PROBLEMAS DE LA INGENIERÍA EN EL SIGLO XXI

Esta revista se ha

realizado sin fines de lucro y, tiene como objetivo incentivar el aprendizaje de las personas en general

Luisana Cordero

Fuentes de Energías Alternativas

Pasto Varilla Los funcionarios del Programa de Desarrollo de Materia Prima Bioenergética, creen que el pasto varilla es el secreto para el futuro de la energía alternativa de los Estados Unidos. El pasto varilla es una planta de rápido creci- miento que produce altos niveles de energía de calor cuando se quema. Los científicos tienen la esperanza de que los avances en los métodos de conversión de gas ayudarán a con- vertir el pasto en formas útiles de combusti- ble, en lugar de los combustibles a base de petróleo que ya están en uso. Con la tecnolo-

Energía eólica La energía eólica es fácil de generar utilizando molinos de viento y turbinas. Los molinos de viento son más baratos de construir en comparación con otras fuentes de energía alter- nativas, como las centrales hidroeléctricas o los paneles solares. Las desventaja de la energía eólica es la inconsis- tencia del viento.

Agua

gía adecuada, el pasto varilla puede tener el potencial para convertirse en el diésel y gaso- lina común.

Energía solar La energía solar es la base de toda vida en la tierra. Todas las formas de energía comen- zaron esencialmente con la energía solar. La energía solar se utiliza para cultivar las plantas y transformar los ani- males que se convirtieron en combustibles fósiles. La ener- gía solar crea el viento y regu- la los ciclos del agua, para que los ríos puedan fluir y generar energía hidroeléctrica.

La energía solar se puede utili- zar para calentar el agua y el aire para uso doméstico. El agua caliente se puede utilizar para la limpieza o bañarse. En un clima frío, el calor del sol puede ayudar a ahorrar dinero en las facturas de calefacción. También puedes recoger la energía solar y convertirla directamente en electricidad mediante células solares.

El agua es una fuente limpia de energía renovable. Cuando se calienta con gases geotérmicos, el vapor puede ser utilizado para generar energía. En áreas donde corre el agua, se pueden construir turbinas que aprovechen el caudal de los ríos y arroyos. Aunque la energía hidroeléctrica es una fuente energética limpia y abundante, algu- nas comunidades no la aceptan, debido al tamaño de las instalaciones necesarias para aprovechar la electricidad significativamente.

Desarrollo de formas de mantenimiento y rehabilitación de infraestructuras de obras

publicas en deterioro

En la actualidad, es necesario mejorar aspectos operativos relevantes de un establecimiento o infraestructura en general, tales como la funcionalidad, seguridad, productividad, confort, imagen, salubridad e higiene. El Mantenimiento puede ser correctivo, preventivo y de urgen- cia.

Mantenimiento Preventivo Acción de carácter periódico que tiene la particularidad de prever, evitar o neutralizar daños y/o el deterioro de las condiciones físicas de la infra- estructura pública y de los componentes que les otorga funcionalidad, asimismo las acciones que se deben desarrollar serán de forma inmedia- ta, para intervenir y evitar riesgos a los usuarios, permitiendo su operati- vidad continua, confiable, segura y económico.

Mantenimiento de Urgencia Son de acción inmediata y para lo cual se tiene materiales y equipos dis- ponibles en almacén y/o adquiridos mediante adquisición directa y re- quieren de autorización de la GDUA. Las Actividades de Mantenimiento de Infraestructura Pública- AMIP, se dan cuando la Entidad cuenta con la asignación presupuestal correspondiente, el personal tecnico- administrativo, la infraestructura y/o equipos necesarios para ejecutar los trabajos, adquiriendo para tal fin los bienes y servicios que requiera para su ejecución.

Mantenimiento de Correctivo Acción de carácter puntual a raíz del uso intensivo y otros factores exter- nos, de componentes, parte, piezas y en general de elementos que consti- tuyen una infraestructura o planta física, permitiendo su recuperación o renovación sin agregarle valor de funcionalidad a la infraestructura

Desarrollo de tecnologías para incrementar la productividad agrícola

Actualmente la tecnología está muy presente en nuestro día a día simplificándonos la vida. También lo está en la agricultura y puede ser nuestra aliada en el campo. A continuación, 5 herramientas tecnológi- cas que todo agricultor debería conocer. Algunas de estas herramientas todavía se están desarrollando, pero seguramente pronto tendrán una importante relevancia en el campo

Técnica Láser Va a ser una podero- sa herramienta para detectar el momento ideal para cosechar sin dañar el cultivo y sin tener que con- fiar en la propia vis- ta. De esta manera, vamos a poder reco- lectar el fruto en el mejor momento tan- to en sabor como textura.

Desarrollada por un grupo de investiga- dores, ya han hecho exitosas pruebas con peras y manzanas. La nueva técnica funciona mediante una luz láser que interactúa con cual- quier medio y crea un patrón que se

Aplicaciones Las aplicaciones para móviles han tenido desde su aparición un papel muy rele- vante en los sistemas de regadío. Por ejemplo, Agronic es una app desarrollada por la importante empresa de programadores de riego PROGRES. Otra aplica- ción para llevar la gestión de las Comunidades de Regantes desde el bolsillo es iRiego.

Drones Cada día oímos hablar más de los Drones o UAV's (en inglés las siglas de Vehículo Aéreo no Tripulado). Uno de los sectores en los que parece que estos pequeños aviones no tripulados tendrán más importancia es la agricultura. Una de las empresas mas relevantes que lleva una larga experiencia en la toma de información de parcelas agrícolas mediante drones es Agropixel. La informa- ción que se puede recoger con estos aparatos tiene distintos alcances: estado de vigor del cultivo, estado hídrico para detectar deficiencias de riego, detectar posibles plagas que están afectando una zona determinada de la explotación, etc.

Robótica Los robots tiene su espacio en la agricultura y son diversos los proyectos en desarrollo con los que van ganando terreno. Agronauta ha desarrollado un robot para ser usado en el cultivo intensivo de tomate en rama. Este robot es capaz de analizar y recolectar el tomate simplificando la labor y mejorando la eficiencia y bajando los costes. De momento, se pueden beneficiar los productores de to- mate pero esperamos que en breve extiendan su uso a la mayoría de cultivos.

Sensores Gracias a la tecnología podemos conocer el estado de nuestro cultivo desde el sofá

de nuestra casa o cualquier otro sitio que queramos. Eso ya es posible mediante múltiples sensores que se pueden instalar en el campo. Por ejemplo, Weenat es un sensor que se instala en el campo y reporta informes sobre él.

Permite conocer en tiempo real el estado de tus parcelas siempre que quieras pudiendo analizar la infor- mación y tomar mejores decisiones para optimizar mejor los recursos. Gracias al sensor puedes obtener información sobre la temperatura del suelo, la humedad, el estado hídrico del cultivo, etc. Así podemos

Diseño de estructuras más resistentes a terremotos, tormentas y otros fenómenos

En enero 2010 murieron unas 200000 personas y 280000 edifi- cios se colapsaron o fueron daña- dos severamente por un terremoto en Haití. En los Abruzos, Italia - en la madrugada del 6 de abril de 2009 un terremoto causó más de 300 muertos y forzó la evacuación de 60000 personas. Debido a que los terremotos son consecuencia de movimientos tectónicos, no pue- den ser controlados ó fácilmente predecibles, sólo podemos analizar estadísticamente su intensidad y frecuencia . Para una región dada,

Mapa de Riesgo Global de Sismos

Los terremotos pueden ser devastadores. ¿Podemos hacer algo para combatirlos?

Aunque no podemos librarnos de los terremotos, podemos com- batirlos, por ejemplo mediante el diseño de edificios a prueba de terremotos - ó antisismos. Por razones económicas y prácticas, los edificios antisísmicos necesitan tener niveles apropiados de resistencia: inclusive, el terremoto más fuerte no debería produ- cir que un edificio se colapsase, aunque lo pudiese dañar hasta un cierto nivel. Sin embargo, un terremoto pequeño no debería causar ningún daño, tal como grietas. El diseño de un edificio antisísmico también debe tener en cuenta su importancia y su función: un hospital o un centro de bomberos, por ejemplo, debe permanecer operativo inclusive después del mayor terremoto

la intensidad esperada de los terre- motos es inversamente proporcio- nal a sus frecuencias de aparición: los terremotos menores son más frecuentes que los fuertes

Métodos de simulación de terremotos: una mesa

vibratoria (izquierda) y un sistema de muro de reacción y suelo reforzado (derecha)

¿cómo de seguro debería ser un edificio en un terremoto y cómo se podría mejorar?

Los ingenieros utilizan modelos pequeños ó a escala real para investigar la respuesta de la estructura a un terremoto. Existen dos técnicas experimentales y complementarias para simular el efecto de un terremoto en una estructura: una basada en la mesa vibradora y la otra en el sistema de muro de reacción y suelo reforzado. Una mesa vibradora es una plataforma que imita un terremoto produciendo vibraciones en uno, dos ó tres dimensiones. El edificio a ensayar - normalmente un modelo a escala reducida - se dispo- ne sobre la mesa vibradora, se somete al "terremoto" y se registran los efectos producidos. ¿Se cae el edificio? ¿Aparecen grietas en los muros? ¿Cómo se generan los daños? ¿Cuánto tiempo puede resistir un edificio a un terremoto? El inconveniente de esta simulación es que no se puede detener durante el "terremoto": sólo se puede evaluar el daño final

El sistema de muro de reacción y suelo reforzado, por el contrario, permite ensayar estructuras a escala real. La estructura a ensayar se coloca en el suelo del sistema y los cilindros hidráulicos adosados al muro de reacción ejercen presión sobre dicha estructura, como si fue- se un terremoto. El terremoto se puede simular con movimientos len- tos - un terremoto de unos pocos segundos en la vida real puede ne- cesitar varias horas para simularse. Esto permite que el daño que se produce en el edificio se pueda monitorizar con detalle; el ensayo se puede detener para que los ingenieros examinen el edificio con deta-

lle o para prevenir el colapso completo. Los sensores registran los efectos del terremoto simulado en el edificio, incluyendo deforma-

Ensayo sísmico de un edificio a escala real en ELSA

ción, tensiones, inclinaciones y fuerza.

Viviendas resistentes a tornados, huracanes y clima adverso Si bien es cierto que no existen casas o viviendas a prueba de tornados o huracanes, existen muchas op- ciones para poder construir viviendas con mayor resistencia a tornados o huracanes. Ciertas pruebas han demostrado que el concreto es uno de los materiales que ofrecen mayor resistencia a los cambios de tem-

peratura en áreas con climas extremos.

Las fotos de arriba fueron tomadas en el estado de Florida, USA, como consecuencia de un tornado. Como se puede ver las viviendas de concreto si- guen de pie intactas con daños menores mientras

que las casas o viviendas construidas con madera se encuentran destruidas. La foto de la derecha es una vivienda tradicional de madera en la misma zona.

El diseño del techo de las casas de concreto fue construido utilizando refuerzos para huracán y re- sultó con pocos daños. Otra opción es utilizar el Sistema de cimbras Precise para vaciar el techo.

Desarrollo de mejores formas de manejo de desechos peligrosos

Muchos tipos de empresas generan residuos y desechos peligrosos. Algunas son pequeñas áreas que pue- den estar ubicadas en una comunidad. Por ejemplo, fabricas, manufacturadoras, almacenadoras, talleres mecánicos, hospitales, centros de procesamiento. Algunos generadores de residuos peligrosos son las

empresas más grandes, tales como fabricantes de productos químicos, petroquímicos, empresas de galva- noplastia, y refinerías de petróleo

Sabemos que es un desecho tóxi- co, si presenta

alguna de estas características

Los residuos peligrosos se someten a tratamientos diferentes con el fin de estabilizarlos y disponer de ellos

Reciclaje

Los desechos peligroso pueden ser reciclados en nuevos productos. Los ejemplos pueden incluir baterías de plomo ácido o placas de los circuitos de metales pesados pueden ser recuperados y

utilizados. Un ejemplo, la ceniza generada por las centrales eléctricas a carbón, estas plantas pro- ducen dos tipos de estos residuos: volantes y cenizas de fondo

Cementación

Otro tratamiento común es la solidificación y estabilización a base de cemento. El cemento se utiliza, ya que puede tratar una amplia gama de residuos peligrosos mediante la mejora de las

características físicas y la disminución de la toxicidad y de la transmisión de los contaminantes.

Neutralización

Algunos HW se pueden procesar de manera que el componente de los residuos peligrosos se eli- mina: lo que es un residuo no peligroso. Un ejemplo de esto podría incluir un ácido corrosivo

que se neutraliza con una sustancia básica para que se convierta en no corrosivo

Exploración del Espacio Interplanetario

Algunas de las misiones más emocionantes y productivas de la NASA las han llevado a ca-

bo naves espaciales robóticas que tienen la capacidad de aventurarse hasta lugares del

universo mucho más lejanos que aquéllos a los que llegan los humanos. Estas misiones explo- ran los planetas, los cometas y otros objetos de nuestro sistema solar, así como las característi-

cas del medio interplanetario existente entre ellos. Ha habido muchas misiones como éstas, pero hay varias que destacan sobre las demás

Exploración interplanetaria. Fotografía de la NASA

La sonda Voyager 1 se adentra cada día más en las profundidades del espacio exterior, hasta puntos no alcanzados hasta el momento por ningún otro objeto de factura humana. Esta sonda fue lanzada hace tres décadas y ahora se encuentra a una distancia de más de cien veces del Sol que la propia Tierra (es decir,

más de 15000 millones de kilómetros). La Voyager 1 está en el mismísimo límite de nuestro sistema solar. Viaja a una velocidad de 1,6 millones de kilómetros al día y es posible que, en la próxima década,

traspase la frontera de la heliosfera del sol y se convierta en el primer objeto construido por el ser hu- mano que alcanza el espacio interestelar.

Además, esta la misión Cassini-Huygens, la cual es un proyecto internacional, actualmente en proceso, para explorar Saturno y su luna más grande, Titán. Esta misión aúna recursos de la NASA, la Agencia

Espacial Europea, la Agencia Espacial Italiana y otros expertos internacionales. Los científicos tienen la esperanza de que Titán, del mismo modo que sucede con Saturno y sus anillos, les ayude a entender más

acerca del nacimiento y la evolución de todo nuestro sistema solar. Titán es uno de los destinos más enigmáticos del sistema solar. Este satélite tiene una atmósfera similar a la terrestre, rica en materia orgá-

nica y, tal y como revela Cassini, es posible que tenga océanos o lagos de etano o metano líquidos.

Y Para finalizar, esta el Estudio de Cometas. Durante los últimos años, las misiones interplanetarias han tenido como objetivo también el estudio de los cometas. Muchos científicos creen que el material que conforma los cometas se encuentra en condi- ciones relativamente idénticas a las que tenía cuando se formaron, hace miles de millones de años, cuan- do nuestro sistema solar era aún joven. Debido a su naturaleza antigua, los cometas podrían proporcionar pistas valiosas sobre el origen de los planetas. La misión Stardust de la NASA fue la primera que visitó un cometa y volvió a la Tierra con muestras. En 2004, este artefacto voló junto al cometa Wild 2 a una distancia de tan sólo unos 240 kilómetros, recogiendo partículas diminutas del cometa, así como polvo

interestelar. A pesar de que los restos recuperados son pequeños, podrían ser de una importancia enorme para las teorías sobre la creación del sistema solar.