educación: ¿cómo construir el futuro? · papel durante la revolución mexicana, ahora carece de...

2No. 17 JULIO - SEPTIEMBRE 2011

CONSEJO DE DIRECCIÓNDr. Raúl Gerardo Paredes Guerrero

Dr. Ramiro Pérez CamposDr. Gerardo Carrasco NúñezDr. German Buitrón Méndez

Dr. Juan B. Morales-MalacaraDr. Saúl Santillán Gutiérrez

COORDINADOR DE SERVICIOSADMINISTRATIVOS

Arq. Pedro Beguerisse Ortiz

JEFE UNIDAD DE VINCULACIÓNJuan Villagrán López

CONSEJO EDITORIALCarlos M. Valverde RodríguezJuan Martín Gómez GonzálezRosa Elena López EscaleraAlejandro Vargas CasillasEnrique A. Cantoral Uriza

Juan Villagrán López

DISEÑO Y FORMACIÓNI.S.C. Oscar L. Ruiz Hernández

GACETA UNAM, CAMPUS JURIQUILLA es una publicación trimestral editada

por la Unidad de Vinculación, Difusióny Divulgación Universitaria del Campus.

Boulevard Juriquilla No. 3001,Juriquilla, Qro.

MÉXICO, C.P. 76230

Certificado de reserva de derechos aluso exclusivo de titulo

Nº 04-2008-110313561400-109.Impresión: Diseño e Impresos de

Querétaro, S.A. de C.V., Av. Universidad#166 Oriente. Col. Centro.Tiraje: 1500 ejemplares

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RECTORDr. José Narro Robles

SECRETARIO GENERALDr. Eduardo Bárzana García

SECRETARIO ADMINISTRATIVOLic. Enrique del Val Blanco

ABOGADO GENERALLic. Luis Raúl González Pérez

COORDINADOR DE LAINVESTIGACIÓN CIENTÍFICADr. Carlos Arámburo de la Hoz

UNAM

DIRECTORIO

CAMPUS JURIQUILLA

Educación: ¿Cómo construir el futuro?

Consejo Editorial

Como parte de la serie de Simposia “La Ciencias en la UNAM: Construir el futuro de

México”, el pasado 3 y 4 de mayo la Coordina-ción de la Investigación Científica de la UNAM celebró en el Campus Juriquilla el Simposio N° 7 dedicado a la “Transición energética y las energías alternas”. Dicho evento contó con la participación de destacados especialistas.

Las energías alternas son un claro ejemplo del rezago que tenemos en la investigación y desarrollo en dicha materia. Atraso propi-ciado por una visión miope durante el boom petrolero, y que ahora es uno de los muchos retos que México enfrenta en su futuro inme-diato. La raíz de este y otros enormes desafíos del país subyace en el abandono de la educa-ción, principalmente durante las últimas tres décadas.

Esta miopía y el manifiesto desinterés del es-tado mexicano por atender la educación de la población han repercutido en prácticamente todos los ámbitos de la vida nacional, contri-buyendo a la degradación paulatina del teji-do social en zonas vulnerables que ocupan ya grandes franjas de nuestro territorio. Ciudad Juárez es el ejemplo más vergonzoso y lace-rante. Esta ciudad que jugó un importante papel durante la revolución mexicana, ahora carece de oportunidades educativas, sin una planta productiva estable que reinvierta re-cursos en el desarrollo económico integral de-bido a que la inseguridad la ha tomado como rehén. Ciudad Juárez nos advierte que, más temprano que tarde, la exclusión del mapa de desarrollo social puede generar, en efecto dominó, réplicas de descomposición social en el país.

En este momento es impostergable construir una nueva estrategia educativa que atienda los principales retos para acceder una socie-dad más equilibrada en su desarrollo. Dado que la problemática no se generó ayer, sino

hace más de 30 años, ya no se trata de un asunto de un partido, ni de un solo sector de la sociedad. Es un reto de interés y prioridad nacional. La nueva estrategia debe pensarse de manera sistémica, incluyendo de forma activa a todos los sectores del estado nacio-nal, y debe abarcar primaria, licenciatura y posgrado. La recuperación y salvaguarda de la Nación tiene enorme importancia y en este contexto el Rector de la UNAM, Dr. José Narro Robles, hizo un llamado para explorar la posi-bilidad de que nuestra Universidad participe en la construcción de la Ciudad del Conoci-miento en esa región, sumándose al esfuerzo que otras instituciones educativas nacionales están realizando en ese tenor.

Ciudad Juárez es un recordatorio de la nece-sidad de entender que de norte a sur México es uno solo, que todos aspiramos a un traba-jo, vivienda, salud y educación dignos, por lo que no debemos permitir el abandono de ninguna región más del país. Los esfuerzos educativos que se hagan en esta parte del país mostrarán si en verdad hemos aprendido la lección y si sabemos hacia qué rumbo nos dirigimos. El reto resulta titánico y complejo para una sociedad que se caracteriza por su pasividad, pero se debe actuar en conjunto para lograr revertir el dramático rezago social en el que se encuentra la Nación. Sin embar-go, se debe entender que aún iniciando hoy, los cambios se verán reflejados por lo menos en dos generaciones posteriores. El com-promiso, la constancia y la paciencia serán fundamentales en este esfuerzo de todos los mexicanos.

Sin educación ningún país puede aspirar a construir un futuro sano, equilibrado y susten-table. Hay que dejar de pensar en la educa-ción como un derecho que podemos ejercer o no; la educación es el principal logro de una nación, la cual se aquilata día a día con el com-promiso, el trabajo y el esfuerzo permanentes.

EDITORIAL


3 No. 17 JULIO - SEPTIEMBRE 2011

UNIDAD MULTIDISCIPLINARIADE DOCENCIA E INVESTIGACIÓN

FACULTAD DE CIENCIAS, JURIQUILLA

En el reino biológico, los artrópodos cons-tituyen el grupo más diverso y exitoso

evolutivamente. Se conocen alrededor de un millón de especies, equivalentes a más de la mitad del total de organismos vivos conoci-dos actualmente, y casi al 80% de los anima-les. A los artrópodos se les puede encontrar en todos los ecosistemas del planeta, inclu-yendo el ambiente marino, aunque en menor escala.

El acercamiento a los artrópodos a través de la Entomología Cultural

Gabriela Castaño Meneses

Desde su aparición hace aproximadamente unos 570 millones de años, los artrópodos han colonizado una gran diversidad de hábi-tats y explotado múltiples recursos. Por ello, no es de extrañar que hayan despertado el interés desde los orígenes de las primeras cul-turas humanas, formando parte de sus mitos, ritos y representaciones artísticas y culturales, lo que ha influído en la percepción que se tiene de este grupo en general. La tendencia

del hombre a clasificar le ha llevado a sepa-rar a los artrópodos en dos grandes grupos: los útiles y los perjudiciales, lo cual deja de lado a más del 99% de estos organismos en la categoría de “neutros”, por no representar un beneficio o perjuicio desde el punto de vista del ser humano. La percepción general hacia los artrópodos es de aversión, debido en parte a una inadecuada socialización de la información científica sobre los beneficios di-

Figura 1. Chapulín de la Familia Acrididae (Schistocerca pallens) y una representación en metal. Fotos: José Luis Navarrete-Heredia.


rectos e indirectos que aportan al hombre, así como su importancia ecológica y la infinidad de servicios ecosistémicos que prestan, reco-nocidos ahora como valores intangibles. De hecho, de todas las especies conocidas (más de 1,000,000) sólo alrededor de 3000 pueden ser consideradas como perjudiciales, ya sea desde el punto de vista médico o económico.

En la década de los 80’s, con los trabajos de Charles L. Hogue, se formalizó la entomología cultural como disciplina científica, con la finali-dad de interpretar las relaciones entre el hom-bre y los insectos (que incluye también a otros

grupos de artrópodos como: arañas, escor-piones, vinagrillos, ácaros, garrapatas, cangre-jos, cienpiés, milpiés) en aspectos de literatura, lenguaje, música, cine, bellas artes, historia interpretativa, religión y recreación. Por ello y para ayudar a cambiar esa percepción nega-

tiva, en septiembre de 2010, la Unidad Multi-disciplinaria de Docencia e Investigación de la Facultad de Ciencias, Campus Juriquilla (UM-DI-FCiencias), en colaboración con el Dr. José Luis Navarrete Heredia, de la Universidad de Guadalajara, organizó las Primeras Jornadas de Entomología Cultural en Juriquilla. El even-to tuvo una gran aceptación por parte del pú-blico y representó un paso importante hacia una nueva visión de la importancia ambiental que tienen estos organismos y a modificar la idea de que solamente son dañinos para la salud y/o en las actividades económicas.

El evento no solamente fue exitoso sino tam-bién “sabroso”. Así, para seguir apoyando esta iniciativa, nuevamente la UMDI-FCiencias rea-lizará, en conjunto con la Universidad de Gua-dalajara, el Simposio de Entomología Cultural, el 22 y 23 de septiembre de 2011, dentro del

Figura 2. Hormigas del género Cephalotes en la selva tropical de Panamá y una representación de hormiga realizada con semillas y ramas. Fotos: Gabriela Castaño.

Figura 3. Cuadro de la serie “Hormigueros“, técnica mixta, año 2001. Autor: Juan Villagrán

XIII Simposio de Zoología, en las instalaciones del Centro Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias (CUCBA) de la Universidad de Guadalajara. Habrá ponencias, carteles, se exhibirán películas y exposiciones artísticas sobre los insectos y las distintas expresiones culturales en las que se presentan. Con estas actividades el público en general conocerá más sobre el fascinante mundo de los artró-podos; por ejemplo sus funciones en los eco-sistemas como son: la oxigenación del suelo, la degradación de materiales orgánicos para su fácil asimilación para la vegetación natural o de cultivo, o la polinización de la flora que interviene en su dispersión y diversidad ge-nética. Así mismo podrán degustar diferentes platillos elaborados con algunos representan-tes de estos grupos.

Dra. Gabriela Castaño Meneses, es Profesora Titular en la UMDI-Facultad de Ciencias Juriquilla. Es especialista

en el estudio de la sistemática y ecología de artrópodos. E-mail: [email protected]


www.inb.unam.mx

En el laboratorio de Metabolismo Energéti-co del Instituto de Neurobiología-UNAM,

estudiamos de manera integral el efecto de algunos compuestos yodados (tironinas, yodolípidos y diferentes formas químicas de yodo) en el desarrollo, función y patología de algunos órganos y tejidos que lo atrapan.

La glándula mamaria y la próstata son ór-ganos exclusivos de los mamíferos; se de-sarrollan en la pubertad y su diferenciación y función depende de hormonas sexuales. Ambos tejidos son susceptibles de generar patologías benignas (fibrosis mamaria e hi-perplasia prostática) y malignas (cáncer), y se sabe que la historia reproductiva, así como los factores dietético-ambientales, están re-lacionados con la incidencia de esas enfer-medades. La glándula mamaria y la próstata, al igual que la tiroides, las glándulas salivales, el intestino, el ovario, los plexos coroideos y la mucosa gástrica, capturan diferentes formas químicas de yodo (Figura 1).

Además de su importancia en la fisiología de la glándula tiroides, la función del yodo en los órganos extratiroideos es aún poco compren-dida; sin embargo existen evidencias de que la forma química en la cual el yodo es ingeri-do, repercute en efectos órgano–específicos.

Así, el yoduro (I-) es más eficiente en revertir el crecimiento de la tiroides (bocio) asociado a la deficiencia dietética de este elemento; mientras que en la glándula mamaria, parece ser el yodo molecular (I2) el elemento activo. La importancia del I2 en la fisiología de las

glándulas mamaria y prostática se evidencia en los reportes epidemiológicos. En las po-blaciones asiáticas, el abundante consumo de algas marinas se ha asociado con la baja inci-dencia (de 3 a 5 veces menos en comparación con el resto del mundo) de fibrosis mamaria,

Propiedades terapéuticas del yodoen tejidos extratiroideos

Brenda Anguiano y Carmen Aceves

Figura 1. Órganos captadores de yodo


hiperplasia prostática y cáncer de ambos tejidos. Las algas marinas son ricas en yodo (contienen 30,000 veces más que cualquier otro ser vivo) y lo acumulan en diferentes for-mas químicas (I-, I2, yodo unido a proteínas, etcétera), por lo que los asiáticos consumen aproximadamente 25 veces más yodo que la población occidental (5280 ug/día vs 166-209 ug/día que Estados Unidos o Inglaterra, respectivamente). En pacientes con cáncer tiroideo, la administración de yodo reduce el tamaño del tumor y este efecto parece ser de-pendiente de la formación de lípidos yodados, como la 6-yodolactona (6-IL). Efectos similares se han encontrado en patologías mamarias. Datos de nuestro laboratorio muestran que la administración crónica de I2 reduce la in-cidencia de cáncer mamario generado por cancerígenos químicos en modelos anima-les. Esta protección no se presenta con la su-plementación de I- o de hormonas tiroideas. En cultivos de células tumorales mamarias y prostáticas humanas, hemos encontrado que el I2 induce muerte celular programada (apop-tosis), mediante la inducción y activación de caspasas (proteínas específicas). Las caspasas son enzimas que se encargan de fragmentar el material genético de la célula (ADN) dando como resultado su muerte y condensación, permitiendo su eliminación por el sistema inmune. También hemos descrito que en el caso del cáncer mamario, la suplementación de I2 genera yodolípidos semejantes a la 6-IL y que este lípido puede ejercer efectos antitu-morales, a través de su unión específica con receptores nucleares conocidos como recep-tores activados por peroxisomas (PPAR, por sus siglas del inglés). La unión 6-IL-PPAR pro-mueve la apoptosis y la disminución de fac-tores relacionados con la formación de vasos sanguíneos y de metástasis.

Dado que el suplemento dietético de I2 no ge-nera ningún efecto secundario adverso, tanto en la fisiología tiroidea como en la salud en general, nuestro grupo inició en colaboración con algunas dependencias del Sector Salud de Querétaro (Hospital General de Queréta-ro, IMSS e ISSSTE), protocolos clínicos enca-minados al tratamiento con I2 de pacientes con patologías mamarias y prostáticas, tanto benignas como malignas. Estos estudios fue-

ron aprobados por los Comités de Ética de la Secretaría de Salud y del INB (UNAM). Los re-sultados obtenidos en pacientes con cáncer mamario muestran que el yodo tiene efectos antiestrogénicos (la principal hormona feme-nina); disminuyendo el arribo del estrógeno al núcleo de las células (traslocación nuclear) con lo cual la hormona no actúa sobre sus receptores alfa. Esto reduce la proliferación y vascularización tumoral. Además, la coadmi-nistración del yodo con antineoplásicos clá-sicos (antraciclinas), acelera la reducción del tamaño tumoral, evita la quimio-resistencia que generalmente ocurre en el 30% de los cánceres mamarios (Figura 2) y además ejer-ce un efecto cardio-protector. En contraste, la suplementación con yodo se acompañó de una respuesta positiva (reducción del tama-ño tumoral) a la quimioterapia en todas las mujeres y en el 30 % de los casos se observó una remisión total, sugiriendo que la acción del yodo incluye mecanismos que impiden el desarrollo de quimio-resistencia. Aunado a lo anterior, el uso del yodo con antraciclinas pre-viene el daño cardiaco en mujeres, tal como se observó en modelos animales, por lo que hemos propuesto su empleo como estrategia terapéutica.

Figura 2. El tratamiento combinado (quimioterapia-yodo) reduce el tamaño residual y evita la quimio-resistencia del tumor mamario. En ambos grupos se dieron 4 ciclos de quimioterapia cada 21 días. El yodo se administró diariamente por vía oral, durante todo el tratamiento.

En lo que se refiere a la hiperplasia prostática benigna humana, hemos mostrado que la suplementación con yodo reduce significati-vamente los síntomas y el tamaño de la glán-dula, lo cual se refleja en una disminución en los niveles circulantes del antígeno prostático (PSA) y en una notable mejoría en la velocidad del flujo urinario. Estos hallazgos nos permi-tieron presentar una solicitud de patente ante el IMPI (Instituto Mexicano de Protección Inte-lectual) y ante la PCT (Tratado de Cooperación en Materia de Patentes), para su cobertura internacional. Actualmente analizamos si el efecto terapéutico del yodo, podría ser exten-dido a otros carcinomas como el neuroblasto-ma y el ovárico.

La Dra. Brenda Anguiano ([email protected]) es Investigador Titular “A” y la Dra. Carmen Aceves ([email protected]) es Investigador Titular “C” del departamento de Neurobiología Celular y Molecular

del INB .


sitios.iingen.unam.mx/LIPATA/


sitios.iingen.unam.mx/LIPATA/

Los residuos urbanos, generalmente lla-mados basura, son aquellos que generan

los habitantes de una ciudad o población, no sólo los que genera una persona sino los que produce cualquier comunidad. En 2008 la producción de basura promedio en México fue de 1200 gramos/habitante/día, mientras que en Estados Unidos estos valores sobre-pasaron los 2000 gramos/habitante/día. En general, la composición típica de los desper-dicios caseros incluyen: residuos orgánicos de cocina (42%), residuos orgánicos de jardín (12%), plásticos (9%), papel y cartón (10%), vi-drio (4%) y otros materiales (12%, incluyendo textiles, metales, pañales, etcétera).

De entre todos estos residuos el vidrio, el plás-tico, el papel y el cartón son materiales recicla-bles. La basura orgánica o la fracción orgánica de los residuos sólidos urbanos (FORSU), deri-vada de desechos de comida y jardín, consti-tuye el 54% de la basura que generamos. Una de las soluciones propuestas para su apro-vechamiento es el compostaje que permite transformarla en abono.

A pesar de lo anterior, sólo una pequeña parte de la FORSU se recicla o se vuelve composta; como esta actividad la llevan a cabo los pepe-nadores en los basureros, las cifras precisas se

desconocen o son poco confiables. La mayor parte de la FORSU llega a los rellenos sani-tarios, creando problemas debido a su des-composición sin control, provocando fetidez, proliferación de pestes, brote de enfermeda-des y producción de lixiviados. Estos últimos son los líquidos de color negro, resultado de su percolación a través de las capas de resi-duos sólidos, y que son muy parecidos a las aguas residuales domésticas pero mucho más concentradas. Los lixiviados además pueden contener compuestos tóxicos que los hace muy difíciles de tratar. Si no se manejan correctamente, los lixiviados pueden conta-minar el suelo y en caso de infiltrarse, pueden contaminar las aguas subterráneas y los acuí-feros aledaños al relleno sanitario.

Actualmente se buscan alternativas para emplear la FORSU como materia prima para obtener subproductos, tales como los ener-géticos. Con ello se ayuda a resolver el pro-blema de los rellenos sanitarios y se obtiene la valorización de este residuo. En este contexto, la tendencia mundial a disminuir el uso de combustibles fósiles ha impulsado la investi-gación para producir biocombustibles, como el metano y el hidrógeno a partir de residuos orgánicos. La FORSU puede ser transformada, por medio de procesos biológicos, en biogás usando bacterias anaerobias. Este biogás puede contener metano, hidrógeno, dióxi-do de carbono (CO2) y trazas de otros gases como el nitrógeno.

Obtención de bioenergía a partir de los desechos orgánicos

Iván Moreno Andrade

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En el tratamiento anaerobio usual, los mi-croorganismos que degradan la materia or-gánica producen principalmente metano. Este proceso, conocido como digestión anae-robia, se lleva a cabo en varias etapas, inicial-mente las enzimas extracelulares de algunos microorganismos degradan la materia or-gánica en productos sencillos de bajo peso molecular para que después, bacterias fer-mentativas la transformen en aminoácidos, azúcares, ácidos grasos de cadena larga, CO2, ácidos grasos volátiles y en hidrógeno. Hasta este punto las bacterias implicadas son facul-tativas (capaces de sobrevivir en ambientes

aerobios o anaerobios) y el proceso es rela-tivamente rápido. En la etapa siguiente los ácidos grasos volátiles son transformados en acetato, y finalmente los microorganismos metanogénicos consumen el acetato y el hi-drógeno para producir una mezcla de meta-no (50 al 75%) y CO2.

Además de sus aplicaciones industriales, esta tecnología se ha empleado recientemente en comunidades rurales de países en desarro-llo (especialmente en India y el suroeste de China) para solventar los problemas de ener-gía. En este caso, pequeños biorreactores de

alrededor de entre cinco y diez metros cúbicos son instalados fuera de las casas donde son vertidos los desechos sólidos derivados de la cocina para generar biogás. Éste es canali-zado a la estufa de la casa para emplearse como gas para coci-nar o para la iluminación de la misma. En China, las políticas y apoyo gubernamental permi-tieron que en el 2008 operaran treinta millones de biorreac-tores para producir biogás, logrando que el 20% de la po-blación rural contara con este tipo de tecnología.

Un problema que existe con esta tecnología es que incre-menta la producción de gases de efecto invernadero. Sin em-bargo, recientemente se ha explorado la producción de hidrógeno como alternativa para la producción de metano, ya que el hidrógeno tiene un alto poder calorífico (33 a 39.4 kWh/kg). Aporta más del doble de energía/kg en comparación al metano o la gasolina; tiene una alta eficacia de utilización, es fácil de transportar (celdas de hidrógeno) y, a diferencia del metano, su combustión sólo produce agua, que por su-puesto no genera ningún efec-to invernadero. La producción

de hidrógeno se puede lograr eliminando la etapa metanogénica de la digestión anaero-bia, inhibiendo a los microorganismos que consumen el H2 para formar metano.

En la Unidad Académica del Instituto de In-geniería se trabaja en proyectos de investiga-ción encaminados a desarrollar procesos que hagan eficiente la producción de hidrógeno a partir de residuos sólidos orgánicos, parti-cularmente de la FORSU. Actualmente, la in-vestigación se centra en la determinación de los parámetros del proceso para el arranque de biorreactores, pero también contempla la incorporación del análisis de poblaciones microbiológicas y la utilización de estrategias de control automático para maximizar la pro-ducción de hidrógeno. En esta línea de inves-tigación participan en la parte del proceso biológico los investigadores Iván Moreno y Germán Buitrón, y en el desarrollo del control automático, Alejandro Vargas. Además, en el proyecto han participado estudiantes nacio-nales (de Querétaro y Chiapas) y del extranje-ro (Chile).

El Dr. Iván Moreno Andrade es Investigador asociado “C”, en la Unidad Académica Juriquilla del Instituto de

Ingeniería de la UNAM. Su interés se centra en la micro-biología de los procesos biológicos para el tratamiento de aguas y para la producción de bioenergía a partir de

residuos.E-mail: [email protected]

FORSU

Bacterias AnaeróbicasBIO

ENERG

ÍA


www.fata.unam.mx

Las sustancias tienen características aprecia-bles de manera directa; por ejemplo, densi-

dad, temperatura, estado físico (líquido, sólido o gaseoso) y se puede suponer que para de-terminar sus propiedades es suficiente con medirlas; sin embargo, es más importante entenderlas. ¿Qué determina la densidad de un líquido? sabemos que la densidad es la masa contenida en un volumen definido de sustancia, pero lo que la determina tiene que ver con el tipo de moléculas, iones y átomos que la forman y de las interacciones entre ellos. En estos constituyentes, una pequeña cantidad de sustancia está formada por un gran número de ellos. En particular, si la canti-dad de sustancia corresponde a un mol, o sea tantos gramos como el número atómico de la sustancia, este número es del orden de lo que se llama número de Avogadro, que es un seis seguido de 23 ceros. La interacción entre estas partículas determina su estructura mi-croscópica y sus propiedades macroscópicas, lo que convierte su estudio en un problema que requiere de herramientas especiales.

En esta ocasión el interés se centra en los elec-trolitos, sustancias que contienen iones libres y que al estar cargados conducen electricidad. Comúnmente los electrolitos están formados de un solvente (usualmente agua) en el que se disuelve una sal disociándose en iones po-sitivos y negativos como son el potasio (K+), el sodio (Na+), el cloro (Cl-), etcétera. A estas sustancias también se les llama soluciones iónicas y además pueden encontrarse elec-trolitos fundidos y electrolitos sólidos. En los sistemas vivos los electrolitos son esenciales

El método Monte Carlo aplicado a la simulación de electrolitos

Erik Gutiérrez Valladares y Beatriz Millán Malo

para la vida y en las aplicaciones tecnológicas son de uso cotidiano. Una de las aplicaciones más conocidas es en algunas bebidas que se usan para restablecer el balance de electro-litos cuando las reservas corporales se van agotando debido al ejercicio. Otro ejemplo son los acumuladores de autos, en los que el proceso de conversión de energía química acumulada a energía eléctrica se da precisa-mente por electrolitos. Existen muchas otras aplicaciones; por ello es importante entender su comportamiento y predecir “en lo posible” sus propiedades en diferentes circunstancias.

Hay dos posibles herramientas para predecir las propiedades de los electrolitos, las aproxi-maciones teóricas y las simulaciones. El pri-mer estudio teórico fue el de Debye Hückel alrededor de 1920, a partir de entonces se ha desarrollado bastante rápido este campo, llegan-do a las teorías basadas en la ecuación integral de Ornstein-Zernike resuelta por medio de la aproxima-ción esférica media (MSA) y la de Cadena Hipertejida (HNC), las cuales han sido muy usadas en los últimos años.

El fundamento básico en la mecánica estadística es la descripción de las pro-piedades macroscópicas de la materia a partir de la explicación de las interac-

ciones entre los átomos o moléculas que la componen. La descripción de las ecuaciones de movimiento del sistema es relativamente simple, la dificultad crucial se encuentra en que el número de partículas, y por ende, el nú-mero de ecuaciones por resolver es enorme, lo que hace imposible la solución matemática del problema. Ante estas circunstancias, una buena aproximación son los promedios esta-dísticos. El método Monte Carlo es un método probabilístico muy apropiado, éste considera que las partículas del sistema se mueven alea-toriamente siguiendo configuraciones que se acercan al estado de equilibrio de acuerdo con la probabilidad Boltzmann. Se dice que sus resultados son exactos porque dado un potencial de interacción entre las partículas del sistema, se conocen sus posiciones (Figura 1).

Figura 1. Función de distribución radial de electrolitos 1:1 (gris) y 2:2 (azul) a la misma concentración. Esta función representa la estructura entre iones y cationes. Aquí se puede ver como hay un orden entre partículas cercanas (repulsión entre partículas del mismo signo y atracción cuando este es opuesto) que va desapareciendo cuando la distancia es mayor.


Por otro lado, dado que la teoría aproxima una función que especifica la distribución de las partículas, entonces ésta se complementa con la simulación. Por esto surge el interés de reafirmar su validez dentro del modelo primitivo de electrolitos. Esto se realiza com-parando estas teorías contra datos obtenidos vía la simulación Monte Carlo, la cual permite considerar varios casos de electrolitos, esto es, cargas simétricas y asimétricas, tamaños si-métricos y asimétricos y revisando un amplio intervalo de concentraciones.

En el CFATA se ha formado un grupo interesa-do en la simulación molecular para estudiar las propiedades termodinámicas y estructu-rales de fluidos complejos, tanto en volumen como en sistemas confinados. Uno de estos sistemas es el de los electrolitos fuertes en sistemas acuosos. Como parte inicial de este proyecto, hemos modelado electrolitos en volumen y corroborado los resultados con las teorías más utilizadas en este campo. Para ello, partimos de que una simulación Monte Carlo requiere ciertos valores de los paráme-tros moleculares, como el diámetro relativo entre iones y la carga de cada uno de ellos, además de la densidad o concentración ióni-ca que determina el número de partículas y del volumen de la caja de simulación (Figura 2). Nuestro objetivo es realizar una compara-ción sistemática del método Monte Carlo con la teoría HNC, dicha comparación se efectuó utilizando el modelo primitivo, que es el mo-delo más simple de un electrolito. En éste se

considera a los iones como esferas duras con carga, de manera que interactúan por medio de un potencial coulombiano, esto es que la interacción entre dos partículas depende del inverso de su distancia. El solvente utilizado es agua y puede representarse incluyendo las moléculas, o bien, incluyendo sólo el efec-to de la interacción que se produce entre los iones, simplificando el medio como un dieléc-trico continuo.

El algoritmo más usado en una simulación Monte Carlo es el de Metropolis, que consis-te básicamente de dos pasos, el primero es escoger una partícula al azar e intentar des-plazarla en una dirección seleccionada y el segundo es determinar si el movimiento es aceptado o no. Cuando la energía del sistema se reduce con la nueva posición de la partícu-la, el movimiento se acepta, pero si la energía del sistema no se reduce, se calcula una pro-babilidad de acuerdo al factor de Boltzmann que determina la probabilidad de la nueva configuración. Este proceso se repite millones de veces y así el sistema se aproxima al equili-brio. Durante este proceso se van calculando, registrando y promediando los valores de las diferentes propiedades a obtener. En nuestro caso éstas son el coeficiente de actividad, y el osmótico, que son valores que nos permiten ver qué tanto difiere el comportamiento de la solución electrolítica de su comportamiento ideal.

Hay diferentes factores que pueden alterar la exactitud de los resultados de una simula-ción. Uno bastante notable es la interacción de largo alcance de los iones, que se refiere a que el comportamiento de las partículas es afectado por la presencia de otras a distancias mayores a la de la caja de simulación. Aún usando condiciones periódicas (Figura 3) para simular un volumen infinito, es necesario co-rregir esta interacción. Generalmente se usa una metodología llamada suma de Ewald, pero su implementación es muy complica-da y puede evitarse usando un número muy grande de partículas en la caja de simulación. Consecuentemente, para estas concentra-ciones estudiamos la posibilidad de usar otra metodología, llamada método de Wolf. La ventaja de esta técnica es que requiere

tiempos de cómputo menores y es muy fácil de implementar. Aunque la metodología ha sido probada ampliamente en fluidos ióni-cos, hasta el momento ésta no se había usado para calcular propiedades fundamentales de las sustancias como lo hacemos nosotros.

Finalmente, con las simulaciones se logra demostrar que los resultados obtenidos por medio de HNC son válidos para electrolitos simples, y que éstas son de mayor impor-tancia en electrolitos donde los iones tienen cargas mayores a +1 y -1 donde su precisión es mucho mayor a las demás teorías compro-badas.

Contar con alternativas de explicación de la configuración de la materia por medio de estas herramientas, y poder evaluar su validez por medio de experimentos, permite que se puedan seleccionar los métodos experimen-tales adecuados para lograr la manipulación de las sustancias, ya sea separando sus cons-tituyentes o estabilizando mezclas y solucio-nes.

La Dra. Beatríz Marcela Millán Malo es Técnico Acadé-mico Titular del CFATA cuyas áreas de investigación son

la simulación molecular en fluidos y la difracción de rayos-X. E-mail: [email protected].

Erik Gutiérrez Valladares es alumno de la Maestría en Ciencia e Ingeniería de Materiales y está elaborando su

tesis de grado bajo la dirección de la Dra. Millán.Figura 2. Caja de simulación de un electrolito +2:-2 de diámetro simétrico. Las esferas rojas representan aniones y las azules cationes.

Figura 3. Representación del concepto de condiciones periódicas. Suponemos una caja central de simulación (en gris) y ésta se replica a su alrededor para simular un volumen infinito. Si una partícula al moverse sale de la caja central ésta vuelve a entrar por la cara opuesta.


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Los peligros de la caída de ceniza del Volcán de Colima: Evaluación del riesgo en caso de una erupción Pliniana

Rosanna Bonasia

Situado en la zona oeste de la Faja Neovol-cánica Transmexicana, el volcán de Coli-

ma es uno de los más activos en América del Norte. Los registros de ceniza muestran que esta estructura geológica ha tenido más de 25 erupciones explosivas desde 1576. A esta forma explosiva de la actividad se le llama erupción Pliniana. El nombre proviene de la erupción del Vesubio, en Italia, en el año 79 DC, donde por primera vez se observó una columna eruptiva con la típica forma de “hongo”, y fue descrita por Plinio “el joven”.

En una erupción Pliniana la presión de los gases en la cámara magmática es muy fuerte y produce explosiones muy violentas. Gene-ralmente en este tipo de erupciones ocurre una gran emisión de pumicitas (rocas ígneas volcánicas vitreas, con baja densidad y muy po-rosas), además de gases tóxicos y aerosoles. Ello se manifiesta exteriormente como nubes ardientes en forma de pino, que al enfriarse, producen precipitaciones de cenizas cuya magnitud pueden llegar a sepultar ciudades enteras, como fue el caso de Pompeya y Her-culano.

Los eventos Plinianos y sub-Plinianos del vol-cán de Colima han mostrado un tiempo de recurrencia de casi 100 años, a partir de 1606,

y la erupción más reciente ocurrió en 1913. Históricamente, esta última ha sido la mayor erupción del volcán. De hecho, este episodio es una referencia mundial para el riesgo vol-cánico y el diseño de escenarios de peligro, especialmente en lo que se refiere a flujos piroclásticos y lahares. Un flujo piroclástico es una mezcla de partículas sólidas o fundidas y gases expulsados hacia el exterior del edificio volcánico a altas temperaturas que pueden comportarse como un líquido de gran mo-vilidad, ello les confiere un gran poder des-tructivo. Por su parte, los lahares son flujos de material volcánico que acompañan a una erupción volcánica y contienen fragmentos de roca volcánica de todos tamaños. Los la-hares se mueven pendiente abajo y pueden incorporar mucha agua de tal manera que forman un flujo de lodo, cuyo comporta-miento a la distancia parece como el caudal de un río, pero con un densidad de material muy alta.

Pese a la descripción bien documentada del evento de 1913, aún falta evaluar otro pará-metro de gran peligro, la dispersión de ceniza volcánica de caída, la cual aparecería en caso de una posible reincidencia de la actividad ex-plosiva del volcán de Colima.

La ceniza volcánica de caída constituye un pe-ligro grave para las comunidades que viven alrededor de volcanes explosivos activos. Esta ceniza puede causar problemas respiratorios en la población, problemas de tráfico aéreo y terrestre, así como daños a los techos de las casas, tanto en construcciones de baja como de alta calidad. Por ello, la evaluación de esos procesos es de gran importancia para la se-guridad pública, tanto en la propia región volcánica como en el área circunvecina del volcán de Colima, donde actualmente habi-tan aproximadamente 300,000 personas. Por otro lado, un dato curioso es que la ceniza vol-cánica es un buen fertilizante porque protege a la superficie de la tierra de los cambios de temperatura y retiene el agua durante más tiempo, facilitando el crecimiento de bacte-rias y semillas beneficas para los cultivos.

Una reconstrucción reciente de la erupción de 1913 indica que a lo largo del eje de dis-persión, cuya orientación principal fue hacia el noreste, el material piroclástico producido durante la erupción, denominado tefra, tuvo un espesor aproximado de 0.45 m, en una distancia de 8 km, y de 0.15 m a unos 26 km, en los alrededores de Ciudad Guzmán, Jalis-co, donde incluso muchos techos colapsaron por el peso de la ceniza. Estos escenarios de


dispersión pueden ser recurrentes dependiendo de las condiciones del viento, ya que es probable que se repi-tan erupciones de similar magnitud en el futuro. En este contexto, es importante que los diferentes sectores de la sociedad reconozcan el peligro potencial que enfrentan. La percepción del riesgo por caída de ceniza en Colima ha sido fuertemente influida por la gestión política y social, y no por el fenómeno físico en sí, como lo es la creciente actividad volcánica. Por si fuera poco, errores en la gestión de riesgos han mermado la credibilidad de las autoridades y de los científicos frente a la sociedad, y han propiciado la re-sistencia de la población para evacuar la zona de riesgo. Un ejemplo especial que muestra esta resistencia lo constituye la población de la Yerbabuena, una comunidad ubicada al suroeste del volcán, donde los habitantes han vivido la ex-periencia directa del peligro volcánico. Tanto se han acos-tumbrado al peligro que representa el volcán que ya no lo perciben como tal y por ello son reacios a participar en los planes de evacuación de la autoridad local.

Por ello, para evitar esta indiferencia ante el riego de que ocurra nuevamente una erupción Pliniana en el volcán Co-lima, se requiere aumentar y mejorar la información relativa para generar una cultura de protección civil. Recientemen-te, con la Dra. Lucia Capra, los Drs. Giovanni Macedonio y Antonio Costa del Instituto Nacional Italiano de Geofísica y Vulcanología (INGV), y el Dr. Ricardo Saucedo de la Uni-versidad Autónoma de San Luis Potosí, realizamos una eva-luación del peligro con base en simulaciones numéricas de posibles escenarios eruptivos. Para ello utilizamos un programa numérico denominado HAZMAP. Se trata de un modelo basado en una solución semi-analítica de la ecua-ción de advección-difusión-sedimentación de las partículas volcánicas. Este modelo se basa en el supuesto de que más allá de una cierta distancia del centro eruptivo, la dispersión y la sedimentación de la ceniza están determinadas por el transporte que ejerce el viento, así como por la difusión turbulenta y la sedimentación por gravedad. Todos los pa-rámetros necesarios para HAZMAP se encuentran a través de un mejor ajuste con los datos de campo de una erup-ción Pliniana de referencia, es decir, comparando espesores y granulometrías calculados y observados. Para llevarlo a cabo, nos basamos en un estudio estadístico de diferentes perfiles de viento en la región de Colima.

Con este método hemos reconstruido mapas de carga de ceniza y mapas de probabilidad en los que la carga supe-ra un determinado umbral, durante las diferentes estacio-nes del año (Figuras 1 y 2). Los resultados muestran que los vientos de invierno y primavera determinan una carga importante en la dirección este a partir del volcán. Ello lo dedujimos a partir de la correspondiente curva del 1% de

Figura 1. Mapas de probabilidad de carga mayor del valor 100 kg/m2 (columna de izquierda), 200 kg/m2 (columna de derecha), durante las diferentes estaciones del año.


probabilidad de que se supere un umbral de carga de 100 kg/m2, la cual comprende un área de más de 300 km2. Ante este escenario durante el verano podría ocurrir una inversión en la direc-ción del viento que produciría una caída de ceni-zas muy extendida en la dirección oeste. Por otro lado, durante el otoño, el depósito de ceniza afec-taría a una amplia zona alrededor del volcán que comprende a más de 23,000 habitantes. Es per-tinente enfatizar que la vulcanología actual no puede predecir cuándo ocurrirá una erupción. Lo que si puede prever es el tipo y la magnitud, así como las regiones que afectaría. El modelo que elaboramos es una simulación robusta que evalúa la dispersión de la ceniza para un escena-rio eruptivo parecido al de 1913.

Los resultados obtenidos muestran que un es-cenario eruptivo Pliniano del Volcán de Colima podría dañar seriamente más de 10 pequeños pueblos y comunidades, además de afectar po-tencialmente a las ciudades más grandes, como Ciudad Guzmán, San Marcos y Tonila. Estos re-sultados pueden ser utilizados por autoridades como las de Protección Civil y el Ejército, a quie-nes les serviría como apoyo en los planes de mi-tigación de peligro en la zona de Colima. El mapa de riesgo existente para el Volcán Colima mues-tra un área circular que puede verse afectada por la caída de cenizas y no cuantifica el espesor de la ceniza o la probabilidad de exceder los umbrales de carga peligrosa. Estos datos son cruciales para estimar el riesgo asociado.

Rosanna Bonasia es posdoctorante del Centro de Geocien-cias desde abril 2010 y colabora con la Dra. Lucia Capra. Sus

líneas de Investigación son la Vulcanología física, la inver-sión numérica y análisis de depósitos de caída de ceniza, así

como la evaluación del peligro volcánico por erupciones plinianas y caída de ceniza.

Email: [email protected]

Figura 2. Mapas de depósito de cenizas utilizando el programa HAZMAP .Los mapas se construyen a partir de la dirección del viento más frecuente durante cada estación del año.

14No. 17 JULIO - SEPTIEMBRE 2011 14No. 17 JULIO - SEPTIEMBRE 2011

Y usted... ¿qué opina?Consejo Editorial

Aunque la noticia pasó prácticamente desapercibida, recientemente la Orga-

nización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE, http://www.oecd.org) pre-sentó un nuevo índice para medir la calidad de vida de las personas y compararla por paí-ses, a partir de la ordenación personalizada de las prioridades de cada individuo encuestado. La OCDE tiene entre sus objetivos que los paí-ses miembros realicen trabajos entre pares de especialistas encaminados a mostrar la situa-ción de cada país en diferentes rubros como la educación, la economía, el empleo entre muchos otros, con la participación de los sec-tores público, privado y académico.

Por el momento, el índice cubre los 34 paí-ses de la OCDE y está previsto ampliarlo a los grandes emergentes como Brasil, China, India, Indonesia, Rusia y Sudáfrica. México ingresó a esta organización en abril de 1994. El índice se basa en once parámetros (ver Tabla) que la OCDE considera que reflejan el “bienestar”. Este organismo busca que sea cada individuo quien decida cuáles parámetros deben tener un peso relativo mayor o menor para calcular la calificación de dicho país y cómo se ubica éste en relación con los demás. En la Tabla se indica la posición de México con respecto a los extremos y aparecen en rojo aquellos pa-rámetros que no alcanzan la media de 5.

La medida de algunos de estos indicadores se hace con estadísticas oficiales (como el empleo, a partir de la tasa de desempleo y de actividad), y otros a partir de encuestas estandarizadas. La OCDE propone a quien esté interesado, que ingrese a la dirección: http://www.oecdbetterlifeindex.org y elabore su propio índice para tener una idea de qué parámetros priman los ciudadanos cuando

ellos mismos evalúan su concepto de bien-estar. Es un hecho que “no hay ponderación ideal”, ya que el valor que cada ciudadano otorga a diferentes aspectos depende en gran parte de factores culturales. Por otro lado, “estos indicadores sólo son de calidad” y su objetivo no es medir, por ejemplo, el gasto en salud de un país determinado sino la per-cepción que de ello tiene la población. Por el momento no se pueden hacer comparacio-nes temporales, ya que los datos en línea son de 2009. Sin embargo, en el caso de México se sigue observando la desafortunada rela-ción entre el limitado apoyo a la educación y los altos índices de inseguridad. De hecho, a los vergonzosos últimos lugares que ocupa México en educación y seguridad, entre otros, habría que agregar otros parámetros no considerados por la OCDE, y en los cuales, seguramente, la percepción de bienestar en la población nacional obtendría calificaciones igualmente desfavorables en justicia, equi-dad, corrupción y un largo etcétera.

Seguramente los oficialistas criticarán que se está viendo sólo lo negativo, pero la tabla muestra lo bueno y lo malo, los países que hacen la tarea (cuyos ciudadanos han tenido acceso a la educación y se caracterizan por ser muy críticos) y los que de plano obtienen calificaciones muy negativas. Se podrá cues-tionar que es una apreciación subjetiva de la gente, pero ¿acaso se nos olvida quiénes son los que sostienen un país? Seguir cerran-do los ojos es continuar insistiendo en que casos como los de Ciudad Juárez son exa-geraciones, cuando se trata de una realidad que ya no puede ni debe seguir negándose. Tenemos que continuar insistiendo en la edu-cación como la mejor solución a mediano y largo plazo; no sólo nos ayudará a mejorar los índices, sino también a ser más críticos, a abrir los ojos a la realidad que nos rodea y a otor-garnos calificaciones más justas. Por única vez no finalizaremos esta sección con nuestro clásico: “y usted…¿qué opina?”, sino con un: ¿y usted qué?,… ¿opina?

Parámetro Mejor México Peor

Vivienda Canadá (9.6) 3.6 (0) Turquía

Ingresos Luxemburgo (10) 0.7 (0) Chile

Empleo Noruega (9.3) 7.1 (1.8) España

Relaciones sociales Islandia (10) 4.4 (0) Turquía

Educación Finlandia (9.0) 0.4 (0.4) México

Medio ambiente Suecia (10) 5.6 (0) Chile

Gobierno Australia (9.4) 4.7 (2.0) Israel

Salud Suecia (8.2) 3.7 (0.6) Eslovaquia

Satisfacción Dinamarca (10) 6.7 (0) Hungría

Seguridad Japón (9.7) 0 (0) México

Balance entre la vida laboral y la vida privada Dinamarca (9.1) 3.3 (1.9) Turquía


Análisis musicales, celdas solares, robótica y biomateriales: algunas de las temáticas presentadas en el Congreso Interno del Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada.

Los días 6 y 7 de junio actual se desarrolló el Primer Congreso Interno del Centro

de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (CFATA), evento en el que participaron todos los miembros del personal académico de esta dependencia, así como sus estudiantes y dos conferencistas externos. Con la presentación de 24 exposiciones orales y 3 sesiones de car-teles, los académicos tuvieron oportunidad de presentar y de discutir sus avances y proyectos durante dos jornadas en donde re-sultó llamativa la diversidad de campos en donde estas investigaciones, cuyo eje es la física, tienen un impacto tecnológico.

Si bien los trabajos estuvie-ron englobados en cinco ejes temáticos (matemáticas, física de ondas, física médica, nanotecnología y tecnología

aplicada), un importante porcentaje de las presentaciones dejaron en claro la tendencia actual a la multidisciplina. Los estudiantes Jorge Armando Barragán Contreras, Eduar-do Fernández Domínguez y Minerva Robles Agudo obtuvieron el primero, segundo y ter-cer lugar del concurso de carteles, respectiva-mente. El Dr. Ramiro Pérez Campos, Director del CFATA inauguró el evento y la apertura de

conferencias estuvo a cargo del Dr. Horacio Estrada, quien presentó el Programa Nacional para el Desarrollo de Sistemas Micro-Electro-Mecánicos (MEMS), dirigido por él y en donde participa el CFATA. Por su parte, la Dra. Julieta Fierro, líder en divulgación científica, cerró el evento con una conferencia para todo públi-co titulada “La Astronomía de México”.

Dr. Ramiro Pérez CamposDirector del CFATA

Dra. Julieta FierroInvestigadora del Instituto de Astronomía de la UNAM

educación: ¿cómo construir el futuro? · papel durante la revolución mexicana, ahora carece de...

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