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Israel Pérez Valencia
Querétaro, Qro, 15 de enero 2016.- (aguzados.com).- El Centro de Alta Tecnología (CAT), perteneciente a la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) campus Juriquilla, Querétaro, desarrolla proyectos cuyo principal objetivo es responder, con innovación tecnológica, a las necesidades emergentes de diferentes sectores económicos y sociales.
Una de las áreas del CAT más involucrada en esta dinámica es la de Diseño de Máquinas y Productos Innovadores, a cargo del profesor investigador en ingeniería mecánica Marcelo López Parra, quien dio a conocer que en estos años han desarrollado una importante cantidad de proyectos divididos en tres grandes áreas: alimentos, con el impulso de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (Sagarpa); industria automotriz, y diseño de sistemas de empaque innovadores para productos alimenticios.
En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, López Parra destacó los últimos proyectos que han desarrollado en los que se involucra el trabajo de investigadores, profesores y alumnos, tanto del Centro de Diseño del campus Ciudad Universitaria (CU) de la UNAM como del CAT de Juriquilla, lo que, dijo, les ha abierto las puertas a muchos estudiantes a instituciones y centros de investigación en el extranjero.
Agencia Informativa Conacyt (AIC): Hablando del área de alimentos, ¿cuáles son los proyectos que se están desarrollando actualmente en el CAT de Juriquilla?
Marcelo López Parra (MLP): Tenemos dos proyectos que tienen que ver con ganadería y apicultura. Desarrollamos un arete mexicano innovador —que ya está en trámite de patente—para la identificación de ganado, ya sean caprinos, porcinos o bovinos. Este dispositivo se coloca en la oreja del animal para identificarlo y genera una trazabilidad a lo largo de su crecimiento. El proyecto se originó debido a que esta tecnología está, en 90 por ciento, controlada por una empresa francesa y que acapara el mercado mundial.
Hace dos años, por iniciativa de Sagarpa, se nos encargó el diseño y construcción de este prototipo y tener una producción de ocho millones de aretes anuales. Estos dispositivos son inyectados de polímeros y hay dos tecnologías que se pueden insertar en ellos, que son el código de barras o una tecnología de radiofrecuencia para la identificación (RFID, por sus siglas en inglés).
El mérito tecnológico en el desarrollo de este arete consistió en encontrar un diseño mecánico innovador de un “macho” y una “hembra”, que deben trabar al momento en que se inserta el arete en la oreja del animal; la idea es que este dispositivo no pueda ser desprendido o violado y que resista las condiciones de intemperie, radiación o el maltrato. Uno de los objetivos fue manufacturar el arete de manera económica, de tal forma que pudiéramos satisfacer las necesidades del mercado en México.
AIC: ¿Cómo puede este proyecto competir con el modelo francés que mencionaba?
MLP: Primero debemos identificar que la compañía francesa tiene acaparado el mercado mundial porque posee la tecnología y está constantemente investigando. Ellos desarrollan y patentan para que nadie pueda copiarlos; y a pesar de que adquirir estos productos representa problemas de mantenimiento, servicio o actualización, sigue habiendo una dependencia tremenda.
Este es un ejemplo claro de cómo desarrollando tecnología aquí en México podemos tener nuestro ganado bien identificado y con toda la trazabilidad, costos y distribución competitiva; y si aparecen nuevos retos o dificultades, se resuelven más rápido porque ya se construyó toda la base técnica y científica, y no se depende de compañías del extranjero.
AIC: ¿Cuál es el otro proyecto que está desarrollando el CAT en esta área?
MLP: Dentro de lo que es la apicultura, desarrollamos una colmena para producción de miel con materiales alternativos. Todavía está en la fase de prototipo, estamos probando materiales diferentes a la madera, que es la que normalmente se utiliza. La idea es muy parecida al arete, lograr el diseño y construcción de una colmena económica funcional que beneficie a las más de 150 mil familias que actualmente viven de la producción de miel en todo el país.
Es probable que esta colmena se diseñe con materiales como polipropileno o polietileno. El objetivo es tener algo que compita con la madera, no nada más en costo y en manufactura, sino en la parte de producción, que las abejas puedan producir la miel sin ningún problema.
Este proyecto es muy interesante y se suma a otro que es el diseño de trampas para el escarabajo de colmena (Aethina tumida). Este insecto ataca a las abejas e impide la producción de miel. Ya tenemos algunos prototipos con la idea de incorporarlos al diseño de la colmena y tener una manufacturabilidad y distribución para todo el país.
AIC: Respecto al área automotriz que había mencionado, ¿qué proyectos se están desarrollando en este Centro de Alta Tecnología?
MLP: Primero hay que considerar el contexto. La industria automotriz ha crecido muchísimo en este país. México está ensamblando un automóvil, camioneta o camión cada 10 segundos; eso trae una derrama económica y la gran necesidad, no solo de autopartes, mano de obra o ingeniería sino también de investigación para poder satisfacer a estas grandes armadoras que, si bien son extranjeras, vienen a invertir al país y representan una gran oportunidad de colaboración entre empresarios y universidades para incentivar la innovación de los fabricantes mexicanos.
El proyecto en el que estamos trabajando actualmente, a petición de la Ford Motor Company de Cuautitlán, Estado de México, es el diseño y desarrollo de un banco de pruebas para certificar la vida de las carrocerías de automóviles y camionetas. La idea de este proyecto consiste en abrir y cerrar las puertas de un automóvil o camioneta durante 80 mil ciclos dentro de una cámara ambiental, con una temperatura que varía de los 100 hasta los -40 grados centígrados, con el objetivo de observar posibles fallas, defectos, roturas o mal funcionamiento de las bisagras, las manijas de resortes en ventanas, los seguros y los mecanismos para subir y bajar los cristales.
Se trata de una prueba destructiva a través de cuatro servomotores eléctricos que se instalaron en el banco de pruebas y una estructura modular flexible, que nos permite meter cualquier tamaño de vehículo y poder programar, a través de una computadora, ciclos de prueba para determinar la vida de las puertas y de los elementos que la componen.
AIC: ¿Las pruebas las realizaron en las instalaciones del CAT?
MLP: Hay varias etapas. Las pruebas se hacen aquí en el laboratorio del CAT, se realizan para determinar y proporcionar evidencia cuantitativa de que el banco está cumpliendo con los requerimientos respecto a la especificación de diseño en términos de velocidades, aceleración y número de ciclos que puede hacer. Después viene una segunda fase de pruebas en la planta de producción, donde se hacen pruebas a carrocerías de vehículos que van a salir en dos o tres años y los nuevos modelos que vienen al mercado.
AIC: Y en lo referente al empaque de alimentos, ¿qué proyectos está realizando este centro de diseño tecnológico?
MLP: Para nosotros, esta área de diseño y desarrollo de máquinas para la industria del empaque de alimentos es un sector importantísimo; el reto es integrar en nuestros proyectos todo lo relacionado con el medio ambiente y sustentabilidad en los sistemas de empaque, materiales, películas y contenedores que pueden ser reciclables, ecológicos o que utilicen materiales que no dañen el medio ambiente para preservar alimentos.
Por ejemplo, en el caso de los quesos, se utilizan tradicionalmente películas de aluminio que crean una barrera o sello hermético para impedir la entrada de oxígeno o humedad, y con esto mantener las propiedades del producto. Actualmente estamos trabajando en bancos de pruebas para determinar las propiedades mecánicas de adhesión, unión y doblado de nuevas películas sintéticas para empacar alimentos y reemplazar el aluminio.
El problema de inicio es que toda la capacidad instalada de máquinas de empaque a alta velocidad está hecha para la temperatura, presión y fuerza que requiere una película o una envoltura con aluminio; si lo eliminamos, cambian todas estas condiciones, por lo que hay que desarrollar también toda la tecnología y diseño para poder empacar con nuevos materiales. Ahí entra la parte de diseño de máquinas que nos permitan pegar, doblar, sellar y unir estos nuevos materiales que proponemos.
AIC: Con los proyectos que nos comparte conviene preguntar: ¿está nuestro país en un nivel que le permita competir en lo que se refiere al desarrollo tecnológico?
MLP: Hace unos días estuvo aquí una delegación del Reino Unido, vinieron como ocho o nueve universidades en búsqueda de lo que más tiene México, que es talento joven. La creatividad es el insumo número uno para la innovación. En nuestro país hay jóvenes muy talentosos que enriquecen el capital humano de cualquier empresa, la pregunta es ¿qué nos falta?
Cuando veo a nuestros estudiantes de la UNAM trabajando en equipos de diseño que hacemos con la Universidad de Múnich en Alemania o la Universidad de Stanford en Estados Unidos, aplicando los conocimientos, metodología y todo lo que han aprendido aquí, me queda claro que la diferencia no está en los estudiantes sino en el convencimiento por parte de las empresas para apostarle a la ciencia y la tecnología.
Creo que en México nos faltan empresarios que crean que la tecnología y la ciencia son herramientas de negocio, es algo que se nota mucho en Europa y Estados Unidos. Ellos se acercan a las universidades y centros de investigación para innovar; ven con otros ojos a laboratorios como este y eso es una gran diferencia, porque incentivan y meten recursos a la parte de la innovación, eso es algo que falta mucho en nuestro país.
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Felipe Sánchez Banda
Saltillo, Coah, 15 de enero 2016.- (aguzados.com).- La Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec), Unidad Saltillo, lanzó el proyecto Desarrollo de materiales fosforescentes para la detección de huellas dactilares y aplicaciones en criminalística, que permitirá a los equipos de investigación forense del país el análisis de escenas sin necesidad de emplear equipos de iluminación especial.
“El objetivo de los materiales luminiscentes para detección de huellas dactilares es encontrar compuestos base novedosos, alternativos a los polvos comerciales que ya se encuentran en el mercado, que sean de bajo costo y que sirvan para superficies de contraste fluorescente, porosas o en las cuales los materiales actuales no se puedan adherir a la superficie de forma fácil. Estas nuevas composiciones pueden tener aplicaciones directas en criminalística y análisis forense, con la diferencia que estos materiales fosforescentes solo requieren de luz blanca o ultravioleta para excitarse, y en la oscuridad no necesitan lámparas adicionales”, explicó el doctor Carlos Eduardo Rodríguez García, profesor investigador de tiempo completo de dicha facultad.
De acuerdo con la información técnica de la investigación, “este proyecto tiene la finalidad de sintetizar y caracterizar materiales de polvos fosforescentes basados en óxidos metálicos dopados con tierras raras, los cuales tienen la propiedad de emitir fosforescencia hasta por horas en la oscuridad. Las etapas del proyecto son dos: 1) Planeación y síntesis por métodos húmedos de los óxidos fosforescentes; y 2) En una segunda etapa se implementan los materiales obtenidos en forma de polvos de tamaño nanométrico (1-100 nm) para la evaluación en distintas superficies como la madera, PVC, superficies metálicas, etcétera”.
Respecto a la innovación y ventaja que presenta el proyecto, la información técnica detalla: “Recientes investigaciones han colocado a los MF (materiales fosforescentes) como potenciadores de la emisión luminiscente en la detección de huellas dactilares latentes en la oscuridad. No obstante, no se han investigado de forma sistemática la utilización de los siguientes materiales fosforescentes eficientes: SrAl2O4: Eu2+ (europio), Dy3+ (disprosio) y el Sr4Al14O25: Eu2+, Dy3+ para la detección de huellas dactilares latentes.
Estos materiales se denominan aluminatos de estroncio, o también óxidos de estroncio y aluminio, y presentan una intensa emisión fosforescente verde o verde-azul en la oscuridad. Esta emisión en la oscuridad puede resolver el problema de contraste que presentan los polvos fluorescentes utilizados para revelar huellas en superficies de colores fluorescentes. Además, debido a que los aluminatos de estroncio son altamente estables química y térmicamente, podrían preservar la huella hasta por años”.
¿Quieres colaborar en la investigación?
En la segunda etapa de la investigación está contemplado colaborar con las agencias de seguridad pública como la Procuraduría General de Justicia del estado de Coahuila. Al respecto, Rodríguez García explicó: “Vamos a producir estos materiales de diferentes composiciones y los proporcionaremos a las autoridades para su aplicación en campo como prueba experimental, cuando ellos tengan algún problema específico con alguna superficie donde los polvos actuales no logren revelar la huella. El Departamento de Servicios Periciales utiliza polvos de materiales comprados en el extranjero, mucho más caros que lo que nos costaría producirlos aquí. Sin embargo, estos no logran revelar huellas muy envejecidas o cuando en casos donde las superficies son fluorescentes a la vez; con esto podríamos resolver sus problemas de evidencias en superficies complejas y los altos costos del material”.
El doctor Rodríguez García hace la invitación abierta a estudiantes que deseen colaborar en el proyecto: “Se busca involucrar estudiantes en algún tema de tesis y que vayan a campo. El proyecto y la procuraduría necesita gente, físicos, ingenieros, químicos, matemáticos que se involucren en el análisis estadístico, adquisición de imágenes de huellas, pruebas sobre superficies y en la innovación de materiales para resolver problemas específicos de campo”.
Si desea mayor información o está interesado en participar en el proyecto, puede comunicarse a la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Uadec a los teléfonos (01 844) 414 4739 y 414 8869 o al correo Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo. con el doctor Carlos Eduardo Rodríguez García.
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Marytere Narváez
Mérida, Yuc, 10 de enero 2016.- (aguzados.com).- En el Departamento de Física Aplicada de la Unidad Mérida del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), en colaboración con instituciones nacionales e internacionales, se desarrollan e investigan aplicaciones para celdas solares de tercera generación que —sensibilizadas por colorante— emulan el proceso de fotosíntesis para la obtención de energía.
Gerko Oskam, director investigador del Departamento de Física Aplicada y miembro nivel III del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), inició la investigación en celdas solares de tercera generación cuando estudió su posdoctorado en Estados Unidos en 1993, dos años después de que fuera publicado el primer artículo de Michael Grätzel en el tema, de cuyo trabajo proviene el nombre celdas tipo Grätzel, con el que también se conocen.
A partir de su integración a la Unidad Mérida del Cinvestav, las celdas solares constituyen el tema central de sus líneas de investigación.
“El objetivo de la línea de investigación era generar conocimiento en la relación entre las propiedades estructurales de los nanomateriales que forman el sustrato de la celda, las propiedades ópticas de los colorantes que absorben la luz solar, la cinética de los procesos de transporte de carga en la celda, la cinética de los procesos de pérdida y su influencia en el desempeño final de la celda solar; el objetivo final sería mejorar la celda y optimizar su desempeño”, señaló el investigador en entrevista con la Agencia Informativa Conacyt.
La investigación en celdas solares de tercera generación es multidisciplinaria. Para fabricar una celda solar hay que sintetizar y caracterizar nanomateriales, estudiar moléculas que absorben la luz solar, hacer electroquímica para estudiar los procesos de transporte de carga y saber física de semiconductores para estudiar el desempeño de la celda solar.
De tal forma, la investigación da lugar a muchos subproyectos que permiten que estudiantes con diferentes intereses y especialidades puedan colaborar en aspectos de física aplicada, fisicoquímica y ciencia de materiales, además de aspectos de ingeniería y tecnología en los que participan estudiantes de doctorado y posdoctorado.
Para Renán Escalante Quijano, quien realiza su investigación de doctorado en el tema de celdas solares de tercera generación, las celdas emulan el funcionamiento de la fotosíntesis en una hoja. “Cuando la luz entra en contacto con el tinte, este genera un electrón. Normalmente en una hoja se almacena como azúcar, mientras que en las celdas solares es una carga que se inyecta a la banda de conducción del semiconductor que se encuentra en el interior de la celda, donde se transporta el electrón hasta el óxido transparente (TCO). Una vez colectados los electrones, estos pueden viajar a través del circuito a los que la celda está conectada”, comentó.
Eficiencia y escalamiento
A lo largo de más de 15 años de trabajo de investigación en el laboratorio del Cinvestav Unidad Mérida, las celdas han pasado de menos uno por ciento hasta ocho por ciento de eficiencia. “Lo que se persigue de estas celdas es la eficiencia, para lo cual se estudian sus procesos internos. La eficiencia teórica está por encima de 30 por ciento, pero actualmente, a nivel experimental, es de 11 por ciento. A la vez que se realizan los estudios para comprender la fisicoquímica involucrada en la celda, también se desarrolla la investigación de su escalamiento”, señaló Escalante Quijano.
En las celdas tipo Grätzel el colorante realiza la aportación electrónica, el semiconductor se encarga de proveer un camino para los electrones dentro de la celda y la solución electrolítica debe ser capaz de regenerar de forma eficiente el colorante. Además, deben manejarse capas compactas y tratamientos de tetracloruro de titanio y un scattering layer —el cual es equivalente a colocar un espejo detrás de las nanopartículas de dióxido de titanio que es el semiconductor—. Los mejores resultados se obtendrán cuando cada uno de los componentes se haya optimizado, esto será una eficiencia mayor.
En el laboratorio en Mérida se ha logrado pasar de cantidades muy pequeñas de corriente a una densidad de entre 14 mA/cm2 a 16 mA/cm2, cuando en la investigación mundial las celdas más eficientes de este tipo se encuentran sobre los 21 mA/cm2.
Por su parte, Escalante Quijano se ha enfocado en la técnica de depósito del semiconductor y en el escalamiento de la celda. Controlar el espesor le permite estimar la cantidad de colorante que puede capturarse dentro del mismo y, por lo tanto, determinar el espesor óptimo. La técnica del depósito del semiconductor que los investigadores del Cinvestav Unidad Mérida utilizan actualmente es la serigrafía, donde la variación es menor a 0.2 micras, una cantidad mucho menor que las técnicas utilizadas anteriormente.
Las celdas que se estudian en el laboratorio de la Unidad Mérida son de 0.5 cm2, en la primera aproximación para aumentar sus dimensiones se lograron minimódulos de 13.5 cm2 y posteriormente se incrementó el área activa a 23.8 cm2. Los módulos alcanzaron corrientes de 110 mA a 210 mA, con lo que ya se pueden mover pequeños motores.
Recientemente se adquirió un simulador solar con un haz de luz de 30 centímetros por 30 centímetros, preparándose para diseñar y fabricar módulos de 20 centímetros por 20 centímetros. Todo con la finalidad de obtener mayores corrientes.
“Con mayores corrientes podríamos cargar baterías AA en un momento dado, se dice fácil, pero ese paso es algo complicado porque implica dar entrada a un sistema de celdas solares sensibilizadas con colorante que tenga utilidad en la sociedad, porque aún estas celdas siguen estando en las primeras etapas de su desarrollo”, comentó Escalante Quijano.
Celdas de fabricación casera
Escalante Quijano señaló que las celdas de primera generación están hechas de materiales en bruto; se obtienen las obleas de silicio a través de un proceso de purificación y el material resultante es capaz de realizar la fotoconversión. Este sistema de conversión indirecta es uno de los más eficientes, pero continúa siendo uno de los de mayor costo y los materiales eran muy gruesos, aunque continuamente se están abaratando.
Las celdas de segunda generación son de películas delgadas, y para que en estas se lograra la conversión directa de luz a corriente eléctrica, se hacen aleaciones y combinaciones celdas solares dopando materiales. El telurio de cadmio y el sulfuro de cadmio son algunos de los materiales que se utilizan para este fin, y actualmente son las celdas más comerciales porque tienen un precio que les permite estar en el mercado, con eficiencias que están en el orden de 12 por ciento a 16 por ciento de eficiencia, aunque en laboratorio su eficiencia está alrededor de 20 por ciento a 22 por ciento.
De acuerdo con el investigador, una de las mayores ventajas para los consumidores de energía que ofrecen las celdas de tercera generación es el costo. A diferencia de las celdas solares de estado sólido que requieren de cámaras de vacío, gases especiales y requisitos de pureza que implican gastos mayores, las celdas solares sensibilizadas por colorante podrían fabricarse en un mínimo de hora y media con una mesa y una parrilla de calentamiento. Por esta razón han sido llamadas como “celdas de cocina”, ya que, técnicamente, en la cocina de una casa podría fabricarse con los materiales correctos; sin embargo, las celdas de estudio en el laboratorio se fabrican en cuatro días cuidando cada detalle.
Además no tienen que tener una forma estándar, sino que puede ponerse la figura que sea con un valor estético. Las celdas sensibilizadas por colorante podrían ponerse en ventanas, recibir luz durante el día y producir corriente eléctrica para mover desde pequeños objetos hasta donde la celda llegue a desarrollarse. Toda celda solar necesita tener un enfoque perpendicular a la dirección de la luz, y las celdas solares pueden recibir luz desviada hasta 20 o 30 grados y siguen siendo estables porque la luz difusa aún produce corriente eléctrica en estas.
¿Cómo se fabrica una celda solar sensibilizada por colorante?
La celda solar tipo Grätzel se compone de dos partes principales: el electrodo de trabajo y el contraelectrodo. Ambos electrodos están basados en vidrio FTO (fluor tin-oxide), lo que les permite conducir la electricidad. Sobre el electrodo de trabajo se realiza el depósito por serigrafía de la película de dióxido de titanio (TiO2) y se realiza un tratamiento térmico para obtener una película mesoporosa. Posteriormente se realiza el sensibilizado sumergiendo la película dentro del colorante. En el contraelectrodo se deposita platino por goteo y luego se fija con un tratamiento térmico.
Tanto las técnicas de depósito como los materiales pueden ser variados, de forma que se van a obtener diferentes resultados en cada combinación, esto debido a cómo se relacionan los materiales entre sí; esta es una forma muy sencilla de resumir los estudios que se realizan sobre las celdas solares sensibilizadas con colorante. Una vez que se tiene el electrodo trabajo y contraelectrodo listos se procede al armado de la celda, para lo que se utiliza un termoplástico. El termoplástico tiene la función de unir los electrodos mecánicamente y además de sellar herméticamente la celda. Luego se debe de realizar la inyección de una solución electrolítica y enseguida se realiza un segundo proceso de sellado. “La solución electrolítica va a ser la encargada de que se pueda regenerar el colorante y el proceso de intercambio de cargas dentro de la celda sea cíclico”, comentó el investigador.
La introducción de líneas de conducción de plata abrió nuevas posibilidades, logrando que se obtuviera una resistencia de 0.56 ohms en 7.5 centímetros con 0.6 centímetros de ancho y 12 micras de espesor. Los módulos que se producen aún funcionan a nivel de laboratorio y no tienen una larga vida, ya que para su medición bastan dos horas.
“El plan de trabajo ahora es desarrollar un modelo que nos permita decir cuáles serían las dimensiones óptimas entre los conductores, es decir, entre las líneas de plata, una vez que tengamos esa relación bien establecida, entender cómo se van a relacionar ahora con las áreas activas de la celda y entonces desarrollar un modelo que permita tener la relación óptima, con una buena relación de conducción de corriente a través de la línea de plata”, agregó Escalante Quijano.
En el laboratorio de la Unidad Mérida del Cinvestav se han implementado varias formas de caracterizar las celdas solares de tercera generación. La forma básica es la curva IV, donde se puede medir la potencia real de trabajo, a la que se suman el rise de corriente, el decaimiento de voltaje, corriente contra intensidad de luz, voltaje contra intensidad de luz y las más importantes serían la impedancia electroquímica, las técnicas de IMVS e IMPS, las eficiencias cuánticas y el transporte de carga interno en la celda.
Colaboraciones
Hay una fuerte colaboración con el grupo del doctor Juan Antonio Anta, de la Universidad Pablo de Olavide, en Sevilla, España, la University of Bath, en Inglaterra, la University of California, Davis, en Estados Unidos, la Uppsala University, en Suecia, y el Tokyo Tech, en Japón.
Asimismo, se colabora fuertemente con egresados del grupo, como David Reyes Coronado, de la Universidad de Quintana Roo, Julio Villanueva Cab, del Instituto de Física de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), Humberto Mandujano Ramírez, de la Universidad del Carmen, y Germán Pérez Hernández, de la Universidad Juárez Autónoma de Tabasco (UJAT).
El subproyecto de escalamiento de la celda solar cuenta con fondos del consorcio Cemie-Solar (Centro Mexicano de Innovación en Energía Solar) liderado por la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM); y los investigadores del Cinvestav colaboran con varios grupos nacionales dentro del consorcio, como el grupo de Antonio Jiménez González, del Instituto de Energías Renovables de la UNAM en Temixco, Morelos.
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Érika Rodríguez
Zacatecas, Zac, 10 de enero 2016.- (aguzados.com).- En la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería del Instituto Politécnico Nacional Campus Zacatecas (UPIIZ IPN), a través del programa institucional Servicio y Difusión de la Gestión y Educación Ambiental del Honorable Ayuntamiento del Estado de Zacatecas, se han desarrollado dos proyectos en materia de la protección al medio ambiente, coordinados por los maestros Mónica Judith Chávez Soto y Miguel Mauricio Aguilera Flores, de la carrera de Ingeniería Ambiental, así como Héctor Alejandro Acuña Cid, de la carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales.
El primer proyecto, denominado Estrategia de gestión para la adquisición de licencias ambientales por establecimientos de competencia municipal en la capital de Zacatecas, inició en febrero de 2015. “El primer paso que se dio fue aplicar una lista de verificación a los giros para diagnosticarlos, saber qué tipo de residuos generan, cómo los manejan, si contratan o no una empresa para que disponga de ellos. A partir de los datos obtenidos, los alumnos se han enfocado más en los aceites que se usan en los talleres mecánicos y a partir de ese acotamiento se plantearán diferentes propuestas”, describió el maestro Aguilera Flores, para la Agencia Informativa Conacyt.
El maestro comentó que este proyecto es resultado de un censo efectuado de febrero a septiembre de 2015, por seis estudiantes de Ingeniería Ambiental, con el objetivo de crear a futuro un proyecto de reciclaje de residuos sólidos. Los estudiantes involucrados son Gustavo A. Saucedo Rodríguez, Luis Tomás Félix Hernández, José Alfredo Belmontes de la Cruz, Karen Ruvalcaba Muñoz, Miguel Alejandro Torres Dávila y Yessenia Guerrero de Luna.
Esta iniciativa tiene como objetivos obtener información sobre la cantidad de giros mercantiles susceptibles a la adquisición de una licencia ambiental; conocer la situación actual de dichos giros de competencia municipal que cuentan con los permisos de uso de suelo, licencia ambiental, padrón municipal y protección civil; así como realizar un diagnóstico ambiental en el manejo de residuos en los establecimientos mencionados, que se ubican en la capital de Zacatecas.
Los giros estudiados fueron 353 establecimientos, entre los cuales se encuentran talleres mecánicos, de enderezado o pintura, carpinterías, estéticas, lavanderías, tintorerías, salones de fiestas, rosticerías, autolavados, plantas purificadoras, cines, restaurantes, herrerías, laboratorios y veterinarias, ubicados en los 123 sectores de la ciudad de Zacatecas. Los talleres mecánicos son los más predominantes, ya que se identificaron 119 establecimientos, consistentes en 20 por ciento; en seguida los restaurantes, quienes ocupan 19 por ciento; las tortillerías, en 13 por ciento, y los talleres de enderezado y pintura, en nueve por ciento del total de giros.
A través de la aplicación de la encuesta, se obtuvo que 75 por ciento de los talleres mecánicos cuenta con el padrón municipal, 28.6 por ciento con la licencia ambiental municipal, 10 por ciento con uso de suelo, 11 por ciento con protección civil y 59.2 por ciento con un convenio de recolección de residuos peligrosos. “Las prácticas inadecuadas es que en muchos de los talleres mecánicos tiran su aceite al drenaje, lo cual contamina el agua e implica gastos sumamente caros en su tratamiento y, por ende, mayores problemas de contaminación”, describió.
La meta es que el equipo que conforma el proyecto defina las estrategias para alcanzar un control de 100 por ciento de los talleres que se encuentran en la ciudad de Zacatecas e indicarles la manera correcta de almacenar y disponer de los residuos que generan, desde el material y tipo de recipientes para su confinamiento hasta la gestión administrativa para celebrar un contrato con una empresa autorizada que recolecte los residuos para ser canalizados a una empresa de reciclaje.
Al respecto, Aguilera Flores agregó: “Los usos de los aceites obtenidos pueden ser de recuperación enérgica, reutilización, entre otros, estamos trabajando en la investigación, ya que observamos oportunidades de mejora para implementar estrategias de gestión que le permitan al Ayuntamiento tener mayor control de manejo de residuos sobre estos giros. La idea es ponerlos en marcha para el 2016”.
Educación ambiental con dispositivos móviles
El segundo proyecto es la Estrategia de tecnología educativa para la divulgación y fomento de la cultura en el cuidado del medio ambiente en la zona urbana de Zacatecas, ejecutado en coordinación con docentes y alumnos de las carreras de Ingeniería Ambiental e Ingeniería en Sistemas Computacionales, con la finalidad de concienciar a niños estudiantes de escuelas zacatecanas a través de una herramienta interactiva de juego que puede ser manipulada desde sus dispositivos móviles.
La maestra en Ciencias Mónica Judith Chávez Soto declaró que para implementar esta iniciativa se aplicaron 378 encuestas electrónicas en alumnos de entre nueve y 13 años de edad de cuarto, quinto y sexto grado de educación primaria en seis escuelas de la ciudad de Zacatecas, las cuales están en el padrón del programa municipal Guardianes del Medio Ambiente.
Con base en los resultados de las encuestas, que revelaron los temas ambientales que más preocupan a los alumnos, docentes y alumnos de la carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales realizaron el diseño de una herramienta tecnológica que, además de fomentar la cultura del cuidado al medio ambiente, tiene que ver con la entidad zacatecana.
“El videojuego desarrollado en el área de sistemas tiene elementos para que los niños conozcan especies que están en riesgo, amenazadas o ya en peligro de extinción, que se encuentran en la región zacatecana, y como identidad se eligió que el videojuego empiece con La Encantada, un lugar que todos conocemos y que hemos ido con nuestros familiares”, especificó la maestra Chávez Soto.
El maestro en Ciencias Héctor Alejandro Acuña Cid, docente de la carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, expuso el desarrollo del videojuego ya mencionado, efectuado en coordinación con la carrera de Ingeniería Ambiental.
La propuesta del videojuego se plantea a partir de la necesidad de concienciar a los alumnos en el cuidado al medio ambiente. Al respecto, describió: “La plataforma representa el Parque La Encantada, conocido por muchos zacatecanos. La idea es que tenga cinco minijuegos en donde se fomente la conservación del medio ambiente, de animales en peligro de extinción, como el perrito de la pradera y el águila real”.
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- Al norte de Bahía de los Ángeles, uno de los principales “puntos calientes”
- Estiman un potencial de 5 mil watts por metro cuadrado
Ensenada, B.C., 10 de enero 2016.- (aguzados.com).- En el Departamento de Oceanografía Física del CICESE, un equipo de científicos y modeladores está buscando entender e impulsar el aprovechamiento de energía a partir de corrientes marinas y de mareas en el Golfo de California, un mar regional de gran importancia en este país y con alto potencial en el desarrollo de este tipo de energías renovables.
En noviembre del año pasado, un grupo integrado por Vanesa Magar, Manuel López Mariscal, Arturo Ocampo Torres y Fernando Miranda, todos investigadores y técnicos de Oceanografía Física de este centro, viajó a Punta Remedios, un sitio localizado al norte de Bahía de los Ángeles, para instalar un instrumento oceanográfico que durante seis meses medirá la velocidad de las corrientes a distintas profundidades, proporcionando la información básica que ratificará, o no, su factibilidad como “punto caliente” en el gran mapa regional de recursos mareomotrices y de corrientes marinas que quieren generar.
La Dra. Vanesa Magar estableció que en el CICESE ha tenido mucho interés en desarrollar las energías renovables marinas para aplicaciones en el noroeste del país, y en el Golfo de California se sabe que hay potencial para extracción de energías a partir de corrientes y de mareas.
Descartó que en el golfo se pueda aprovechar la energía del oleaje de forma eficiente pues, por su geometría, no entra el swell. ¿Y qué es el swell? Es el oleaje que se genera a distancia y que se propaga como ondas dispersivas. Por eso, cuando llega a las costas, lo hace periódicamente, como un tren de ondas muy marcadas y bonitas, que rompen una tras otra. Por tener menor “ruido” (periodo y longitud de onda similares, principalmente) son las más aprovechables para extraer energía, a diferencia del oleaje generado localmente, cuyas componentes son aleatorias.
Pero lo que sí se puede aprovechar en el Golfo de California son las energías de corrientes de marea, que se han estudiado en el CICESE desde los años 80 y 90. Y también son aprovechables las corrientes marinas, aunque éstas no se han estudiado tanto como las de marea.
“En el Golfo de California hay muchas constricciones en la zona de las grandes islas, que hacen que esas corrientes se aceleren por el efecto embudo. Y eso también se conoce, sólo que actualmente las tecnologías pueden aprovechar solamente la energía en zonas relativamente someras. Nuestro departamento tiene muchísima experiencia estudiando los umbrales y estudiando la dinámica del golfo en general, a bajas resoluciones, como de un kilómetro por un kilómetro, pero a resolución más local, para la que necesitas tener modelos con resoluciones del orden de metros, se conoce muy poco en realidad. Y para aplicación de extracción de energía se necesita tener ese tipo de datos a nivel local”, señaló la investigadora.
Explicó que el instrumento que colocaron fue un ADCP (acustic doppler current profiler), que manda un pulso acústico y que por efecto doppler, puede medir las velocidades en diferentes puntos en la vertical. Es un instrumento que solamente mide en un punto, y en ese punto se tiene la distribución de velocidades sobre toda la columna de agua.
“Lo fuimos a instalar en mareas muertas y quedó a 18 m de profundidad en ese momento. La marea tiene oscilaciones como de 4 metros de rango en esa zona, y en mareas muertas es cuando el rango es menor. En mareas vivas hay más rango; probablemente esté a 25 metros de profundidad en estas mareas”.
Sobre el tiempo que va a estar funcionando dijo que en mayo de 2016 están considerado recogerlo. “Para hacer mediciones más robustas deberíamos tener un instrumento fijo por un año para poder extraer toda la señal de marea con buena resolución. Pero con seis meses es suficiente para obtener sus componentes principales, estudiarlos y ver cómo se comportan”.
Indicó que con el trabajo de modelación que realizaron en el Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos y Modelación Ambiental (GEMlab, por sus siglas en inglés), que lideran Vanesa Magar y el Dr. Markus Gross (ambos del CICESE), se identificaron ocho puntos calientes en el golfo, de los cuales el de Bahía de los Ángeles es el que tiene mayor potencial.
Calculó que esa zona tiene el límite de aprovechamiento comercial. “Estimamos más o menos como 5 mil watts por metro cuadrado, de densidad de potencial de energía por mareas. Podríamos instalar, según los cálculos que hicimos, unos 30 dispositivos en el espacio donde está el punto caliente que identificamos. Por lo tanto, por el tamaño del punto que se identificó, sí hay la posibilidad de instalar ahí un parque de generación de energía por marea”.
¿Y qué equipos podrían usarse y cuáles son esos límites de aprovechamiento comercial? En dispositivos de corrientes de marea, la mayoría tienen una capacidad instalada entre 1 y 2 megawatts, indicó la investigadora. Eso es equivalente a las primeras turbinas eólicas a nivel comercial, que eran de 2 megawatts. Ahora ya subió a 3 y medio. La mayoría de las instalaciones en Oaxaca, y las instaladas en Tamaulipas son turbinas de 2 megawatts de capacidad instalada. Las marine current turbines (MCT) son dispositivos con 2 turbinas, cada una de 1 megawatt. Actualmente hay parques con hasta cinco turbinas que se han instalado en zonas de Irlanda, con una capacidad instalada total de 10 megawatts en cada parque. Eso te sirve para abastecer electricidad a una población de 10 mil personas.
Respecto al financiamiento del proyecto que ella encabeza, dijo que hay de todo. “El principal patrocinio viene de proyectos internos actualmente. Hay unos proyectos en evaluación en el CONACYT que esperamos traigan dinero para complementar lo que estamos haciendo con recursos internos. También tenemos proyectos con la industria privada, aunque ellos se rigen por reglas totalmente distintas. Ellos están interesados en las corrientes marinas por la relación que tienen con otras tecnologías. Entonces el financiamiento lo vamos a obtener a través de las analogías que tienen las corrientes marinas con corrientes de agua dulce y corrientes de viento, que son en este momento prioritarias en la industria privada”.
Para mayor información, puede comunicarse con Norma Herrera, jefe del Departamento de Comunicación. Tel: (646) 175 05 31; Cel: (646) 117 16 27; Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
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