollar competencias (Broadcasting). aprendizaje en el educando. • Sonidos (Podcast).GESTIÓNINVESTIGACIÓN 103
  • 110. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCÓDIGO ASIGNATURAS CONDICIÓN HT HP TH CRÉDITOAB.09.101 • Estilos y Estrategias de O 1 6 7 4 Aprendizaje • • Etc….CÓDIGO ASIGNATURAS CONDICIÓN HT HP TH CRÉDITOAP.09.202 • Tecnología de la O 2 2 6 4 Información y Comunicación en la Educación I. • • Etc… ASIGNATURAS CONDICIÓN HT HP TH CRÉDITOCÓDIGOAE.09.24  Perú Prehispánico O 1 6 7 4   Etc…CÓDIGO ASIGNATURAS CONDICIÓN HT HP TH CRÉDITOAC.O9.106  Taller I E - 4 4 2   Etc… 104
  • 111. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteI SEMESTREReq. Código Asignatura Cond HT HP TH Crd. AB.09.101 Estilos y Estrategias de Aprendizaje O 1 6 7 4 AB.09.102 Psicología Educativa O 3 2 5 4 AB.09.103 Comunicación Oral y Escrita O 1 6 7 4 AB.09.104 Pensamiento Lógico Matemático I O 1 6 7 4 AB.09.105 Filosofía de la Educación O 3 2 5 4 AC.09.106 Idioma I O 4 4 2 Total 9 26 35 22Código Asignaturas Sem. HT HP TH Crd.AB.09.101 Estilos y Estrategias de Aprendizaje I 1 2 7 4AB.09.102 Psicología Educativa I 3 2 5 4AB.09.103 Comunicación Oral y Escrita I 1 6 7 4AB.09.104 Pensamiento Lógico Matemático I I 1 6 7 4AB.09.105 Filosofía de la Educación I 3 2 5 4AB.09.107 Realidad Nacional II 2 4 6 4AB.09.108 Perú en el Contexto Educativo Internacional II 2 4 6 4 Código Asignatura Sem. HT HP TH Crd. AC.09.106 Taller I I 4 4 2 • Danza I • Música y Canto I • Teatro I • Futbol • Ajedrez • Voleybol 105
  • 112. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente AC.09.112 Taller II II 4 4 2 • Danza II • Música y Canto II • Teatro I • Basquet • Atletismo • PinturaEs el instrumento que muestra la lógica de la distribución y secuencia de lasasignaturas que corresponde a una carrera y que puede presentarse a través de undiagrama de flujo o de una matrizVer ejemplo de malla curricular.Es elemento importante de la asignatura que enlaza el trabajo de microprogramacióncurricular realizado por el docente de aula con el trabajo de diseño curricular querealiza la institución superior.Es elaborado por la propia institución y precisa cuatro aspectos: a. Área al que corresponde la asignatura. b. Naturaleza de la asignatura. c. Propósito de la asignatura, o sea lo que se desea lograr con ella, con relación al Perfil del Egresado. d. Las Unidades que abarca el contenido de la asignatura. e. Prerequisito(La metodología de formulación de la sumilla se muestra en el libro. Diseño Curricular,p. 133)Contiene la descripción precisa de los contenidos y estrategias para que el futuroprofesional, de manera gradual, aplique sus conocimientos teóricos y prácticos ensituaciones reales que tienen que ver con el desempeño en los diversos camposocupacionales correspondiente a su futura profesión.Este aspecto importante del Plan de Estudios se elabora luego de elaborarse la MATRIZDE ANÁLISIS OCUPACIONAL Y FUNCIONAL DEL EDUCADOR y de considerarse la Matrizde Identificación de las Asignaturas en función del Perfil del Egresado (ver elaboracióndel Plan de Estudios: paso A). 106
  • 113. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEs un componente del Plan de Estudios que define las responsabilidades de loseducandos, las metas y logros del aprendizaje, los estándares y criterios de evaluación,el modelo de comunicación entre el docente y los educandos.También precisa la logística de la asignatura, tales como las actividades o miniproyectos de investigación dentro y fuera del aula, los materiales, las fuentes delectura, etc.Su programación y ejecución es responsabilidad del docente de aula. Es la últimaetapa de materialización del Plan Curricular y de su éxito depende todo el éxito dedicho Plan. He ahí el rol insustituible del docente de aula.(La metodología de formulación del sílabo se muestra en el libro Diseño Curricular p.132 )CONCLUSIONESEl sílabo es el documento donde se formula la programación del proceso deaprendizaje de un área o subárea, recoge y organiza pedagógicamente lasorientaciones del CURRICULO. 107
  • 114. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEl aprendizaje significativo es un proceso de construcción del conocimiento queconsidera la integración de los saberes previos de los alumnos con los nuevos. Esto selogra organizando las sesiones de aprendizaje.El diseño de la organización de clase pasa por 3 momentos: inicio, desarrollo y cierre.Las técnicas de enseñanza aplicables a la educación superior son múltiples entre ellas:Exposición, interrogatorio, demostración, investigación bibliográfica y hemerográfica,investigación de campo, discusión dirigida.El currículo convencional, diseñado por objetivos, trabaja con relación a la predicciónde cambios conductuales a operarse en los estudiantes y, al establecimiento decontenidos, entendidos como paquetes de información.El enfoque de competencias, concibe los aprendizajes de los estudiantesindependientemente de los contenidos de que se trate. Interesan aquí los procesos deaprendizaje desarrollados por los alumnosA diferencia del sílabo por objetivos el sílabo por competencia enfatiza la descripciónde las capacidades que se buscan y su desagregación en las dimensiones conceptual,procedimental y actitudinal El modelo de sílabo por competencia sigue el siguiente esquema: I. DATOS GENERALES, II. SUMILLA, III. COMPETENCIAS GENERALES, IV. PROGRAMACION DE CONTENIDOS, V. CRONOGRAMA DE ACTIVIODADES VI. ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS,VII. MATERIALES EDUCATIVOS Y OTROS RECURSOS DIDACTICOS,VIII. INDICADORES, TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN, IX. BIBLIOGRAFIASUGERENCIAS Culminar de elaborar la propuesta Plan Curricular; discutirla en la Comisión de Reestructuración Curricular - en la que participen no sólo docentes de la Universidad, sino también egresados, representantes del sector empresarial vinculados al sector industrial; vincular el esfuerzo a la necesidad que como país tenemos de no postergar más en el Perú: la innovación e investigación; elaborar un plan de implementación -presupuesto, docentes, infraestructura, etc.-; y poner en marcha el cambio, para dar un salto cualitativo en la formación de ingenieros industrial en el Perú. El perfil profesional del ingeniero industrial tiene que estar actualizado periódicamente, dado que una de sus principales herramientas es la tecnología de 108
  • 115. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente información y comunicaciones, la cual evoluciona y en ocasiones da saltos cualitativos importantes en períodos muy breves. Es fundamental validar y discutir ampliamente la “Matriz de identificación de las asignaturas en función del perfil del egresado”, porque a partir de allí se desencadena el currículo que se necesita para la formación de ingenieros industriales. Esta discusión debe ser inclusiva y con participación de docentes y alumnos, pero sin excluir a los egresados -que están viviendo la profesión- a los empresarios y entes gubernamentales –que se están beneficiando o perjudicando por la actual formación de los egresados- y al Colegio Profesional, quienes tienen que buscar la integración la profesión con el desarrollo nacional Es necesario adecuar las estrategias de enseñanza – aprendizaje, potenciando la capacidad del futuro ingeniero de sistema de aprender a aprender, y de comprender su entorno; para ello deberá el alumno, integrar a sus mecanismos de aprendizaje, la investigación para la creación de conocimiento, como punto de partida para la innovación, tema fundamental para cualquier ingeniero vinculado a las tecnologías. Al evaluar a los alumnos de la faculta es recomendable incorporar los siguientes criterios: Diferenciar entre evaluación de seguimiento y evaluación de control, considerar la coherencia entre la actuación docente y el sistema de evaluación, cuidar la variedad y gradualidad de las demandas que se formulan en la evaluación, introducir fórmulas innovadoras de evaluación, mejorar las técnicas convencionales y llevar a cabo una selección adecuada con los propósitos perseguidos, proporcionar información previa para orientar el aprendizaje y esfuerzo del estudiante y retroalimentación posterior respecto a la evaluación efectuada, proporcionar sugerencias u orientaciones para hacer posible la mejora, establecer un sistema de revisión de exámenes y nivel de efectividad, contemplar la graduación de las modalidades de evaluación de los primeros años de carrera a los últimos, valorar y reconocer aprendizajes adquiridos fuera de las clases y vinculados a la ingeniería de sistemas. De otro lado, es fundamental darle una mayor ponderación en la formación del ingeniero a las prácticas profesionales, para ello se debe implementar mecanismos de promoción, de acompañamiento, seguimiento y evaluación de las prácticas pre-profesionales, no se debe olvidar que es en esa etapa de la formación donde se evidencian los primeros resultados de la calidad en la formación universitaria.“La peor locura que he observado en el mundo, esquerer cambiar algo, haciendo lo mismo.” Albert Einstein 109
  • 116. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente TELECONEXIONES ATMOSFÉRICAS ASOCIADAS A DOS TIPOS DE EL NIÑO” César Arturo Sánchez Peña Instituto Geofísico del Perú - IGPResumenEl objetivo principal de este tema de investigación es obtener una orientación sobre elcomportamiento de ondas ecuatoriales, para poder visualizar la propagación de lasmismas, en particular las ondas Rossby y Kelvin ecuatoriales.Dentro de las teorías sobre el fenómeno de El Niño, la onda ecuatorial de Kelvin,producida por la relajación de los vientos alisios del este, es uno de los elementosfundamentales. Estos vientos alisios mantienen normalmente un gradiente zonal delnivel del mar y la profundidad de la termoclina. Al debilitarse anormalmente losvientos, la pendiente del nivel del mar y la termoclina está en desequilibrio dandoorigen a la onda ecuatorial de Kelvin que puede producir un aumento de latemperatura del agua en el pacifico oriental.Partimos de las ecuaciones de Navier Stokes para conseguir un modelo simplificado deaguas poco profundas luego estas ecuaciones se discretizaron por medio del métodode diferencias finitas centradas. 110
  • 117. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente LA SUPERCONDUCTIVIDAD COMO EJEMPLO DE CONEXIÓN ENTRE LA FÍSICA BÁSICA Y LA APLICADA Dr. Ángel Guillermo Bustamante Domínguez LABORATORIO DE CERÁMICOS Y NANOMATERIALES. FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS - UNMSM Jorge García D.1*,Lizbet León F.,1 A. Díaz S.1 Jesús Flores S.1, Mirtha Pillaca1, Ana M. Osorio2.,Luis De Los Santos V.3,4, and J. C. González 61Laboratorio de cerámicos y nanomateriales, Facultad de Ciencias Físicas, UNMSM, Apartado Postal 14- 0149, Lima 14, Perú. 2Facultad de Química e Ingeniería Química, UNMSM, Av. Venezuela S/N, Lima 1, Perú. 3Cavendish Laboratory, University of Cambridge, J.J. Thomson Av., Cambridge CB3 OHE, United Kingdom. 4 Materials and Structures Laboratory, Tokyo Institute of Technology, 4259 Nagatsuta-cho, Yokohama 226 – 8503, Japan.5Grupo de Investigación de Superficies, Intercaras y Láminas Delgadas, Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla – CSIC – Univ. Sevilla. Calle Américo Vespucio 49, Isla de la Cartuja.41092 Seville - Spain.INTRODUCCIONLa superconductividad es una línea de investigación de la física de la materiacondensada y en abril del 2011 se celebró a nivel internacional los primeros 100 añosde su descubrimiento por el holandés Heike Kamerlingh Onnes quien midió laresistencia del mercurio de alta pureza enfriado a la temperatura de 4.2 K y mostróque a esa temperatura la resistencia se hace cero.En 1913 gana el premio Nóbel por sus estudios del helio liquido. Esta repentina transición hacia un estado de resistencia eléctrica nula fue un heraldode los posibles inventos por venir, tales como: trenes magnéticamente levitados,cables superconductores, computadoras cuánticas, nueva generación de teléfonosmóviles, nuevos equipos de resonancia magnética, etc.Los materiales superconductores tanto del tipo I como del tipo II comenzaron a serpresentados como productos tales como los magnetos a base de NbTi con unatemperatura critica (Tc) entorno de 9 K y son básicamente enfriados a helio.Desde 1987 el YBCO y el Bi-2223 son compuestos que destacan por tener un Tc de 92K y 110K respectivamente, muy por encima de la temperatura de nitrógeno líquido (77K) de fácil acceso y posibilita tener muchas aplicaciones tecnológicas.La primera generación (1G) de alambres, fabricado usando los superconductores deBSCCO (Bi2Sr2CaCu2O8 y Bi2Sr2Ca2Cu3O10) usando el proceso de deformación de polvoen tubo similar al de baja temperatura, tiene una arquitectura de muchos filamentosdentro de una matrix de plata. 111
  • 118. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLa fabricación de cintas Ag/Bi-2223 por el método de polvo entubo (PIT) 112
  • 119. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Incrementando el núcleo y mejorando el alineamiento de los granos por un proceso adicional de laminaciónRocking curve 113
  • 120. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteIlustración esquemática de la arquitectura de un Conductor resultante del método de polvo-alambre en tubo (powder-wire-in-tube method – PWIT) Bi-2212 colado con un Tc 80K Ruta del tratamiento térmico para el proceso de cintas de Ag/Bi-2212 preparadas por recubrimiento por inmersión (dip-coated) 114
  • 121. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Ilustración esquemática Para la preparación de cintas de Ag/Bi-2212 por colado en cinta y su ruta térmica. Diagrama esquemática para la deposición electroforética de Bi-2212 sobre un sustrato de plataComparación de la textura del eje c y una alineación de granos biaxialPara la textura en el eje c la dirección cristalográfica c de todos los granos (A-D) sonalineados perpendicular a la superficie de la cinta, mientras que una distribuciónaleatoria resulta para las direcciones a y b.Para una película biaxialmente texturado (lado derecho) ambas direccionescristalográficas c y a de todos loa granos E-H están alineados.La segunda generación (2G) de alambres también denominados conductoresrecubiertos, usa el YBCO (Tc 90K) en filmes finos depositados epitaxialmente sobre 115
  • 122. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientesustratos texturados dando lugar a cintas superconductoras con un Jc de 5 MA/cm2 encontraste con la Jc a 77K de un alambre de 1G sin textura biaxial que es de 50 kA/cm 2. Diagrama esquemático de texturamientoIon-beam-assisted deposition (IBAD) sobre por laminación asistida de cintas de Ni un sustrato metálico policristalino como sustratos para la preparación de películas de YBCO biaxialmente alineados 116
  • 123. Taller de Investigación de Física 2011Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente 117
  • 124. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteActualmente la empresa American Superconductor produce cintas superconductoras ylos cables son producidos por la empresa alemana NEXANS, como ejemplos de físicaaplicada o ciencia de los materiales.En el EUCAS 2011 en el cual participe, esta generando expectativa el superconductorMgB2 con un Tc=39 K por ser mas favorable en la forma de alambres y el asunto pasapor buscar un buen liquido que lo enfríe. 118
  • 125. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteAimant RMN 900 MHz, 21 T Bloc rotor de 5 MW avec excitatrice (image fournie par American Superconductors) 119
  • 126. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbientePero la investigación de tener otros sistemas superconductores sigue adelante y desdeel año 2008 se descubrieron los Superconductores dopados con fluor LaFeAsO (Tc=26K) y SmFeAs (Tc=55 K) similares a los cupratos por los planos CuO2.Otros SC son los denominados chalcógenos FeCh que incluyen al selenio (Se) y eltelurio (Te).En varios países se han hecho actividades relativos a los 100 años de laSuperconductividad (SC) y esta presentación es parte de ella en la que debemos deresaltar la contribución de cinco físicos ganadores de premios Nobel en esta área de laFísica y a todos que modestamente contribuyan al enriquecimiento de la física básica yaplicada. 120
  • 127. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente METODOLOGÍA Y PROBLEMÁTICA DE LA TESIS PARA OBTENER EL TITULOPROFESIONAL EN CIENCIAS FISICAS CON APLICACIONES EN CARACTERIZACION DE MATERIALES Dr. Eusebio C. Torres TapiaEspectroscopia Mössbauer en Ciencias de los Materiales, Instituto de Investigación de Física – UNMSM – FCFMetodología y Problemática de la Tesis para obtener el Título Profesional en CienciasBásicasEn este siglo es fundamental impulsar la investigación interdisciplinaria de las cienciasbásicas porque vivimos en un momento que las nanociencias es la nueva fuerza móvilde la revolución científica-tecnológica.Su dimensión es superior a todo lo conocido en el siglo pasado: El salto cuántico en lafísica fue al inicio del siglo 20 y la poderosa microelectrónica creadora de la sociedadde la información, la nanociencia y nanotecnología son disciplinas multidisciplinariasque para impulsar su desarrollo requiere los conocimientos de los físicos, químicos,biólogos, matemáticos, electrónicos e informáticos.La Facultad de Ciencias Física dispone del equipo(1) que nos permite estudiar elcomportamiento de las nanopartículas de hierro que en la actualidad tieneaplicaciones tecnológicas (nanofísica aplicada en nanomateriales: nanoestructurasmagnéticas, nanoferritas para aplicaciones biomédicas, control de calidad demedicamentos que contienen nanopartículas de hierro, bacterias magnéticas,ferrofluidos, ferritina, etc., etc.)(2), para su interpretación requiere los conocimientosde la aplicación de la Física Cuántica.Para el éxito del desarrollo de un tema para una tesis es importante definir unproblema actual que cuente con referencias, tiene que delimitarse el desarrollo delárea(3), tiene que estar orientada con aplicaciones específicas que puedan desarrollarsey que cuenten con infraestructura, para culminar en un tiempo prudencial(sustentación en 16 meses)._______________________1. Espectroscopia Mӧssbauer (Laboratorio de Espectroscopía Mӧssbauer (1975), FCF-UNMSM),2. LACAME-20103. E. Mourad and J. Cashion: Mössbauer spectroscopy of environment materials and their industrial utilization, Ed. Spriger Verlag (2004) 121
  • 128. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCLASIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓNTIPO DE TESISTEORICA EXPERIMENTALRelacionado con la simulaciones  INDICE TEORIA  RELACION DE FIGURAS PROBLEMAS DE SIMULACION  RELACION DE TABLAS PROGRAMAS -CODIGOS  INTRODUCCION RESULTADOS  TEORIA CONCLUSIONES  METODO EXPERIMENTAL REFERENCIAS  RESULTADOS  REFERENCIAS  APENDICEDESARROLLO DE LA TESIS CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES REFERENCIAS ACTUALIZADAS ORGANIZACION (MEDICIONES EXPERIMENTALES) RESULTADOS CONCLUSIONESREDACCION DE LA TESIS TITULO (REFLEJA LA ACTIVIDAD DESARROLADA) RESUMEN 122
  • 129. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente INDICE RELACION DE FIGURAS RESUMEN INTRODUCCION (MOTIVACION Y ORGANIZACION DE LA TESIS) ASPECTOS TEORICOS METODOS (DETALLES EXPERIMENTALES) RESULTADOS DISCUSION Y CONCLUSIONES REFERENCIAS EFECTO MÖSSBAUER ESPECTROSCOPIA MÖSSBAUER 123
  • 130. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente ESPECTROS MÖSSBAUER: FERRITA Y MAGHEMITAAPLICACIONES DE INTERES TECNOLOGICO NUEVOS MATERIALES  CONTROL DE LA CORROSION CENTROS NANOPARTICULAS DE OXIDOS DE INDUSTRIALES HIERRO  CONTROL DE CALIDAD DE LA NANOFERRITAS PRODUCCION DE IMANES NANOFIBRAS PERMANENTES APLICACIONES BIOMEDICAS  MINERALES DE INTERES INDUSTRIAL CONTROL DE CALIDAD DE  FERROFLUIDOS MEDICAMENTOS  METALURGIA: ACEROS DE INTERES NONITOREO DE LOS MATERIALES DEL INDUSTRIAL MEDIO AMBIENTE  NANOFERRITAS PARA REVISTIMIENTO MATERIALES MAGNETICOS BLANDOS DE AVIONES MILITARES (EVASION DE UTILIZADOS A NIVEL INDUSTRIAL LOS RADARES DEL CONTROL AEREO) ARCILLAS DE INTERES INDUSTRIAL: CATALIZADORES 124
  • 131. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente8. EXPOSICION DE PROYECTOS ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DE EFECTOS MAGNÉTICOS EN EL TRANSPORTE ELECTRÓNICO DE CUASICRISTALES NANO-ESTRUCTURADOS: EL CASO DEL SISTEMA ICOSAÉDRICO Al64Cu23Fe13 Landauro Sáenz Carlos Vladimir Laboratorio de Difracción de Rayos X, Facultad de Ciencias Físicas - UNMSMResumenLos cristales aperiódicos, más conocidos como cuasicristales (CC), han atraído laatención de los investigadores desde su descubrimiento debido a sus exóticaspropiedades físicas. El interés por entender el origen de dichas propiedades, ademásde las potenciales aplicaciones tecnológicas en que pueden ser empleados son dosrazones primordiales para estudiar estos nuevos materiales. Para ser aleacionesbasadas en elementos metálicos sorprende, por ejemplo, su bajo coeficiente defricción, su alta dureza, baja energía superficial y buena resistencia al desgaste. Se lesconsidera también como buenos candidatos para aplicaciones termoeléctricas. Dichaspropiedades podrían ser explotadas aún más incluyendo un parámetro adicional: lananoestructuración del material. La dificultad radica en controlar estas propiedades enfunción del tamaño de grano. Así, el estudio de las propiedades electrónicas de lascontrapartes nanoestructuradas de estos nuevos materiales es de relevancia actual.En el presente proyecto se propone estudiar la influencia de los posibles momentosmangéticos presentes en el material sobre el transporte electrónico de loscuasicristales nanoestructurados, específicamente para el caso del CC isaedricoAl64Cu23Fe13. El objetivo es realizar este proceso en forma controlada y así poderobtener CCs nanoestructurados a diferentes tamaños de grano para luego medir sucorrespondiente conductividad eléctrica (CE) en el rango 4 - 300 K. Medidas deResonancia Ferromagnética y cálculos teóricos de momentos magnéticos en modelosafines permitirán determinar la influencia del magnetismo en la CE.Para el presente estudio se dispone de equipos de síntesis y caracterización demateriales, así como para medir la CE. 125
  • 132. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente MAGNETOCONDUCTANCIA DE REDES DE ANTIPUNTOS Y EFECTO FARADAY EN EL GRAFENO” Rivera Riofano Pablo Héctor EAP de Física, Facultad de Ciencias Físicas - UNMSMResumenCuando se construye una red de antipuntos sobre una gran cinta de grafeno sesuperpone una superestructura artificial con un nuevo parámetro de red y que alinteractuar con un campo magnético el flujo efectivo sobre un área dado respecto alcuanto de flujo magnético aumenta. La formación de niveles de Landau en estossistemas dependen esencialmente de un desorden provocado por la nuevasuperestructura que provoca scattering elásticos que definen otros caminos para losportadores. Como la distribución de carga en estos sistemas responsables de lamagnetoconductancia no han sido identificados, pretendemos calcular lamagnetoconductancia de redes finitas de antipuntos cuánticos y determinar ladistribución de las densidades de portadores para diferentes regímenes.Por otro lado, recientes observaciones han mostrado que las láminas simples ymúltiples de grafeno, independientemente del substrato generan una transmisión aángulos bastante pronunciados respecto a la polarización del haz incidente, el efectoFaraday. Desde el punto de vista del electromagnetismo clásico el ángulo de lapolarización depende del espesor del material que atraviesa el haz en presencia de uncampo magnético estático a lo largo de la propagación y perpendicular a la muestra.En el caso del grafeno, el espesor es de una distancia atómica. En este caso,simularemos un haz de radiación que se propaga perpendicular al grafeno enpresencia de un campo magnético que también es perpendicualr al grafeno.Consideramos los casos en que las oscilaciones de campo AC están en la direcciónarmchair, zigzag y los casos combinados e identificaremos los mecanismos que semanifiestan para generar los resultados experimentales. 126
  • 133. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente INFLUENCIA DE LA ESTRUCTURA EN LAS PROPIEDADES DE ARCILLAS: UN ESTUDIO POR DIFRACCIÓN DE RAYOS-X Y TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS Dra. Elvira L. Zeballos VelásquezMIEMBROS Y COLABORADORES Dr. Mario Ceroni G., Dr. Arturo Talledo, Lic. Alejandro Trujillo Quinde, Lic. Mirian Mejía Santillán, Lic. Rocío Montalvo Balarezo, Patricia Melero Sandoval, Edgar Tello Chávez, Mery Miñano Layza, Omar Fernandez Herrera, Luis Cottos ZelaLaboratorio de Cristalografía de Rayos X, Instituto de Investigación de Física, Facultad deCiencias Físicas.MontmorillonitasLas montmorillonitas tienen la propiedad de hincharse al entrar en contacto con el agua libre.El hinchamiento se debe a la gran afinidad que tiene la montmorillonita (arcilla expansiva) conlas moléculas de agua, la cual es absorbida, formando parte de la estructura molecular delmineral.La actividad superficial de la caolinita (arcilla no-expansiva) es pequeña. La unión entre todaslas retículas es lo suficientemente firme para no permitir la penetración de moléculas de agua. Figura 1. SISTEMAS NANOMÉTRICOSPREPARACIÓN DE MUESTRASSe utilizó un horno de tres etapas, Modelo PT 1600; donde las muestras fueron sometidas atemperaturas desde 100°C hasta 1,200°C, con intervalos de 50°C; tiempo de tratamiento de 2 127
  • 134. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientehoras y velocidad de ascenso de 5oC/min., en ambiente de aire. Para cada temperatura fueusada una nueva muestra. Figura 2. Sistema de Preparación de Muestras y Tratamiento TérmicoMEDIDAS DE DIFRACCIÓN DE RAYOS-XLos difractogramas fueron obtenidos con un difractómetro Bruker, geometría -2, conradiación de Cu(K).Condiciones de medida:Tensión/Corriente : 40 kV/40 mA.Paso/Tiempo por paso: 0.02°/4sIntervalo de medida : 4o a 65o 128
  • 135. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteFigura 3. Equipo de Difracción de Rayos X 129
  • 136. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 4. Espectros de difracción de rayos XIDENTIFICACIÓN DE FASESLa identificación fue realizada con los programas CSM (Crystallographica Search-Match) yPDFWIN que utilizan la base de datos PDF (Powder Diffraction File), preparada por el ICDD(International Centre for Diffraction Data). Figura 5. Patrones de difracción de rayos X, Identificación de FasesFASES IDENTIFICADAS: Montmorillonita-Ca Vermiculita Muscovita Caolinita Nacrita Cuarzo Illita Albita 130
  • 137. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Mullita Hematita Figura 6. Diagramas de difracción de rayos XMÉTODO DE RIETVELDModelamiento teórico de la reflectividad experimental mediante el refinamiento de losparámetros estructurales.Análisis cualitativo y cuantitativo de la estructura de muestras monofásicas o multifásicas, apartir de medidas de difracción de rayos-X (y de neutrones).Proporciona información de los parámetros estructurales que correlacionados con laspropiedades físicas, permite un control de calidad del material analizado.La intensidad de la reflectividad calculada está determinada por la suma de las contribucionesde las reflexiones vecinas para todas las fases p en una muestra multifásica, más el incrementodel background b (este puede ser refinado interpolando varios puntos fuera de los picos dereflexión del difractograma experimental) yci  S R  p   s p Ab  K FK 2i  2 K AsLK PK 2  y  p bisp : factor de escala para la fase pSR : función efectos de rugosidad superficialAb : factor de absorciónFK : factor de estructura : función de modelamiento de la reflexiónAs : función de asimetríaLK : función Lorentz-polariz. y multiplicidadPK : función de orientación preferencialybi : contribución del background 131
  • 138. Taller de Investigación de Física 2011Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente 132
  • 139. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteFigura 7. Difractograma refinado con Método de Rietveld 133
  • 140. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 8. Utilización del Programa TOPAS. Figura 9. Cálculos con el Programa TOPAS.Tabla 1: Características de las Fases o TEMPERATURA ( C) FASES STT 100 150 200 250 300 350 400Montmorillonita-A 14.86 14.86 14.86 14.86 14.86Montmorillonita-B 10.03 9.92 9.92 9.92 9.82Caolinita 7.27 7.27 7.27 7.27 7.27 7.27 7.27 7.27Muscovita (002) 10.02 10.02 10.02 10.02 10.02 10.00 10.00 10.00Siendo el tamaño de una molécula de agua alrededor de 2.02 Å se puede esperar que unadisminución mayor a ese valor de la distancia interlaminar podría deberse a que esta especieestá siendo removida. Cuando se calienta la montmorillonita y se logran temperaturasmenores a 200 oC, el agua que se pierde es mayormente la que se encuentra en la superficiede la montmorillonita. A temperaturas mayores el agua localizada en los espaciosinterlaminares se comienza a evaporar y salir fuera del material.En la Tabla 1 se observa para la montmorillonita una disminución de la distancia interlaminarde 14.86 Å (temperatura ambiente) hasta 9.82 Å (400 oC), ello es debido a que las moléculasde agua están siendo removidas por efecto de la temperatura. La literatura señala que lasmontmorillonitas cálcicas con distancias interlaminares cercanas a 15 Å tienen una doble capade agua. Por ello, las dos capas de agua que ocupaban el espacio 5.04 Å (14.86 – 9.82) estánsiendo removidas, principalmente entre 250 °C hasta 400 °C. En el caso de la caolinita ymuscovita la disminución de la distancia interlaminar al aumentar la temperatura es muypequeña, ya que no tienen capas de agua u otra sustancia en el espacio interlaminar. 134
  • 141. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 10. Distribución de Temperatura de las Fases.Tabla 2: PORCENTAJE EN PESO DE LAS FASES o TEMPERATURA ( C) FASES STT 100 150 200 250 300 350 400Montmorillonita 3.99 3.72 2.93 2.93 2.90 2.91 2.91 2.91Caolinita 24.44 20.94 20.96 17.50 17.43 17.44 16.86 16.40PLASTICIDADPropiedad por la cual mediante la adición de una cierta cantidad de agua, la arcilla adquiere laforma deseada.Esta propiedad depende de su morfología laminar, tamaño de la partícula y la capacidad dehinchamiento.El aumento de la plasticidad de las arcillas hace posible que puedan ser más manejables. Figura 11. Plasticidad de la Arcilla.MEDIDA DE LA PLASTICIDADLÍMITES DE ATTERBERG 135
  • 142. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 12. Límites de Atterberg o límites de consistencia.Los límites de Atterberg o límites de consistencia se utilizan para caracterizar elcomportamiento de los suelos finos. El nombre de estos es debido al científico sueco AlbertMauritz Atterberg. (1846-1916).Los límites se basan en el concepto de que en un suelo de grano fino solo pueden existir 4estados de consistencia según su humedad. Así, un suelo se encuentra en estado sólido,cuando está seco. Al agregársele agua poco a poco va pasando sucesivamente a los estados desemisólido, plástico, y finalmente líquido. Los contenidos de humedad en los puntos detransición de un estado a otro son los denominados límites de Atterberg.COPA DE CASAGRANDELímite líquido: Cuando el suelo pasa de un estado semilíquido a un estado plástico y puedemoldearse. Para la determinación de este límite se utiliza la Copa de Casagrande.Límite plástico: Cuando el suelo pasa de un estado plástico a un estado semisólido y se rompe.Límite de retracción o contracción: Cuando el suelo pasa de un estado semisólido a un estadosólido y deja de contraerse al perder humedad. Figura 13. Copa de Casagrande 136
  • 143. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteÍndice de plasticidad: Ip = wl – wpÍndice de fluidez: If = pendiente de la curva de fluidezÍndice de tenacidad: It = Ip/IfÍndice de liquidez: IL = (Wn - Wp) / (Wl - Wp) (Wn = humedad natural) Figura 14. Método de Copa de CasagrandeCURVA DE FLUJO w = −F . log N + Cω : contenido de humedad en porcentaje de suelo seco.F : constante (índice de flujo)N : número de golpesC : constante Figura 15. Curva de FlujoEnsayo Límites de Consistencia ASTM D4318Límite líquido (%): 47.54Límite plástico (%): 27.92Índice plástico (%): 19.62 Figura 16. Ensayo Límites de Consistencia ASTM D4318, (Laboratorio de Mecánica de Suelos - Universidad Nacional de Ingeniería) 137
  • 144. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEnsayo Límite de Contracción:Límite de Contracción (%):22.19 Figura 17. Ensayo Límite de ContracciónENSAYO DE DUREZA VICKERSEs un método para medir la dureza de los materialesEQUIPOMicrodurómetro con punta de diamante que puede ejercer una fuerza máxima de 2 k. Sepresiona el indentador contra una probeta; se mide las diagonales de la impresión cuadrada yse halla el promedio. Figura 18. Equipo Microdurómetro (Laboratorio de Sputtering – Universidad Nacional de Ingeniería)Determinación del número de dureza: HV = (1.8544 * F) / d2 (Kg/mm2) 138
  • 145. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 19: Esquema del EnsayoTabla 3: Medidas de Dureza FUERZA DIAGONAL Promedio MUESTRA DUREZA (g/fuerza) (mm) DUREZA P-STT (0) 50 64.0 22.6 20.6 50 72.2 17.8 50 60.5 25.3 P-STT (1) 50 68.6 19.7 50 71.4 18.2 50 67.5 20.3 P-STT (2) 50 68.1 20.1 50 67.0 20.7 50 67.6 20.3 P-200 50 66.4 21.0 21.9 50 70.1 18.9 50 60.1 25.7 P-300 50 65.5 21.7 24.2 100 93.0 21.4 100 82.0 27.6 100 84.0 26.3 P-800 100 87.7 24.1 25.0 100 92.5 21.7 100 81.8 27.7 100 83.8 26.4CONCLUSIONES PARCIALES1. Medidas de Difracción de Rayos-X  Los componentes de las muestras fueron determinados, identificándose fases arcillosas y otros minerales: montmorillonita-Ca, cuarzo, caolinita, albita, muscovita, vermiculita, nacrita, illita, mullita, hematita, entre otros.  Amorfización de la fracción arcillosa a partir de 1000°C, aproximadamente, y la aparición de nuevas fases cristalinas (mullita, hematita).2. Refinamiento estructural por el Método Rietveld  Disminución progresiva de la distancia interlaminar de la montmorillonita (001): de 14.86 A° (temperatura ambiente) a 9.82 A° (400°C), debido a la eliminación del agua superficial y de los poros, así como de la contenida en los espacios interlaminares de las capas de los silicatos, característica de las arcillas expansivas. La caolinita y la muscovita, arcillas no-expansivas, no presentaron variación en la región interlaminar con el aumento de la temperatura.  Mayor porcentaje de arcillas no-expansivas: caolinita 24%, montmorillonita 4%.3. Ensayos de plasticidad Índice plástico (%):19.624. Ensayos de dureza Aumento de la dureza con la temperatura: de 20.6 (STT) a 25.0 (800°C) 139
  • 146. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente5. El programa TOPAS basado en el Método de Rietveld de refinamiento estructural aplicado en este trabajo, constituye una valiosa herramienta para la determinación cuantitativa de parámetros decisivos en los cambios estructurales, así como para la determinación del porcentaje en peso de las fases antes y después de cada tratamiento térmico.REFERENCIAS1. Moore, D.M. X-Ray Diffraction and the identification and analysis of clay minerals. Oxford University Press (1997)2. Fancio E. Tesis de Maestría Aplicação do Metodo de Rietveld para Análise Quantitativa de Fases dos polimorfos da Zircônia por Difração de Raios X Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares Universidade de São Paulo (1999)3. Jimenez Salas, J. A., De Justo Alpañes, J. L.(1975). "Geotécnica y Cimientos". Vol. I. "Propiedades de los Suelos y de las Rocas.", 2da. Edición. (1975)4. Manual de Procedimientos. Laboratorio de Análisis de Suelos.5. Rietveld, H.M. A Profile Refinement Method for Nuclear and Magnetic J.Appl. Cryst., 2, 65- 71.(1969)6. Klug, H.P., Alexander L.E. X-Ray Diffraction Procedures for Polycrystalline and Amorphous Materials. John Wiley & Sons USA (1974)7. Azaroff, L.V. Elements of X-Ray Crystallography. McGraw-Hill Inc. U.S.A. (1968)8. Bish, D.L., Post, J.E. Modern Powder Diffraction. Mineralogical Society of America Reviews in Mineralogy volume 20 (1989).9. BRUKER AXS GMBH. TOPAS. User´s Manual. 140
  • 147. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente PRODUCCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS SUPERCONDUCTORAS DE YBa2Cu3O7 SOBRE SUSTRATO SrTiO3 PREPARADAS POR DEPOSICIÓN QUÍMICA. Ángel Guillermo Bustamante Domínguez, Jorge Luis García DulantoLABORATORIO DE CERÁMICOS Y NANOMATERIALES. FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS.UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS. Av. VENEZUELA s/n, LIMA- 1Colaboradores Ángel Bustamante D.1, Jorge Garcia D.1*,Lizbet León F.1, A. Díaz S.1, Jesús Flores S.1, Mirtha Pillaca1, Ana M. Osorio2.,Luis De Los Santos V.3,4, and J. C. González 51 Laboratorio de cerámicos y nanomateriales, Facultad de Ciencias Físicas, Universidad NacionalMayor de San Marcos, Apartado Postal 14-0149, Lima 14, Perú.2 Facultad de Química e Ingeniería Química, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Av.Venezuela S/N, Lima 1, Perú.3 Cavendish Laboratory, University of Cambridge, J.J. Thomson Av., Cambridge CB3 OHE, UnitedKingdom.4 Materials and Structures Laboratory, Tokyo Institute of Technology, 4259 Nagatsuta-cho,Yokohama 226 – 8503, Japan.5 Grupo de Investigación de Superficies, Intercaras y Láminas Delgadas, Instituto de Ciencia deMateriales de Sevilla – CSIC – Univ. Sevilla. Calle Américo Vespucio 49, Isla de la Cartuja.41092Seville - Spain.Estructura cristalina de los HTSLa estructura perovskitaEl término perovskita se usa para representar familias de estructuras, generalmente cúbicas,cuya clase genérica está representada por ABO3 , donde el átomo A es más grande que elátomo B. Figura 1. Estructura Perovskita ABO3 tipo ALa perovskita puede ser descrita como un conjunto de octaedros BO6 que comparten susvértices, creándose grandes cavidades que ocupan los cationes A, más voluminosos, comomuestra la Figura 1, que es un caso de Perovskita tipo A.La estructura perovskita también puede representar si se mueve el origen de la celda unitariaal centro del cuerpo, esto es a/2 + b/2. Entonces se tiene los átomos A en cada vértice, losátomos de B en el centro del cuerpo y un átomo de oxígeno en el centro de cada cara, como semuestra en la Figura 2. 141
  • 148. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 2. Estructura Perovskita ABO3 tipo BEl sistema 123 es una celda triple perovskita del tipo ABO3 con deficiencia de átomos deoxigeno. La estructura cristalina del sistema Y123 (YBa2Cu3O7-δ) es una estructura ortorrómbicaperteneciente al grupo espacial pmmm. La imagen de esta estructura la podemos apreciar enla figura 3. Figura 2. Estructura cristalina del sistema Y123 (YBa2Cu3O7-δ)Preparación del compuesto (Solución) YBa2Cu3O7Materiales(a) Cu(COOCH3)2.1H2O 0.8991g acetato de Cu(b) Y(COOCH3)3.4H2O 0.5075 g acetato de Y(c) Ba(COOCH3)2 0.7668 g acetato de Ba Figura 3. Materiales y solución YBa2Cu3O7 142
  • 149. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 4. Preparando para el DecantadoSolución Y123 con surfactante Solución Y123 Figura 5. Soluciones superconductoras Figura 6. Materiales para depositar las soluciones Sustrato y crisol las dimensiones del sustrato SrTiO3 son aproximadamente de 5mm x 10mm. Figura 7. Sustrato y crisol 143
  • 150. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Vista en detalle Figura 8. Deposición de las soluciones sobre los sustratos Solución depositada en el sustrato antes del tratamiento térmico Figura 9. Tratamiento térmico de las muestras Calcinado Sinterizado Figura 10. Calcinado y Sintetizado de las muestras(a) a 820oC (b) a 840oC 144
  • 151. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 11. Tratamiento térmico del Y123 sobre SrTiO3 (c) a 860oC Figura 12. Preparación para el análisis de DRX (a) 820oC (b) 820oC, escala semi logaritmica (c) 840oC (d) 860oCFigura 13. DRX de la muestra a diferentes temperaturas, Y123 sobre SrTiO3 145
  • 152. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteFigura 14. Imágenes con microscopio óptico, Y123 sobre SrTiO3 a 820oC Figura 15. Microscopio óptico, Y123 sobre SrTiO3 a 820oCFigura 16. Imágenes con microscopio óptico, Y123 sobre SrTiO3 a 840oC 146
  • 153. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 17. Microscopio óptico, Y123 sobre SrTiO3 a 840oCFigura 18. Imágenes con microscopio óptico, Y123 sobre SrTiO3 a 860oC Figura 19. Microscopio óptico, Y123 sobre SrTiO3 a 860oC 147
  • 154. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteFigura 20. Graficas del momento magnético vs temperatura, muestra 820oCFigura 21. Graficas del momento magnético vs temperatura, muestra 840oC 148
  • 155. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 22. Graficas del momento magnético vs temperatura, muestra a 860oCConclusiones Se ha preparado y caracterizado el compuesto superconductor Y123 en forma de película sobre el sustrato cerámico SrTiO3 usando el método de deposición química (método tradicional) Este es un método a un costo muy bajo que nos permite seguir el estudio de los materiales superconductores Se comprobó con las diferentes técnicas, que se logro fabricar un superconductor, así lo señala los análisis de la DRX, y la medida de magnetización Vs TReferencias U. Poppe, N. Klein, U. Dähne, H. Soltner, C. L. Jia, B. Kabius, K. Urban, A. Lubig, K. Chmidt, S. Hensen, S. Orbach, S. Müller, H. Piel, J. Appl. Phys. 71, 5572, (1992). Guinier. “X-ray diffraction in crystals, imperfect crystals, ans amorphous bodies”. Dover Publications, (1994). N. W. Aschcroft, N. D. Mermin, “Solid State Physics” HRW International Editors, Hong Kong (1987). S.U.K. Nair, P.R.S. Warriar, J. Koshy, Bull. Mater. Sci. 25, 95-99, (2002). O. Ortiz Díaz, J. Roa-Rojas, D.A. Landínez Téllez, Aceptado para publicación en la Revista Mexicana de Física. H. S. Kwok, Q. Y. Ying. Physica C 177 122 (1991) Gardiner, D.J. (1989). Practical Raman spectroscopy. Springer-Verlag. ISBN 978-0387502540 149
  • 156. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente ESTIMACIÓN DE LOS SEDIMENTOS SUSPENDIDOS EN EL SISTEMA MARINO DE USANDO DATOS IMÁGENES DEL SATÉLITE DEIMOS Joel Rojas Acuña1 y Julio Aquije Chaclatana2 Gregório L.G. Teixeira2 y Edward Alburqueque Salazar11Universidad Nacional Mayor de San Marcos (Perú)2Federal University of Espírito Santo (Brasil)JUSTIFICACIÓN Transporte de los sedimentos; Cuantificación de los sedimentos; Equipos de medición.En este sentido es importante: El desarrollo de metodologías para cuantificar con más precisión la concentración de los sedimentos suspendidos; La fuente de datos de entrada en los modelos numéricos computacionales; Entendimiento mas fino del transporte de los sedimentos suspendido en los ambientes acuáticos (ríos, lagunas, estuarios y océanos).OBJETIVOSObjetivo GeneralEl objetivo general de este trabajo es ampliar el conocimiento sobre la dinámica de laconcentración de sedimentos suspendidos en los sistemas estuarinos y su relación con lospatrones de circulación hidrodinámica en la región metropolitana de Vitoria, en EspírituSanto- Brasil, y Paracas en Perú. 150
  • 157. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteMETODOLOGIA Recolección de material bibliográfico. Adquisición de datos imágenes level 0r del satélite DEIMOS-1. Procesar los datos y realizar las correcciones radiométricas, atmosféricas y geométricas con el software PachaRicaj y el modelamiento con MOHID. Convertir los Números Digitales a Radiancia y Reflectancia. Obtener los patrones hidrodinámicos con simulación numérica usando el modelo hidrodinámico MOHID. Aplicar técnicas estadísticas para relacionar las concentraciones de sedimentos suspendidos en la superficie con la reflectancia. Preparación del Informe Final. Publicación en las Revistas de Geofísica del IPGH. Figura 1. Área de Estudio - Sistema Estuarino da Grande Vitória- Metales pesados junto de los sedimentos (Jesus et al., 2004);- Resuspensión de los sedimentos por la acción de las olas (Oliveira, 2009). Figura 2. Área de Estudio Paracas y Chimbote 151
  • 158. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbientePropiedades Ópticas de los Sedimentos Variación de las propiedades ópticas por la presencia de los sedimentos (Jerlov, 1968). Absorción en el intervalo espectral del color azul y irradia en el intervalo espectral del amarillo castaño (Hoepffner; Sathyendranath, 1993). Las dos cantidades, radiancia y reflectancia son útiles en el análisis cualitativa y cuantitativa de los sedimentos.Modelo MOHID El modelo soluciona las ecuaciones primitivas incompresibles 3-D. Se asume un equilibrio hidrostático así como las aproximaciones de Boussinesq y Reynolds. Todas las ecuaciones debajo han sido obtenidos tomando en cuenta esas aproximaciones. Las ecuaciones de balance del momentum para las velocidades horizontales del flujo medio están en coordenadas cartesianas:MOHID WaterMOHID Water is a three-dimensional numerical program to simulate surface water bodies(oceans, estuaries, reservoirs). 152
  • 159. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteMOHID Graphical User Interface (MOHID GUI)MOHID GUI is a Microsoft Windows based application designed to manage input (pre-processor) and output data files used and generated by MOHID (post-processor). It also servesas the main application which joins all MOHID software. It is written in Microsoft Visual Basic.NET and uses some executable extensions written in FORTRAN 95 Figura 3 – Modelo bio-óptico semi-analítico de la reflectancia de sensoramiento remoto [http://www.physics.miami.edu/~chris/envr_optics.htmlSatélite Deimos-1El Deimos-1 es un pequeño satélite de observación de la Tierra (Figura 4), de 100 kilos, seiscámaras a bordo para fotografiar el territorio de cualquier parte del mundo, 20 metros deresolución espacial y 660 km de ancho de barrido.Tiene una capacidad de imagen y un tiempo de revisita sin precedentes en su nivel deresolución espacial. 153
  • 160. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEstá integrado en la constelación internacional DMC (Disaster Monitoring Constellation) queestá formada por satélites del Reino Unido, China, Nigeria, Argelia y Turquía, fabricadosasimismo por SSTL. Lleva bordo el sensor SLIM-6-22 Figura 4.Sensor SLIM-6-22El sensor SLIM-6-22 (Surrey Linear Imager – 6 Channels - 22 meters) es un sensor lineal dualque realiza un barrido tipo ‘push broom’, utilizando el movimiento orbital de la plataformaDMC para capturar la radiación reflejada por la superficie en un ancho de barrido de 660 km. Figura 5. Distribución de los canales en el sensor SLIM-6-22Calculo de la Radiancia Cuando calculamos los valores de la radiancia TOA para imágenes DMC, hay dos formulas que pueden ser usadas. Para Productos L1R y L1T. La ecuación (3) es la convención usada en los archivos DIMAP. Esta formula debe ser solo aplicada a imágenes DMC que son procesadas a los niveles productos L1R y L1T.  ND  Radiancia    Bias Rescalada (3)  Ganancia Rescalada   154
  • 161. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteDonde:ND = Radiancia escalada La ganancia y el bias rescaladas son coeficientes escalado sin unidades usadas para convertir las radiancias escaladas de regreso a las radiancias TOA verdaderas. Los coeficientes de escalado (ganancias y bias) son únicos para cada imagen y son almacenados en los archivos metadato que acompañan a cada uno de los productos L1R y L1T. Las unidades de radiancia es Wm-2sr-1μm-1.Calculo de la ReflectanciaLa reflectancia TOA de una imagen puede ser calculada al usar la ecuación (4), sinconsideración de los niveles del producto, sin embargo, esto no toma los efectos atmosféricos. πd 2 L λ ρλ  (4) E 0λ cosθ sDonde:ρλ = Reflectancia TOA en la banda espectral λ.D = Distancia Tierra – Sol (AU)Lλ = Radiancia TOA en la banda espectral λ [Wm-1 sr-1 μm-1].E0λ = Irradiancia solar exo-atmosférica normalizada para 1 AU [Wm-1 μm-1].θs = Angulo cenit del sol [o].Los valores de la radiancia TOA pueden ser extraidas al aplicar los coeficientes escalados Tabla 1: Especificaciones Ópticas del sensor SLIM-6-22 Especificaciones Eastman Kodak KLI-14403 Linear CCD: Sensor Numero de Detectores = 14,436 Tamaño del detector = 5.0 μm x 5.0 μm IFOV(campo de visión instantáneo) 32.1 x 10-6 rad = 0.00184° = 6.62 arc sec FOV(campo de visión) 25.97° Tamaño del pixel 22.001 metros en el nadir Tabla2. Especificación de los canales espectrales Banda Espectral Rango Espectral Banda Espectral (Descripción) (μm) Equivalente (ETM+) GREEN 0.52 – 0.60 2 RED 0.63 – 0.69 3 NIR 0.77 – 0.90 4DE01_SL6_22S_1T_20101216T133715_20101216T133808_DMI_0_26c1.TIFDE01 : Deimos 1SL6_22S : Nombre del sensor (Slim-6-22)1T : Nivel de procesamiento de la imagen 155
  • 162. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente L0R=Imagen RAW con corrección radiométrica (0R) L1R=Imagen registrada derivada de L0R (1R) L1T=Imagen ortorectificada derivada de L1R (1T)20101216: Fecha de adquisición de la imagen (Año/mes/día)T133715: Tiempo inicial de escaneo de la imagen (hora/minuto/segundo)T133808: Tiempo final de escaneo de la imagen (hora/minuto/segundo)DMI: Empresa distribuidora de la imagen (Deimos Imaging)0_26c1: ID de la escenaTIF: Formato de la imagenPre – Procesamiento de las Imágenes DEIMOS-1Radiancia TOAPara calcular la radiancia en la TOA (top of atmosphere) para imágenes L1R y L1T(ortorectificadas) se utiliza la siguiente ecuación: [ ] (5)Reflectancia TOALa reflectancia TOA no toma en cuenta los efectos atmosféricos y se puede calcular aplicandola siguiente ecuación (6)Donde: = Reflectancia TOA en la banda espectral d = Distancia Tierra – Sol [AU]L = Radiancia TOA en la banda espectral  [Wm-2sr-1m-1]E0= Irradiancia Solar Exoatmosférica normalizada para 1AU [Wm-2m-1] = Angulo zenith solar [o]Concentración de Sedimentos SuspendidosLos primeros estudios con el objetivo de obtener algoritmos para la estimación de laconcentración de sedimentos en suspensión (S) en el agua a partir de datos de reflectanciaobtenida remotamente comenzaron a ser realizados en la década de 1970 (Ritchie et al., 1976,Holyer, 1978, Amos y Alfoldi, 1979).La estimación de S a través de las medidas remotas depende de la correlación entre éstavariable y la reflectancia en el agua (Novo et al.1989, a, b).Varios trabajos indican la siguiente relación funcional entre S y la reflectancia: Log (S) = a + bLog(R) (7) 156
  • 163. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteOtros trabajos aparecieron en las décadas de los 80 y 90, mostrando una mayor complejidaddebido a procesos de interacción (reflexión, refracción, absorción e dispersión) de laRadiación Electromagnética (Luz) con superficies líquidas.Con el experimento realizado por Tassan (1987) en el mar Adrático se obtuvo la siguienterelación para la banda TM-2 de Landsat (Banda Green DEIMOS) Log (S) = (3.08 ± 0.27) + (1.70 ± 0.14) Log (R(0.570)) (8)Y para la banda 3 la siguiente relación (Banda Red DEIMOS) Log (S) = (2.70 ± 0.08) + (1.06 ± 0.05) Log (R(0.660)) (9)Datos Imágenes de Satélite DE01_SL6_22S_1R_20101216T133715_2 DE01_SL6_22T_1T_20101213T134239_201 0101216T133808_DMI_0_26c1 01213T134327_DMI_0_26a3 DE01_SL6_22S_1T_20101216T133715_2 0101216T133808_DMI_0_26c1 DE01_SL6_22P_1T_20100629T160156_201 00629T160235_DMI_0_1d7d Figura 6. Imágenes satelitales 157
  • 164. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteRESULTADOS PARCIALES Figura 7. Tratamiento de Imágenes satelitales 158
  • 165. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 8. Velocidad [m/s] y Elevación del nivel de agua [m]Figura 9. Tratamiento de imágenes de satélite de Chimbote - Perú 159
  • 166. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Figura 10. Tratamiento de imágenes de satélite de Paracas - PerúConclusiones La calibración (radiancia, reflectancia) y la ortorectificación de dos imágenes de satélite DEIMOS han sido obtenidas. El modelo MOHID esta preparado y funcionando para ambas áreas de estudio. Se validará los resultados por satélite con la campaña de mediciones in situ que se realizara en julio y agosto 2011. 160
  • 167. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCARACTERIZACIÓN MINERALÓGICA Y ELEMENTAL DE SUELOS CONTAMINADOS POR RELAVES MINEROS DEL DISTRITO DE HUACHOCOLPA, PROVINCIA DE ANGARES, HUANCAVELICA-PERÚ Fabián Salvador Julio Andrés Laboratorio de Fluorescencia de Rayos X, Facultad de Ciencias Físicas - UNMSMResumenEl 25 de Junio del 2010 un dique de la empresa minera "La caudalosa" colapsó yocasionó que grandes masas de relaves mineros se vertieran a los ríos Totora yOpamayo, distrito de Huachocolpa, provincia de Huancavelica. Arsénico, cadmio,cobre, hierro, manganeso, plomo y zinc fueron encontrados en alarmantesconcentraciones, según los análisis que mandó a elaborar la Autoridad Nacional delAgua (ANA), adscrito al ministerio de agricultura.Los estudios de caracterización de las muestras de suelos por difracción de rayos x(DRX) mostaron que existen compuestos minerales de plomo y el análisis elementalpor fluorescencia de rayos x de energía dispersiva (FRX-ED) mostró que los elementospresentes como el hierro, plomo y arsénico se encuentran en cantidades alarmantes,sobre todo los dos últimos elementos que son muy dañinos para la salud del serhumano. Además se hizo la cuantificación elemental por absorción atómica cuyosvalores en ppm van hasta los 67,45 para el caso del plomo. Finalmente se hizomediciones de PH. 161
  • 168. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente CARACTERIZACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN DE ELECTRONES EN HACES DE FOTONES DE MEGAVOLTAJE DE USO CLÍNICO” Márquez Pachas José Fernando EAP de Física, Facultad de Ciencias Físicas - UNMSMResumenLa influencia de la contaminación electrónica en la especificación de la calidad dehaces terapéuticos de fotones, el cual incrementa la incertidumbre en ladeterminación de la dosis absorbida en el volumen de interés, representa un problemaen radioterapia. Actualmente no existe un modelo que proporcione la distribución dedosis debida a esta contaminación. Por ello, en este trabajo se planteo investigar ycaracterizar la contaminación electrónica producida en el cabezal del acelerador linealy en la columna de aire entre el cabezal y el paciente.El trabajo fue desarrollado empleando haces de fotones de 6 MV y 18 MV generadosen los aceleradores lineales Siemens Modelo: Primus Mid yPrimus High. Se diseñó yconfeccionó un desviador magnético basado en imanes permanentes de Neodimio elcual tiene por objetivo desviar la radiación secundaria (contaminación electrónica) ycuya distribución es medida con películas radiográficas. Las medidas de dosis serántomadas con cámaras de ionización calibradas. La influencia de la contaminaciónelectrónica será verificada mediante los índices de calidad determinados por losprotocoles TG51 y TRS 398. Este trabajo permitió caracterizar la contaminaciónelectrónica y con ello será posible corregir los factores de calibración del hazcontribuyendo a garantizar la calidad y seguridad de los tratamientosradioterapéuticos. 162
  • 169. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente ESTUDIO DEL MODELO DE WESS-ZUMINO-WITTEN COMO UN TIPO DE TEORÍA CUÁNTICA DE CAMPOS Villegas Silva Fulgencio, Benítez del Águila Héctor, Negrón Huamán Rene, Culqui Rodríguez Manuel Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos - UNMSMObjetivosOBJETIVO PRINCIPAL:Estudio del modelo de Wess-Zumino-Witten (WZW).OBJETIVOS ESPECIFICOS:1. Estudio de los conceptos básicos de teoria cuantica de campos.2. Estudio de las algebras de virasoro y Kac-Moody y su relación con la física.3. Estudio del Teoría conforme de campos y sus aplicaciones a física.4. Estudio de la naturaleza física y tratamiento matemático del modelo de Wess_Zumino-Witen, estudio de su acción y su termino topológico.Bosones, fermiones y su simetría: SUPERSIMETRIALas partículas elementales se clasifican en dos grandes familias:BOSONES: luz “fotones”, W, Z, → “Interacciones”FERMIONES: electrones, protones, quarks → “Materia” En la década de los 70 Wess y Zumino propusieron una simetría entra las dos familias:supersimetría Fermiones pueden ser vistos como bosones y viceversa.Materia puede ser vista como luz, y viceversa 163
  • 170. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEl primer modelo en la física de partículas fue presentado en el año 1973 por JuliusWess y Bruno Zumino.[1] Este modelo, conocido con el nombre de Modelo de Wess-Zumino, no es un modelo real de la naturaleza, sino más bien, un modelo mínimosupersimétrico con solo un Fermion y su super compañero Boson. A pesar de que elmodelo de Wess-Zumino no representa un modelo físico real, sirve por su sencillez demodelo ejemplo para mostrar ciertos aspectos de los modelos físicos supersimétricos.El primer modelo supersimétrico compatible con el modelo estandar de la física departículas llamado Modelo Mínimo Estándar Supersimétrico (MSSM), fue enunciado enel año 1981 por Howard Georgi y Savas Dimopoulos. Según el MSSM, las masas de lossuper compañeros se podrán observar en la región entre 100 GeV hasta 1 TeVmediante el acelerador de partículas conocido como "gran colisionador de hadrones"(en inglés, Large Hadron Collider, LHC), terminado de construir en el año 2008 en lafrontera franco-suiza. Los científicos esperan poder demostrar mediante el LHC laexistencia de los super compañeros de las partículas elementales ya conocidas.El modelo de Wess-Zumino-Witen (WZW) esta descrito por la acción:A partir de esta acción pretendemos calcular la ecuación dinámica. Para ello variamos 164
  • 171. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteDe dondeExpandiendo en variables x y tUtilizando las variables en el cono de luz Z= t+x, 𝒁=t-xDonde  ≡  𝑧 y ≡  𝑧Definiendo la corriente J y su dual como:Concluimos que las ecuaciones de movimiento son las conservaciones de las corrientesInvariancia y simetrías conformeLas simetrías conformes obedecen al algebra de Kac-MoodyConclusiones El modelo de WZW es un modelo matemático útil para estudiar la relación entre campos bosonicos y fermionicos en dos dimensiones. EL modelo de WZW es un modelo de teoría de campos en dos dimensiones (teoría conforme) La soluciones al modelo de WZW son las algebras de Kack - Moody. 165
  • 172. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteBibliografía[1]. J. Wess and B. Zumino, Phys.Lett. B37 (1971) 95.[2]. O. Babelon, D. Bernard, M. Talon, Introduction to classical integrable systems,Cambridge University[3]. P. Goddard, D. Olive, Kac-Moody and Virasoro algebras in relation to quantum physics, Int. J. Modern Physics A vol. 1 No. 2 (1986) 303-414.[4]. A. Nichols, The SU(2)0 WZNW model, School and Workshop on Logarithmic Conformal Field Theory, Tehran, Iran, 2001.[5]. J. Balog, L. Feh_er, L. ORaifeartaigh, P. Forg_acs, A. Wipf, Toda theory and W- algebras from gauged WZNW point of view, Ann. Phys. 203 (1990) 76-136.[6]. K. Hosomichi, A Correspondence between H+(3) WZW and Liouville theories on discs, Proceedings of Cargese Summer School on Strings and Branes: The Present Paradigm for Gauge Interactions and Cosmology, Cargese, France (2006), [arXiv:hep-th/0701260].[7]. S. Iguri y C. Nuñez, Coulomb integrals for the SL(2,R) WZW model, [ar- Xiv:0705.4461]. 166
  • 173. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteESTUDIO DE LA FORMACIÓN DE ASFALTENOS EN LOS ACEITES DE LUBRICANTES PARA MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA Y SUS EFECTOS EN LOS PARÁMETROS DE OPERACIÓN. Valderrama Romero Andrés Cesar EAP Ingeniería Mecánica de Fluidos, Facultad de Ciencias Físicas - UNMSMMecanismos del desgaste AbrasiónTribo-oxidación Fatiga de superficie (pitting)Como se aprecia el desgaste en el pin (bulón) Factores que intervienen en eldel pistón proceso de lubricación en los componentes del motor 167
  • 174. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCómo el aceite protege a su motor En un motor, el aceite del motor está alojado en el cárter. La bomba de aceite hace circular el aceite a través de una malla, que desplaza a las partículas extrañas, luego pasa a través del filtro de aceite, que retiene los contaminantes. El aceite filtrado circula luego a través de los conductos en el block del motor hasta los cojinetes, el mecanismo de válvulas y los pistones y las paredes de las camisas antes de retornar al cárter. Una válvula de derivación asegura que el aceite igualmente alcance todas las piezas del motor aún cuando el filtro se haya tapado. Durante la circulación a través del motor, el aceite sirve para lubricar las piezas, mantener al motor libre de herrumbre y depósitos, sellar los anillos del pistón y las válvulas contra la fuga de gases de combustión, enfriar las superficies internas calientes.Principal propiedad del aceite: Viscosidad La viscosidad de un aceite (esto es, su resistencia a fluir) es un criterio básico para predecir el desempeño del motor. A bajas temperaturas, un aceite debe ser lo suficientemente delgado (de suficientemente baja viscosidad) para permitir un arranque fácil y rápido flujo del lubricante a las piezas críticas del motor.Clasificación del aceite del motor diésel Clasificación SAE 168
  • 175. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Clasificación API (Instituto Americana de petroleo) CATEGORIA AÑO SERVICIO CA 1940 para motores bajo servicio CB 1949 servicio moderado CC 1961 para motores presentados 1961 CD 1955 para motores de dos tiempos CD-II 1987 Para motores de 4 tiempos y alta velocidad CE 1987 Para motores sobrealimentados y de aspiración natural CF 1994 Para todo los motores diésel que utilizan más combustible con más de 5% azufre CF-2 1994 Para motores de dos tiempos, remplaza CD-II CF-4 1990 Para motores de cuatro tiempos sobrealimentados y de aspiración natural CG-4 1995 Todo lo anterior y además satisfacen las normas de emisiones de 1994 CH-4 1998 Todo lo anterior y además las normas de 1998, en lugar de (CD,CE,CF-4, CG-4Aceite multigrado para motorLos aceites multigrados para motor están formulados para satisfacer los requisitos demás de un grado SAE de viscosidad, pueden por lo tanto ser usados en un rango detemperaturas más amplio que los aceites de grado simple.Un aceite multigrado se identifica por dos designaciones de grado SAE.Ejemplo:Una designación SAE 5W-30 indica que el aceite actúa como un SAE 5W atemperaturas frías (W define "winter", invierno en inglés, o clima frío, propiedades deflujo) y como un aceite de grado SAE 30 temperaturas normales de operaciónClasificación API para servicio de los aceitesACEITES PARA MOTORES A GASOLINA SC Para vehículos de 1964 a1967, incluye aditivos detergentes y dispersantes a la vez ofrecen protección contra el desgaste, la herrumbre y la corrosión. 169
  • 176. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente SD Para motores a partir de 1968 ofrecen mayor protección contra el desgaste, la herrumbre y la corrosión. SE Para motores modelo 1972 y posteriores, ofrecen mayor protección contra corrosión, los depósitos por alta temperatura (lodos) y la oxidación del aceite. SF Para motores a partir de 1980, efectúa protección contra oxidación del aceite, formación de depósitos, herrumbe y corrosión SG Adecuado para motores modelo 1989, se recomienda usar en motores recién reparados SH Adecuado para motores modelo 1993 de inyección electrónica de combustible, turbocargados o supercargados. SJ Adecuado para motores modelo 1996 turbocargados supercargados o de inyección electrónica, especialmente preparado para reducir el desgaste durante el arranque y reducir el consumo de combustible.ACEITES PARA MOTORES A DIESEL CA Servicio ligero hasta moderado y con combustible con mínimo o ningún contenido de azufre, protege contra la corrosión de cojinetes o depósitos por alta temperatura. CB Parecido al anterior pero se puede emplear un combustible con mayor contenido de azufre CC Para motores turbocargados en servicio moderado hasta severo, protege contra lodos por alta temperatura. CD Para motores turbocargados en servicio a alta velocidad y con cargas pesadas, en donde es necesario el control eficaz del desgaste y evitar la formación de depósitos de baja y alta temperatura. CE Para motores diésel de servicio pesado y turbocargados fabricados después de 1983. CF Para motores diésel de servicio pesado protege contra lodos y depósitos y permite un control eficaz del desgaste. CF4 Permite un mejor control del consumo de aceite y los depósitos en los pistones sustituye al CD y CE. CG4 Para motores diésel de servicio pesado y que trabajan, con diesel con bajo contenido de azufre 0.5% en peso. Se desempeña mejor que el CD, CE y el CF-4. Para motores diésel de dos tiempos se tienen:  CDII  CF-2. Tiene mejor desempeño que el CD II  Los aceites para motores a diésel deben controlar la acidez que se pueda generar por el azufre en el combustible el cual al reaccionar con el agua (generada de la propia combustión o de la humedad que tiene el aire) se genera ácido sulfúrico que corroe los materiales. A los fabricantes de aceites para motores a diésel los catalogan a través del TBN (número básico total). 170
  • 177. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente¿Por qué los aceites multigrados mejoran la lubricación? Porque mantienen la viscosidad más estable a los cambios de temperatura y pueden aproximarse mejor al valor de viscosidad ideal para diferentes temperaturas de operación. Por ejemplo 10W/50: el 10W representa la facilidad del aceite para desplazarse (viscosidad) a temperaturas bajas. A menor número mejor performance de la viscosidad en frío. A mayor número será mayor la viscosidad y el espesor de la película, para brindar protección a temperaturas elevadas en los puntos más críticos.¿Se pueden mezclar los aceites de motor?Los aceites lubricantes de motor de similares grados de calidad y diferentes viscosidad,pueden mezclarse sin riesgos de que se pierdan las principales propiedadeslubricantes. Los aceites sintéticos se pueden mezclar con aceites minerales si fueranecesario, sin producirse el deterioro de las principales propiedades, teniendo encuenta que el aceite mineral diluirá al sintético, obteniéndose niveles de calidadintermedios entre ambos en función del porcentaje de mezcla. No es aconsejablemezclar los aceites sintéticos de distintas marcas entre si, en este caso se debe realizarun cambio de aceite y filtro.¿Me conviene agregar aditivos al aceite de mi motor?No. Los lubricantes de buena calidad cumplen las especificaciones de los principalesfabricantes automotrices y pasan ensayos muy exigentes para cumplir con lasespecificaciones SAE y API.En consecuencia, no requieren ningún tipo de agregados al aceite, que contiene unpaquete complejo y balanceado de aditivos especiales, si se agrega podrían degradaralgunas de las importantes propiedades del lubricante.Filtros en los motores diéselFiltro de aire (en el sistema auxiliar de suministro de aire), evita el ingreso de materialparticulado diverso a través del múltiple de admisión (silice, hollín, tierra). 171
  • 178. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteFiltro de combustible (en el sistema auxiliar de suministro de combustible), retienesustancias ajenas al combustible: gomas, lacas, resinas, residuos de carbón, entreotros. Garantiza la calidad de la combustiónFiltro de aceite (en el sistema auxiliar de lubricación), retiene las particulascontaminantes del aceite, entre ellas, asfaltenos, lacas, resinas, cenizas, carbónresidual, otros. Garantiza que el motor no produzca ruido, ahorre combustible y seevite el desgaste acelerado de sus componentes.Ubicación del filtro de aceite lubricante 172
  • 179. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLos factores que inciden en la oxidación del aceite son:El agua (H2O): es un componente del proceso de oxidación; puede estar presente en elaceite por condensación de la humedad del aire presente dentro del equipo rotativo, ópor la contaminación del aceite ya sea durante su almacenamiento ó porque los sellosó retenedores del equipo rotativo están en mal estado. Es inevitable su presencia en elaceite, pero se puede eliminar ó minimizar al máximo mediante el drenaje periódico óel mantenimiento al aceite utilizando las técnicas de la filtración (filtros coalescentes) yde la diálisis.Partículas de cobre (Cu) y de hierro (Fe): actúan como catalizadores del proceso deoxidación; estas partículas pueden provenir del desgaste normal ó anormal de losmecanismos lubricados, es inevitable su presencia, pero se puede minimizarmejorando la lubricación de los componentes ó filtrando el aceite.Ácido sulfúrico (H2SO4): es el producto final cuando el aceite se oxida y se presentacuando la reserva alcalina tanto de los aditivos como de la base lubricante se agota.Una vez que el aceite alcanza esta condición, se debe cambiar y la única manera derecuperar la base lubricante es por destilación ó por procesos químicos, como el detratamiento con arcilla. Después de la formación del SO2, hasta que se forma elH2SO4, el incremento del TAN del aceite, por encima del valor original, es de 0,7 mgrKOH/gr.aceite aproximadamente.CENIZAS EN EL ACEITESe conoce como cenizas a la cantidad de material inorgánico presente en unlubricante. Esta cantidad se determina quemando el lubricante en condicionesnormalizadas y pesando el residuo. La cantidad obtenida se expresa en % de peso. Esteresiduo podemos separarlo a su vez en dos tipos de residuo:a) Cenizas oxidadas: las originadas por el aceite base, sin adivinaciónb) Cenizas sulfatadas: las originadas durante la calcinación del aceite en presencia de ácido sulfúrico. Este parámetro es aplicable tanto a aceites base como a aceites aditivados e indica el nivel de partículas metálicas del aceite.Las cenizas del aceite proceden, en su mayor parte, de los aditivos, en especial de losque contienen aditivos metálicos. 173
  • 180. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEl contenido de cenizas del aceite no dice mucho acerca del mismo, aparte de lacantidad de aditivos y de la calidad de los mismos.Esta propiedad es de especial significación en los motores de combustión interna, lascenizas del aceite quemado en los cilindros se acumulan en válvulas, cilindros, cabezasde pistón y bujías. Estas cenizas, además de aumentar el desgaste del motor,favorecen la aparición de puntos calientes en los cilindros, lo que puede provocarpreignición en la mezcla combustible-aire. Además, al mezclarse estas cenizas con elaceite líquido, aumentan la viscosidad de este, y favorecen la oxidación y el aumentode la acidez del aceite. Por ello, en la actualidad se utilizan aditivos sin cenizas. Fuentes típicas de elementos metálicos en los aceites lubricantes Aluminio Al Pistones, cojinetes, suciedad, aditivo Antimonio Sb grasas, cojinetes Bario Ba aditivos, agua, gras Boro B refrigerantes, aditivos, agua de mar Cadmio Cd cojinetes, niquelados Calcio Ca aditivos, agua, grasa Cromo Cr cilindros, aros, cigüeñal, engranajes, refrigerantes Cobalto Co cojinetes, componentes de turbinas Cobre Cu cojinetes, ventiladores, bujes Indio In Aceites sintéticos, soldaduras Hierro Fe cilindros, cigüeñal, agua, herrumbre Plomo Pb cojinetes, grasas, gasolina, pintura Magnesio Mg cojinetes, aditivos, agua de mar Manganeso Mn válvulas, combustible, ejes de acero Molibdeno Mo aditivos, aros Níquel Ni ejes, engranajes, aros, componentes de turbinas Fósforo P aditivos, refrigerantes, engranajes Potasio K refrigerantes, aditivos Silicio Si antiespumantes, suciedad Plata Ag cojinetes, soldaduras Sodio Na refrigerantes, aditivos, agua de mar Estaño Sn cojinetes, soldaduras, ventiladores Titanio Ti componentes de turbinas, resortes, válvulas Vanadio V catalizadores, palas de turbinas, válvulas Zinc Zn aditivos, cojinetes, platinos 174
  • 181. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEl agua libre y la emulsificada, dos fases muy dañinas para el aceiteEl agua debido a la incomprensibilidad que posee, puede desplazar al aceite en zonasdonde se forma una capa de lubricación muy fina, (pérdida de la capa de lubricaciónhidrodinámica), dando como resultado un desgaste excesivo. Una cantidad de agua tanpequeña como el 1% reduce la expectativa de vida de un cojinete un 90%.En condiciones de extrema presión y temperatura, el agua puede vaporizarseinstantáneamente, dejando el cojinete sin aceite y provocando un profundo desgaste.Bajo estas condiciones, a veces las moléculas de agua pueden reventar y separarse elO2 y el H2. Debido al reducido tamaño de los iones hidrógeno producidos en elproceso, estos son absorbidos por el metal de la pista, dando lugar al fenómenoconocido como desgaste por hidrógeno, causado por un cambio en la estructura delmetal, lo que hace que se vuelva frágil y se produzcan grietas agujeros y esquirlas.El agua, corroe la mayor parte de los metales utilizados. Por ejemplo, corroe el fierropara formar herrumbre, este forma residuos en el aceite y agujeros en la superficie delmetal. Estos agujeros debilitan el material. La herrumbre hace que las emulsiones seanestables y facilita la formación de espuma, reduciendo la eficiencia del lubricante, lacapacidad de disipación del calor y la resistencia a la oxidación.El agua no solo tiene efectos dañinos para los componentes de los motores, afectandoal aceite, facilitando su degradación; dando lugar a un envejecimiento prematuro,particularmente en presencia de metales catalíticos, como el cobre, plomo o estaño.Además, ciertos aceites sintéticos, como los ésteres de fosfato o los esteres dibásicos,reaccionan con el agua, destruyéndose en el aceite base y formándose ácidos.El aceite base no es el único afectado por el agua. Algunos aditivos sulfurosos, cono losantidesgaste, los de extrema presión y los fenólicos son rápidamente hidrolizados porel agua, destruyéndose el aditivo y formándose ácidos. Estos ácidos pueden, a su vez,producir desgaste por corrosión, particularmente en las aleaciones que contienenmetales blandos, como el bronce y el latón. Otros aditivos, pueden acabar siendoeliminados por la excesiva humedad. Esto hace que se precipiten y formen lodos, que alargo plazo pueden obstruir filtros.CONCLUSIONEl agua es la causa principal de fallas de lubricación, falla de componentes y falta deconfiabilidad en los motores. Como todos los contaminantes, lo importante no es soloreconocer su presencia, sino tomar medidas para eliminar o controlar la fuente; losniveles de agua deben mantenerse lo más bajo posible. 175
  • 182. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbientePRUEBAS DE CAMPO ASFALTENOS EN EL ACEITE LUBRICANTE EN MOTORES DIESEL DEVEHÍCULOS DE TRANSPORTE PULICO (TAXI) Dif. Presión (kPa) Flujo (LPM) SIX-069 (Usado) SK-6108 (Usado) 2.5 55.0 65.0 3.0 60.0 70.0 3.5 65.0 75.0 4.0 75.0 80.0 4.5 80.0 85.0 5.0 90.0 90.0 5.5 95.0 100.0 6.0 100.0 105.0 176
  • 183. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente1. Los niveles de la concentración de Fierro en ambas muestras superan el límite máximo permisible que es de 100 ppm.2. Los valores son muy elevados de la concentración de Fierro (Fe) en el aceite lubricante; representa el desgaste interno del motor diésel extremadamente agresivo en el vehículo SIX-069.1. Los valores del contenido de silicio en el aceite lubricante para ambas muestras; sobrepasan los niveles de los valores máximos permisibles, para este tipo de motores;, que es de 20 ppm.2. Los niveles del contenido de Aluminio en el aceite lubricante poseen valores elevados que representan la ocurrencia de desgaste interno de los componentes del motor diesel. 177
  • 184. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente1. Los niveles de concentración de Silicio (Si) en el aceite lubricante, en ambas muestras probadas en el vehículo con motor diésel SIX-069, superan los límites máximos permisibles; con una tendencia peligrosa en el desgaste interno del motor diésel (probable ingreso de polvo abrasivo a través del múltiple de admisión).2. Los niveles de concentración de Cromo (Cr) en el aceite lubricante, en la muestra 2, posee valores inferiores al límite máximo permisible que es de 12 ppm.; para el tercer y cuarto medición supera el límite máximo permisible; con una tendencia peligrosa en el desgaste interno del motor diésel.Presencia de asfaltenos en el elementofiltrante de los filtros para aceite lubricante;como se muestra en la fotografía, lapresencia es notoria y elevada sobre lasuperficie del elemento filtrante; lo queorigina y produce la obstrucción paulatina ygradual de la capacidad de filtración. Empresa de Transportes Virgen de Guadalupe, en donde se realizaron los ensayos de la presencia de asfaltenos en los elementos filtrantes de los filtros 178
  • 185. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbientePresencia elevada de asfaltenos en el Pesaje del filtro nuevo y usado paralubricante e ingreso de combustible en determinar la presencia de asfaltenos en elexceso hacia el motor aceite lubricanteNótese la diferencia de un elementofiltrante con un lubricante de buenacalidad y otro con un lubricante reciclado Se muestran filtro de otras unidades que se realizaron las pruebas de pesado del filtro de aceite lubricanteVista del estado técnico de los elementos filtrantes de filtros para motores dieselempleando un aceite normal y un aceite lubricante con elevado contenido deasfaltenos 179
  • 186. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente1. La elevación del peso de ambas muestras es un índice de la concentración de asfaltenos en la superficie del elemento filtrante del filtro de aceite lubricante., también se incluye el peso de los elementos contaminantes sobre la superficie del elemento filtrante.2. Los niveles de acumulación de los asfaltenos sobre la superficie del elemento filtrante representan el grado de envejecimiento del lubricante; asimismo representa la presencia elevada de aditivos por encima del nivel permitido (fuera de la formulación de fábrica); esta es un índice de la tendencia peligrosa del desgaste interno del motor diésel.DIAGNOSTICO DEL DESGASTE DEL MOTORMediante observaciones y medidas realizadas antes de desmontar las piezas delmotor. Existen métodos cómo: Análisis del aceite Medición del humeado Medición de la compresión Consumo de aceite y combustible Grado de ruidoPara evitar los depósitos de carbón en las ranuras de los aros del pistón, se utiliza unpack de tres aros, optimizados para incrementar su vida operativa con revestimientosespeciales contra el desgaste 180
  • 187. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteDesgaste metálico de los componentes del motor diesel y la contaminación dellubricante (motor Volvo)los resultados permiten determinar con cierto período de anticipación que parte ocomponente del motor se está desgastandoEl peligro de los asfaltenos y/o sedimentos en el aceite lubricanteAsfaltenos y sedimento ensucian los anillos yse ubican en las ranuras de los pistonesrestando la movilidad de los mismos. Tambiéncontribuye a una mala combustión, a menudocon ruido excesivo y vibración. Asimismoestán unidas con las gomas, lacas e interfierencon los sensores Fíjese el estado técnico de este motor en este vehículo, está quemando lubricante 181
  • 188. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente METODOLOGÍA PARA DETERMINAR EL RENDIMIENTO HÍDRICO EN CUENCAS CON POCA INFORMACIÓN APLICACIÓN A LA CUENCA ALTA DEL RIO GRANDE - PUNO Douglas Sarango Julca, Guido A. Rozas Olivera, Bernardino Salvador Rojas, Teresa Velásquez Bejarano Universidad Nacional Mayor de San Marcos – UNMSM Universidad Nacional Agraria La Molina - UNALMEn la Gestión Manejo Integral de los Recursos Hídricos (GIHR), es de fundamentalimportancia la determinación del rendimiento hídrico superficial de una cuenca en lossitios de emplazamiento de bocatomas y de presas de embalses, estructurashidráulicas que serviran para la captación y almacenamiento del recurso hídricosuperficial para el abastecimiento de las demandas de agua, como son: demandas sonde uso poblacional, comerciales e industriales, proyectos agricolas, proyectos decentrales hidroelectricas para la generación de hidroeléctricidad, y proyectos deremediación medio ambiental .El rendimiento hídrico superficial estará representado por la determinación de unaserie de caudales medios mensuales a ser usada en los estudios hidrologicos y en losdiseños de las estructuras hidráulicas a ser planteadas para la atención de lasdemandas antes señaladas.La presente investigación, plantea una metodología para determinar el rendimientohídrico superficial en cuencas con poca información, la misma que será aplicada a lacuenca alta del río Grande para el diseño de una barrera (presa), para regular elrecurso hídrico mediante el almacenamiento del agua en un embalse, sobre el lechodel río Grande en la zona de Ananea-Puno, cuya finalidad es la de almacenar y retener 182
  • 189. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientelos sedimentos producidos por la mineria formal e informal de explotación de oro quese viene desarrollando en la parte alta de esta cuenca, produciendo la contaminandode las aguas del río Grande, afluente del río Ramis, que son utilizadas aguas abajo enactividades agrícolas, ganaderas, domesticas, y sobre todo contamienando las aguasdel Lago Tititcaca, zona de entrega de las aguas del río Ramis. 183
  • 190. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteAntecedentes:PRINCIPALES ESTUDIOS DE LA EVALLUACION DEL PROBLEMA 184
  • 191. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCARACTERISTICAS DE LA EXPLOTACION MINERA INFORMALIMPACTOS AMBIENTALES NEGATIVOS 185
  • 192. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCONTAMINACION POR SEDIMENTOS EN LA CUENCA DEL RIO RAMIS 186
  • 193. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCHUTE EN OPERACIÓN Y USO DE MERCURIO PARA SEPARACION DE ORO 187
  • 194. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteDATOS TECNICOS DE LAS CUENCAS DE LAS PRESAS 1, 2 y 3MODELO PRECIPITACION – ESCORRENTIA LUTS SCHULTZ 188
  • 195. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbientePrecipitación Total Mensual, Estación AnaneaEstación Ananea, Precipitación Total Mensual 189
  • 196. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteAnálisis de Saltos de la Precipitación Total Mensual Estación Ananea 190
  • 197. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbientePrecipitación Efectiva a partir de la Precipitación Total Mensual de la Estación Ananea– METODO DE LA FAO 191
  • 198. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCaudal de aportación año promedio de la cuenca de recepción de la Presa B-1 192
  • 199. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteParámetros del modelo de generación para periodos extendidos en la Presa B-1 193
  • 200. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCaudales mensuales generados en la zona de PRESA B-1, Rio Grande – Zona Ananea(mm/mes) 194
  • 201. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCaudales mensuales generados (m3/s) en la zona de PRESA B-1, Rio Grande – ZonaAnanea. 195
  • 202. Taller de Investigación de Física 2011Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente 196
  • 203. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCAUDALES Y VOLUMENES APORTADOS POR LAS CUENCAS DE LAS PRESASPROPUESTAS EN ZONA DE ANANEA 197
  • 204. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteReferencias: Programa Nacional de Pequeñas Irrigaciones. Generación de Caudales Mensuales en la Sierra Peruana. Ed. UNALM. Lima. 1997. Loayza, Ch & Galloso. Implicancia Ambientales por la Actividad Minera de la Zona de Ananea en la Cuenca del río Ramis. INGEMMET, Boletín No. 5, Serie E: Mineria, 104 p. 2008. Perez H. & CASTRO S. Reconocimiento de las Actividades Mineras y Metalúrgicas en la Cordillera Suroriental, San Antonio de Putina – Puno. INGEMMET. 2003 198
  • 205. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente ESTUDIO MAREOGRÁFICO PARA LA DETERMINACIÓN DEL NIVEL MEDIO DE BAJAMARES DE SICIGIAS ORDINARIAS EN LA BAHÍA DE PARACAS Jiménez Tintaya Cesar Omar EAP de Física, Facultad de Ciencias Físicas - UNMSMResumenLa Tierra es un sistema dinámico y como tal es susceptible a la acción de eventossísmicos y geológicos. Para muchos problemas de ciencias e ingeniería surge lanecesidad de establecer un sistema de coordenadas tridimensional para realizarmediciones geodésicas. Con el avance de la geodesia satelital, en la actualidad esposible determinar las coordenadas horizontales de un punto sobre la superficieterrestre con errores menores a 1 cm. El problema surge al tratar de obtener lacoordenada vertical, ya que los satélites proporcionan alturas con referencia a unelipsoide, el cual no es una superficie equipotencial. Para obtener la coordenadavertical, se toma como referencia la superficie del geoide o nivel medio del mar. En elpresente trabajo, se proporciona una metodología para determinar el nivel medio delmar en la bahía de Paracas, utilizando un sensor de nivel ultrasónico y un sistema deinterface a la computadora. Los datos obtenidos son procesados digitalmentemediante herramientas de filtrado y transformada de Fourier para separar lascomponentes de frecuencia correspondientes a la marea y olas. Como resultado seobtiene un nivel de referencia con un error de ±2 cm, lo que es suficiente para muchasobras de ingeniería. 199
  • 206. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteVARIABILIDAD DE LA HIDROGRAFÍA Y DINÁMICA FÍSICA COSTERA FRENTE A LA COSTA DE PERÚ Quispe Sánchez Jorge Martín, Gertrudes Luque, R. Mogollón, Octavio Fashe, José Pasapera, Carlos Eche, Marco Merma UNIDAD DE INVESTIGACIONES EN OCEANOGRAFÍA FÍSICA – Ministerio de la Producción Universidad Nacional Mayor de San Marcos – UNMSM Comisión Nacional de Investigación y Desarrollo Aeroespacial - CONIDAIntroducción: Descripción del Área de estudioMetodología: Procesamiento de datosResultados: Gráficas de las variables físicasMetodologíaLa metodología consistió en recopilar información de datos de diferentes crucerosoceanográficos realizados entre el 2003 y 2010 la data fue extraída de los diferentessoftware de los equipos oceanográficos de acuerdo a los formatos requeridos yfinalmente se hizo un tratamiento a los datos para graficarlos con programasapropiados y para finalmente visualizar las variables físicas en el contexto de lavariabilidad hidrográfica y dinámica física la que fue complementada con modelaciónnumérica.Los principales causantes de la dinámica físicaMediciones oceanográficas  Temperatura, salinidad  Corrientes espaciales  Batimetría  Variación del nivel del marMediciones meteorólogicas  Vientos,  temperatura,  humedad relativa,  radiación solar,  presión atmosférica 200
  • 207. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteVariables Físicas  Temperatura  Salinidad  Corrientes Marinas SISTEMA DE CORRIENTES BATIMETRÍAPreguntas de investigación Esquema de la Circulación Oceánica, (Fuente: Montes et al., 2010)Dinámica física: Cuáles son los patrones de circulación media en superficie y subsuperficie? Cómo se relacionan el afloramiento costero, la productividad y las temperaturas? Cómo se presenta la dinámica of countercurrents y undercurrents? Cómo se produce la dinámica de Mesoscala(eddies) Cómo influyen las estructuras de mesoscala en el desplazamiento de las propiedades físicas? Cómo es la dinámica del evento El Niño) 201
  • 208. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEcuaciones para el estudio del movimiento del mar1: Conservación de la masa2.- Conservación de Momentum 202
  • 209. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteResultados 203
  • 210. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteDistribución vertical de la temperatura (°C) 204
  • 211. Taller de Investigación de Física 2011Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente 205
  • 212. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteModelación NuméricaMateriales y MétodosSe implementó el modelo ROMS, (http://roms.mpl.ird.fr/).El modelo ROMS es un modelo hidrodinámico basado en diferencias finitas que usauna malla curvilínea cuasi-ortogonal con discretización vertical que sigue el trazado dela batimetría. Ha sido especialmente diseñado para simular sistemas oceánicosregionales.Algunas de las principales características de este modelo son:  Ecuaciones primitivas con temperatura potencial, salinidad y una ecuación de estado.  Coordenadas sigma (s) ajustadas al terreno en la vertical y curvilíneas ortogonales en la horizontal.  Grilla Arakawa C 206
  • 213. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente  Aproximación de Boussinesq.  Las entradas y salidas se realizan en formato NetCDF.Configuración:Región 1Área simulada (dominio) 5°S a 11°S hasta los 84°WResolución horizontal 1/20 (~ 5 km)Batimetría: ETOPO2Paso de tiempo: 720 s.Forzantes oceanográficos: ECCOForzantes atmosféricos: NCEPNiveles verticales 32Frecuencias de salidas: promedios mensuales y salidas diarias.Región 2Área simulada (dominio): 11,5°S – 14,5°S y 82°W - 76°WÁrea extraída: 12°S – 14°S y 79°W - 76°WNúmero de puntos (horizontal y vertical): 119 x 61 x 32Las salidas fueron guardadas cada 24 horas 207
  • 214. Taller de Investigación de Física 2011Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente 208
  • 215. Taller de Investigación de Física 2011Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente 209
  • 216. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente ESTRUCTURA COMPOSICIONAL Y MAGNETICA DE ESPECIES DE THEOBROMAS CULTIVADAS EN EL CORREDOR AMAZONICO PERUANO Ismael Saavedra Valdiviezo, Quirico Sibille San Miguel y Malco Reyes sifuentes Departamento Académico de Física del Estado Sólido, Facultad de Ciencias Físicas - UNMSMIntroducciónEn anteriores estudios de estructuras composicionales y magnéticas realizadas enespecies biológicas de Prosopis, Lepidium [2,3,5], se suman las evaluaciones deespecies de Theobromas [1,4] coleccionadas de las diferentes zonas del corredoramazónico peruano. Los resultados de estas informaciones es importante a fisiólogosy bioquímicos interesados en procedimientos aplicables a:a) Mejoramientos genéticosb) las agresiones de agentes destructores de los cultivos y los impactos de los cambios climáticosc) Encontrar otras opciones de explicación de los contenidos de de polifenoles y actividad de antioxidantes presentes en las semillasd) Proporcionar argumentos para los bioquímicos para explicar efectos protectores contra la enfermedades neoplasicas y transtornos cardiovasculares *.________________________* F.C. Padilla, A. M. Rincón, L. Bouc –Rached (2008) , Contenido de polifenoles y actividadantioxidante de varias semillas y nueces, Archivoslatinoamericanos de nutrición 58, 3.Al parecer el cacao es originario de NE de AS. En lazona alta amazónica, se han encontradoplantaciones en los territorios de los Mayas de lapenínsula de Yucatán. Actualmente se cultiva enlas zonas tropicales entre los 20 de latitud norte ylos 20 de latitud sur.Ecuador es el segundo productor de cacao enlatinoamérica. El 2005 cultivó medio millón de Hay produjo 115 000 TM de granosCanchaque produce 900 Kg por Ha al año pretendeincrematar a 1500 kg. En el mercado local se vendea 5.20 soles por kg.El mejor cacao se produce en San Juan de Bigotedel Alto Piura 210
  • 217. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEn el 2007 cosecharon 7,5millones de Ha de cacao engranos a nivel mundialcorrespondiente a 4 millones deTM, en el Perú abarcó 59 800 Haproduciendo 31 635 TM engranosRanking de exportadores de cacao y derivados (miles US$) Emoresa 2002 crecimiento %Machu Picchu Coffee Trading 5282,2 36,4Good Foods 4527,9 76,2 31,2Conservas y Alimentos 1416,6 54,8 9,8Negusa Corp. 1379,3 -64,5 9,5Cooperativa Agraria Industrial Naranjill 559,9 437,1 3,9Cacao Vrae 414,7 122,8 2,9Cooperativa Agraria Cacaotera Acopagro 307,9 2,1Coop Agraria Cafet Valle Rio Apurimac 266,1 1,8Greenhill Foods 207,8 -11,1 1,4Valdivia Canal Hugo 81,1 0,6Resto 84,9 -86,2 0,6Total 14528,4 70,7 100,0Fuente: ADUANAS ElaboraciónEl cacao que se comercializa a nivellocal/regional es de baja calidad.InstitucionesInstituto Interamericano de cooperaciónpara la agricultura (IICA)APPCACAO 211
  • 218. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteDifractograma de Rayos X de Prosopis Difractograma de Rayos X de Lepidiumpallida [1] peruvianus chacon [1,2][1] I. Saavedra V, I Contenidos mineralógicos de [2] I. Saavedra V. Ale Borjas, Estabilidad deespecies de Prosopis , I Congreso Internacional de especies de Prosopis y Lepidium chacon, XXVIBosques Secos 2003 Piura Congreso Peruano de Química Lima (2010)Difractograma de Rayos X de Theobromas Espectro Mӧssbauer del Fe 57 decacao L Prosopis pallidaEspectro Mӧssbauer del Fe 57 de raíces de Espectro Mӧssbauer del Fe 57 derabanito [4] Lepidium peruvianus chacon [3].[4] J Fabián Salvador, Espectroscopía Mössbauer de L. León Felix, I. Saavedra V, Estudio devegetales, Tesis Fac. C.Físicas UNMSM contenidos de especies de Lepidium , Informe PIC Vice rectorado UNMSM (2007) 212
  • 219. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteTermograma DTA de Lepidum peruvianus Termograma DTA/TMG de Theobromaschacon [2,3] cacao L Asociación agricultores de la quebrada de Pusmalca de la comunidad de Andajos: 900 kg a 1500. Precio 5,20 por kgTermograma DTA de Theobromas cacao L Termograma TMG de Theobromas cacao L 213
  • 220. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente ESTUDIO DE LA SALINIDAD DEL SUELO EN LA CUENCA DE ZAÑA - PERÚ CON IMÁGENES DE SATÉLITE Guillen Guevara Arnulfo, Joel Rojas Acuña, Rolando Renee Badarracco Meza, Eleazar Manuel Rufasto Campos, Rodil Leodán Córdova Núñez.Laboratorio de Teledetección – Departamento de Física Interdisciplinaria, Facultad de Ciencias Físicas-Universidad Nacional Mayor de San Marcos Departamento de Suelos, Facultad de Agronomía - Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo PEJEZA - ZañaOBJETIVOEl objetivo del trabajo está centrado en el establecimiento de los valores de los nivelesde salinidad, a partir de puntos específicos, de forma espacialmente distribuida,usando imágenes de satélite. LABTEL – UNMSM (Dr. Joel Rojas Acuña)Figura 1.- Ubicación de la zona deestudioMETODOLOGÍAEl área de estudio se ubica en el distrito de Zaña, provincia de Chiclayo, RegiónLambayeque, correspondiente a la comisión de usuarios de Zaña con un área decultivo declarada de 357.40 has, (ALA 2011, Junta de Regantes Zaña 2010).Se tomaron 326 puntos de observación, a una profundidad de 0.0 – 0.40m., en unsistema de muestreo aleatorio, de los cuales se recolecto las muestras. 214
  • 221. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCada uno de los puntos fue georeferenciados usándose un GPS, (muestras que se lesdetermino su conductividad eléctrica en solución 1:5, suelo-agua, variable que seutilizó para realizar el análisis espacial de datos). Figura 2.- Ubicación de los puntos de muestreoMEDICIÓN DE LA SALINIDAD DEL SUELOLa medida de salinidad se realizó en extracto de solución 1:5, suelo - agua. Siendo elprocedimiento siguiente. a. Muestra secada al aire (TFSA),tamizada en la malla N° 20 b. 20 gramos de suelo c. 100 mililitros de agua destilada d. Se agito por espacio de 30 minutos. e. Se obtuvo el extracto usando papel filtro de filtrado rápido. f. Se midió la conductividad eléctrica del extracto usando un coductivímetro marca Hanna. g. Se dio clasificación de los suelos adoptando la tabla de clasificación propuesta por Fuentes, J. 1999.Cuadro 1.- Clasificación de los suelos según su CE 1:5 CE 1:5 dS/m CLASIFICACION <0,35 No salino 0,35-0,65 Ligeramente Salino 0,65-1,15 Salino >1,15 Muy salinoTomado de: Fuentes, J. 1999, El suelo y los fertilizantes; 5ta edición, Ed. Mundi Prensa, Madrid.Pg. 288 215
  • 222. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCuadro 2: Clasificación de los datos de CE 1:5, según el valor de salinidad. Clasificación/ Salinidad 1:5 Total muestras No salino 199 Ligeramente salino 44 salino 23 Muy salino 60 Número Total de muestras 326 Figura 3 - Tabla de frecuencias de los valores de salinidad de las muestras de suelo.TRATAMIENTO DE LOS DATOS IMÁGENES DE SATELITE1. El tratamiento de la imagen de satélite se hizo usando el software ENVI 4.5.2. La imagen ETM+ Landsat-7 adquirida esta orto-georeferenciada y fue obtenida de USGS Global Visualization Viewer (GloVis) Version: 8.3 (http://glovis.usgs.gov/) totalmente gratuita.3. Se tomó un subconjunto de la imagen total del área de trabajo4. Se ingresaron los puntos de control del suelo o GCP (UTM E y N) para ubicarlos en la imagen5. El subconjunto imagen del área de interés fue calibrada (conversión de Números Digitales a Radiancia (Wmsr) usando los coeficientes de calibracion de la NASA.6. El módulo FLAASH en el ENVI se uso para la corrección atmosférica de la imagen de interés y obteniéndose la reflectancia del suelo.7. Usando las reflectancias del suelo de las bandas del infrarrojo cercano y la banda en el rojo se calculó el NDVI.8. La reflectancia del suelo y la conductividad eléctrica del suelo fueron aplicados la regresión lineal múltiple. 216
  • 223. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCE = 0.0009*B1 - 0.0003*B2 + 2.0642*NDVI + 1.6946Figura 4 - Dispersión de la Conductividad Eléctrica delSuelo y de la Reflectancia en Suelo ETM+ / LANDSAT-7 217
  • 224. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteCONCLUSIONES1. El análisis de las áreas afectadas permite estimar el impacto de la salinidad en la salud de las plantas, la cual va a afectar el rendimiento y la producción de estas.2. Se demuestra que el uso de imágenes de satélite son muy útiles como una alternativa para la agricultura de precisión.3. Por medios matemáticos y estadística sencillos (regresión lineal múltiple) se puede estimar la salinidad del suelo con imágenes de satélite. 218
  • 225. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente PERSPECTIVA DE UN SISTEMA DE REFERENCIA INERCIAL Oscar S. Monroy C. Universidad Nacional Mayor de San Marcos – UNMSMIntroducciónEn este trabajo se desarrolla la idea del universo abierto con el propósito de hallar unsistema de referencia inercial. El criterio que se utiliza para definir la frontera entre elespacio tridimensional y el espacio tetradimensional es la noción de punto físico, elcual se define como una abertura del universo en la escala de Planck, con un eje derotación intrínseco. Mediante experimentos sencillos se tratará de demostrar que elsistema de referencia objetivo no es la materia sino nuestra mente, y que ésta sehallaría en un espacio de dimensión mayor. Partiremos de la idea de que el universo esabierto, dinámico, con simetrías cónica y especular. Finalmente se intentará construirmodelos geométricos simples de universo abierto los cuales permitan relacionar todaslas dimensiones espaciales.No existe ningún objeto material en el espacio tridimensional el cual pueda serconsiderado un sistema de referencia inercial. En un artículo anterior [2] se mostróque combinando el principio de Planck, el principio de incertidumbre de Heinsenberg yla ecuación de existencia de Einstein, surge la posibilidad de admitir al universo comoun sistema abierto. Entonces podríamos preguntarnos: ¿existirá un sistema dereferencia inercial en un espacio de dimensión mayor? Para responder esta preguntapodemos considerar el principio cosmológico convencional, el cual nos dice que eluniverso a gran escala exhibe simetría esférica [3]. Esta peculiar visión nos sugiere quehay algo especial respecto a nuestra posición en el universo. Pero esta visión no esrespecto a nuestro cuerpo material, sino respecto a nuestra mente.¿Qué es la mente? Nos interesa concebir a la mente como una entidad dinámica einteligente que dirige el universo. Introducir en la cosmología el concepto de la mentecomo una fuerza (o campo de fuerza) que actúa en la materia, y que es responsable dela dinámica del universo, constituye una nueva ciencia.Es un hecho comprobado por la experiencia de la vida cotidiana que, en condicionesnormales, somos conscientes del aspecto que tiene la superficie cerrada que envuelvea un cuerpo tridimensional (realidad subjetiva) pero somos inconscientes de lo queestá ocurriendo en su interior (realidad objetiva). Este razonamiento puede aplicarse alos sistemas naturales como el cuerpo humano, la Tierra y por consiguiente al propiouniverso. Vemos el universo superficialmente (en tres dimensiones) de la forma que es(realidad subjetiva) pero no vemos directamente su interior (en cuatro dimensiones)aparentemente oculto (realidad objetiva). Por tanto, la realidad objetiva esindependiente de la consciencia humana 219
  • 226. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteUniverso abiertoEn un artículo anterior [2] se demostró teóricamente que el universo tiene simetríaespecular, y que el espacio tridimensional puede considerarse como una superficie condos caras opuestas. La comprobación experimental es muy simple. Se realiza medianteel experimento del espejo. Existe una profunda significación filosófica en las imágenesespeculares. Alumbremos un espejo plano con una linterna en la oscuridad. Veremosque la luz atraviesa sin dificultad la superficie del espejo enfocando cualquier objeto enel espacio al otro lado del espejo; al cual llamaremos espacio virtual. Por consiguiente,la superficie del espejo se comporta como si fuese una ventana abierta que permite elpaso de la luz hacia el espacio virtual. Y viceversa, la luz procedente del espacio virtualtambién ilumina simultáneamente el espacio donde nos encontramos; al cualllamaremos espacio real. Esto significaría que ambos espacios coexisten conformandolas dos caras del espacio tridimensional.El principio de conservación de la Paridad implica que nunca podemos estarcompletamente seguros si estamos observando un fenómeno físico en el espacio realo en el espacio virtual. En el espacio tridimensional no se pueden distinguir sus doscaras. Pero si observáramos los objetos desde el espacio tetradimensional, se podríadistinguir el anverso y el reverso de un objeto tridimensional, y conformarían una solaentidad. Lo que ocurre es que nuestra mente está habituada a observar el espaciotridimensional superficialmente, y por un solo lado, adquiriendo la profunda sensaciónsubjetiva de que el espacio virtual es solo ilusión óptica.Del análisis anterior, surge una aparente paradoja: Si los espacios real y virtualcoexisten, y cada persona junto con su imagen observan simultáneamente losfenómenos físicos desde ambos lados del espacio tridimensional, entonces no habríauna sola posición de observación, sino dos. Sin embargo, es posible observarsimultáneamente los objetos en el espacio real y en el espacio virtual. Por ejemplo, elcono en la posición mostrada en la figura 1, puede verse simultáneamente en ambosespacios. Entonces, ¿desde qué posición estamos observando realmente los objetosdel espacio tridimensional? La única posibilidad es que nuestra posición deobservación no se encuentre en este mundo, sino en un mundo de dimensión mayor:el espacio tetradimensional.Si el espacio virtual fuera ilusorio, entonces no existiría la sombra. Para aclarar esto,podemos considerar otro experimento. Sabemos que la sombra que se proyecta sobreuna superficie opaca es parte inseparable de todos los cuerpos materiales. Si pulimosindefinidamente una superficie rígida opaca, sobre la cual se proyecta la sombra de unobjeto material, se convertirá finalmente en un espejo ideal y veremos que la sombradesaparece. ¿Dónde se encontrará la sombra?, ¿ya no existe? Sí existe; lo que ocurrees que se ha proyectado sobre el espacio virtual. Pero a su vez, la imagen especulartambién se proyectará sobre el espacio real. Por consiguiente, los espacios real yvirtual coexisten conformando una sola entidad. Un objeto material o su imagenespecular no constituyen un sistema de referencia objetivo, sino el sistema dereferencia de la mente. El origen de este sistema sería el punto de concurrencia de laslíneas de visión de cada ser humano, y se localizaría en el centro de una inimaginable 220
  • 227. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambienteesfera tetradimensional (al menos en primera aproximación). Por tanto, el universodebe ser abierto hacia este mundo trascendente. Figura 1.- No hay distinción física entre espacio real y espacio virtual. Ambos espacios coexisten.Dimensiones complementariasLa propuesta de universo abierto plantea la posibilidad de hallar un sistema dereferencia inercial (al menos en primera aproximación) y además, relacionar lasdimensiones espaciales. Es necesario utilizar argumentos geométricos relacionadoscon el concepto general de superficie esférica.Una superficie esférica es el conjunto de puntos de un espacio de dimensióncualquiera (0, 1, 2, 3,…) que se encuentran a la misma distancia de un punto llamadocentro de curvatura. Esto conduce al siguiente postulado geométrico: Si la hiperesferaes de dimensión n, su superficie será de dimensión n – 1, (donde n = 1, 2, 3, …). Estepostulado afirma que para definir una hiperesfera las dimensiones espaciales debencomplementarse de modo consecutivo. Nos interesa aplicar este postulado pararelacionar la superficie tridimensional que percibimos (el espacio tridimensional) consu complemento: el espacio tetradimensional.Aplicando estos argumentos al experimento del espejo, se deduce la regla generalsiguiente: la inversión especular de un objeto de dimensión n a través de un espejo dedimensión n – 1 equivale a una rotación por el espacio de dimensión n + 1, (donde n =1, 2, 3,…). Por consiguiente, el retorno del objeto a su orientación inicial implicaría unarotación. En cada espacio de dimensión n + 1 podemos elegir un eje de rotacióninercial, y por consiguiente un sistema de referencia inercial cuyo origen sería el centrode una hiperesfera de dimensión n + 1.Cuando un punto físico no inercial, junto con su imagen especular, está situado en unespacio de dimensión cero, con centro de curvatura situado en un espacio dedimensión uno, entonces dicha estructura puede definirse como una superficieesférica de dimensión cero (ver figura 2). Además, puede considerarse como un 221
  • 228. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientemodelo simple o primitivo de universo abierto, y será nuestro elemento geométricobásico con el cual se construirán otros modelos primitivos de universo abierto dedimensión n > 0.Figura 2.- Modelo elemental de universo abierto, cuyas dimensiones complementariasson 0 y 1. Está conformado por dos puntos físicos no inerciales (extremos) y un punto físico inercial (el centro). La doble flecha representa la línea de fuerza dual situada en el espacio de dimensión uno (1), e indica la simetría especular.MODELOS DE UNIVERSO ABIERTO DE DIMENSIONES 1 y 2Figura 3.- Modelo de universo abierto en la dimensión uno (1). Se indica la dimensión complementaria dos (2) y las líneas de fuerza duales.Figura 4.- Modelo de universo abierto en la dimensión dos (2). Se indica la dimensióncomplementaria tres (3) y las líneas de fuerza duales, las cuales actúan en cada punto de la superficie esférica 222
  • 229. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteMODELOS DE UNIVERSO ABIERTO DE DIMENSIÓN 3Figura 5.- Modelo de universo abierto en la dimensión tres (3). Los sectores superiores corresponden a la superficie de la esfera tetradimensional (4). Las líneas de fuerza duales se mantienen invariantes para indicar su acción sobre cada punto físicoLa rotación 4 del electrónel electrón (y en general todas las partículas de espín 1/2) para poder retornar a suorientación inicial es insatisfactoria porque se basa en el criterio de los ángulos deEuler, los cuales indican la orientación de un sólido en el propio espacio tridimensional,como muestra la figura 6. El experimento del espín del electrón es otra evidencia de laacción de la mente en la materia. Se observa que el espín asociado a un electrónsiempre se orientará paralelamente a un eje del espacio tridimensional que elexperimentador elija como referencia. La descripción del estado de espín del electrónque se realiza en la mecánica cuántica no es respecto al espacio físico, sino medianteun artificio matemático llamado espacio de espinores. Cada elemento de este espaciose llama espinor, caracteriza completamente el estado del electrón, y estárepresentado por una matriz columna de dos componentes. (1)donde + y - son funciones de onda dependientes de las tres coordenadas espaciales,con subíndices discretos ± , los cuales corresponden a las dos posibles orientacionesdel espín del electrón. 223
  • 230. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteFigura 6.- Ángulos de Euler (). Estos ángulos que indican rotaciones en el espacio físico tridimensional y se utilizan en la teoría cuántica del momento angular para construir el operador de rotación.La matriz de rotación para partículas de espín 1/2 está dada por la expresión: (2)donde , ,  son los ángulos de Euler.Una rotación del espinor se representa por: (3)Para una rotación alrededor del eje z:  = 0,  = 0, y la Ec.(2) se reduce a: (4)Reemplazando (4) en (3) se tiene: (5) 224
  • 231. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbientePara una rotación  = 2 se obtiene: (6)Para una rotación  = 4 se obtiene: (7)Los resultados (6) y (7) significan que el electrón (y en general las partículas de espín1/2) requieren de dos vueltas para retornar a su orientación inicial, si el sistema dereferencia se encuentra en el espacio tridimensional, lo cual es obviamente extraño ymisterioso. Sin embargo, si el sistema de referencia se encuentra en el espaciotetradimensional resulta natural que el electrón retorne a su orientación inicial,porque una vuelta en un espacio de cuatro dimensiones equivale a 4. El experimentodel espín del electrón es otra prueba que el universo tridimensional es abierto haciauna dimensión extra, y que un sistema de referencia inercial (en primeraaproximación) se hallaría en el centro de una esfera tetradimensional.ConclusionesEl universo es un sistema abierto, dinámico, con simetrías esférica y especular. Elsistema de referencia objetivo no es la materia sino la mente. De acuerdo a laevidencia experimental un sistema de referencia inercial se hallaría (en primeraaproximación) en el centro de una inimaginable esfera tetradimensional. Este lugarpodría ser el punto de concurrencia de la línea de visión humana.Los sistemas naturales del universo observable se hallarían distribuidos sobre unasuperficie tridimensional con simetría esférica. Estarían sostenidos, revitalizados ydirigidos por la acción de un campo de fuerza inteligente (la mente) que opera en elinterior de la esfera tetradimensional.Es posible construir modelos simples de universo abierto y dinámico complementandolas dimensiones espaciales de modo consecutivo, obteniéndose hiperesferas. Esto seconsigue mediante la siguiente regla:“Si la dimensión n se complementa con la dimensión n + 1, entonces siempre existiráun eje de rotación inercial en la dimensión n + 2 que pase por el centro de lahiperesfera.”Si esta regla se aplica a nuestro universo tridimensional (n = 3) el eje de rotacióninercial se localiza en la quinta dimensión espacial, pasando por el centro de la esfera 225
  • 232. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientetetradimensional. Por tanto, llegamos a un teorema de dimensiones complementarias,el cual deberá ser demostrado analíticamente y comprobado experimentalmente.No existe ningún sistema de referencia que pueda considerarse absolutamenteInercial. Si un sistema de referencia se considera inercial en la dimensión n, no lo seráen la dimensión n – 1.Referencias bibliográficas[1]. Einstein, Albert – Infeld, Leopold La evolución de la Física. Biblioteca científica Salvat. Salvat editores S.A. (1986)[2]. Monroy, Oscar. La escala de Planck. Revista de Investigación de Física. Vol. 12. N° 1. (2009)[3]. Bondi, Hermann. Cosmología. Nueva colección Labor. Editorial Labor (1970)[4]. Hawking, Stephen. Historia del tiempo. Serie Mayor. Grupo Editorial Grijalvo (1989)[5]. Morris, Richard. Las flechas del tiempo. Biblioteca científica Salvat. Salvat editores S.A. (1987)[6]. Gardner, Martin. Izquierda y derecha en el cosmos. Biblioteca científica Salvat. Salvat editores S.A. (1985)[7]. Greene, Brian. El universo elegante. Editorial Planeta colombiana S.A. (2007)[8]. Abbot, Edwin. Flatland: A romance of many dimensions. Princeton University Press. (1991)[9]. Feymann, Richard. The character of Physical Law. MIT Press, Cambridge (1995)[10]. Greene, Brian. Dark Energy and Stabilization of Extra Dimensions. Newscientist space. (2007) 226
  • 233. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente CAOS DESPUÉS DEL CAOS Montenegro Joo Javier Sempronio EAP de Física, Facultad de Ciencias Fiscas - UNMSMResumenEl objetivo de esta investigación ha sido averiguar lo que acontece después del Caos,en un oscilador no lineal forzado y amortiguado, en el cual se había previamenteestudiado la Transición al Caos en hasta un millón de time steps (iteraciones).Para investigar Caos se hace uso de simulación computarizada, pues los sistemas de lavida real no están preparados para oscilar bajo regímenes caóticos, dichos sistemascolapsan poco después de comenzar una oscilación bajo un régimen caótico.La investigación se ha hecho en hasta seis millones de iteraciones, habiéndoseencontrado que después de un evento caótico, el sistema retorna a su régimen normalde oscilación y continua oscilando como lo haría cualquier oscilador forzado.Para averiguar si son posibles otros eventos caóticos independientes o si dichoseventos caóticos acontecen uno a continuación de otro, sería necesaria otrainvestigación. 227
  • 234. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente MECANISMOS DE FORMACIÓN Y PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE ALEACIONESMETÁLICAS NANO-ESTRUCTURADAS, AMORFAS Fe-Nb Y DE COMPOSITES Fe/Nb OBTENIDOS POR MECANO-SÍNTESIS DE LA MEZCLA NOMINAL Fe2Nb Víctor Antonio Peña Rodríguez, Justiniano Quispe Marcatoma, Chachi Rojas Ayala, Pedro Paucar Cabrera, José Julián Medina Medina, José Diaz Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Mayor de San Marcos - UNMSMObjetivo Sintetizar una aleación Fe-Nb con 66.67 % at. de Fe por mecano-síntesis y horno de arco. Realizar el análisis estructural y magnético de las aleaciones Fe2Nb obtenidas por mecano-síntesis y horno de arco. Desarrollar medidas Mӧssbauer a bajas temperaturas para determinar el comportamiento magnético de las muestras.Mecano-síntesis 228
  • 235. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteProceso “Horno de Arco” (HA) 229
  • 236. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteProceso “Aleado mecánico” (AM)Diagrama de fases del sistema Fe-NbKubaschewski. Iron - Binary phase diagrams. Springer-Verlag, 1982. 230
  • 237. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteResultados Experimentales preliminaresDRX del proceso por Horno de ArcoEspectroscopia Mössbauer 231
  • 238. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteDRX del proceso por Aleación MecánicaConclusiones Preliminares1. Se determina la formación de la fase Laves C14 tipo MnZn2, por horno de arco.2. Del espectro Mössbauer se determina que la muestra formada por HA es antiferromagnética, conforme al reporte de Yamada. 232