martes, 5 de marzo de 2024

Sierra Nevada de Santa Marta, primer sitio del mundo con aves exclusivas de la región

 Atrapamoscas, hojarasquero, tapaculo, rastrojero, hormiguero, pinzón y tangara son los pájaros que gracias a su aislamiento hoy habitan la Sierra Nevada de Santa Marta, considerada como el centro de endemismo continental de aves más importante del mundo: alberga 36 especies y 55 subespecies que no habitan en ningún otro lugar del planeta. Así se dio a conocer en el foro “Entre aves perdidas, endémicas y amenazadas: hacia la conservación ornitológica del Cesar”, realizado en la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede de La Paz.

“La Sierra es como una isla, pero como es una montaña, en vez de estar rodeada de mar lo está de zonas muy secas de la Costa Caribe: el valle del Cesar y la región del Cinturón árido pericaribeño (La Guajira, Magdalena y Cesar), que aunque no son como un desierto, sí son muy similares”, explicó el ecólogo Esteban Botero Delgadillo, director de Ciencia de la Conservación de la Fundación Selva.

En medio de este ecosistema se levantan bosques húmedos. “Es una montaña que se separó de los Andes hace ya varios millones de años. Allí, en un espacio muy reducido, existe gran variedad de pisos térmicos, exposiciones al sol, humedades y ecosistemas, con una diversidad única que no hay en ningún otro lugar de Colombia ni en el resto del continente”.

“Lo interesante de los endemismos en la Sierra a es que, en el caso de las aves, ocurren especialmente entre los 1.800 y 3.300 msnm, y hay otras pocas especies que habitan entre los 800 y 1.800 msnm”.

“Podríamos decir que esas especies son muy particulares y especiales porque justo en esa franja de elevación ocurre la mayor parte de la transformación de la expansión agrícola, porque allí se concentran principalmente la producción de cacao y de café”.

Entre sus recomendaciones para propender por la conservación de las aves está hacer más amigable la biodiversidad, que en últimas será lo más conveniente para los productores y dueños de tierras.

“Con una tierra mejor manejada, por ejemplo con árboles en vez de pasto totalmente abierto, con un sistema silvopastoril o un sistema agroforestal, se protegerán el suelo y las fuentes de agua. Esto ayudará tanto a mantener corredores de árboles para que todos los animales se muevan por la Sierra como a reducir los niveles de agroquímicos que se usan; por ende, si no se contaminan el suelo y las fuentes de agua habrá mejores productos como el cacao y el café, que tendrán más posibilidades de ser un producto de alta calidad, atractivo para mercados donde le podrían pagar mejor”, enfatizó el ecólogo.


Por su parte, el docente Carlos Esteban Lara, de la UNAL Sede de La Paz, anotó que, “por definición, el endemismo se entiende como especies que solo están en un espacio geográfico definido. Como sus rangos de distribución son tan pequeños, los animales se vuelven muy  vulnerables a la extinción. Ante una eventual catástrofe (incendio, tormenta, o incluso una transformación del uso del suelo, como deforestación o transformación de los bosques) estas especies desaparecerían para el planeta, por eso es importante conocerlas para favorecer y proponer estrategias para su conservación”.

A su turno, la bióloga Eliana Fierro Calderón, deInternational Conservation Project Officer, indicó que como la Sierra Nevada de Santa Marta está en el norte de la Costa Caribe, es importante para las aves migratorias que cruzan el océano desde Estados Unidos para buscar alimento y reponerse, bien sea para quedarse allí o para seguir el camino hacia el resto de Suramérica.

También expuso las principales amenazas que existen para las aves, entre ellas la deforestación para ampliar la frontera agrícola y ganadera o para transformar el hábitat; el cambio climático, que afecta especialmente a las especies de montaña por los aumentos de temperatura; y la cacería y el tráfico ilegal, que afecta a algunas especies grandes.

Las aves son amenazadas por diferentes causas, pero la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza evalúa si hay declive poblacional medido o sospechado; según el rango de distribución de la especie qué tan espaciado está donde se encuentra, si es un área muy grande o si es un área muy pequeña; el tamaño de la población o el número de individuos; y otros criterios, que son un poco más complejos, pero a veces involucran la combinación de los anteriores.

 






lunes, 19 de febrero de 2024

Desechos industriales, materia prima para fabricar cerámica

 Los lodos galvánicos, considerados como residuos peligrosos por su alto contenido de metales pesados –entre ellos cromo, níquel y cobre–, ahora tienen un nuevo uso como materia prima en la industria cerámica, ya que sirven como encapsulantes de metales y pigmento al mismo tiempo. Estos desechos se generan en procesos en los cuales se depositan capas de metal sobre otro material para protegerlo de la corrosión, como en la fabricación de automóviles o tuberías.

En Colombia el uso de la cerámica se remonta a miles de años atrás, cuando las primeras culturas precolombinas usaban la arcilla –esa tierra especial, suave y moldeable cuando está húmeda– para fabricar vasijas, utensilios, instrumentos musicales y otros objetos, con sus propias manos. Con el tiempo, este material se ha utilizado para construir casas, como la famosa Casa Terracota en Villa de Leyva, considerada como la obra de cerámica más grande del mundo.

La arcilla surge del desgaste natural que experimentan las rocas con el tiempo y el agua. Aunque con frecuencia se conoce por su color ocre, también puede ser blanca, roja, gris, verde e incluso negra, según los minerales que contenga.

Jhon Jairo Castañeda Bocanegra, doctor en Ingeniería - Ciencia y Tecnología de Materiales de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), le dio un nuevo valor al lodo galvánico producido en la industria, que al desecharse de forma inadecuada puede generar contaminación ambiental porque contiene metales pesados como cromo, níquel y cobre.

Las empresas galvanoplásticas que operan en Bogotá –como las dedicadas a metalización, anodizado, cromado y niquelado, entre otras– están obligadas a cumplir con la Resolución 2115 de 2007 y demás normas ambientales vigentes que exigen el tratamiento previo de sus aguas residuales antes de verterlas al sistema de alcantarillado público.

En dicho tratamiento se eliminan sólidos suspendidos, materia orgánica y metales pesados y los lodos generados por este proceso se deben eliminar de manera adecuada.

No se compromete la calidad de las baldosas

La fase experimental de esta investigación se hizo con lodos procedentes de una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de procesos galvánicos con altos contenidos de cromo, níquel y cobre. Consistió en una serie de experimentos que evaluaron la viabilidad de incorporar los lodos galvánicos en la producción de cerámica, los cuales incluyeron pruebas de mezclado de estos desechos con arcilla en diferentes proporciones, y además se determinaron los parámetros óptimos de procesamiento.

Mediante un proceso ingenioso, los lodos se incorporan a la arcilla utilizada en la fabricación de productos cerámicos, actuando como un agente encapsulante de los metales pesados y previniendo su liberación al medioambiente. “Esto significa que el producto final, la baldosa cerámica, no libera metales nocivos”, señala el investigador.

Como parte del proceso se crearon piezas para pisos y paredes que ya habían sido procesadas, y luego de pasar por el horno se caracterizaron y se llevaron a la fase de evaluación, que contemplaba pruebas de resistencia mecánica, absorción de agua, densidad, porosidad y análisis microestructural para entender cómo la incorporación de los lodos afectaba las propiedades finales de los productos.

Como resultado de esas pruebas se demostró que esta nueva formulación puede representar hasta un 8 % del material utilizado en la producción cerámica sin comprometer la calidad del producto final. El experto subraya que esto no solo reduce los costos de eliminación de los desechos, sino que “también contribuye a la economía circular, al reutilizar materiales previamente considerados como residuos”.

Un aspecto destacado de la investigación es el impacto potencial en la reducción del consumo de pigmentos tradicionales utilizados en la industria cerámica. “Después de incorporar los lodos galvánicos en la matriz cerámica se evidenció un cambio en el color de los productos, lo que significaría disminuir el uso de pigmentos costosos –como el óxido de manganeso– para obtener tonos oscuros”, destaca.

La investigación aporta una solución sostenible para el manejo de desechos industriales. Así se disminuirían los costos de disposición final de los lodos galvánicos y se reduciría el consumo de pigmentos inorgánicos tradicionales, que además son costosos.







jueves, 15 de febrero de 2024

Con pequeños cristales que capturan la luz se potenciaría la computación

 Avances como fibra óptica que lleva la información más rápido, computadores que procesan velozmente los datos, cámaras con una nitidez incomparable y muchos más llegan con la cuántica, pero en especial con los cristales fotónicos, diminutos materiales que juegan con la luz como quieren y con los que un físico de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) descubrió la forma en que, dentro de ellos, átomos de elementos como silicio o germanio potencien la tecnología como nunca antes.

Los cristales fotónicos –que miden milmillonésimas partes de un metro– están presentes en la naturaleza, entre los ejemplos más comunes están el ópalo y las alas de algunos escarabajos o mariposas. El ópalo es una sustancia similar a los minerales que también conforma rocas de colores iridiscentes, o sea que cambian según el ángulo. Por su parte estos insectos tienen tonos luminosos y variables cuando se mueven con el viento.

También se fabrican en los laboratorios más especializados, pues dentro de sus propiedades guardan algo llamado “periodicidad”, y quizá le suene como algo que se repite o tiene intervalos definidos, y sí, básicamente es eso, en su estructura tienen una serie de orificios con distancias iguales, que son la base para que puedan “jugar” con la luz.

Para entender este proceso, tal vez valdría la pena devolverse un poco, a inicios del siglo XX, cuando recién se estaban estudiando las capacidades de algunos materiales para conducir la electricidad, y por ende los electrones, que son la materia prima de la electricidad; de ahí nació la electrónica, rama de la física aplicada gracias a la cual usted puede estar leyendo esta nota en su celular o computador.

No obstante, alrededor de 1987 los científicos se preguntaron si se podía hacer lo mismo con los fotones, que en este caso son los “legos” de la luz, y lo que descubrieron fue sorprendente, pues la respuesta estaba en pequeños cristales que podían variar en tamaño e intensidad, y a los que le denominaron “fotónicos”, por obvias razones.

Sin embargo, son más las preguntas que las certezas, y eso lo sabe bien el doctor en Física Erik Petrovish Navarro Barón, quien puso a prueba sus conocimientos teóricos para resolver ecuaciones que por mucho tiempo han tratado de describir estos fenómenos, las de James Clerk Maxwell para el estudio de las ondas electromagnéticas, y la de Erwin Schrödinger, para la cuántica, una rama de la física que se abre paso y es fundamental para que la tecnología vaya a pasos tan rápidos que su impacto en el mundo y la vida cotidiana sea inevitable.

Según el doctor Navarro, “con los años ha existido un problema para los cristales, y es que no se ha logrado que átomos, que liberan energía y por ende luz, puedan ser almacenados en su interior, lo cual facilitaría que los fotones potencien el dispositivo en el que se encuentran, ya sea la fibra óptica, el procesador del computador o un láser especializado”.

De cierta manera es como si el dicho popular “no se pueden ni ver”, aplicara para los átomos, pues cuando están a solo 2 nanómetros de distancia, la luz que emiten no deja que se comuniquen, pero esto cambia cuando están al interior de un cristal fotónico.

El investigador determinó que al estar en su interior hay una interacción que no se había comprobado, y se conservan las propiedades lumínicas de los átomos; un hito para los estudios físicos y teóricos de estos materiales, pues si hay intercambio de energía, quiere decir que los cristales son una capa que permite que los estados cuánticos se manifiesten, es decir, que la luz que emiten sea el recurso para que la información viaje más rápido en los dispositivos en los que se almacenan.

Pero usted se preguntará, ¿cómo se crean los cristales fotónicos?, aunque la respuesta es muy sencilla, el proceso no. Se toma un material base, que puede ser silicio, germanio o arseniuro de galio, y por medio de técnicas de litografía (convertir una forma a un tamaño de micrómetros o nanómetros), se van construyendo capas o laminas diminutas, y encima de ellas se ponen las indicaciones del tipo de cristal que se quiere obtener y se hacen los hoyos.

“Esto es importante porque según el tamaño y el orden se aplicará a tecnologías distintas, y que la velocidad de la luz se controle en diferentes grados, lo que permitiría que la aplicación esté mejor orientada en instrumentos como sensores o láseres”, indica.

Añade que aunque en Colombia se han estudiado teóricamente aplicaciones en sensores, no se cuenta con la tecnología para fabricar los cristales, por lo que aportar desde el entendimiento y la resolución de ecuaciones es un precedente para seguir desarrollando esta ciencia en el país.

La investigación se realizó con el apoyo y la guía de los profesores Herbert Vinck Posada, del Departamento de Física de la UNAL, y Alejandro González Tudela, del Instituto de Física Fundamental del CSIC (España).







lunes, 22 de enero de 2024

Redes inalámbricas y fibra óptica mejorarían conectividad en las telecomunicaciones.

 El diseño y pruebas de un prototipo que combina elementos electrónicos y ópticos, como láseres o diodos emisores de luz (oscilador optoelectrónico), demuestra una capacidad de transmisión de hasta 41 kilómetros más allá del lugar de origen. Además, mediante la implementación de un enlace inalámbrico, su alcance puede superar dicha distancia. El hallazgo representa un aporte importante a la creciente necesidad de mejorar los sistemas de comunicación existentes.

La creciente demanda en los servicios de telecomunicaciones se ha visto impulsada por la necesidad de conectividad de una variedad de dispositivos, desde electrodomésticos como lavadoras y televisores hasta el transporte de imágenes médicas de pacientes, lo cual ha llevado a una mayor carga en los sistemas de comunicación, exigiendo un ancho de banda más amplio y una gestión más eficiente del espectro, un recurso escaso.

Todas las características mencionadas demandan un mayor ancho de banda, que no alcanza a ser suministrado por las actuales tecnologías de acceso inalámbrico, por lo que se requiere el uso de frecuencias más altas. Por ejemplo, según la Comisión de Regulación de Comunicaciones para diciembre de 2022, las conexiones de internet móvil alcanzaron los 40,11 millones con un crecimiento de 5,7 % respecto a 2021, ogotá, Cartagena y Armenia son las ciudades que lideran en descargas y conectividad de usuarios.

Elkin Andrés Ladino Ordoñez, magíster en Ingeniería De Telecomunicaciones de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), menciona que, “esta necesidad de mejorar los sistemas de telecomunicaciones ha llevado a explorar nuevas soluciones, presentándose las redes basadas en fibra óptica como una buena alternativa. Gracias a ellas se alcanzan anchos de banda del orden de los terahertz (THz) con velocidades del orden de los Gigabits por segundo (Gbps)”.

Sin embargo, las aplicaciones finales requieren consumir servicios de forma móvil, disfrutando de la misma experiencia, sin estar conectados a una red fija.

En ese sentido, anota que, “los sistemas de radio sobre fibra óptica (radio–over–fiber, ROF), integran las ventajas de ambas tecnologías: las fibras ópticas y las redes inalámbricas, y están siendo utilizados para satisfacer el enorme crecimiento en la industria de las telecomunicaciones, en especial en el servicio de datos inalámbricos”.

Precisamente, su propuesta consiste en la incorporación de un oscilador optoelectrónico en un sistema de radio que aporta estabilidad mediante una señal de referencia constante.

En general, los osciladores son componentes esenciales en el mundo de la electrónica, ofreciendo una amplia variedad de soluciones para diferentes aplicaciones. Desde generar señales para radios hasta mantener la hora exacta en un reloj, su presencia es omnipresente. Y un oscilador optoelectrónico se usa en tecnologías de comunicación óptica, sensores y en investigaciones científicas avanzadas

La señal constante se traduce en una mejora significativa del rendimiento general de la red combinada. Según el investigador, al unir la velocidad de transmisión eficiente de la fibra óptica con la flexibilidad de las redes inalámbricas, se logra una sinergia que optimiza la eficiencia del sistema y, al mismo tiempo, satisface la creciente demanda de conectividad en la era actual.

Simulación

Para el desarrollo de su investigación, el magíster realizó la evaluación del sistema de radio sobre fibra, para lo cual utilizó equipos de radio especializados conocidos como Universal Software Radio Peripheral” (USRP), dispositivos con capacidad para generar señales de comunicación digital, que suelen ser utilizadas en este tipo de estudios.

Luego de lograr el funcionamiento del oscilador optoelectrónico y tener en marcha el sistema de radio sobre fibra, realizó la integración de los dos sistemas con lo que obtuvo inicialmente una señal en la frecuencia de 5.8 gigahercios (GHz).

 “Para simplificar el proceso, transformé esta señal en una de banda baja, lo que significa que se redujo su frecuencia para facilitar la transmisión. Posteriormente, utilicé el oscilador optoelectrónico, ayudado por un mezclador, para elevar esta señal previamente reducida”, explica.

En el sistema de radio sobre fibra desarrollado utilizó tres tipos de modulación digital. La primera de ellas es la modulación por cuadratura de fase (QPSK), seguida por la modulación por cuadratura en 16 (QAM) y, por último, la modulación con cuadratura en 64 QAM.

Tales técnicas trabajan con símbolos, donde cada símbolo lleva consigo información codificada. Es importante destacar que, si bien la modulación 64 QAM permite transmitir una mayor cantidad de información, presenta la desventaja de tener un alcance limitado y ser más susceptible a interferencias externas como ruido, luz o vibraciones.

“Dicha característica la hace más propensa a perturbaciones que puedan afectar la calidad de la comunicación. La elección entre estas modulaciones depende, por lo tanto, de consideraciones específicas de rendimiento y entorno para lograr una transmisión eficiente y confiable”, indica el magíster.

Entre los hallazgos del trabajo se encuentra que el diseño del sistema integrado alcanzó límites notables en la conexión de fibra óptica. La distancia máxima de transmisión alcanzada fue de 41 kilómetros para la señal de QPSK, 30 kilómetros para la señal de 16QAM y 18 kilómetros para la señal de 64 QAM.

Esto significa que el sistema diseñado permite transmitir la señal hasta 41 kilómetros más allá del lugar de origen. Además, la posibilidad de extender esta distancia se da mediante la implementación de un enlace inalámbrico.

Cabe mencionar que el oscilador es una tecnología aún se encuentra en una fase experimental, lo que implica algunas variaciones y la señal generada no es completamente estable al 100 %. No obstante, es relevante destacar que, a pesar de estas limitaciones, su señal es más estable en comparación con las señales electrónicas comúnmente utilizadas en la actualidad.






viernes, 1 de septiembre de 2023

Novedosa herramienta predice comportamiento de suelos residuales

 En la actualidad es difícil predecir con exactitud cómo se comportará un suelo residual, es decir aquel que se forma cuando la roca sufre un proceso de degradación en sitio dando lugar a la formación de suelo. El modelo Hypoplastic Clay permite saber si es adecuado trabajar en este tipo de materiales o si existe riesgo de colapso, deslizamientos, o deformaciones, entre otros fenómenos.

“Los suelos residuales se diferencian de los sedimentarios porque los segundos se dan por acumulación de materiales, bien sea por deslizamientos, transporte fluvial o glaciaciones”, explica Daniel Fernando Valencia Cifuentes, magíster en Ingeniería - Geotecnia de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín.

El comportamiento de este material dependerá de sus características físicas y resistencias particulares. “Como en el país no existe una herramienta para predecir este comportamiento específico –como sí las hay para predecir el de suelos sedimentarios–, nos propusimos encontrar una que le permita a cualquier diseñador, ingeniero o persona que vaya a trabajar en obras geotécnicas conocer con mayor precisión los problemas a los que se podría enfrentar, aumentando la capacidad predictiva del comportamiento de los materiales”, señala el investigador.

Así pues, indagó entre herramientas existentes con el fin de encontrar una que lograra modelar con precisión lo previamente mencionado. “Buscamos que fuera un trabajo práctico, sencillo, que cualquiera pudiera usar. Esto porque a nivel local no vamos a encontrar muchas empresas que hagan este tipo de modelaciones hoy, especialmente porque se requiere un músculo computacional muy robusto para el procesamiento y análisis de datos. Entonces entre más asequible fuera, mucho mejor”, explica.

Los tres modelos probados fueron: Modified Cam Clay, el más antiguo de los tres y uno de los más usados en el medio; Hardering Soil Model (HS-Small), que es un poco más complejo porque permite capturar más detalles del comportamiento del suelo, e Hipoplastic Clay, que siendo asequible también es muy completo.

“Con este último, por considerar tantos aspectos del comportamiento de los materiales, presentimos que podía funcionar con suelos residuales, incluso pese a haber sido desarrollado para suelos sedimentarios, y así fue; ese fue el ‘ganador’”, cuenta.

El modelo trabaja con parámetros específicos y valores numéricos relacionados con el ángulo de fricción, la cohesión del material y la rigidez inicial, entre otros.

“La mayoría de estos parámetros se obtienen en la etapa experimental de calibración, es decir, al pasar por análisis de campo o laboratorio. Así se determinan sus características y luego su propio comportamiento. Esta fase experimental en específico fue desarrollada por el ingeniero Diego Iván  Galeano para su tesis doctoral, tomando un suelo residual de Caldas, en el sur del Valle de Aburrá”.

La herramienta “ganadora” funciona en el software especializado Plaxis 2D, que aunque es pago sigue siendo asequible y ampliamente conocido en el medio. “El modelo sí está publicado de forma gratuita, incluso hay papers que respaldan y explican cada detalle de su funcionamiento y cómo implementarlo en rutinas numéricas. Además es posible contactar por correo a su autor, profesor de la Universidad Charles de Praga. Las facilidades son muchas”, agrega.

También se aplicó la metodología matemática “análisis inverso”, que, a grandes rasgos, permite evaluar de forma iterativa los parámetros constitutivos antes mencionados.

“Dichos parámetros se integraron de forma repetitiva hasta que llegaron a una solución numérica que coincidió con los resultados de la campaña experimental en laboratorio. Así es mucho más sencillo calibrar el modelo y prescindir de la ejecución de algunos ensayos de laboratorio –que suelen ser costosos–, pues el ‘análisis inverso’ por sí mismo permite conocer el parámetro necesario”.






 




sábado, 8 de julio de 2023

Dispositivo portátil permitiría cargar vehículos eléctricos en casa

 Las recientes alzas en el precio de la gasolina están alentando la compra de vehículos eléctricos, una alternativa de movilización más económica y que ayuda a reducir la emisión de gases contaminantes a la atmósfera; pese a dichas ventajas, paradójicamente en el país recargar un carro eléctrico no es una tarea fácil. Un cargador eléctrico portátil –del que ya hay un primer diseño– sería una gran solución para los más de 8.000 usuarios inscritos en el Registro Único Nacional de Tránsito (RUNT).

En Colombia existen apenas 173 estaciones de carga eléctrica para vehículos, y el tiempo que tarda en realizarse –entre 8 y 12 horas, incluso más– depende de la capacidad de la batería.

Las baterías convencionales tienen una carga de 30 kilovatios/hora, y el costo del proceso oscila entre 10 y 15.000 pesos para una carga completa, que dura alrededor de 300 kilómetros.

El magíster en Ingeniería y Automatización Industrial Anderson Fabian Abella Ángel, de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, plantea el diseño de un cargador portátil para vehículos eléctricos afianzado al nivel eléctrico residencial, que en Colombia es de 120 voltios.

“El dispositivo aumentaría la potencia de carga sin afectar los componentes del vehículo o del hogar, con una eficiencia necesaria para producir más de 400 kilómetros de distancia”.

“Elaborar este tipo de cargadores para el hogar es más rentable que los costes de una estación de servicio, ya que solo incrementa del 2 al 5 % el precio de la factura de la luz, pero a través de este se puede generar un ahorro aproximado del 75 % con respecto al mantenimiento, la operación y el combustible”, explica el investigador Abella.

Agrega que “el prototipo pretende ser un dispositivo de alta potencia que ‘aumente la señal eléctrica’ que recibirá el vehículo, por lo que su cobertura se debe construir con una especie de aislamiento que evite interferencias electromagnéticas con otros dispositivos electrónicos como celulares, o presentar recalentamientos durante su uso”.

Además permite cargar la batería de alta tensión del vehículo con corriente directa, con lo cual se logra menos tiempo y más potencia de carga estando en casa. Para desarrollar esta propuesta se aplica una metodología que va desde el diseño de la inductancia hasta la selección del capacitor y demás dispositivos de la electrónica de potencia.

El carro se conecta al dispositivo y este al tomacorriente directo, el cual alimenta el sistema de abastecimiento a bordo –es decir interno– del vehículo, convirtiendo la fuente externa, que es corriente alterna, en corriente continua y mejorando los tiempos de carga.

Así se genera un nivel de corriente de 40 kW, suficientes para que la batería dure más frente a las cargas estándar que generan 1,92 kW y no superan los 250 km de distancia, permitiendo que 120 voltios de una vivienda logren cargar el carro en un tiempo estimado de solo 6 horas.


Para solucionar el problema de burbujeo, es decir un corto circuito de la señal de la corriente que pasa del hogar al dispositivo y al carro, se determinó que no es necesario acondicionar físicamente el dispositivo, sino que la solución está en ajustar la frecuencia subiendo la energía de los 20 kHz (kilohercios) que se generan convencionalmente, a unos 80 kHz, para que se produzca una estabilidad y se aproveche cada vatio de la fuente.

Por otra parte, para dar validez al modelo, el investigador simuló el diseño a través del software matemático MATLAB, el cual precisa mediante un algoritmo los ensayos eléctricos, arrojando en un cuadro de texto si existían fallas o si la carga se complementa, con más del 80 % de funcionamiento en la propuesta.

A pesar de que es un prototipo, el modelo contaría con la instalación de un capacitor eléctrico de aluminio que alargue el tiempo de vida aproximado de 15 años y de más de 300.000 km, o 10.000 horas de servicio, independientemente de la temperatura máxima de operación.

Además debe tener baterías con tecnología de iones de litio, las cuales le ofrecen al dispositivo una mayor densidad de energía, “lo que puede entregar” en la carga eléctrica, es decir 2.500 ciclos de vida o mayor autonomía del uso de la electricidad, ya que las baterías de plomo ácido solo dan 1.500 ciclos





jueves, 18 de mayo de 2023

Crean cuero natural a partir de borra de café y almidón de yuca

 Un producto que suele ser arrojado a la caneca de la basura o a las plantas para que sirva de abono, como la borra o cuncho del café, se convierte en materia prima, junto con el almidón de yuca, para elaborar un biocuero, o cuero natural, en aras de reemplazar el cuero animal, tradicionalmente utilizado en la industria textil. Con el material obtenido se podrían hacer pretinas de correas, capelladas de sandalias y bolsos.

La propuesta de cinco estudiantes de Ingeniería Biológica de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede de La Paz busca suplir la necesidad excesiva de obtener cuero animal, que deja una huella ecológica significativa por sus contaminantes, además de que utiliza grandes cantidades de agua para su elaboración.

“Todos conocemos el cuero como un material fuerte, duradero y versátil, ¿pero alguna vez nos hemos detenido a pensar en el proceso necesario para convertir la piel de animales en zapatos, bolsos u otros elementos de cuero?”, señala el ingeniero físico Jaime Pérez Taborda, docente y director Académico de la UNAL Sede de La Paz.

Agrega que, “aunque la fabricación de cuero tiene una tradición de más de 7.000 años, en su forma actual es una práctica insostenible debido a sus elevados costos ambientales en el proceso de curtiembre, es decir en transformar en cuerola piel de un animal muerto”.

Aunque la mayoría de las personas creen que el cuero es un subproducto de la industria cárnica, según la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial, el 99 % del cuero proviene de animales criados para la producción de carne o lácteos.

Al hablar del impacto ambiental del cuero no se pueden ignorar los efectos que la ganadería intensiva genera en el planeta: deforestación, uso excesivo y tenencia desigual de la tierra, además del consumo de agua y las emisiones de gases de efecto invernadero que se suman al calentamiento global.

Investigadores de la Universidad Tecnológica Nacional de Taipéi (China) señalan en un estudio –cuyos resultados se publicaron este año– que la huella de carbono del cuero bovino oscila entre 65 y 150 kg de CO2 por metro cuadrado. Teniendo en cuenta que cada año se producen más de 2.000 millones de m2 de cuero, este es un pasivo ambiental enorme. 

En este escenario los biotextiles son una propuesta viable como material sustituto del cuero, máxime si se piensa con un enfoque biodegradable y de economía circular. 

“La idea es reemplazar el cuero animal por este material 100 % biodegradable. Sin embargo, la elaboración de prototipos de biocuero aún se encuentra en estudios e investigaciones”, explica Daneila Guevara Pimienta, una de las creadoras de este proyecto.

Los estudiantes de Ingeniería Biológica pensaron en algo que fuera natural, con material orgánico de origen vegetal y que estéticamente fuera agradable a la vista, y también comercial. Como primera muestra hicieron un bolso pequeño decorado con detalles en croché, para confirmar que fuera útil.

El cuero natural que utilizaron está conformado por: 84 % de almidón de yuca (que actúa como aglutinante, goma o compactador), 11 % de borra de café, 4,99 % de glicerina y 0,01 % de cloruro de calcio.

Oportunidad sostenible y económica para la región

Con más de 1,5 millones de cabezas de ganado, Cesar es reconocido en Colombia como uno de los principales hatos ganaderos del país. 

“Pensar en emprendimientos de biotextiles en la región nos permite aprovechar esta oportunidad de darle un valor agregado al sector del cuero, ofreciéndole al mercado internacional productos social y ambientalmente responsables”. 

“Además, dado que en el Cesar se cultiva café y yuca, vimos que era fácil disponer de estos elementos para este proyecto, que ha sido la oportunidad de implementar lo aprendido en la clase de Operaciones de Transferencia de Calor y Movimiento”, indica la estudiante Guevara.

Por su parte, Lorens Melissa Castilla Calderón, también integrante del grupo, asevera que “queremos ofrecer un producto que cuente con buena resistencia mecánica y sea a bajos precios”.

Además de las estudiantes Guevara y Castilla, en el proyecto participaron Dariens Isaac Pérez Díaz, Sara Elena Vizcaíno Corrales y Yeimi Hernández, quienes mencionan que es posible utilizar este material para pretinas de correas, capelladas de sandalias y bolsos.

Proyecciones

El profesor Pérez menciona que “estos proyectos dentro del aula reflejan cómo pasamos del aula convencional y del laboratorio demostrativo al aula-laboratorio territorial extendido de aprendizaje, en el que la creación, innovación, apropiación y transferencia de conocimiento aportan a la transición productiva de la región”.

El prototipo de biocuero ha inspirado nuevas ideas, entre ellas la de utilizar el material como una matriz contenedora de semillas en forma de envases de un solo uso o bioplásticos degradables que permitan aportar al proceso de restauración del bosque seco tropical, o reforzar el biocuero con fibras naturales de frutas de la región como corozo y mango de hilacha y fique.