Estudian en la UNAM sistemas híbridos para generar energía nuclear
•A partir de modelos físico-matemáticos son analizadas las reacciones conjuntas de fisión-fusión en reactores. A futuro, podrían aplicarse para generar energía limpia, aseguró Juan Luis François Lacouture, de la Facultad de Ingeniería
Entre 11 de la mañana y cuatro de la tarde, la sensación de calor nos invade. Aún con cielo nublado, los rayos solares irradian el territorio nacional. Esta energía es generada por el Sol, la mayor fuente de radiación electromagnética de nuestro sistema, debido a las reacciones de fusión termonuclear en su núcleo.
Actualmente, la generación de electricidad en centrales nucleares se sustenta en la fisión, proceso en el que un átomo grande es dividido en dos para crear gran cantidad de energía; no obstante, produce residuos clasificados como de alto nivel, una de las causas principales del rechazo por esta alternativa.
Diversos grupos de investigación en el mundo trabajan en líneas orientadas a utilizar los fundamentos nucleares, con la finalidad de desarrollar tecnología para la producción de electricidad.
En la UNAM, Juan Luis François Lacouture, de la Facultad de Ingeniería (FI) y Julio Herrera, del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN), en colaboración con Martín Nieto, del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada (CICATA), Querétaro, consolidan indagaciones en este rubro, para diseñar sistemas híbridos de fisión-fusión.
Mediante modelos físico-matemáticos, simulan la trayectoria de millones de neutrones en esas reacciones, a fin de aplicar este conocimiento en tecnología para producir energía limpia.
En el centro de los sistemas sucedería la fusión. Los neutrones de alta energía en una fuente compacta, se desplazarían hasta encontrar una “cobija” que rodea la fuente, y producirían las fisiones que liberan energía.
Así, el combustible gastado –que constituye actualmente los residuos de alta actividad nuclear- podría reutilizarse o desintegrarse en elementos más sencillos, con menor radiactividad; al conjuntar estas características, se reducirían los elementos radiotóxicos. El interés final de los trabajos es obtener la incineración de los desechos de alto nivel.
Con un diseño adecuado, estos dispositivos tendrían la capacidad de producir combustible durante miles de años y, a la vez, de disminuir residuos de alta radiactividad. Serían sostenibles por garantizar mejores condiciones futuras, y por ser un recurso prácticamente infinito. Desde el punto de vista de la sostenibilidad, constituyen uno de los conceptos más alentadores, aseguró François Lacouture.
Supercómputo
Hace siglos, los mayas predijeron con exactitud una serie de eventos astronómicos, como el tránsito de Venus. A la par, dominaron otras áreas del conocimiento, como el cálculo relacionado con el dominio del tiempo. El legado arquitectónico de Kan Balam, gobernante de Palenque, es ejemplo de ello.
En su honor, la Universidad Nacional nombró así a su poderosa supercomputadora, capaz de realizar, simultáneamente, 7.113 billones de operaciones matemáticas por segundo. Cuenta con mil 368 procesadores, memoria RAM de tres mil 016 gigabytes y un sistema de almacenamiento de 160 mil gigabytes. Es utilizada en investigaciones de química cuántica, ingeniería sísmica, geología, astrofísica y física de partículas, entre otras.
François Lacouture explicó que en los estudios del sistema híbrido se ha dispuesto de la capacidad de Kan Balam. El modelo físico-matemático, basado en el método de Monte Carlo, simula la trayectoria de los neutrones, y cuantifica las reacciones nucleares que tienen lugar en el sistema híbrido de fisión-fusión.
El azar juega un papel preponderante, como en el casino al que alude su nombre. Aleatoriamente, como en un juego de ruleta, define, por ejemplo, el ángulo con el que sale dispersado un neutrón después de un choque, su trayectoria y posible interacción con otros elementos, ejemplificó.
“Es como si hiciéramos un experimento en vivo. Por ejemplo, podemos calcular el número de neutrones generados en las reacciones de fisión en cadena y la energía que libera, con base en distribuciones de probabilidad. Así, como en un experimento, mientras más datos obtengamos, mejor será el resultado”.
Energía limpia
El ingeniero nuclear recordó que los reactores actuales de fisión producen combustible gastado de alta radiactividad. En algunos países, como Francia, se somete a un método de reprocesamiento, que separa los productos para su confinamiento, que pueden ser utilizados nuevamente como combustible, como el plutonio.
En un sistema híbrido, los desechos de la fisión de los reactores actuales serían transformados en elementos de menor radiactividad, lo que podría disminuir el volumen de los residuos que deben confinarse definitivamente, destacó.
Gracias a los neutrones de alta energía, provenientes de la fusión, podría incinerarse plutonio de alta radiactividad, o utilizarlo en la producción de nuevo combustible, según como se realice el diseño del sistema. Las simulaciones, de bajo costo, comparado con instalaciones experimentales, permiten una aproximación al funcionamiento de estos dispositivos.
El grupo de expertos trabaja en el perfeccionamiento del modelo físico-matemático, y en la interacción con grupos de investigación de otros países, enfocados en cuestiones experimentales. A futuro, el objetivo es validar los resultados obtenidos, finalizó.
Juan Luis François Lacouture, de la Facultad de Ingeniería de la UNAM.
29 de diciembre de 2012
•A partir de modelos físico-matemáticos son analizadas las reacciones conjuntas de fisión-fusión en reactores. A futuro, podrían aplicarse para generar energía limpia, aseguró Juan Luis François Lacouture, de la Facultad de Ingeniería
Entre 11 de la mañana y cuatro de la tarde, la sensación de calor nos invade. Aún con cielo nublado, los rayos solares irradian el territorio nacional. Esta energía es generada por el Sol, la mayor fuente de radiación electromagnética de nuestro sistema, debido a las reacciones de fusión termonuclear en su núcleo.
Actualmente, la generación de electricidad en centrales nucleares se sustenta en la fisión, proceso en el que un átomo grande es dividido en dos para crear gran cantidad de energía; no obstante, produce residuos clasificados como de alto nivel, una de las causas principales del rechazo por esta alternativa.
Diversos grupos de investigación en el mundo trabajan en líneas orientadas a utilizar los fundamentos nucleares, con la finalidad de desarrollar tecnología para la producción de electricidad.
En la UNAM, Juan Luis François Lacouture, de la Facultad de Ingeniería (FI) y Julio Herrera, del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN), en colaboración con Martín Nieto, del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada (CICATA), Querétaro, consolidan indagaciones en este rubro, para diseñar sistemas híbridos de fisión-fusión.
Mediante modelos físico-matemáticos, simulan la trayectoria de millones de neutrones en esas reacciones, a fin de aplicar este conocimiento en tecnología para producir energía limpia.
En el centro de los sistemas sucedería la fusión. Los neutrones de alta energía en una fuente compacta, se desplazarían hasta encontrar una “cobija” que rodea la fuente, y producirían las fisiones que liberan energía.
Así, el combustible gastado –que constituye actualmente los residuos de alta actividad nuclear- podría reutilizarse o desintegrarse en elementos más sencillos, con menor radiactividad; al conjuntar estas características, se reducirían los elementos radiotóxicos. El interés final de los trabajos es obtener la incineración de los desechos de alto nivel.
Con un diseño adecuado, estos dispositivos tendrían la capacidad de producir combustible durante miles de años y, a la vez, de disminuir residuos de alta radiactividad. Serían sostenibles por garantizar mejores condiciones futuras, y por ser un recurso prácticamente infinito. Desde el punto de vista de la sostenibilidad, constituyen uno de los conceptos más alentadores, aseguró François Lacouture.
Supercómputo
Hace siglos, los mayas predijeron con exactitud una serie de eventos astronómicos, como el tránsito de Venus. A la par, dominaron otras áreas del conocimiento, como el cálculo relacionado con el dominio del tiempo. El legado arquitectónico de Kan Balam, gobernante de Palenque, es ejemplo de ello.
En su honor, la Universidad Nacional nombró así a su poderosa supercomputadora, capaz de realizar, simultáneamente, 7.113 billones de operaciones matemáticas por segundo. Cuenta con mil 368 procesadores, memoria RAM de tres mil 016 gigabytes y un sistema de almacenamiento de 160 mil gigabytes. Es utilizada en investigaciones de química cuántica, ingeniería sísmica, geología, astrofísica y física de partículas, entre otras.
François Lacouture explicó que en los estudios del sistema híbrido se ha dispuesto de la capacidad de Kan Balam. El modelo físico-matemático, basado en el método de Monte Carlo, simula la trayectoria de los neutrones, y cuantifica las reacciones nucleares que tienen lugar en el sistema híbrido de fisión-fusión.
El azar juega un papel preponderante, como en el casino al que alude su nombre. Aleatoriamente, como en un juego de ruleta, define, por ejemplo, el ángulo con el que sale dispersado un neutrón después de un choque, su trayectoria y posible interacción con otros elementos, ejemplificó.
“Es como si hiciéramos un experimento en vivo. Por ejemplo, podemos calcular el número de neutrones generados en las reacciones de fisión en cadena y la energía que libera, con base en distribuciones de probabilidad. Así, como en un experimento, mientras más datos obtengamos, mejor será el resultado”.
Energía limpia
El ingeniero nuclear recordó que los reactores actuales de fisión producen combustible gastado de alta radiactividad. En algunos países, como Francia, se somete a un método de reprocesamiento, que separa los productos para su confinamiento, que pueden ser utilizados nuevamente como combustible, como el plutonio.
En un sistema híbrido, los desechos de la fisión de los reactores actuales serían transformados en elementos de menor radiactividad, lo que podría disminuir el volumen de los residuos que deben confinarse definitivamente, destacó.
Gracias a los neutrones de alta energía, provenientes de la fusión, podría incinerarse plutonio de alta radiactividad, o utilizarlo en la producción de nuevo combustible, según como se realice el diseño del sistema. Las simulaciones, de bajo costo, comparado con instalaciones experimentales, permiten una aproximación al funcionamiento de estos dispositivos.
El grupo de expertos trabaja en el perfeccionamiento del modelo físico-matemático, y en la interacción con grupos de investigación de otros países, enfocados en cuestiones experimentales. A futuro, el objetivo es validar los resultados obtenidos, finalizó.
Rosa Itzel Flores Luna, integrante del Departamento de Ingeniería Mecatrónica de la FI de la UNAM.
25 de noviembre de 2011
• Tendrían mayor movilidad, mejorarían las existentes en el mercado y serían construidas con tecnologías propias, estableció Rosa Itzel Flores Luna, de la FI de la UNAM
El diseño de prótesis para mano con mayor movilidad, que mejoren las existentes en el mercado, construidas con tecnologías propias y orientadas al bienestar de los pacientes, es el objetivo del Centro de Diseño Mecánico e Innovación Tecnológica de la Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM.
Rosa Itzel Flores Luna, integrante del Departamento de Ingeniería de la entidad universitaria, explicó que el objetivo es recuperar la función principal de la extremidad, que es asir, además de contribuir en el proceso de rehabilitación de las personas amputadas, que tiene una duración aproximada de seis meses.
En la conferencia Diseño de prótesis mecatrónicas para mano, explicó que los desarrollos proyectados cuentan con sistemas de control, potencia, retroalimentación, soporte, transmisión, movimiento electrónico y mecánico, y tienen el respaldo de investigaciones realizadas por un grupo de más de 20 universitarios, desde 2003.
La académica expuso que en el Centro de Diseño Mecánico e Innovación Tecnológica (CDMIT), trabaja en un aparato basado en los tres arcos de la mano que se forman cuando se mueve, para poder ampliar el rango de movilidad de la prótesis; además, tendrá un mecanismo para la oposición y flexión del pulgar, para que la persona pueda tomar cualquier objeto sin dificultad.
Permitirá oponer el pulgar, el movimiento de cuatro dedos, y la carga eléctrica del sistema no podrá exceder dos miliamperios, norma establecida para la salud humana.
También se desarrolla un socket ajustable para miembro superior, que cambia de tamaño para evitar molestias y dar mayor retroalimentación al usuario de las prótesis.
“El amputado no podrá cargar más de 20 kilogramos, para evitar problemas en la columna vertebral, ya desequilibrada por la utilización del aparato y la ausencia de la extremidad”, apuntó.
Antecedentes
La galardonada con el primer lugar en la categoría de egresados de nivel posgrado del Tercer Premio de Ingeniería de la Ciudad de México, 2009, expuso que en el país el diseño de estos aparatos se orienta a los miembros inferiores, por ser los que más se amputan ante la prevalencia de obesidad y diabetes. La primera causa de corte de las extremidades superiores es la imprudencia al conducir, seguida de accidentes laborales.
En el año 2000, el Censo Nacional de Población incluyó, por primera vez, a los discapacitados. Se registraron un millón 795 mil habitantes en esta condición, de los que, se estimó, el 45.3 por ciento tenían incapacidad motriz. La mayoría de los casos es en personas en edad productiva, refirió.
En este contexto, a partir de 2003, un grupo de universitarios preocupados por la falta de investigación en este campo para suplir los miembros superiores, desarrolla líneas de estudio.
Diseño para el bienestar
Flores Luna explicó que todos los movimientos de la mano son combinaciones básicas de cinco prensiones: en gancho, en punta fina, en punta gruesa, en bola, y en puño. En todas, el pulgar se queda fijo o se encuentra con los demás dedos.
Los sistemas disponibles para sustituir las funciones de la extremidad se dividen en pasivos y activos. Los primeros, aunque replican la extremidad perdida, requieren de movimiento externo, indicó.
Los activos funcionan con propulsión asistida o muscular. Al mover una de tipo mecánico, el hombro y la espalda, la persona abre o cierra la prótesis; su velocidad de reacción supera al de las mecatrónicas, que son las más utilizadas en México.
Las eléctricas cuentan con un motor, que activa un botón para replicar la función de asir; las híbridas, combinan dispositivos de las mecánicas y eléctricas; las mioeléctricas, cuentan con sensores que permiten abrir y cerrar el aparato ortopédico más rápido; su costo rebasa los 700 mil pesos, requieren de mantenimiento anual y sólo se fabrican en el extranjero.
Flores Luna dijo que la indagación realizada en el CDMIT está basada en el método de diseño, y se orienta a la generación de conocimiento. “Exploramos nuevos caminos para avanzar en este ámbito. En esta ruta, los mecanismos adaptables nos ayudan a entender los movimientos de la mano”, concluyó.
México ocupa los primeros lugares mundiales en obesidad infantil y adulta, considerada factor de riesgo para enfermedades como la diabetes, una de las primeras causas de muerte en el país.
9 de octubre de 2011
• Regularía los niveles de azúcar, sin importar el avance de la enfermedad, cantidad de carbohidratos en la dieta o práctica de ejercicio para mejorar esa condición, explicó Gabriela Gallardo Hernández, de la Facultad de Ingeniería de la UNAM
México ocupa los primeros lugares mundiales en obesidad infantil y adulta, considerada factor de riesgo para enfermedades como la diabetes, una de las primeras causas de muerte en el país. De acuerdo con la Encuesta Nacional de Salud 2006, la mayoría de quienes la padecen no controlan sus niveles de azúcar en sangre, para reducir el riesgo de complicaciones mayores.
Las personas con esta afección requieren infusiones de insulina para mantener la glucosa en rangos estables. La terapia más utilizada son las inyecciones de la hormona, por su bajo costo.
Para simplificar el tratamiento, un grupo multidisciplinario de investigadores, en el que colaboran la Unidad de Investigación Médica de Enfermedades Metabólicas del Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS), y el Posgrado de la Facultad de Ingeniería (FI), de esta casa de estudios, diseña un dispositivo inteligente, útil para todo paciente, en cualquier circunstancia.
El proyecto, integrado por ingenieros biomédicos, médicos, matemáticos, veterinarios y biólogos, consiste en un sensor que mide los niveles de glucosa en tiempo real, y una bomba para suministrar la dosis necesaria, explicó Ana Gabriela Gallardo, de la FI, al presentar el trabajo Automatización del proceso de infusión de insulina para pacientes diabéticos.
Nuestra idea, subrayó, es diseñar un controlador que funcione para todos, sin importar el grado de avance del padecimiento, cantidad de carbohidratos que ingieran, práctica de ejercicio para mejorar su condición o niveles de azúcar.
Mecanismo de regulación
En el auditorio del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET), Gallardo Hernández explicó que la glucosa es la fuente primordial de energía para el metabolismo. Para ser tomada de los alimentos, requiere la mediación de la insulina, sustancia producida por el páncreas.
La concentración de hasta 100 mg/dl de glucosa se considera normal; si es inferior, provoca complicaciones en distintos órganos, principalmente en el cerebro, que consume 70 miligramos por minuto.
Si los niveles son de 126 mg/dl o mayores, y persisten por un período prolongado, tejidos, nervios y vasos sanguíneos se dañan, lo que explica padecimientos renales, pérdida de visión y lesiones en extremidades.A este cuadro se le conoce como hiperglucemia crónica.
Para regularlos, es necesaria una terapia de insulina inyectada, a fin de disminuir las concentraciones de glucosa en el organismo del diabético. Es incómoda, pues se requiere medir niveles tres o cuatro veces al día, antes de cada inyección. Las dosis son calculadas por el médico, lo que no significa que sean óptimas, subrayó.
El dispositivo automatizaría este proceso. Al no requerir punciones, no causaría molestias y la medición de glucosa, en tiempo real, garantizaría la dosificación exacta, detalló.
La especialista subrayó que este tipo de indagaciones están orientadas a reproducir la función del páncreas, a fin de crear uno artificial que mejore la calidad de vida de los pacientes, al mejorar sus niveles glucémicos.
El controlador, probado a nivel experimental en la Unidad de Investigación Médica de Enfermedades Metabólicas, del Centro Médico Nacional Siglo XXI del Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS), actualmente es modificado para ser utilizado en pacientes.
Acerca del aprovechamiento de la energía eólica en México, mencionó que en la laguna cercana a Santa María del Mar, Oaxaca, se ubica el sitio de mayor potencial energético en este ámbito no sólo de la nación, sino del mundo.
25 de septiembre de 2011
• Recibe Neftalí Rodríguez Cuevas, profesor emérito de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, Premio Nacional de Protección Civil 2011
• En el Túnel de Viento, en la Torre de Ingeniería de esta casa de estudios, trabaja con modelos a escala de importantes edificaciones
Neftalí Rodríguez Cuevas, profesor emérito de la Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM, recibió el Premio Nacional de Protección Civil 2011, en el campo de Prevención, por sus aportaciones en la materia, así como por su trayectoria en el campo de la ingeniería sísmica y de estructuras.
En el Túnel de Viento, localizado en la Torre de Ingeniería, el universitario se dijo satisfecho por el reconocimiento -que obtuvo junto con María Teresa Munguía Gil, de la Universidad Autónoma de Yucatán-, que otorgó el Ejecutivo federal, en el marco del Día Nacional de Protección Civil. Además, añadió, me estimula a continuar con las investigaciones a mi cargo.
Energía eólica en México
Acerca del aprovechamiento de la energía eólica en México, mencionó que en la laguna cercana a Santa María del Mar, Oaxaca, se ubica el sitio de mayor potencial energético en este ámbito no sólo de la nación, sino del mundo.
La medición está en función del número de watts por metro cuadrado. En varios sitos de Europa el potencial es próximo a 200, mientras que en la desembocadura del Istmo de Tehuantepec, donde se encuentra la laguna, las estimaciones indican valores mayores a 500.
En el sitio, la principal actividad es la pesca y producción de camarón; sus habitantes gastan considerables cantidades de combustibles para hervir los crustáceos -porque carecen de refrigeración-, lo que abarata el producto.
Existen estudios para explotar las condiciones naturales a mediano plazo y aprovechar al máximo las posibilidades de la energía eólica, mediante la colocación de aerogeneradores.
Para localizar otros lugares de aprovechamiento, es común recurrir al uso de satélites. Rodríguez Cuevas señaló que varias empresas cuentan con una planta.
Para el mejor rendimiento de esta fuente de energía, los aerogeneradores deben estar entre 60 y 120 metros de altura. Han resultado muy eficientes en España, Inglaterra y Alemania, donde están ubicados por todas partes; en Dinamarca, se estima que para el 2020, el 20 por ciento de la energía que consuma procederá del viento, y para 2050, el 50 por ciento, resaltó.
Aquí en México, las plantas para el sistema de aprovechamiento operaron primero en Michoacán, hacia 1988. En la década de los 90 en Guerrero Negro, Baja California. Este año inició operaciones una cerca de la pirámide de Kukulkán, en la zona arqueológica de Chichén Itzá, de la Península de Yucatán.
Pruebas en el Túnel de Viento
Rodríguez Cuevas mencionó que en el Túnel de Viento realizan pruebas en modelos a escala de importantes edificaciones nacionales y del extranjero.
Aquí, prueban las estructuras que deben soportar la acción del viento, y han trabajado en arquetipos de una catedral en Guadalajara y del Museo Soumaya.
También, del edificio más alto en Auckland, Nueva Zelanda; de la cúpula del Palacio de los Deportes, y de todas las estaciones elevadas del Sistema de Transporte Colectivo Metro, de la ciudad de México, entre otros más.
En las sesiones de trabajo, a Rodríguez Cuevas le acompañan seis colaboradores y tardan, por lo menos, cuatro meses en la realización de diferentes tipos de pruebas.
• Académicos de la Facultad de Ingeniería diseñaron un prototipo que funciona a través de una red de auxilio
• Con este proyecto, en etapa de prueba, los que vivan en el DF y estén en situación de emergencia podrán activar un sistema que les permita disponer de servicio médico, psicológico y orientación jurídica
Académicos de la Facultad de Ingeniería (FI) de la UNAM, diseñaron y elaboraron un prototipo de botón de ayuda electrónico, que forma parte de un sistema integral de apoyo para los adultos mayores en condiciones de alta vulnerabilidad, a cargo del gobierno del Distrito Federal.
El dispositivo, creado por Víctor García Garduño, Juventino Cuéllar González, José Luis García García y Julio César Tinoco Magaña, funciona a través de una red de auxilio integrada por Locatel, la Secretaría de Salud local, el Instituto de Atención del Adulto Mayor (IAM) y el Instituto de Asistencia e Integración Social (IASIS) del DF, así como por personas de confianza (familiares, amigos o vecinos) de cada inscrito.
El proyecto está en una etapa de prueba, con 100 cajas (botones de ayuda) instaladas en igual cantidad de hogares que se ubican en las delegaciones Álvaro Obregón, Iztapalapa y Gustavo A. Madero, así como en el Centro de Contacto de Atención Especializada de Locatel (Cecatel).
El botón de ayuda y el servicio médico, psicológico y jurídico serán gratuitos.
¿Qué es el botón de ayuda?
Según un censo de la Secretaría de Desarrollo Social capitalina, aproximadamente 40 mil adultos mayores que residen en la capital se encuentran en condiciones de alta vulnerabilidad por situaciones de soledad, crisis, lesiones derivadas de una caída, contingencias provocadas por un incidente de violencia familiar o problemas patrimoniales.
A partir de esa realidad, los universitarios pensaron en un dispositivo electrónico llamado UBA, que se conecta a la línea telefónica sin interrumpir el funcionamiento convencional del aparato.
Adicionalmente, tiene un mecanismo inalámbrico que se puede colgar al cuello y consta de un circuito transmisor con una batería y un botón. La UBA tiene un micrófono y una bocina, que permiten al usuario hablar y escuchar como si fuera un “manos libres”, pero con mayor potencia.
En otros países, sobre todo europeos, existen métodos parecidos, pero se trata de compañías de seguros que ofrecen servicios médicos de emergencia, previo pago de una mensualidad.
¿Cómo funciona?
El adulto mayor, en situación de emergencia, aprieta el botón de ayuda y éste, vía telefónica, manda la señal a Cecatel. En el centro, se atiende la llamada y en la pantalla de una computadora se despliega el expediente médico del paciente.
Cecatel transfiere la llamada al área especializada para prestar auxilio inmediato. Si es una urgencia (situación que se puede contener y no implica peligro para su vida), un trabajador social proporciona orientación o asesoría, y si es una emergencia (riesgo de muerte) se le apoya con médico, ambulancia y/o psicólogo.
Créditos: UNAM-DGCS-236/2011/unam.mx
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