EL MUNDO DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

Desde la radio hasta los rayos gamma, pasando por la luz, son las mismas ondas pero de diferente frecuencia. La velocidad de las ondas es constante: 300.000 kilómetros por segundo

Por Tomás Unger
En una mesa de la Tiendecita Blanca una persona se conecta a Internet con su laptop, comunicado a su servidor sin alambre, por Wi Fi*. La conexión inalámbrica es por ondas electromagnéticas, las mismas que nos traen la radio, la TV y la luz, pasando por las radiografías. Todas las ondas mencionadas tienen la misma velocidad y solo se diferencian en su longitud.

LOS PASOS
En 1867 el físico inglés J. C. Maxwell definió matemáticamente la naturaleza de las ondas electromagnéticas. Veinte años después, el físico alemán H. Hertz descubrió que su naturaleza es igual a la de la luz y el calor: la propagación periódica de una perturbación a través del espacio en forma de ondas. Quedó establecido que la velocidad de las ondas es constante: 300.000 kilómetros por segundo y lo que varía es la frecuencia y longitud de la onda. Estas se pueden comparar a los pasos con los cuales avanza la onda, que siempre debe cubrir la misma distancia en el mismo tiempo. La longitud del paso multiplicada por su frecuencia siempre debe cubrir 300.000 kilómetros en un segundo.

Cuanto más largos los pasos (longitud de onda), menor el número de pasos que debe dar para cubrir la distancia en un segundo. Con pasos de 1 km, bastan 300.000 por segundo para cubrir la distancia. Una onda larga de radio de 1 km da 300 mil oscilaciones (pasos) por segundo y se dice que tiene una frecuencia de 300 kilociclos o kHz**. Si el paso es más corto, como una onda de televisión, de 1 m, necesitará dar mil veces más pasos para cubrir la distancia en el mismo tiempo: 300 millones de ciclos (300 MHz).

"Con ondas largas en 1902, el telégrafo sin hilos cruzó el Atlántico y nació la era de la radio"

RADIO Y TV
A medida que se acortan los pasos (longitud de onda), aumentan su número (frecuencia) y su energía. Las ondas de radio que van desde la larga de la AM (amplitud modulada) de cientos de metros hasta las de alta frecuencia (VHF, UHF, EHF) entre los 10 m y los 10 cm. A diferencia de las ondas largas, que rebotan en la ionósfera y permiten oír radio más allá del horizonte, las de alta frecuencia la atraviesan y salen al espacio. En estas frecuencias están la radio FM, la TV y las comunicaciones por satélite.

Más cortas son las del radar y las microondas: entre 1 cm y 10 cm.
En este rango la frecuencia va de los 100 millones a más de 1.000 millones de oscilaciones (de cien MHz a un GHz***). En este rango están las microondas, los celulares y la que comunica a la computadora con el Wi Fi. Más cortas aun son las llamadas ondas infrarrojas (por ser más largas que la luz roja), con una centésima de milímetro (10 micrómetros) llegando a una milésima de milímetro (una micra). El rango de las infrarrojas tiene una frecuencia que se cuenta en Terahercio (THz), millones de millones, una cifra que tiene de 12 a 15 ceros.

LA LUZ
Aun más corta es la longitud de onda que atraviesa fácilmente nuestra atmósfera, la de la luz visible, que se mide en nanómetros (nm), millonésimas de milímetro. La onda más larga de luz visible es la roja, con 760 nm. Más cortas son la amarilla con 600 nm, la verde con 500 nm, hasta la más corta, la violeta con 380 nm. Estas, más las frecuencias intermedias, dan el arco iris que van desde el rojo al violeta.

Más allá está la ultravioleta, que ya no vemos pero quema la piel, con una longitud de onda entre los 300 y los 10 nm. Esta onda para cubrir 300 mil kilómetros tiene que dar muchos pasos; para la ultravioleta más corta, son 30 Petahercio (PHz), una cifra con 16 ceros. Las ondas se siguen acortando para los rayos X, que comienzan en un nanómetro. Más potentes y cortos que los rayos ultravioleta, los X atraviesan el cuerpo en las radiografías, y se usan para destruir tejidos cancerosos. Su frecuencia se mide en cientos de PHz, y su longitud en picómetros (mil millonésimas de milímetro).

"El primer uso de las ondas electromagnéticas para enviar un mensaje lo hizo marconi en 1896"

En el extremo del espectro electromagnético están los rayos gamma, la radiación más corta, más energética y de mayor frecuencia del Universo. Con una longitud del orden de los 10 picómetros, son las ondas que nos llegan de estrellas que colapsan, desde las más lejanas galaxias, con una energía un millón de veces mayor a la de la luz visible. La radiación gamma es la de los materiales radiactivos como el plutonio 239. Por ser la más corta del espectro electromagnético, es también la de mayor frecuencia (entre 30 y 300 EHz, Exahercio), una cifra con 19 o 20 ceros.

LASCOMUNICACIONES
El primer uso de las ondas electromagnéticas para enviar un mensaje lo hizo Marconi en 1896. Una corriente, al pasar por una antena, emitía la onda, que era captada a 2 km por otra antena. El mensaje fue codificado en morse por la duración de la señal (puntos y rayas) como el telégrafo, pero sin hilos.

Con ondas largas, en 1902, el telégrafo sin hilos cruzó el Atlántico y nació la era de la radio. El siguiente paso sería modular y transmitir a distancia el sonido, adaptando la tecnología del teléfono al telégrafo sin hilos. Próximamente nos ocuparemos de la modulación y su relación con la frecuencia, el ubicuo "ancho de banda".

* Wi Fi es un sistema de envío de datos por redes de computadoras con ondas de radio en lugar de cable.

** Hertz, en honor al físico alemán, es la medida de frecuencia de una oscilación por segundo. Kilo (del griego mil) hercio son mil oscilaciones por segundo.

*** Mega (grande) y giga (gigante) son prefijos de origen griego e indican un millón y mil millones. THz [del griego tera (monstruo) indica un millón de millones]

TECNOLOGÍA. Estudiadas desde hace más de 140 años, las ondas electromagnéticas son utilizados para la transmisión de la televisión, la radio y la luz. Las conexiones inalámbricas de Internet tambien usar ese tipo de ondas.

"Los científicos no se deben ir"

ENTREVISTA. FABIOLA LEÓN-VELARDE

Tras convertirse en la primera rectora de la Universidad Cayetano Heredia, fue incorporada a la Academia Nacional de Ciencias.


Por Bruno Ortiz Bisso

Desde muy pequeña la doctora Fabiola León-Velarde Servetto se sintió atraída por la ciencia. La principal influencia la tuvo de su padre, veterinario de profesión, quien además le facilitó el acceso a diversos libros de ciencias. Luego ingresó a la Universidad Peruana Cayetano Heredia y optó por biología. Después, encontró en el doctor Carlos Monge Cassinelli el mentor que la impulsó en el campo de la investigación científica. Realizó diversos trabajos ligados con el mal de montaña crónico o mal de Monge y se doctoró en fisiología.

Tras realizar diversos estudios complementarios en Estados Unidos, Alemania y Francia --donde incluso ejerció la docencia durante seis años-- regresó al Perú, a su alma máter, y fue durante cinco años vicerrectora de Investigación. Ha recibido diversos galardones y en mayo del 2008 se convirtió en la primera mujer rectora de esa universidad. Hace unas semanas fue incorporada a la Academia Nacional de Ciencias del Perú.

Si bien la doctora León-Velarde reconoce que hoy se habla más de la investigación y de la ciencia, considera que queda mucho por hacer para incentivar el trabajo de los científicos locales y evitar que prefieran irse del país.

Usted ha visto desde distintos puntos de vista, desde distintas instancias y desde diversos países la investigación científica. ¿Cree que ha cambiado en algo la situación en el país?
Hay un aspecto positivo porque ahora se habla más del tema y eso es importante, pero hay más esfuerzos en el papel y el investigador no siente realmente el cambio. Sigue sin tener recursos para investigar. Por primera vez el Perú se ha arriesgado con un fondo del Banco Interamericano de Desarrollo para la ciencia y tecnología, pero es poco para los estándares que debiéramos tener. Argentina ya tiene como tres o cuatro de esos préstamos y pese a que ha sufrido las peores crisis no ha dejado de optar por un fondo para ciencia y tecnología. Hay organismos como el Concytec que manejan el mismo presupuesto desde hace varios años. Cuando lo saben en otros países no pueden creerlo.

¿Las autoridades no tienen confianza en invertir en investigación porque no tienen una devolución en el corto plazo?
Creo que hay algo de eso. Cada gobierno de turno quiere dejar logros concretos y puede pensar que si apuesta por la ciencia y la tecnología a lo mejor los resultados no se ven en estos cinco años, sino en los siguientes. Creo que cada vez se entiende más sobre la investigación, pero no se traduce en esfuerzos concretos.

¿Qué tan importante es vincular a la universidad con la empresa?
Es fundamental. En todos los países donde se ha tenido éxito el desarrollo a través de la ciencia y tecnología fue por la vinculación entre el Estado, la empresa y la universidad. Cuando se ofrece que la universidad puede solucionar algunos problemas de la empresa, esta se entusiasma. Pero deberían haber incentivos para que la empresa participe y evitar que los científicos se vayan del país.


¿Nuestra biodiversidad da mucho material para la investigación?
En el tema de nuestros productos naturales tenemos posibilidades enormes. Exportar dando valor agregado a nuestras frutas, hortalizas o tubérculos andinos. Sin embargo, nos tiene preocupados que las cosas se estén mezclando en el tema de los transgénicos.

¿En qué sentido?
Una cosa es que no debemos aceptar que nos traigan cuatro semillas transgénicas y llenar nuestra agricultura de pocas semillas de ese tipo hechas por grandes transnacionales. Eso nadie lo quiere. Pero no permitir que se hagan organismos genéticamente modificados, eso sí que sería una locura. Me parece que por un tema de desconocimiento la gente toma posiciones drásticas. Hay que hacer un deslinde: no hay que decidir por una opción. Podemos ser un país orgánico y a la vez hacer investigación científica de nuestros productos para darles un valor agregado.

Los Nobel de ciencia del 2008

Estudios sobre las proteínas fluorescentes, el virus del papiloma humano y las partículas subatómicas fueron los galardonados este año

Por Tomás Unger

Este año la Academia Sueca otorgó los premios Nobel de ciencias a tres grupos de investigadores. Tanto en química como en física y medicina fueron tres los galardonados que se repartirán 1,4 millones de dólares, el de química en partes iguales. Los premios de medicina y física son la mitad para uno de los investigadores, y una cuarta parte para los otros dos.

DE LA MALAGUA AL CONEJO
Los ganadores del Nobel de Química fueron Osamu Shimomura, de 80 años, profesor jubilado de la Universidad de Boston; Martín Chalfie, 61 años, biólogo de la Universidad de Columbia; y Roger Y. Tsien, de 56 años, farmacólogo de la Universidad de California. En 1962 Shimomura, impresionado por la fosforescencia de una malagua de la costa del Pacífico de Norteamérica, logró aislar la proteína luminiscente. Al exponerla a la luz solar tenía luminiscencia verdosa, verde bajo la luz ultravioleta y amarilla bajo la luz incandescente. Shimomura descubrió que consta de 238 aminoácidos enrollados en forma cilíndrica, la describió y la bautizó GFP (proteína verde fluorescente).

Veintiséis años más tarde, el doctor Chalfie decidió usar la proteína GFP como un marcador en sus estudios de un gusano transparente. Al iluminar la proteína podría detectar cuando los genes actúan para producirla. Chalfie logró introducir el gen de la proteína GPF en la bacteria 'Escherichia coli' y luego en el gusano. Al iluminarlos con luz ultravioleta pudo detectar el desplazamiento de la proteína por su fluorescencia verde.

El doctor Tsien estaba dedicado a una actividad similar, pero necesitaba más colores para diferenciar proteínas. Esto lo logró mutando el gen que produce GFP y haciendo que brille en azul en lugar de verde; otra mutación ha obtenido fluorescencia roja. Actualmente, con la diversidad de colores es posible seguir simultáneamente varias actividades dentro del mismo organismo. El descubrimiento de Shimomura y los logros de Chalfie y Tsien, además de merecer el Nobel, han permitido a un laboratorio producir un conejo que emite luz de color verde.

El SIDA Y EL PAPILOMA
La mitad del premio Nobel de Medicina es para el doctor Harald zur Hausen, de 72 años, de la Universidad de Heidelberg. Zur Hausen es el descubridor del virus del papiloma humano (VPH) y postuló la tesis de que este produce el cáncer cervical de las mujeres, el que causa más muertes después del cáncer de mama. Validada la tesis postulada por Zur Hausen, se logró una vacuna contra el cáncer cervical.

La otra mitad del premio se dividirá entre los virólogos franceses Luc Montaigner, de 66 años, y Francois Barré-Sinoussi, de 61 años, ambos del Instituto Pasteur de París. Los investigadores franceses publicaron en 1983 un informe que identificaba un nuevo virus: el VIH (virus de la inmunodeficiencia humana), causante del sida. El trascendental descubrimiento permitió crear un sistema para identificar la sangre contaminada y eventualmente desarrollar medicinas que prolongan la vida de las víctimas del sida.

Desde que fue descubierto el virus, hace más de 25 años, el sida ha matado a más de 25 millones de personas y se calcula en más de 33 millones el número de portadores del virus. Esto ha convertido al sida en una de las peores epidemias en la historia de la humanidad, pero, gracias al descubrimiento del VIH, la enfermedad es también identificada y enfrentada en más corto tiempo.

El premio otorgado a los médicos franceses por el VIH es uno de los que mayor investigación ha requerido por parte de la Academia Sueca. Esto se debe a que, en su momento, hubo un conflicto con el investigador norteamericano Robert Gallo, quien se atribuyó el descubrimiento del virus. La polémica requirió la intervención de los presidentes de EE.UU. y Francia para no convertirse en un tema político. Finalmente, una larga investigación estableció la prioridad de Montaigner, hoy confirmada por el prestigioso premio, y concluyó un conflicto que adquirió proporciones inusuales.

SIMETRÍA Y ANTIMATERIA
La mitad del Premio Nobel de Física es para Yoichiro Nambu, de 87 años, del Instituto Enrico Fermi de la Universidad de Chicago. La otra mitad se reparte entre Makoto Kobayashi, de 64 años, del Centro de Investigación de Tsukuba, y Toshihide Maskawa, de 68 años, de la Universidad de Kioto. El doctor Nambu, cuando estudiaba la superconductividad, llegó a la conclusión de que en ciertos casos no se cumple la ley de la simetría, una de las que gobiernan el comportamiento de las partículas subatómicas.

El planteamiento de Nambu abrió una nueva era en la física de partículas subatómicas. El principio del incumplimiento de la simetría es el que eventualmente ha dado lugar a los experimentos que se llevarán a cabo en el Gran Colisionador de Partículas o LHC (ver esta página de fecha 23 de setiembre del 2008).

Los postulados del doctor Nambu explican cómo se mantienen unidos los protones en el núcleo de los átomos y por qué existe una variedad de átomos. De otro modo solo habría hidrógeno, con un solo protón en el núcleo. La ruptura de simetría también explica por qué no hay antimateria, solo materia.

Los doctores Kobayashi y Maskawa postularon en 1972 que hay tres familias de las partículas elementales llamadas quarks. Su trabajo permitió continuar los descubrimientos sobre partículas subatómicas que le valieron en 1964 el Premio Nobel a los físicos norteamericanos J.W. Cronin y V. L. Fitch, y entre 1974 y 1994, cumpliendo con la predicción de Kobayashi y Maskawa, fueron descubiertos los quarks faltantes. Para Shimomura y Nambu pasaron más de 30 años hasta la confirmación de sus postulados y más de 40 para el Nobel. Demoró pero llegó.

Peruanos participan en feria de tecnología iberoamericana

Llevan proyectos sobre arte, música, robótica, educación e inclusión digital. Delegaciones de 22 países participan en esta reunión de alcance mundia

Por Bruno Ortiz Bisso

Hace 11 años se creó en Málaga (España) el Campus Party, una actividad en la que miles de personas se reúnen con la finalidad de compartir inquietudes, intercambiar experiencias y realizar diversas acciones relacionadas con las comunicaciones y las nuevas tecnologías.

"Se trata de una semana en la cual los apasionados por la tecnología se reúnen para compartir conocimientos, conocer lo último del tema y pasar unos días de diversión y aprendizaje. Por eso se llama Campus Party, porque tiene su parte de aprendizaje, de adquirir conocimientos y relacionarse con nuevos ingenios y nuevos mundos, pero también su parte de ocio y de encuentro entre jóvenes que van a pasar unos días inolvidables conociendo a gente con sus mismas pasiones", explica Juan Negrillo, director de Campus Party Iberoamérica.

Esta semana, la reunión se ha hecho realmente internacional al elegir El Salvador como sede del primer Campus Party Iberoamérica. Y entre las delegaciones de los 22 países participantes se encuentra la peruana, cuyos integrantes esperan intercambiar experiencias y conocimientos con sus pares de habla hispana.

LOS PROYECTOS
Christian Arakaki participa con un proyecto de difusión de animación en formato multimedia a través de Internet. "Mi idea es rescatar los mitos y leyendas regionales del Perú y difundirlas con este formato", explica.

Miguel Parejas presentará un programa de capacitación técnica usando las nuevas tecnologías de la información. Además, ha desarrollado novedosos contenidos digitalizados, e-learning y evaluaciones en línea.

Fernando Escudero es profesor de robótica educativa en el CEO María Auxiliadora en Barrios Altos. Junto con los alumnos ha desarrollado diversos prototipos de robots. A El Salvador llevará uno creado especialmente para la ocasión: un robot espía que se mueve a control remoto y permite la transmisión de señal de audio y video en un radio de 100 metros.

Juan Arellano compartirá con los asistentes su experiencia como editor peruano del blog participativo de noticias internacionales Global Voices y Elio Guerrero presentará una propuesta de alfabetización digital.

Además participarán Omar Lavalle, Luis Gustavo Lira --con una incubadora de proyectos sociales e inclusión digital--, David Chau y Paulo César Agurto.

El Perú también interviene en dos proyectos que serán presentados en el foro de innovación. Se trata de Webmasters sin fronteras, un programa de formación profesional e inserción laboral para jóvenes de escasos recursos económicos y Eduka.me un sistema de clases multimedia con la intención de abaratar costos a las familias, es decir, ahorrarles el material escolar.

MÁS DATOS
El Campus Party Iberoamérica se desarrolla del 28 de octubre hasta el 1 de noviembre.4Esta actividad forma parte de la agenda oficial de la XVIII Cumbre Iberoamericana de Jefes de Estado y de Gobierno realizada en El Salvador.

TESTIMONIO
Es entrenimiento tecnológico puro*En junio tuve la oportunidad de participar en el encuentro organizado en Bogotá, en el centro de convenciones Cofrerías de 62.000 m2. Se usaron cuatro coliseos del lugar. En el primero se realizaban los talleres y había acceso a Internet, en el segundo y el tercero se exponían diversos productos, y en el cuarto estaba la zona para que los asistentes acampen.

Durante el día se dictaron cursos prácticos sobre blog, software libre, creación de juegos y robótica. En las madrugadas hubo concursos de Play Station y juegos en red.

Allí pude conocer a mucha gente interesante, así como saber más sobre la tecnología en otros países.

Espero que el Campus Party llegue alguna vez al Perú. Estoy más que seguro de que aquí --como ha sucedido en otros lugares-- habría un lleno total y una experiencia enriquecedora para muchos.

El Perú produce radioisótopos para uso medicinal

SIRVEN PARA RADIOTERAPIA, RADIODIAGNÓSTICO Y TRATAMIENTO DE METÁSTASIS

El Perú es uno de los pocos países productores de radioisótopos, elementos químicos necesarios para el tratamiento de cáncer, la radioterapia, la radiología, la diagnosis, entre otros.

Así lo revela el Instituto Peruano de Energía Nuclear (IPEN) al señalar que los radioisótopos producidos en esa institución son el Iodo 131, que se usa para la radioterapia de tiroides; el Tecnecio 99m, que es empleado en el radiodiagnóstico; el Samario 153, que es un paliativo del dolor en casos de metástasis ósea; el Iridio 192 (Alabres), usado para la braquiterapia; y el Iridio 192 (discos), empleado para la gammagrafía industrial (diagnóstico de soldaduras en tanques, cañerías, etc.).

El ingeniero Manuel Castro, jefe de la planta de producción de radioisótopos del IPEN, informó que en América Latina existen solo cinco reactores nucleares que producen los radioisótopos que, en algunos casos, solo satisfacen las necesidades nacionales.

"Estos centros son CNEA (Buenos Aires), IPEN (Sao Paulo), CCHEN (Santiago de Chile), ININ (México) e IPEN (Lima). Además existen los ciclotrones (aceleradores de partículas) del IPEN (Sao Paulo), IEN (Río de Janeiro) y otros instalados en ocho ciudades latinoamericanas", añadió.

Explicó que en la medicina nuclear se usan los radioisótopos para obtener imágenes, las cuales proveen de la información necesaria para diagnosticar el funcionamiento de los órganos de las personas o el tratamiento adecuado.

"Algunos tipos de cáncer pueden ser tratados con radioterapia. Las células malignas son destruidas por la radiación. La demanda de los radioisótopos se incrementa rápidamente y cada año se llevan a cabo millones de procedimientos e medicina nuclear", añadió.

Metano, el gas natural

Los carbohidratos fosilizados se convierten en hidrocarburos, de los cuales el más liviano es el gas natural, metano (CH4).

Por Tomás Unger


El 87% de todas las formas de energía que usamos corresponde a hidrocarburos. El carbón, del que nos ocupamos hace dos semanas, junto al petróleo genera 64%, el gas genera el 23% (equivalente a unos 50 millones de barriles de petróleo al día).Un 12% es generado con hidroeléctricas y plantas nucleares. Todas las demás formas de energía --eólica, solar, geotérmica, etc.-- representan solo el 1%.El gas natural es un hidrocarburo fósil atrapado bajo la tierra en depósitos que alcanzan enormes dimensiones. Como todo hidrocarburo, el gas natural, compuesto de carbono e hidrógeno, es un combustible con alto contenido de energía, de especial interés para los peruanos debido a que contamos con él.

El gas natural contiene principalmente metano*, el hidrocarburo más liviano (CH4), pero tiene otros gases como propano (C2H6), butano (C4H10) y pentano (C5H12), hidrocarburos más pesados que se condensan, nitrógeno y ácido sulfhídrico. Los depósitos de gas natural también son la principal fuente de helio (He).La proporción de los diversos componentes varía de un depósito a otro, siendo la típica: de 70% a 90% de metano, de 5% a 15% de etano y menos de 5% de propano y butano. El resto son los otros componentes mencionados. El principal uso del gas natural es como combustible, pero también se emplea en la fabricación de abonos, plásticos y vidrio, entre otros.

LOS DEPÓSITOS
El gas natural se encuentra en todos los continentes, con los mayores depósitos en el Hemisferio Norte. El mayor depósito del mundo, llamado Para Sur abarca 9.700 km2 en dos países, Irán y Qatar, y contiene 35 millones de millones de m3 (TCM)** de gas. Se estima que puede contener hasta 51 TCM, equivalentes a 360.000 millones de barriles de petróleo, siendo la más grande acumulación de hidrocarburos del mundo. El siguiente campo está en Rusia con más de 10 TCM. Argel está en tercer lugar con un campo de 3,5 TCM. Los dos que siguen también están en Rusia y suman 5,8 TCM.

El campo más grande de nuestro hemisferio está en EE.UU., en Hugoton, Kansas, con 2,3 TCM. Nuestro yacimiento de Camisea, pequeño en comparación con los gigantes, tiene un volumen probado de 0,24 TCM de gas, más 482 millones de barriles de hidrocarburos líquidos, y un potencial estimado de 0,31 TCM, o sea 310 mil millones de m3.Aunque no se compara con los grandes yacimientos, se estima que Camisea durará 30 años al ritmo de explotación previsto.

COMPRIMIDO
Tras un proceso de limpieza, separación y condensación de los hidrocarburos más pesados, el gas --casi puro metano-- se odoriza (para detectar fugas) y distribuye por tuberías o se envasa. El metano es incoloro, inodoro, insípido e inocuo. Con un contenido calórico similar al de la gasolina, es un excelente combustible pero, por ser el hidrocarburo más liviano, hierve a muy baja temperatura (-161,6 C °).Esto hace costoso licuarlo y, donde es posible, se transporta por tuberías y se utiliza comprimido.

Por su baja densidad, el metano tiene que comprimirse a menos de un centésimo del volumen que ocuparía a presión atmosférica. Esto obliga a almacenarlo en tanques muy resistentes, probados a más de 275 atmósferas (más de 280 Kg. por cm2).La aplicación principal del GNC es la generación de energía, pero también tiene uso doméstico (calefacción, cocina) y automotriz. Como sustituto de la gasolina y el diésel, el gas natural comprimido (GNC) es más limpio y más seguro, porque siendo más liviano que el aire, se eleva y dispersa muy rápido. Sin embargo, si se mantiene en el aire en una proporción entre 5% y 15% puede explosionar.

A pesar de tener un contenido de energía similar a la gasolina, en uso automotriz el metano rinde entre 10 y 15 % menos, debido a su menor densidad y a que los motores para gasolina no pueden aprovechar su alto octanaje (entre 120 y 130).Los motores especialmente construidos para GNC logran un mayor rendimiento. Actualmente más de 5 millones de automóviles usan GNC, principalmente en Argentina, seguida por Brasil, Pakistán, Italia, Irán y Tailandia.

TAMBIÉN LICUADO
Donde no es económico llevar el gas natural por tubería, se lo licua. Este es un proceso que requiere comprimir y enfriar el gas varias veces. En el proceso se captura el helio, se condensan los hidrocarburos más pesados y se eliminan las impurezas. El gas natural, una vez licuado (GNL), reduce a 1/600 su volumen. El GNL es un líquido transparente no corrosivo e inocuo, más de 90% metano, con algo de etano, propano y butano, y un contenido de energía similar al de la gasolina.

Con un peso específico entre 0,41 y 0,5 Kg. por litro, la mitad del peso del agua, el GNL tiene mayor densidad de energía que la gasolina. La razón de su reducido uso es el costo. Una planta de liquefacción cuesta miles de millones de dólares y el GNL se transporta en barcos refrigerados que cuestan más de 300 millones. La mayor planta de GNL (5,2 millones de toneladas/año) está en Trinidad Tobago y en Qatar están construyendo una que producirá el triple. En el Perú tenemos en construcción cerca de Chincha la planta de GNL de Melchorita, de la que nos ocuparemos próximamente, así como del gas licuado de petróleo (GLP), una mezcla de hidrocarburos más pesados.

· El metano también se encuentra como biogás producido en pantanos, rellenos sanitarios, excremento y por bacterias anaeróbicas (que viven sin oxígeno).
·
** TCM (Tera Cubic Meters) terametros cúbicos. El prefijo tera (del griego: monstruo) indica un millón de millones, una cifra con 12 ceros.

Carbohidratos e hidrocarburos

FUENTES DE ENERGÍA (I)

Con la radiación solar las plantas combinan carbono con hidrógeno, la fuente de energía para la vida. La vida en la Tierra se mantiene por la radiación solar.

Por Tomás Unger

Todo lo que se mueve en la Tierra requiere de energía. Desde los microorganismos hasta los animales, pasando por las plantas, consumen energía para mantenerse vivos, alimentarse y reproducirse.

La fuente de energía que lo hace posible es el Sol.

La energía, la capacidad de hacer un trabajo, tiene cinco formas intercambiables: química, térmica, eléctrica, mecánica y radiante. Por ejemplo, la energía térmica (calor), al hervir agua, se transforma en energía mecánica (presión de vapor) y mueve la turbina que, girando un dinamo, la transforma en eléctrica. La energía eléctrica, al pasar por la resistencia de una cocina se convierte en térmica (calor) y en una bombilla se convierte en radiante (luz), más el calor que se pierde.

Estas transformaciones nos permiten usar todos nuestros artefactos, pero el origen de la energía que los mueve siempre es el Sol. La vida en la Tierra, que aún no sabemos cómo surgió, se mantiene por la radiación solar.

EL ORIGEN
Todos los seres vivos usan la energía que, atravesando 150 millones de kilómetros de vacío, nos llega del Sol como radiación electromagnética. Hace 3 mil millones de años las algas primitivas --usando la radiación solar, dióxido de carbono (CO2 ) y agua-- unieron carbono (C) con hidrógeno (H) y liberaron oxígeno (O).

El proceso sigue hasta hoy.

Las plantas combinan el CO2 con agua para formar carbohidratos, compuestos de carbono, hidrógeno y agua, liberando oxígeno. La vida en la Tierra en todas sus formas depende de estos carbohidratos, porque la combinación CH contiene la energía que hace posible la vida.

Aun los animales puramente carnívoros, para alimentarse, viven de los carbohidratos que comieron sus presas. Es más, las diversas formas de energía que usamos para mover nuestra gran variedad de máquinas también proviene en gran parte de los carbohidratos, convertidos en hidrocarburos, y otras variantes de la energía radiante del Sol.

La mayor parte de la energía que usamos para mover nuestra maquinaria, calentar nuestra comida y casas, y mover medios de transporte, proviene de hidrocarburos. Estos son carbohidratos que la presión y el tiempo convirtieron en fósiles, compuestos que contienen solo carbono (C) e hidrógeno (H), cuya unión almacena la energía tomada del Sol.

Al romperse esta unión por combustión, el hidrógeno y el carbono se combinan con oxígeno formando agua y CO2, y liberan energía térmica (calor).

LOS HIDROCARBUROS
Los hidrocarburos se formaron a través de cientos de millones de años con los carbohidratos (plantas y animales) atrapados en la Tierra y sometidos a presión. Se trata de fósiles o minerales, nombres que se da a los hidrocarburos combustibles: el carbón, el petróleo y el gas. Atrapados en la Tierra es hoy la principal fuente de energía de nuestra civilización.

Todas las demás, con excepción de la energía nuclear, también provienen del Sol.

El agua que mueve las hidroeléctricas fue levantada por el calor del Sol, como los vientos que mueven las hélices que generan electricidad.

LA CONVERSIÓN
Las formas de energía son intercambiables, aunque siempre con una pérdida. La energía química contenida en los hidrocarburos, liberada por combustión, termina saliendo por nuestros enchufes como energía eléctrica. De acuerdo con el uso, hacemos otros cambios: para iluminar convertimos la energía eléctrica en radiante (luz), como la que originalmente creó los hidrocarburos.


Para cocinar usamos la térmica y para mover tranvías la eléctrica.

Si tomamos en cuenta la pérdida que hay cada vez que transformamos una forma de energía en otra, es más fácil de entender por qué consumimos más de 6.000 millones de toneladas de carbón al año y cerca de 90 millones de barriles de petróleo al día, además de los millones de metros cúbicos de gas.

El 87% de la energía que usamos hoy proviene de hidrocarburos. Del 13% restante, 6% es energía hidroeléctrica (caídas de agua) y otro 6% es nuclear. Todas las demás formas de energía representan solo el 1%.

El calentamiento global y el costo del petróleo están acelerando el cambio, pero este es difícil en sectores como el transporte. Las cifras reflejan nuestra dependencia de los hidrocarburos.

EL CARBÓN
De los hidrocarburos que producen el 87% de la energía mundial, el 33% es carbón. Este es un mineral principalmente formado por carbono e hidrógeno, con pequeñas cantidades de otros elementos, incluyendo azufre. El carbón es el principal generador de electricidad y el principal emisor de CO2 en el mundo.

Anualmente se queman unos 6.400 millones de toneladas de carbón, siendo los principales productores China (2.500 millones de toneladas) seguido de EE.UU. (1.000 millones de toneladas)*.

El carbón, residuo fosilizado de plantas y animales de hace 300 millones de años, tiene diversas formas: desde la turba, un carbón que no ha terminado de formarse, hasta el grafito, usado como lubricante y en lápices. Un carbón combustible es la lianita (carbón marrón) que se utiliza exclusivamente para generar energía eléctrica.


El carbón bituminoso (hulla) es el más conocido, generalmente negro o de un marrón muy oscuro, es el más usado para generar energía y para fabricar coque (que se quema sin humo, usado en la fabricación del acero).

La forma más valiosa del carbón, la antracita (del griego 'ántrax' = 'carbón'), es una piedra negra brillante más dura que otros carbones. Con un contenido de carbono entre 92% y 98% y el más alto contenido de energía de todas las formas del carbón, la antracita ha sido tradicionalmente el combustible para la calefacción. Las minas más conocidas de antracita son las de Gales en Inglaterra y las de Pensilvania en EE.UU. También hay depósitos de antracita en las Montañas Rocosas y en los Andes peruanos.

De las plantas y animales fosilizados cuya energía usamos, el carbón ocupa el segundo lugar.

Al carbón, que genera un 26% de la energía mundial, lo sigue el gas con 23%. El primer lugar lo ocupa el petróleo, que genera el 38% de la energía mundial. Del gas y del petróleo nos ocuparemos próximamente.

* Los siguientes lugares los ocupan India (con 478 millones de toneladas), Australia (400), Rusia (315), Sudáfrica (270), Alemania (200), Indonesia (175), Polonia (150).

El reto de la ciencia


Por Modesto Montoya. Físico

Aquellos que estamos convencidos de que el país no podrá salir de la pobreza sin ciencia y tecnología, hemos quedado defraudados del discurso a la nación que pronunció el presidente.

Alan García. La palabra ciencia, ni la pronunció.

Dijo, en cambio, que el país requiere más tecnología y máquinas, por ello, el Gobierno redujo los aranceles el año pasado y las importaciones aumentaron 32% en ese período.

La raíz del desdén por la tecnología en nuestro país está precisamente en la confusión que tienen nuestros políticos y empresarios cuando se refieren a ese concepto.

Numerosos pensadores, como Mario Bunge, señalan que la técnica (o tecnología, como dicen los anglizados) no es una pila de artefactos, sino un cuerpo de ideas.

Francisco Miró Quesada señala que "no se puede hablar de tecnología sin hablar de ciencia, y no se puede hablar de ciencia si uno no se ha quemado las pestañas durante años tratando de comprender lo que ella en sí misma significa para el decurso de la historia humana".

Pero es tiempo de que nuestros líderes se quemen un poco las pestañas y, en los momentos más importantes de nuestra historia, nos hablen de ciencia y tecnología, en vez de aturdirnos con cifras escogidas para ocultar la falta de planes para el futuro del país.

La gran mayoría de políticos en nuestro país evita las palabras ciencia y tecnología.

Según Miguel Ángel Quintanilla, esto nos viene de España, y cree que nuestro mundo cultural, nuestro ámbito cultural, es uno de los mundos, de las tradiciones culturales, en el que más dificultad ha habido para conseguir una reflexión libre, de carácter.

Intelectual, una reconstrucción intelectual de una experiencia vinculada a la ciencia, a la tecnología, durante siglos.

Hace cinco siglos, según Américo Castro, pensar en forma original, construir edificios conceptuales nuevos, independientes de lo que la ortodoxia religiosa política imponía, era ser sospechoso de herejía, no por lo que se pensara, sino por el hecho de pensar.

Los artefactos, las máquinas, son productos de la tecnología.

La tecnología es el saber hacer esas máquinas.

Está en el cerebro de los técnicos, ingenieros y científicos que trabajaron para construir esas máquinas.

La tecnología no se compra, se forma en la mente colectiva de los pueblos a través de la educación y la investigación.

Para que nuestro país no se reduzca a comprar máquinas y más bien exporte productos o servicios tecnológicos de alto valor, debe formarse un verdadero.

Sistema Nacional de Ciencia y Tecnología, en el que, a través de la investigación, se resuelvan los problemas tecnológicos más urgentes, uno de los cuales es brindar agua sin tener que comprar máquinas ni quemar combustible para desalinizar agua de mar.

La tecnología no se compra.

Está, por ejemplo, en los cerebros de miles de científicos e ingenieros peruanos que no pueden regresar al Perú porque el gobierno actual restableció la prohibición de nombrarlos en los institutos de ciencia y tecnología.

Cuando comprendamos estos conceptos elementales para el hombre del siglo XXI, habremos empezado un período de esperanza, en el que la palabra ciencia esté presente en los planes de desarrollo del país.

Conducta de sistemas y la teoría del caos

Escrito por Tomas Unger


Usamos la palabra caos para describir nuestro tránsito. También describimos como caóticas ciertas situaciones, como la que se originó en el aeropuerto de Israel durante la visita del presidente Sarkozy, cuando alguien disparó un arma. En el uso común, caos describe el desorden producido . por un evento, o una secuencia de eventos, en que interviene el azar.

La palabra caos es de origen griego (khaos) y significa "un gran abismo abierto y vacío". Curiosamente su origen griego viene de bostezo (khaino). Nuestro uso de la palabra caos viene de la época de Hesíodo, poeta griego del año 700 a.c., quien en su obra "Teogonía" lo describe como el vacío original del Universo, igual que la metamorfosis de Ovidio.

La Biblia recogió esta interpretación en su primera versión latina, la Vulgata*, refiriéndose al Universo antes de la creación. En otras palabras, cuando no habíanada.

El concepto del caos como un estado de cosas en que no ocurre nada también fue tomado por algunos físicos para describir la muerte del Universo. Según la segunda ley de la termodinámica, eventualmente se impondrá la entropía. Como el calor solo pasa de lo caliente a lo frío, a la larga todo el Universo tendrá la misma temperatura, y, no importa cuál sea, ya no será posible ningún proceso dinámico. Algunos han llamado a este estado de equilibrio total, sin posibilidades de cambio, el "caos final".

LOS SISTEMAS DINÁMICOS

En matemáticas, a diferencia de los casos antes mencionados, la palabra caos tiene otro significado. Se trata de una teoría que explica el comportamiento de sistemas dinámicos que varían drásticamente con una pequeña modificación en sus condiciones iniciales. Al comportamiento de estos sistemas se le ha llamado caótico, y es aplicable a una serie de fenómenos fisicos, como el clima, el desplazamiento de los continentes, las reacciones químicas, los circuitos eléctricos y la evolución de las poblaciones.

La teoría del caos se aplica a todos los sistemas que describen una serie de eventos conectados que se suceden en el tiempo. El ejemplo más usado son los modelos del clima, en que temperaturas, vientos, niveles de humedad, rotación de la Tierra, etc., intervienen para causar una secuencia de eventos, como lluvias, tormentas, etc

“El concepto del caos como un estado de cosas en que no ocurre nada también fue tomado por algunos físicos para describir la muerte del Universo”

Para estos sistemas complejos, llamados no lineales, los matemáticos construyen fórmulas con variables (en el caso del clima la temperatura, humedad, etc.) que procesan las supercomputadoras, haciendo millones de operaciones por segundo. U no de estos estudios originó la teoría del caos.

LASORPRESADELORENZ

El doctor Edward Lorenz, nacido en 1917 y muerto en abril de este año, era un brillante matemático dedicado a la meteorología. En 1961, usando una de las mejores computadoras de esa época, Lorenz construyó un modelo para predecir el tiempo. Una vez procesado, quiso revisar los resultados y decidió volver a correrlo redondeando las cifras.

En uno de los parámetros, una cantidad con seis cifras después del punto decimal, quitó las últimas tres. En lugar de poner O .506127 usó solo 0.506 Y volvió a correr el programa.

Para gran sorpresa de Lorenz el resultado fue totalmente diferente. Después de varios experimentos adicionales, Lorenz descubrió que cambios mínimos en las condiciones iniciales alteraban drásticamente los resultados finales.

En los procesos dinámicos, como el clima, la pequeña diferencia inicial se puede potencial izar desviando totalmente el resultado del que hubiera sido con los parámetros iniciales. Es importante recalcar que no se trata de eventos aleatorios, producidos al azar por causas externas, sino de una pequeña variación en las condiciones ya dadas.

EL EFECTO MARIPOSA

El descubrimiento se hizo famoso y, para ilustrarlo, Lorenz recordó un cuento corto de Ray Bradbury, "El sonido del trueno".

En ella muerte de una mariposa en la época de los dinosaurios, millones de años después afecta el resultado de las elecciones presidenciales en EE.UU. Lorenz dio como ejemplo el aleteo de una mariposa que produce una pequeña perturbación que eventualmente causa un huracán a miles de kilómetros de distancia.

Este ejemplo, bautizado el 'efecto mariposa', además de ilustrar dramáticamente la teoría del caos, da una idea de la complejidad de los modelos meteorológicos y por qué es imposible predecir el tiempo más allá de unos días.

UN CASO LOCAL

A riesgo de simplificar demasiado el tema, trataré de ilustrar la versatilidad de la teoría del caos con un ejemplo: el desplazamiento en el mapa del señor A.

El señor A vive en Surco y Trabaja en San Isidro.

La teoría del caos se aplica a “todos los sistemas que describen una serie de eventos conectados que se suceden en el tiempo “

. Todos los días sale de su casa a las 8: 30 a.m. y pone el teléfono celular en la consola entre los asientos delanteros de su auto. Un día coloca el teléfono en el asiento y en la primera curva este se corre a la derecha, más allá de su alcance con la correa de seguridad puesta. Cuando el teléfono suena normalmente lo recoge de la consola, pero esta vez no lo puede alcanzar sin aflojar la correa, para lo que debe disminuir la velocidad del auto. Esta demora le hace perder el cambio de luz en
el semáforo. A esto se suma la pérdida del cambio del siguiente semáforo y llega unos minutos más tarde a su oficina.

La persona que iba a entrevistar el señor A está siendo atendida por otro, lo que cambia su itinerario, y debe recibir al señor B. A raíz de las conversaciones con B, le es ofrecido a A un empleo en Australia. A se muda a Australia. Lo que eran viajes diarios entre Surco y San Isidro y ocasionales viajes entre Lima, Río y Buenos Aires, se convierten en viajes entre Southhead y Sidney, y ocasionales viajes entre Sidney, Tokio y Taipei.

Dos meses después de haber puesto el teléfono celular en el asiento, el mapa de los desplazamientos del señor A ha cambiado totalmente.

Sin llegar a los extremos del cuento de Bradbury, que requiere seguir eventos a través de millones de años e incluye factores aleatorios, el caso del señor A ocurre en menos de un año. Aquí es importante señalar que no hay un elemento aleatorio, pues no interviene el azar.

Si A hubiera decidido que el rumbo que tomaría dependería del color del primer auto con el que se cruzara, el elemento decisivo sería aleatorio. La intervención de elementos sobre los cuales no hay ningún control y no son previsibles introduciría el factor de azar. Este no es el caso de lo que ha ocurrido con A, quien ha seguido su rutina normal predeterminada y solo ha variado la posición de su teléfono celular.

Es fácil imaginar muchos otros factores en el camino, lo cual da una idea de lo complejo que es un modelo del clima con todas sus variables. Por esto resulta tan popular el 'efecto mariposa' para ilustrar los alcances de la teoría del caos.

El tiempo y, a plazo más largo, el clima son ejemplos de la aplicación de la teoría del caos, pero ella es aplicable a muchos otros procesos dinámicos que suponen una serie de eventos sucesivos en el tiempo. Contrariamente a lo que insinúa el uso cotidiano que damos a la palabra caos, la teoría sigue una secuencia prevista.

Para ver la belleza que puede resultar de la aplicación de una gran desviación a causa de una pequeña modificación en las condiciones iniciales están los fractales de Mandelbrot, fantásticas figuras geométricas que se reproducen al infinito, de las que hablaremos en otra ocasión.



El nombre Vulgata viene de vulgo pueblo, porque fue la primera traducción del griego al alcance de todos los latinos parlantes।

El efecto mariposa. El vuelo de una mariposa puede producir una perturbación. Su ejemplo es señalado como un caso de la teoría del caos.

Los límites del crecimiento natural

El tamaño de los organismos vivientes en nuestro planeta está directamente condicionado por las leyes de la física, las cuales limitan sus posibles dimensiones

Especial GRANDES Y PEQUEÑOS
Por Tomás Unger

Hace más de 50 años hubo una película de ciencia ficción, cuyo nombre no recuerdo, sobre la invasión de hormigas gigantes। Como era usual en esa época, el desastre se debía al efecto de una bomba atómica que había originado mutaciones en las hormigas y les daba el tamaño de camiones, que arrasaban con todo a su paso. Aunque los recursos técnicos del cine de la época no comparan con los de hoy, nos impresionaba ver a las hormigas destrozar casas, autos y gentes que huían despavoridas.

Poco después leí en una revista científica un comentario sobre la película que hacía referencia a un clásico de la literatura científica "Ser del tamaño correcto" de J।B।S. Haldane*. El comentarista se refería a las razones por las que una hormiga podía tener a lo más un par de centímetros y por qué los gigantes y enanos de la literatura, como Gulliver, y tantos de las películas no eran viables. Conseguí el ensayo de Haldane y me enteré del porqué. Ahora, cambiando canales en la TV, acabo de cruzarme con una película para niños con animales gigantescos y se me ocurre que, a riesgo de malograr la ilusión, vale la pena explicar por qué todos los seres vivientes son de un determinado tamaño.

LA HORMIGA Y EL CANGREJO
Si hubiera sido posible mantener la relación entre peso, tamaño y fuerza, bastaría con que las hormigas de la película fueran del tamaño de un hombre para voltear autos y destruir casas. Una hormiga levanta fácilmente 20 veces su peso, pero cuando este se mide en miligramos. La hormiga, como todos los insectos, respira por pequeños tubos en la superficie de su cuerpo.

Cuando los tubos miden más de 5 milímetros no penetra suficiente aire, de modo que las partes a más de medio centímetro de la superficie quedarían sin oxígeno. Por esta razón los insectos más grandes no pasan de unos 12 cm, como el escarabajo elefante, capaz de levantar 650 veces su peso. Esto equivale a un hombre de 1,80 m levantando un tráiler en cada mano. Los artrópodos más grandes**, como los cangrejos y las langostas, son grandes porque, como nosotros, tienen sangre para transportar el oxígeno.

Otro factor que determina el tamaño en función de la forma es el peso. El peso depende directamente del volumen. Al aumentar el tamaño, el volumen crece más rápido que la superficie y el ancho (sección) de los huesos. Tomemos nuestro hueso mayor, el fémur, que está en el muslo. Para visualizarlo mejor imaginemos que es una columna rectangular de 2 cm por lado (4 cm2 de sección). Si duplicamos el tamaño de un hombre de 80 kg, la sección de su fémur se cuadruplicará (4 cm x 4 cm = 16 cm2). Pero, al duplicar su tamaño, su volumen crecerá al cubo y pesará 8 veces más (2 x 2 x 2 = 8) y 80 x 8 = 640 kg. El fémur apenas podrá soportar ese peso y al primer salto se romperá. Si cuadruplicamos el tamaño, el peso sería más de 5 toneladas para un fémur con 64 cm2 de sección (8 cm por lado) y el hombre no podría pararse.

EL ELEFANTE Y EL RATÓN
La relación entre el ancho de los huesos y el peso determina la forma de las patas; por eso el elefante y el rinoceronte tienen patas cortas y gruesas. Si bien el mayor tamaño requiere huesos mucho más anchos y limita su agilidad con relación a los animales chicos, tiene otras ventajas. Como hemos visto, la superficie crece con el cuadrado del tamaño, mientras que el volumen crece con el cubo, por eso cuanto más grande un animal, su volumen es cada vez mayor con relación a la superficie, por la que irradia el calor.

Un ratón de 16 gramos necesita comer 4 g diarios, un cuarto de su peso, para mantener su temperatura. Esto se debe a que su superficie, alta con relación a su volumen, irradia calor muy rápido. Si un hombre de 80 kg perdiera calor a la misma velocidad que un ratón, tendría que ingerir a diario 20 kg de alimento, 17 veces más de lo normal (aproximadamente 1.200 g). Existe la idea de que los niños comen tanto porque están creciendo; es cierto que crecen, para lo que necesitan proteínas, pero su mayor necesidad de comida se debe a que pierden calor (se enfrían) más rápido y necesitan combustible para mantener su temperatura.

El animal chico no soporta el frío, razón por la cual en las zonas polares hay solo animales grandes y las aves pequeñas se van al sur en invierno. El pingüino es acuático, grande y está bien aislado con grasa y plumas impermeables. Hemos visto que el gigante de Gulliver no podría pararse porque se le romperían los huesos y los enanitos se morirían de frío porque, aun si comieran un cuarto de su peso al día, su sistema digestivo no sería capaz de procesar la comida a tiempo. Sin embargo, el ser pequeño tiene otras ventajas. Un pericote que cae de un edificio puede sobrevivir, porque su gran superficie con relación al peso hace que la resistencia del aire disminuya su velocidad de caída. Un hombre se mata y una vaca se hace papilla. Un insecto, aunque no sea volador, aterriza sin problemas.

LO QUE NO CAMBIA
Las leyes de la física determinan la estructura de los seres vivientes de acuerdo con su tamaño. Las mismas leyes lo hacen con el tamaño de ciertos órganos, como el ojo. La longitud de onda de la luz determina la estructura del ojo, por lo que los receptores*** en la retina deben tener un tamaño mínimo que no varía con las dimensiones del animal. Para obtener una imagen con buena resolución se requiere un mínimo de receptores y un lente que proyecte la imagen. Por esta razón, mientras que una ballena es más de un millón de veces más grande que un pericote, su ojo no llega a ser 20 veces mayor. El ojo de la lechuza es casi del tamaño del de un hombre, cuyo peso es cien veces mayor.

LA POLÍTICA
Con motivo de este artículo me acordé de algo que dice J.B.S. Haldane en su famoso ensayo, que si bien no tiene que ver mucho con la ciencia me parece pertinente a lo que está sucediendo en el mundo. Según Haldane, lo que es aplicable a los animales en cuanto a estructura con relación al tamaño, también lo es a las instituciones humanas. Según él, la democracia, como la inventaron los griegos, funciona solo en pequeñas ciudades y recién la radio la ha hecho funcional a mayor escala. Haldane murió antes de la difusión de la televisión, por lo que no comentó su efecto sobre los procesos electorales. Hubiera sido interesante conocer su opinión.

* J.B.S. Haldane, 1892-1964, fue un notable biólogo y genetista inglés, considerado uno de los pioneros de la divulgación científica.

** El cangrejo araña del Japón alcanza 4 m con las patas extendidas. La langosta más grande, capturada en Nova Scotia, Canadá, pesó 20 kg.

*** Los receptores de la retina, llamados conos y bastoncitos (de diámetro poco mayor que la longitud de onda de la luz visible), son de similar tamaño en todos los animales.

**** La hormiga es pequeña porque si los tubos por los que respira midieran 5mm, no penetraría suficiente aire.

***** El ojo de una lechuza es casi del tamaño del de un hombre। Sin embargo, el peso de este es cien veces mayor.

RAZONES. La naturaleza demuestra una vez más su sabiduría al darle el tamaño necesario a cada ser, según sus necesidades

La Fuerza, el trabajo y la potencia

Especial: Medidas de la naturaleza
Mover algo es un trabajo que requiere fuerza, la velocidad con que lo hacemos determina la potencia. La unidad de potencia de Sistema Internacional de Unidades es el Vatio

Por: Tomás Unger

Cada vez que paramos en un grifo a echar gasolina tenemos una prueba de que moverse cuesta.
Cuanto más pesado lo que queramos mover, más rapido y mas lejos, cuesta más hacerlo. Como vivimos rodeados de maquinas, hemos ideado medidas para saber cuánto cuesta operarlas. Todas ellas, desde las bombas de luz hasta los grandes jest, consumen energía de acuerdo con el trabajo que hacen al tiempo que se demoran en hacerlo. Por eso preguntamos cuántos vatios consume una bomba de luz y cuántos caballos tiene el motor del automóvil.

FUERZA Y TRABAJO
Los organismos vivientes también usan energía y desarrollan la potencia necesaria para moverse y cumplir sus diversas funciones. La energía que consten está en relación directa con el trabajo que hacen y cuánto demoran en hacerlo. Todo lo que se mueve requiere de una fuerza, pudiendo ejercerla sin mover nada. Un hombre parado sobre el suelo ejerce una fuerza, en mi caso de 80 kg, pero no mueve el piso. Cuando mueve algo está realizando un trabajo: mover un peso a una distancia determinada.
El trabajo mecánico es la energía transformada por una fuerza en movimiento, como desplazar un peso a una determinada distancia.
La potencia incluye la velocidad a la cual se le hace el trabajo levantar 75 kg. Pero para levantarlo a un metro de altura en un segundo se requiere la potencia de un caballo (HP=horse power).
Cabe aclarar que el caballo de fuerza no representa la potencia máxima de ese animal sino –como veremos- la que desarrolla durante un tiempo prolongado.
Un pesista olímpico que levanta más de 150 kg a más de 1m en un segundo desarrolla más de 2HP por breves instantes. Igualmente, un caballo con jinete que salta el obstáculo en un concurso desarrolla mas de 10HP durante unos segundos.

EL HP
La era industrial se inició con la máquina de vapor de James Watt, cuyo primer trabajo fue sacar aguas de las minas. Esto lo hacían pequeños caballos que caminaban en un círculo enganchados al eje de la bomba. Para determinar el rendimiento de su máquina, james Watt lo comparó con el de del caballo al que reemplazó, creando la unidad caballo de fuerza (en inglés Horse power, HP). James Watt murió en 1819, antes de la llegada de la electricidad a la industria, a fines del siglo XIX, junto con la bombilla de luz.
Como la energía requerida por los diversos artefactos eléctricos es menor que la de las bombas de minas, hubo que crear una unidad menor. En 1889 el Congreso de la Asociación Británica para el avance de las Ciencias estableció la nueva unidad nominada “watt” (vatio) (W), en honor del inventor de la máquina de vapor. El vatio es 745,7 veces más pequeño que el HP, pero, aun así, resultó demasiado grande para muchas aplicaciones. Hoy hay artefactos electrónicos que requieren cantidades de energía tan pequeñas que se miden en millonésimas de vatio.

DEL RELOJ AL CABALLO
Cuando hablamos de potencia generalmente pensamos en automóviles, aviones o máquinas grandes; sin embargo, todos nuestros artefactos requieren de energía está el reloj de cuarzo que llevamos en la muñeca, que requiere aproximadamente un microvatio, una millonésima de vatio, que en HP sería un 14 precedido de 8 ceros antes del punto decimal.
El láser que usa el DVD para leer discos tiene entre 5 y 10 milivatiós (mW, milésimas de vatio).
El láser para grabar los discos usa unos 100 mW, una décima de vatio. Por encima de un W hay una gran cantidad de ejemplos. Las bombas incandescentes van desde un par vatios has cientos.
Una típica bomba fluorescente consume unos 15 W.
Curiosamente el consumo de energía del cerebro humano, entre los 20 y 40 W, está entre el de las bombas incandescentes, por lo que la imagen de la bombita para representar una idea no resulta tan despistada. Una computadora personal (PC) consume entre 300 y 400 W y durante un día despejado cada metro cuadrado de la tierra recibe 700 W de energía solar. 745 W equivalen a un caballo de potencia un HP.

DEL KILOVATIO AL MEGAVATIO
El vatio, como unidad de medida de potencia, resultó mucho más práctico que el HP, al que fue sustituyendo en la mayoría de los usos. Finalmente en 1960, en la undécima Conferencia General sobre los Pesos y Medidas, el vatio quedo establecido como medida de potencia universal en el sistema SI (Sistema Internacional de Medidas). Para medir la potencia de la mayoría de la máquinas y artefactos se requieren unidades más grandes que el vatio, por lo que se emplea el kilovatio (kW=1,000 vatios) equivalente a 1.34 HP. Un horno de microondas tiene aproximadamente un kW y una estación de radioaficionado puede tener un kW de potencia.
Una hornilla eléctrica tiene entre 1 y 2 kW, aproximadamente la potencia que desarrolla un ciclista de competencia en sus esfuerzo máximo. El rango de potencias de los vehículos que usamos está entre los 6 u 8 HP (5 o 6 kW) de una moto pequeña y los cientos de caballos de los autos deportivos. En medio están los tractores, camiones y buses y la mayoría de los autos de pasajeros. Un auto mediano típico tiene entre 100 y 150 kW (134 a 200 HP). Un tracto camión grande tiene 200 kW o más.
Para medir la potencia de nuestras máquinas más grandes se necesita una unidad mayor, en este caso el megavatio, 1,000 kW, equivalente a 1,340 HP. Los motores a pistón de los aviones, hoy reemplazados por los jets, tenían miles de caballos (el Lockheed Constellation tenía cuatro motores de 2,000 HP(1,500 M W). El animal más poderoso, la ballena azul, desarrolla una potencia de 2.5 MWequivalente a 3,450 HP. Las emisoras de la televisión tienen la potencia del orden de los miles de megavatios y los cuatro motores de un jumbo desarrollan juntos 140 MW, casi 190.000 HP.

DE LAS REPRESAS A LAS ESTRELLAS
Para medir las potencias generadas en plantas y represas se emplea el gigavatio (GW), 1,000 millones de vatios o 1.34 millones de HP. Una represa típica como la de Aswan en Egipto, genera alrededor de 2 GW, cerca de 3 millones de HP. La represa más potente actualmente en operaciones es la de Itaipú, en el río Paraná entre Brasil y Paraguay, que genera 12.6 GW (casi 17 millones de HO). Tres Garganta en China generará 18 GW, casi 25 millones de HP.
Con tres ceros más tenemos el millón de millones de vatios o teravatios (TW) o mil millones de HP. El total de energía eléctrica generada que consume la humanidad es del orden de 15 TW. Un huracán libera una energía que puede llegar hasta 200 TW (200 mil millones de HP). Cuando pasamos al espacio nos encontramos potencias mayores en varios órdenes de magnitud.
La luminosidad de una estrella mediana como el Sol expresada en vatios sería 386 seguido de 24 ceros (21 ceros en HP). Deneb, una de las estrellas más luminosas, tiene 8 ceros más que el Sol. El fenómeno que libera mayor parte energía detectado en el cosmos es una erupción de rayos gama. Conocida como GRB (Gama-Ray Bursa) expresada en HP la energía que libera esta explosión cósmica sería una cifra con 42 ceros, fácil de escribir, pero difícil de imaginar.

El Calentamiento Global y el Agro

La nueva tecnología para la producción de alimentos augura una nueva revolución en la agricultura. Los cultivos genéticamente modificados sobrepasan hoy los 114 millones de hectáreas.

Por (Tomás Unger)

A partir del descubrimiento del ADN, la genética ha avanzado a pasos cada vez más acelerados. En 1973 se hizo el primer experimento para modificar el material genético de un organismo en una bacteria, la 'Escherichia coli', introduciendo un gen de salmonela. El primer organismo genéticamente modificado para uso comercial fue un caballito de mar fosforescente para los acuarios decorativos. De ahí en adelante la ingeniería genética adquirió mayoría de edad e hizo noticia mundial con Dolly, la oveja clonada.

LOS ALIMENTOS

Un campo menos espectacular que la creación de animales transgénicos, pero con mayor impacto económico mundial, es el de los alimentos genéticamente modificados. La manipulación genética de las plantas por selección es casi tan antigua como la agricultura, pero la manipulación de sus genes comenzó a fines del siglo pasado y sus inicios fueron conflictivos. Los primeros intentos que marcaron noticia se hicieron con el maíz, al introducirse genes que lo harían resistentes a ciertas plagas (ver esta página de fecha 16 y 23 de enero del 2000*).

Un caso que hizo noticia fue el del maíz Star Link, cuyo uso fue limitado al consumo de animales. Al ser detectado en las tortillas de Taco Bell, originó un escándalo y fue suspendido su uso. Sin embargo, después de un largo estudio, resultó que el supuesto efecto alérgico del maíz Star Link en humanos no se producía. A pesar de esto, los opositores de los cultivos genéticamente modificados (GM) usaron el caso para oponerse. Algo similar pasó con el supuesto efecto del maíz GM sobre las mariposas monarca**. A pesar de que el debate siguió, el efecto beneficioso de las modificaciones genéticas hizo que estas aumentaran.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

El primer experimento para proteger plantas genéticamente fue hecho en 1986 con una bacteria, modificada para defender a las plantas de la helada. El mismo año la empresa química Monsanto hizo una prueba para dar resistencia a las plagas, y desde entonces se hacen modificaciones genéticas que dan a los cultivos resistencia a plagas y sequías. Hoy la modificación genética de las plantas alimenticias, como el maíz y la soya, además de aumentar el rendimiento por hectárea y evitar el uso de ciertos insecticidas, permite cambiarles el sabor y eliminar grasas no deseadas. Con menor beneficio para la humanidad, los narcotraficantes han modificado genéticamente la planta de coca para aumentar su rendimiento.
Quienes se oponen a los cultivos genéticamente modificados insisten en el peligro latente de su acción sobre otros cultivos. Su temor es que los genes alterados pasen a otras plantas con efectos insospechados, cosa que no ha sucedido aún, al menos con consecuencias cuyo efecto sea detectable. Otra objeción, con mayor fundamento, es que las empresas que producen las semillas modificadas en algunos casos han introducido genes que hacen estéril a la siguiente generación, obligando a los agricultores a comprarles semillas para cada cosecha.

EL BALANCEA

pesar de la oposición y las objeciones de diversos grupos, comenzando con Greenpeace, los cultivos GM son una realidad que permite enfrentar la creciente demanda y alza de precios en los alimentos, principalmente en el Tercer Mundo. El año pasado había más de 114 millones de hectáreas en cultivo en 23 países, un incremento de más de 12% sobre el año anterior, siendo los principales EE.UU. con 58 millones, Argentina con 19 millones, Brasil con 15 millones, Canadá con 7 millones e India con algo más de 6 millones. China ya está cerca de los 4 millones de hectáreas y también hay cultivos genéticamente modificados en Australia, Sudáfrica, Uruguay, Paraguay y Colombia. En Europa, si bien hay oposición al uso de estos cultivos en alimentos humanos, España, Francia, Alemania, Polonia y Grecia los tienen.

CLIMA Y ENERGÍA

Todo parece indicar que los cultivos transgénicos están destinados a imponerse por varias razones. Aparte del progreso de la tecnología y la mayor cantidad de características deseables que pueden introducir los genetistas, está el cambio climático y la crisis energética. A medida que los países más poblados del Tercer Mundo, como China e India, aumentan su poder adquisitivo la demanda de alimentos crecerá. Simultáneamente, el cambio climático volverá más escasa el agua para riego y más cara la energía.
La confluencia de estos factores hace cada vez más necesario incrementar el rendimiento de los cultivos, a la vez que disminuir la energía y agua que requieren. Las más recientes tecnologías de la ingeniería genética están encaminadas a enfrentar estos requisitos y será más difícil prescindir de ellas. Una de las grandes preocupaciones con el cambio climático es su efecto sobre la agricultura: las sequías y el clima, cada vez más caliente, que favorece las plagas.

LAS PRIORIDADES

Quienes más objetan el uso de cultivos transgénicos son también los que más abogan por la protección del medio ambiente y sus preocupaciones no dejan de ser fundadas en el caso de cultivos experimentales. Sin embargo, las objeciones tendrán que ser evaluadas en función de las alternativas. Habrá que establecer prioridades ante la necesidad de alimentar una población creciente, siendo la alternativa de talar bosques mucho peor que incrementar el rendimiento de las áreas de cultivo con cultivos GM.
En cuanto al uso humano de alimentos genéticamente modificados, hay nuevas variantes que deberían ser acogidas por quienes se preocupan por el tema. Este es el caso de la obesidad y las grasas saturadas. Los más recientes desarrollos de la modificación genética de plantas han logrado producir un aceite de soya que al freír no produce grasas saturadas. Es una buena noticia para todos los países donde la obesidad está adquiriendo proporciones de epidemia.

EL FUTURO

Una de las objeciones de más peso a los cultivos transgénicos no se refiere al peligro ni a las consecuencias ecológicas, sino al costo. La actitud soberbia de ciertos fabricantes y la mala fama que le ganaron los cultivos 'terminator', así llamados por producir semillas estériles, han enfrentado a los agricultores con la industria. Esto ha dado lugar a que en varios países se haya usado y producido semillas genéticamente modificadas a espaldas de las empresas que los originaron. Se ha encontrado una similitud entre este caso y el del software pirata, con parecidos problemas legales.
Mientras sigue el debate, por un lado sobre el peligro potencial y por otro sobre el derecho al mayor precio, los cultivos genéticamente modificados siguen en aumento, tanto en área cultivada como en rendimiento. Por lo pronto, en Norteamérica el rendimiento por hectárea del maíz se ha duplicado en las tres últimas décadas y en el último año el área de cultivos GM ha aumentado en 12%. Si se mantienen las tendencias del calentamiento global y el consiguiente cambio climático, así como el aumento del costo de la energía, será indispensable usar todos los medios posibles para bajar el costo e incrementar el rendimiento de los cultivos.

UNA REALIDAD. Los cultivos genèticamente modificados permiten hoy enfrentar la creciente demanda y la alza de precios de los alimentos

El Calentamiento Global y el Agua

El agua es un componente esencial de la máquina del clima y su disponibilidad lo es para la agricultura y los asentamientos humanos.

Por: (TOMÀS UNGER)

Hoy màs de la mitad de la poblaciòn del mundo vive en ciudades. Para hacerlo requiere tener

acceo al agua y suministro de alimentos . Si bien muchos asentamientos humanos del Tercer Mundo carecen de un sistema de suministro de agua potable, tienen acceso a ella en una u otra forma. El cultivo de alimentos tambièn requiere de agua .

Aunque la forma de suministro y cantidad varìa grandemente de acuerdo con los cultivos, sin agua no hay agricultura. Estas son realidades que acompañan al hombre desde su inicio de la civilizaciòn. Dada su importancia, el manejo del suministro de agua siempre ha recibido atención prioritaria. Ahora, ante el cambio climático, los parámetros de su manejo se están cuestionando.

LOS LÍMITES

En un artículo publicado en febrero en la revista "Science", un grupo de científicos* plantea el impacto del cambio climático en la infraestructura del suministro de agua. Sostiene que el sistema que llaman estacionario ya no será válido, por lo que se requerirá revisar a nivel global la infraestructura que provee de agua a la población y a la agricultura. El problema está en que el diseño de los sistemas actuales obedece a ciertos límites preestablecidos. Se entiende aquí por límites los máximos y mínimos de fluctuación de la disponibilidad de agua en términos de tiempo, espacio y volumen.
El tiempo se refiere a las lluvias o al flujo de agua de glaciares que en un sitio determinado se ha producido siempre entre dos fechas extremas. Esto incluye variantes tan drásticas como años de sequía y ciclos que pueden durar años, como el caso de El Niño. También hay límites en cuanto a volumen, que son las precipitaciones máximas y mínimas registradas históricamente. Los límites espaciales los determinan los desplazamientos máximos de las precipitaciones, reservorios, o cursos de ríos con variaciones registradas en el tiempo.

EL CAMBIO

Estos son límites estacionarios y, según la tesis planteada, el cambio climático hará que los límites mencionados sean sobrepasados. En otras palabras, la variación en cuanto a fechas y volúmenes de la lluvia superará los máximos registrados. Lo mismo pasará con el curso de ríos, el volumen de glaciares y los lugares de precipitación de las lluvias.

¨Por el cambio climàtico los paràmetros del manejo del agua estàn siendo cuestionados¨

En resumen, el cambio climático hará que lo estacionario, o sea la fluctuación dentro de límites preestablecidos, ya no sea válido.
En el nuevo escenario habrá lluvias donde nunca las hubo antes, y donde las hubo, ocurrirán en épocas del año en que nunca antes ocurrieron. Los volúmenes de las lluvias en algunos casos serán mayores y en otras menores a los máximos y mínimos registrados hasta ahora. Los cursos de agua se alterarán por encima de sus fluctuaciones previas y los glaciares se reducirán más rápido o desaparecerán del todo. Es fácil ver que las implicancias del fin de lo estacionario son preocupantes.
Esta proyección está sustentada en datos acumulados a través de las últimas décadas, principalmente las publicaciones del IPCC (Panel Internacional para el Cambio Climático). A esto se añade un acumulado de efectos de la actividad humana (antropogénicos), tanto directamente sobre el agua (contaminación, alteración de cursos, etc.) como sobre los ecosistemas que influyen en su circulación a nivel global. Según los autores, de las alteraciones en la maquinaria del clima la más preocupante es que no se pueden predecir.

UNA MÁQUINA COMPLICADA

En los últimos años el clima ha pasado a ser un tema prioritario**. El aumento de la temperatura promedio del planeta es el detonador de una serie de cambios, sumamente variados y a veces aparentemente contradictorios debido a la enorme complejidad de los mecanismos del clima. El aumento de la temperatura en ciertos lugares puede iniciar una cadena de efectos que pueden bajar la temperatura en otro, causar tormentas inusuales en un tercero y cambiar de sitio el tiempo, lugar y volumen de las lluvias.
Si bien los meteorólogos conocen la relación entre diversos factores, es difícil, cuando no imposible, prever los cambios que producirá cualquier alteración del sistema. La preocupación por el agua se debe a que ya hay casos en que los límites antes mencionados han sido sobrepasados. La compleja máquina del clima ha producido situaciones que nunca antes se habían dado. De esto se deduce que ha llegado el momento de prever cambios mayores a los que se había previsto en el pasado. Según los autores del trabajo mencionado, ya pasó el momento de "esperemos a ver qué pasa" y hay que plantear acciones.

FUTUROS CAMBIOS

En un mapa que acompaña al estudio se proyectan los cambios más probables durante las próximas décadas en comparación con la situación del agua disponible en diversas partes del mundo. La comparación es en términos de porcentaje de incremento o disminución y va desde 2% hasta 40%. Las regiones más afectadas, con hasta con un 40% de disminución de disponibilidad de agua, incluyen el Cercano Oriente, pasando a Europa en la parte sudeste a Grecia y Bulgaria.

¨El cambio climàtico nos tiene guardadas sorpresas, como la reducciòn de reservorios¨

En el oeste de Europa está España, en el norte de África están Argel y Túnez, en el sur de África, Namibia.
En Sudamérica hay pequeñas regiones en la costa de Brasil. En Centroamérica, Costa Rica y Nicaragua. En el Caribe, Haití y República Dominicana y en Norteamérica los estados al lado este de California (Nueva México, Arizona, Nevada). Por otra parte habrá lugares donde habrá más agua de la conveniente, principalmente en el norte de Norteamérica, cerca del Ártico, donde los hielos se derriten. Habrá mucha lluvia en ciertas partes de China, India y Pakistán. También aumentará notablemente la precipitación en el sur de Brasil y Uruguay.

MUCHO Y POCO

En términos generales el Perú tendrá alrededor de 5% más de agua, tanto de lluvia como del deshielo de los glaciares. Esto se debe principalmente a las proyecciones sobre una mayor frecuencia e intensidad de El Niño, pero también al deshielo. Esto de ninguna manera quiere decir que tendremos un suministro de agua adecuado a los grandes centros poblados. Las fluctuaciones extremas sobrepasan la capacidad de control cuando son excesivas y la capacidad de almacenaje cuando hay escasez.
En Lima (donde está cerca del 30% de la población del país) hace tiempo tenemos una situación negativa, tanto por la contaminación de la bahía como por el desperdicio de agua y la falta de suministro a diversas zonas. El reciclaje por el tratamiento de aguas servidas es indispensable y aliviará la situación, pero hay que prever también cambios extremos, siendo la reducción de los glaciares uno de ellos, que afectará a todas las cuencas de la vertiente del Pacífico.

AQUÍ Y AHORA

En el caso del Perú, y particularmente de Lima, el tema del agua aparece cada cierto tiempo en los medios. Periódicamente nos acordamos de la contaminación de la bahía de Lima, contamos la cantidad de pobladores que carecen de suministro de agua potable y nos escandalizamos ante el precio del agua distribuida en cisternas. Hace tiempo que hablamos de la necesidad de plantas de tratamiento, mientras la población urbana sigue creciendo. Ahora hay evidencia de que el cambio climático nos tiene guardadas sorpresas, entre las cuales está una reducción de los reservorios, cuyo monto y fecha no conocemos. Como dicen los autores del estudio publicado en "Science", ya pasó la hora de esperar para ver qué pasa.

* El artículo de la revista "Science" está firmado por científicos de las siguientes instituciones: el Servicio Geológico (USGS) y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) de EE.UU., el Observatorio Geofísico de la Universidad de Princeton, el Instituto Internacional del Agua en Suecia, el Centro de Investigación Agrícola y Forestal de Polonia, el Instituto Alemán de Investigación del Impacto Climático y la Universidad de Washington, en Seattle.

PREOCUPACIÒN. El cambio climàtico harà que lo estacionario ya no sea vàlido. Obligarà a revisar la infraestructura que provee de agua a la poblaciòn.