1 20 100 https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/14013/INGENIERIAS._1993._Vol._1._No._1._Oct-Dic._0002016010.ocr.pdf 654978cf7de0ceecc21561db610e3dd7 PDF Text Text REVISTA DE LA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA DE LA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON Volumen I octubre-diciembre 1993 Número I (e)FIME ~- �. . .. ., - ;.,.. . ~ . . :! .. .. ~ .. •. ·-:~~ ~- ¡_ ~~--:· ·~ : : • , . - ••• ...:f ' UNIVERSIDAD AUTONOMADE NUEVOLEON RECTO:R Líe. Manúel Silos Martínez SECRETARIO GENERAL Dr. Reyes Tamez Guerra SECRETAlUOACADEMICO Dr. Ramón Guajardo Quiroga FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA YELECTRICA DIRECTOR Jng. José Antonio González Treviño .......... REVISTA DE LA FACULTAD DE JNGENIERIA MECANICA Y BLECTRICADE LA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON Número 1./ Volumen J/ octubre-diciembre de 1993 CONSEJO EDITORIAL Dr. Salvador Acha Daza Dr. Osear Flores Rosales Ing. Marco Antonio Méndez C., M.C. Dr. Ubaldo Ortiz.Méndez Ing. Hugo Rivas Lozano Ing. Rafael Sanmiguel Flores, M. C. Ing. Cástulo E. Vela Villarreal, M.C. lng. Roberto Vtllarreal Garza, M. C. EDITOR lng. Rafael Covarrubías Ortiz TIPOGRAFIA Adalberto Barrera Coronado Hector Hugo García Martínez Marco Antonio Márqnez Gutiérrez Oliver Garza Reséndiz FOTOGRAFIA Jesús lsordia OFICINAS Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL, ciudad Universitaria, San Nicolás de los Garza, NL., México. C.P. 66450, A.P. 076 Suc, "P �~ 3 SUMARIO EDITORIAL Edito~ .... _, ....._... _........__ -.....___:.. · , ..-..... -................3 :-::·· ,M:ensajedel.l.>irector de laF.IME............................... 4 José.Antonio González Treviño. llistoria délaFIMEo.........................................,........ 7 .•:: liugo E. Rivas Lozano. MétQ.d.o de Anális1s y Diseño de Sistemas deAmplificaci:ón ....••;;................................38 César.Elizondo González. Coméntarios Históricos de la Investigación Cientifiea el Nuevo León ........~................................ 41 Salvador Contreras Balderás. Refomia ,Académica en la Facultad -éfe-mgeniería Mecánica yEléctrica ......................... 13 Ctistuh:f E. Véla Villárreal. . Conquistador Conquistado ...............,..........,.......... 46 Femanda ReyesAJgarra. Siempre que se empieza una nueva actividad es motivo de júbilo y regocijo; la revista ~ nace a partir de esta fecha y nos congratulamos por ello. Era un viejo proyecto que se cristaliza debido al entusiasmo y (;:Dordfuaclón de Educaci6n Continua ................... 16 MarcoAnton.io- Mémiez Cavazos. Suelios Aten.izados . Reflexiones sobre, cooperación de los maestros e investigadores y del amplio y decidido apoyo de la actual administración de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica ~ . ~ ~ ~ V el quehacer-de los ingeoit:ros .................................... 48 .~ a Doctorahn Ingenier:íade ' « . .. Sistemas. Especialidades en Sistetnas'-de. Información ............._..........: ..,.......,.18 O.scar.Flores Rosales. ~ Control de la Demanda en Sistemas Eléctricos dé.Potencia ...............~:............................. 19 Salvador Acha Daza, 0sc4J' Leonel Chaeón M. y l, Jesús :Rico M.elgoza. Horaeio Sal-azar. Cong,:eso Internacional de Ingeniería, Cienc:ja y Tecnología .................................................... 54 Roberto Villarreal Gana. México_; Hoy y mañana .,-............,................................ 55 Canos Salaza.r Lome/in. -:::: Materiales: Fáctor Clave para Uballlo O~ Mendez. Contn>l Activo de Riñdo. f~~tivas.yrealidades·.,,........,.L ......i ................. 30 Femanifo J. Etiwndc Garza. ..Édgar-M. Sánehez Campefbs:_ Reseña del Libro: ;Matemáticas, Ciencia ,y Epistemología d.é ~ Lakatós .......................".. 64 Atala Livas González. de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Nuestra revista materializa la necesidad de comunicarse con las comunidades universitarias y los sectores productivos tanto nacionales como extranjeros; en sus páginas se publican artículos referentes a la temática de la enseñanza-aprendizaje, y otros de divulgación de las investiga€iones que actualmente se realizan en el doctorado. Además, incluímos textos de cultura en general. Para ser consistente con nuestro propósito de compartir lo nuestro, hacemos una atenta invitación a las personas interesadas en los asuntos propios de las ingenierías para que participen con artículos y de esa manera contribuir a la discusión y elaborar propuestas que propicien el desarrollo integral del país • �~5 MENSAJE DEL DIRECTOR DE LA FIME iJii· ·::::··· lr.t~1r~~~ 7 ✓ ~~ .. t. :t- ... , ~ ·~--:-!':- ...'''' José Antonio González Treviño '' i =!i:~;;~~:::tft~ ftl !mlos estudiantes y egresados de la FIME, a los maestros, -'-•-•.· ·_., . • • • • , • a nuestras autoridades, al personal admm1strat1vo y tecmco: El mes de octubre, como ya se ha hecho tradición, significa para la r54@tBi@tfü\Mffi t.=~:~::::~::*:::::§:::~::t.,~:w::::::::~l~ éfü%bHW%Zi@1 l:t~!-~J;.!ji~~j su fundación. Este año, el aniversario de nuestra Facultad, queda enmarcado en la celebración del Sexagésimo Aniversario de la Universidad Autónoma de Nuevo León correspondiéndole a nuestra Facultad festejar el Cuadragésimo Sexto año de su fundación. La comunidad de la Facultad, alumnos y maestros, apoyados en los ;====~~r departamentos académicos, han optado por efectuar esta celebración tal y como se ha realizado tradicionalmente en los últimos años, trabajando en actividades extra curriculares del tipo académico, cultural y deportivo. Al respecto, considero que estas son oportunidades de encontrar un motivo para 11 enriquecer un poco nuestras actividades cotidianas, para compararnos y ubicarnos en el cambiante entorno, tanto en la enseñanza como en la rJg;t.01:ft.iS tt{i¡J;gkf' .-,. =~~~ti~~­ i""''=' J}; ~ aplicación de la Ciencia y Tecnología. Hoy, debemos reflexionar sobre lo que ¡¡1~rjfú:?:::: hemos sido en estos 46 años, lo que somos y por qué lo somos y establecer las diferencias con lo que queremos ser, para poder definir, las estrategias de . ;-::.•:::-:-. cambio y el diseño de programas, así como las actividades que nos orienten en : la dirección por nosotros definida, en el ejercicio pleno de nuestra autonomía ::= ~~==:· académica. e: lf; A la vez que felicito a toda la comunidad relacionada con la Facultad por ;'i'@::::: esta celebración, considero oportuno aprovechar este espacio para manifestar mi gratitud a los maestros y alumnos que han confiado en mí, para dirigir los ~t~h i1i: destinos de nuestra escuela y que hoy por dicha confianza, me permite ·. trascender en el primer año de mi segundo período como Director. Vaya ~t,; también mi gratitud así como la de mi administración para el Lic. Manuel í.fñ Silos Martínez, Rector de nuestra Universidad, quien ha manifestado con su ? actitud, un apoyo constante y decidido a todos los programas de equipamiento ;1 y de superación magisterial que nuestra escuela ha emprendido. Especial reconocimiento, quiero dar a todos aquellos que han colaborado ;: para ser lo que hoy somos y de lo cual nos sentimos orgullosos. Me refiero a :•· los egresados de nuestra Institución, a aquellos que han dado renombre y ¡ brillo a esta Facultad; a los ex-directores y maestros que forjaron y modelaron :, estas generaciones de Ingenieros, a quienes nos motivaron para colocar la ; 1 escuela en la ruta de la calidad y la solidaridad. Por último, me permito solicitar, el mejor esfuerzo a todos los que actualmente convivimos en esta Facultad, ya se trate de un maestro, o de un técnico, o de un administrador, o bien, de un alumno. Nuestra escuela será lo ; que en lo individual aportemos y de mi capacidad para interpretar, instrumentar y hacer convergentes todos los esfuerzos e inquietudes = existentes • �. ..........·.·.··.···;j~ ?\·;·;·)~-;;-:-;·)~-;-:·.·~;;-:- ~!t~Ii??t=\~?:; «.. :,.: .. .. ----~--\.~- :-:,: ..... » ❖ Mil ❖:•:❖:❖:-:❖:❖>:• il lL . ............. los años de la postguerra, se inicia lo que podríamos llamar la industrialización de nuestro país, Arturo Cárdenas Berrueto. haciéndose tener neció en la EIAO hasta el año de 1953, siendo su profesionistas preparados en esa área. En 1947, director el Ing. Aurelio Femández, posteriormente, gracias a la visión y esfuerzo de un grupo de maestros la Facultad pasó a ocupar un local en la calle y alumnos de la Escuela Industrial Alvaro Obregón Mo~to Arreola y luego se cambió a una casona (EIAO), encabezados por quien en esos años era su situada en la calle Matamoros esquina con Dr. Coss. director, el Ing. Santiago Tamez Anguiano, se creó Al salir la Facultad de la EIAO, fue nombrado la carrera de Ingeniería Mecánica en la Universidad director de la institución el Ing. Pablo Espinoza de Nuevo León (UNL). Domínguez. patente la necesidad de La Facultad de Ingeniería Mecánica perma- Fueron siete los primeros alumnos inscritos en Estando la Facultad en este último domicilio, en esta carrera: Manuel Vtllarreal Garza, Rodolfo de la septiembre de 1956, se creó la carrera de Ingeniero Garza Treviño, Víctor Villarreal Quiroga, Arturo Mecánico Electricista, y se permite que los egresados Cárdenas Cabrero, de las otras preparatorias de la Universidad, puedan Epitacio Elizondo Selva y Guadalupe González ingresar a la carrera de Ingeniero Mecánico Ramírez, alumnos a los que se les llegó a conocer Electricista, ya que anteriormente sólo los egresados como los siéte sabios. de la preparatoria técnica de la EIAO eran los que Berrueto, Gilberto Pérez Debido a la carencia de presupuesto para tener maestros de las distintas que se cambió el nombre de Facultad de Ingeniería conformaban la carrera, estos primeros alumnos se Mecánica por el de Facultad de Ingeniería Mecánica vieron abligados a peregrinar por la EIAO y otras y Eléctrica (FIME). dependencias universitarias, especialidades podían ingresar a la Facultad. A partir de entonces, para acreditar las materias correspondientes. En enero de 1959, la Facultad se traslada a la Ciudad Universitaria, su domicilio actual, en donde Esta primera generación, terminó completa su ocupa lo que hoy conocemos como aulas dos; con el carrera, siendo el primero en obtener el título de cambio a un espacio más amplio y adecuado, así Ingeniero Mecánico, que por cierto fue el primer como debido a la promoción de sus carreras título otorgado por la UNL en esta licenciatura, el Sr. impartidas, se incrementó el alumnado de la �~8 institución. El Ing. Jorge Urencio Abrego tomó posesión de hicieran por primera vez, los estudios para implantar En abril de 1990 toma posesión de la dirección, En septiembre de 1960, se empiezan a formar la dirección en 1967, durante su gestión se el doctorado en la institución, así como también nuestro actual director el Ing. José Antonio González los primeros laboratorios en la Facultad, siendo incrementó considerablemente el equipamiento de formó una comisión para estudiar la reforma Treviño quien ha consolidado la reforma curricular, director a partir de esa fecha, el Ing. Benito Leal los laboratorios, así como la construcción de aulas curricular de las nueve carreras que se impartían en haciendo los ajustes pertinentes a la misma, así como Cuén, quien durante su gestión, en septiembre de para clase y laboratorios, se construyeron los nuestra Facultad. En lo que respecta a infra- también ha continuado impulsando los doctorados ya 1962, creó la carrera de Ingeniero Meclnico edificios de aulas tres, ciencias, máquinas eléctricas, estructura, se construyó el edificio de la Coordi- existentes, creando a su vez un doctorado más, en Administrador, carrera que hasta entonces sólo la etc. En mayo de 1975, el Ing. Urencio creó las nación de Administración y se continuó con el 1991 el doctorado en administración. Se ha creado el ofrecía carreras de Ingeniero Administrador de Sistemas, equipamiento de los laboratorios. Es importante Plan de Desarrollo Institucional de la FIME, dentro Ingeniero en Control y Computación e Ingeniero en hacer resaltar el hecho de que fue el Ing. Lorenzo del cual funciona el Comité de Apoyo para la Dentro de las obras importantes realizadas por Electrónica y Comunicaciones, llegándose a impar- Vela quien logró terminar el gimnasio de nuestra Modernización y Equipamiento de los Laboratorios el Ing. Benito Leal Cuén, está el haber organizado la tirse con éstas y las ya existentes, nueve carreras a Facultad. de la FIME, se ha Facultad con el esquema que en la actualidad aún nivel licenciatura y diversas maestrías en las áreas de En Abril de 1984, asume la dirección de la perdura, o sea, en departamentos y coordinaciones Ingeniería Mecánica, Ingeniería Eléctrica y Ciencias Facultad el Ing. Guadalupe Evaristo Cedillo Garza, por especialidades. de la Administración. quien durante su gestión logró la iniciación del el Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM). creado el Centro de Autoaprendizaje de Idiomas que funciona en un nuevo edificio, el de aulas nueve. Desde su fundación la Facultad ha recibido En 1962, toma posesión de la dirección de la Debido a las diversas circunstancias, princi- programa doctoral en nuestra Facultad, en 1986 se Facultad, el Ing. Nicolás Treviño Navarro, quien se palmente de las leyes que rigen el funcionamiento de crearon los.. doctorados en Ingeniería Eléctrica y en dio a la tarea de organizar y equipar los laboratorios nuestra Universidad, estuvieron como directores por Ciencias de los Materiales y en 1988 el doctorado en Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) en ya existentes y formar otros que eran necesarios para cortos períodos de tiempo pero en momentos Control. Además en 1989 se puso en marcha la 1991 a la Maestría y Doctorado en Ingeniería las carreras que se impartían en esa época, cruciales para nuestra Facultad y la UANL, los reforma curricular de las nueve carreras impartidas Eléctrica como Postgrado de Excelencia. incrementando también las aulas con la construcción ingenieros Amoldo Mancillas, Cristóbal Monsivais en la FIME a nivel de licenciatura. de lo que actualmente se conoce como aulas uno. Lara, Ermilo Torres Patrón y Sabás Rodríguez En 1966, se crea la División de Estudios Rodríguez. Superiores siendo nombrado coordinador de ésta, el En abril de 1978 asumió el cargo de director de Dr. Raúl Quintero Flores. Las primeras maestrías -Reconocimiento por parte del Consejo -Primer doctor graduado a nivel nacional en Se continuó con la adecuación de los espacios, consiguiéndose la construcción de la biblioteca y el Sistemas Eléctricos de Potencia, diciembre de 1992. -Nombramiento a los miembros del Programa Además se de Postgrado en Ingeniería Eléctrica por parte del la FIME el Ing. Lorenzo Vela Peña, quien durante su construyó el Centro de Diseño y Mantenimiento de Sistema Nacional de Investigadores, con un total de que se . crearon en esa División, fueron las de gestión, además de consolidar las nueve carreras Instrumentos (CEDIMI), y un edificio para los 17 nombramientos. Ingeniería Mecánica e existentes a nivel licenciatura, y las especialidades y talleres y oficinas para los departamentos de compras maestrías existentes en la Facultad, logró que se y mantenimiento. Ingeniería Eléctrica, y posteriormente, en 1973, la de Administración. edificio que alberga al doctorado. distintos reconocimientos entre los cuales destacan: �~10 • - Contar con un profesor de Ingeniería Eléctrica aunque sólo participó una temporada; logrado el trofeo "Desafío". Además nuestros cerca ya de finalizar esa década en 1978 con la distinción como Revisor Internacional de la posteriormente hubo equipos de diferentes deportes, represantando encontramos una población de 4,500 estudiantes, revista "Automatic Control IEEE" editada en los cuales participaban en competencias de invitación dignamente el deporte universitario al pasar a formar continúa su crecimiento y en 1984 tiene 8,500 Estados Unidos de América. y torneos parte de los equipos representativos de nuestra alumnos, en 1990, 11,000 alumnos; en 1992, 12,000 Universidad. alumnos; a partir de esa fecha se inicia un control -Obtener el premio de investigación de Universidad Autónoma de Nuevo León en el área de intrauniversitarios, sin embargo se participaba en pocas disciplinas deportivas. simpre han estado organizarse mejor el En el año de 1968, por iniciativa de grupos de para el acceso a nuestra Facultad, lo que aunado a la Ingeniería y Tecnología por parte del programa de deporte universitario, se generalizó la representación estudiantes y con apoyo de las autoridades de la reforma del Consejo Universitario, en lo que se Postgrado en Ingeniería Eléctrica en los años 1985, de la Facultad en todo tipo de actividad deportiva, Facultad, nace la "Estudiantina Venus" que ha refiere a la eliminación de la "N" oportunidad, reduce 1987, 1988 y 1989. incluyendo la formación del equipo Osos de football alcanzado el reconocimiento no sólo a nivel la población a su situación actual que es de 10,000 universitario, sino inclusive a nivel nacional. En 1986 estudiantes. -Reconocimiento Consejo americano en 1962, equipo que desde su fundación Nacional de Ciencia y Tecnología al programa de ha sido toda una tradición en este deporte se inician las actividades de la rondalla, la cual ha Los directores de nuestra Facultad, han sido: Maestría universitario, puesto que ha logrado 14 campeonatos logrado grandes triunfos, entre los que se cuentan un Ing. Santiago TamezAnguiano ( 1947-1951 ). de la liga intrauniversitaria categoría intermedia. La campeonato nacional de rondallas. Ing. Aurelio Femández González ( 1951-1953 ). en por Ingeniería parte de del A partir de 1960, al deportistas Materiales como Postgrado de Excelencia en 1991. -Reconocimiento por parte del CONACYT al Universidad organizó a partir de 1965, un sistema de A través de toda su historia, la Facultad ha visto programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales puntuación, para las competencias de todos los crecer su población de tal manera que a sus inicios Ing. Amoldo Mancillas Cantú (Sept.-Oct. 1960). como Postgrado de Excelencia en 1993. deportes habiendo obtenido la Facultad el segundo fueron los siete alumnos ya mencionados, con el Ing. Benito Leal CUén ( 1960-1962 ) . correr de los años aumentó hasta que encontramos, Ing. Nicolás Treviño Navarro ( 1962-1967 ). que cuando la escuela sale de la EIAO son ya cerca Ing. Ermilo J. Torres Patrón ( Feb.-Oct.1967 ). -Nombramientos del Sistema Nacional Ing. Pablo Espinoza Domínguez ( 1953-1960 ). de lugar ese año. En los años 1966, 1967 y 1968, se de obtuvo el primer lugar en dicha puntuación, con lo Ingeniería de Materiales, con un total de 3 cual se logró obtener el trofeo "Desafío" en forma de 50 los estudiantes, que cuando se cambia al Ing. Jorge M. Urencio Abrego ( 1967-1978 ). nombramientos. permanente, por haber logrado el campeonato domicilio Ing. Cristóbal Monsivais Lara (Mar.-Abr. 1971). Desde que fue fundada la Facultad, se ha general de deportes en tres años consecutivos. En el aproximadamente 120 alumnos; al llegar a su Ing. Sabás Rodríguez Rdz (Jun.-Nov.1971). tratado de complementar la formación profesional de transcurso de los años de 1969 a 1976 se obtiene el ubicación actual en la Ciudad Universitaria llega a Ing. Lorenzo Vela Peña ( 1978-1984 ). los estudiantes por medio del deporte siendo a partir campeonato general de deportes con lo cual se tener 400 alumnos, al crearse la carrera de Ingeniero Ing. Guadalupe E . Cedillo Garza ( 1984-1990 ). de 1955 cuando p9demos considerar que se inicia vuelve a conquistar el trofeo "Desafío" por segunda y Mecánico Administrador en 1962, la población Ing. José Antonio González Treviño formalmente el deporte en la FIME con equipos de tercera vez en forma permanente. Desde 1981 a la aumenta a 980 estudiantes, en 1964 son 1,050, al atletismo y basquetball, llegando incluso a integrarse fecha se ha obtenido el campeonato en puntuaciones un equipo de football americano en el año de 1956, iniciarse la década de los 70's son 1,900 los alumnos Gracias al esfuerzo y visión de los primeros generales, lo que quiere decir que en esos años se ha y en 1972 la población aumenta hasta 3,800 alumnos; alumnos, del Ing. Santiago Tamez Anguiano y demás Invetigadores a miembros del programa de Matamoros y Dr. Coss tiene ( 1990- A la fecha ) . �~ 12 ,._ • .==::/~!\}/~;i;~:~fr/11?~?~:it)?Ift= maestros de la Escuela Industrial Alvaro Obregón, maestros y los alumnos que ha tenido y tiene la avés de sus 46 años de existencia, la creadas la mayoría de las carreras y que desde que compartieron y apoyaron la idea de la creación Facultad, se han mantenido siempre "unidos por Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica ha entonces no habían tenido cambios significativos en de nuestra Facultad, tenemos hoy una gran nuestra institución" en la tarea de superación tenido que transformarse para responder a las los planes de estudio. institución de relevante prestigio académico, tanto en académica, inspirados en el esfuerzo y sacrificio de exigencias sus carreras a nivel licenciatura, como en su nivel de los pioneros que lograron la fundación de esta tecnológicas de las diferentes époras. postgrado, maestrías y doctorados, en los que cuenta orgullosa y noble institución la Facultad de con programas Ingeniería Mecánica y Eléctrica • que el CONACYT, los cataloga como de "excelencia". Las administraciones, los sociales, culturales, científicas y En 1983 la Facultad mma el proyecto de reforma académica, ya que el final del siglo XX se ha Desde su nacimiento en 1947, la Facultad ha caracterizado por las profundas transformaciones de tenido la virtud de iniciar y dar respuesta a las los pueblos, tanto en la manera de producir, necesidades de la sociedad, primero con las consumir y compartir bienes y servicios, así como la licenciaturas de Ingeniero Mecánico e Ingeniero forma de pensar, actuar y de configurar nuevos Mecánico Electricista y posteriormente a principios estilos de vida. de los sesentas, con la de Ingeniero Mecánico Administrador. Con el Tratado de Libre Comercio entre Estados Unidos, Canadá y México trae consigo En los años setentas fueron creadas las carreras de: exigencias y retos. Pero a su vez, posibilidades para dirigir el cambio hacia la modernización que facilite -Ingeniero Administrador de Sistemas. el compromiso ineludible de formar profesionales de -Ingeniero en Control y Computación. excelencia académica, competitivos ·a nivel inter- -Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones. nacional para vigorizar a los sectores económicos y -Ingeniero Electricista. sociales en los procesos de cambio. -Ingeniero Electricista Administrador. Este proceso de reforma académica duró -Ingeniero Mecánico (reiniciada). aproximadamente seis años durante los cuales se -Ingeniero Mecánico Metalúrgico. involucraron maestros y alumnos, así como el La estructura de las siete carreras se realizó departamento sobre la base de las ya existentes, el Ingeniero Mecánico Electricista e Ingeniero Mecánico Administrador. La necesidad de cambios curriculares en la institución, surge de las condiciones en que fueron de Asesoría Académica de la Universidad Autónoma de Nuevo León. En mayo de 1989 la Comisión Académica delH. Consejo Universitario revisó el documento de la reforma académica y lo turnó al seno del H. Consejo Universitario para su aprobación. �~15 ~14 En el semestre de agosto de 1989 a enero de existentes, se modificaron requisitos y frecuencias así 1990 inicia la primera generación y es en este como el incremento del número de semestres de 8 a 9 semestre de agosto de 1993 a enero de 1994 cuando y de 9 a 10 de las diferentes licenciaturas. culmina. La implantación de la reforma académica ha Entre las principales modificaciones que demandado la construcción de aulas más amplias y smgieron con la reforma curricular tenemos, la remodelación de las ya existentes, la adquisición de creación de una plataforma ingenieril con dmación equipo de cómputo y de laboratorio más sofisticado, de cuatro semestres comunes para las nueve así licenciaturas. administrativos. Esto obedeció a las siguientes causas: - La necesidad de que todos los estudiantes como actualización de los sistemas Se crearon programas de desarrollo profesional y actualización docente que abarcó temas como tuvieran al principio la misma formación científico- didáctica, técnica y cultural, esto les ayudaría a decidir con mas evaluación del proceso enseñanza-aprendizaje, así conciencia la licenciatura a seguir, además de como la calidad en el servicio, calidad aplicada en el adquirir conocimientos y destrezas para el uso de la proceso educativo y otros muchos cursos de computadora, herramienta básica en la ingeniería. actualización de las diferentes especialidades. formación de grupos de trabajo, - La optimización de los recursos económicos, Se ha evaluado el proceso de la reforma humanos, equipo de laboratorio así como las académica, considerando la opinión de las academias instalaciones. de las diferentes áreas y las actuales necesidades del - Evitar cambios de carrera de los alumnos de entorno, hemos revaluado las características los primeros semestres por mala orientación deseadas en nuestros egresados, lo que nos llevó a profesional. redefinir el curriculum más adecua,do. Esto aunado a La conformación del plan de estudios de cada nuestros programas de mejoramiento y licenciatura fue enriquecido en el área básica, pero modernización de la infraestructura, la vinculación sobre-todo se hicieron cambios radicales de las áreas con el sector productivo y social, y al programa de especialidad, aparecieron nuevas materias y permanente de capacitación de profesores, todo ello laboratorios, se actualizaron contenidos de los ya conforme con el "Programa de mejoramiento �••••❖.·.··········..-::-.❖.•-❖-••··❖-•· j~~~~l~ltf~JWlfl i!~;t:i:itii~~i#:{ -~·:•:·:·:·:···:·:·::t:•:::::-:❖:❖:~❖ • 111 a Coordinación de Educación Continua, además de prestar servicio a más de mil alumnos ha desde su creación ha cumplido y cumple con la acrecentado su participación ante la sociedad, función de aportar un valor agregado de nuestra proporcionando calidad y profesionalismo en la Facultad al dar apoyo educacional a la comunidad capacitación y en los proyectos y asesorías realizados, universitaria, empresarial y gubernamental, así como lo cual se ha visto reflejado en la cada vez mayor asesorías y otros servicios en áreas afines a nuestra demanda en nuestros programas de apoyo a institución, en su creación se contempló llevar a cabo instituciones públicas y privadas. programas a nivel técnico y cursos especiales de Extensión que constituían un refuerzo del conocimiento en materias específicas. Todo esto ha sido posible al contar con personal capacitado para satisfacer las espectativas del entorno empresarial Asimismo sin descuidar los cursos y programas Esta Coordinación cuenta con los números mencionados, se han llevado a efecto convenios de telefónicos: 376-47-17 y 376-93-82, donde se podrá asesorías y capacitación en apoyo a instituciones proporcionar información detallada sobre programas públicas y privadas, siendo los más recientes con el de capacitación y otros servicios que es posible Gobierno del Estado de Nuevo León, C.P.B. realizar en proyectos de Ingeniería básica, Ingeniería (Comisión F.N.M. de detalle, estudios económicos, estudios de (Ferrocarriles Nacionales de México), I.M.T.A. factibilidad, estudios de procedimientos, análisis de (Instituto Mexicano en Tecnología del Agua de la sistemas, conservación y preservación de equipo y Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos), maquinaria, avalúos y peritaje de maquinaria y Vitro-Envases-Fama SA de C.V., CRYOINFRA equipo, sistemas de aseguramiento de calidad (ISO S.A. de C.V., ACUMEX SA, Aislantes León SA, 9000) . Federal de Elecricidad), ESB de México SA., HYLSA, etc. Estos convenios entre otros han consistido en asesorías diversas, capacitación, proyectos de investigación y desarrollo de manuales de procedimiento e ingeniería. La Coordinación de Educación Continua, �~ 18 . ,; 1 programa doctoral en Ingeniería de Sistemas sistemas de información enfrentan también los dos ■1 esumen. inició sus actividades en agosto de 1991 con primeros problemas citados aquí en Monterrey. Esto algunas de las metodologías para la administración de solamente dos alumnos. Actualmente el programa dió lugar a un tema de tesis doctoral en la que está la demanda empleadas por los proveedores de energía cuenta con cinco alumnos, cuatro profesores de trabajando el Ing. Noé García. El objetivo de este eléctrica collespondencia Todas las metodologías diseñadas hasta ahora tiempo parcial y uno de tiempo completo. estudio es el de crear un modelo conceptual que nos adecuada, entre la energía que se consume y la que se por los ingenieros de sistemas de potencia para permita alinear la planeación de sistemas con la genera, aprovechando con eficiencia la capacidad de lograr una menor dependencia de los combustibles los recursos existentes. Se hace énfasis en la alternativa derivados del petróleo, buscan producir cambios en de control directo de carga con potencial para lograr la curva de demanda, que típicamente muestra un una operación económica y confiable. Se presenta los comportamiento como el presentado en la figura l. :❖.•.❖ ··:-«: El objetivo de este programa es el de preparar profesionistas de alto nivel capacitados para resolver problemas complejos en la industria donde se requiere investigación formal. profesionistas se pueden Además dichos desempeñar como profesores de programas de postgrado. planeación estratégica de la empresa. Actualmente, .estamos trabajando en un proyecto de asimilación de tecnología. El problema que motiva este estudio es que nos damos cuenta que tenemos muchos adelantos tecnológicos en el área de para En este artículo se describen establecer una carga en la curva de demanda. tecnología de información, pero no estamos haciendo de postgrado realizaron un estudio en el área un buen uso de ésta. El objetivo de dicha metropolitana de Monterey, N.L., para detectar los investigación es el de identificar qué variables afectan problemas que enfrentan los ejecutivos de sistemas de información. Dicho estudio actualmente sirve o contribuyen a la asimilación de tecnología de información. industrializados de Europa y los Estados Unidos como plataforma de investigación en nuestro Otro estudio que se está llevando a cabo vieron en peligro la estabilidad de sus economías programa doctoral Los tres principales problemas actualmente es el de mediciones de lenguajes de cuando un grupo de naciones árabt:s, ricas en que enfrentan los ejecutivos de sistemas de cuarta generación. De este estudio se pretende petróleo, decidieron elevar el precio del petróleo a información son en orden de importancia los siguientes: identificar más del doble. caraterísticas de tres lenguajes de cuarta generación. Los sistemas eléctricos encargados de producir l. Alineación de la planeación de sistemas con Esto se hace con el objeto de poder tener una de las formas más conocidas de energía: la el plan estratégico de la empresa. estimadores de calidad, complejidad, tiempo de electricidad, sintieron el problema ocasionado por la 2. Planeación estratégica de sistemas de información. desarrollo de programas, etc. crisis petrolera, lo que motivó pensar en alternativas Además se está desarrollando una investigación, que le permitieran disminuir la dependencia de los 3. Hacer uso efectivo de los recursos de inforinación. por el Ing. Victoriano Alatorre, en el área de Tutores combustibles derivados del petróleo para lo cual Inteligentes, tecnología con un amplio rango de desarrollaron una serie de metodologías agrupadas explotación en el sector educativo, en el industrial y bajo el concepto de administración de la demanda En estudios similares en Estados Unidos de América han encontrado que los ejecutivos de en el de servicios • de medición de las Motivación Como puede observarse en la figura 1 los métodos para evaluar los efectos del control directo de Durante 1991 e .inicios de 1992, tres estudiantes parámetros (dem.and side management) . Introducción En el invierno de 1973-1974 los países consumidores tienden a eléctricos más usar su dispositivos intensamente durante ciertos intervalos de tiempo, generando demandas pico. En este intervalo de tiempo los proveedores deberán usar plantas que puedan seguir los cambios rápidos de la demanda pero que tienen costos de. producción más altos y que consumen productos derivados del petróleo. j ·.._¿_,. .· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ~molalada .. ~ 1 Figuro J. Cwlla de demanda típica �~20 ~21 En forma adicional a lo anterior, las demandas Más información en la relación a cada una de acuerdo a donde se toma la decisión y sobre la Otras técnicas de control local más sofisticadas pico se incrementan al transcurrir los años obligando las actividades anteriores puede encontrarse en intensidad con que han de ser controlados los usan microprocesadores que manipulan información a los proveedores a construir nuevos centros de [10,14]. dispositivos eléctricos. tal como: el precio de la electricidad, hora del día, generación, lo que involucra grandes inversiones de En el control local las decisiones son tomadas necesidades de energía de cada consumidor, etc. por un controlador ubicado en cada casa-habitación. para determinar la~ operación de los dispositivos Con el desarrollo de las metodologías de la Esta técnica proporciona beneficios para los eléctricos y mantener la demanda dentro de ciertos administración de la demanda, la carga ha empezado consumidores; sin embargo, resulta difícil asegurar límites, establecidos por las preferencias del a convertirse en una variable que puede controlarse que se logren los cambios buscados a nivel de consumidor, tal como se muestra en la figura 4. cada vez en mayores proporciones. Con las sistema. Existen varias formas de ejercer control metodologías de administración de la demanda se local que van desde las simples como el circuito busca producir cambios en la curva de demanda lógico presentado en la figura 3, hasta el uso de capital como los que se muestran en la figura 2. controladores microprocesados con la posibilidad de Figura 1. Cambios des eados m la cun•a de demanda Administración de la demanda Técnicas del control del usuario Para lograr los cambios en la demanda que se presentan en la figura 2, los proveedores de energía eléctrica han motivado el desarrollo de la administración de la demanda, con estrategias que pueden ser agrupadas de la forma siguiente [2,5,10,14]: * Control del usuario * Control del proveedor * Almacenamiento de energía * Fuentes alternas de energía .* Diseño de tarifas y promociones de energía *Incremento en la eficiencia del equipo eléctrico En las técnicas del control del usuario y en otras El circuito lógico de la figura 3 pretende disminuir las demandas pico de cada consumidor evitando la operación pretende modificar el comportamiento de la eléctricos. simultánea de ciertos Figura -l. Demanda controlado con microproc¡;sador Sin duda una de las alternativas de control del dispositivos eléctricos. Para modificar el consumo de usuario que han tenido más desarrollo es la conocida energía de estos dispositivos eléctricos, en las como el control directo de carga. En esta las Cin,wCo decisiones son tomadas de acuerdo a las necesidades ló..... posibilidades: &¡alpo de * Control local ~---l-+-----1 ~ r de sistema por lo cual han sido extensivamente apoyadas por los proveedores, los que pretenden usar esta técnica como recurso del sistema en la * Control distribuído Las técnicas mencionadas se diferencian de Tiempo dispositivos demanda afectando el consumo de energía de los * Control directo de carga ~ llevar a cabo estrategias más sofisticadas de control alternativas de la administración de la demanda, se técnicas del control del usuario se cuenta con tres ······························· B.ada operación diaria. Figura 3. Control local para evitar la operación simultánea de dispositivos eléclriws Con poca aplicación, hasta ahora el control �~23 ~22 • distnlnúdo pretende mezclar control directo y local para tomar lo mejor de cada una de estas técnicas. Una técnica que se ha desarrollado para la control. Con la finalidad de determinar estos impactos es necesario estudiar los métodos que permitan Control directo de carga. evaluar el efecto del control directo en la demanda En el control directo de carga los proveedores del sistema. modifican el comportamiento de la demanda alterando el consumo de energía de los dispositivos eléctricos enviando una señal intermitente, desde su donde: evaluación del control directo es conocida como el P(t) = Potencia del grupo método del ciclo de trabajo [11,13]. Pi = Potencia del dispositivo i El método del ciclo de trabajo toma en cuenta m = Posición del termostato = Señal intermitente del proveedor en forma explícita los mecanismos físicos mediante b los cuales se consume energía y los mecanismos a Para evaluar P(t) se hace uso de las siguientes Métodos de evaluación para el control través de los cuales el control directo altera el directo comportamiento normal de la demanda; además, esta P(t) representa un grupo de dispositivos con condiciones: centro de contro~ que conectará o desconectará un La idea principal en la determinación de los técnica incluye el efecto del comportamiento del características similares, operando en condiciones de cierto tipo de dispositivo modificando su consumo impactos del control directo es simple y se basa en consumidor en base a infomación estadística. Los temperatura ambiente semejantes. energético. Dependiendo de cada sistema de comparar las demandas de un grupo de dispositivos parámetros de los modelos pueden estimarse de Los procesos de apagado-encendido de cada potencia algunos dispositivos como los equipos de bajo la influencia del control directo y sin ésta, tal datos históricos, obtenidos en estudios de carga, dispositivo son de naturaleza estocástica y además acondicionamiento ambiental (aire acondicionado y como se muestra en la figura 5. evitando de esta manera la necesidad de llevar a cabo independientes. calefacción), calentadores de agua, programas piloto para la determinación de los bombas sido seleccionados comúnmente para aplicar control directo de carga. Un paso crítico en la aplicación del control directo de carga es la evaluación del impacto del control sobre la demanda eléctrica y sobre los consumidores, lo que permitirá al proveedor la autocovananza, dadas las características no- impactos de las estrategias de control. hidráulicas para albercas, bombas de riego, etc., han ♦ El método del ciclo de trabajo se desarrolla en lineales del proceso de conmutación, no es tarea fácil función de dos conceptos: ciclo de trabajo de los pero si es posible obtener estimados de estos dispositivos y distribución del ciclo de trabajo. parámetros bajo la consideración de ergodicidad [9] IIDpá>~ mediante las siguientes alternativas: ecmoldlreeto (hpode~· &Cl0Ddicicmmi• --••os 1----' Estructura del modelo *Simular una realización (la operación de un Para un grupo de dispositivos la demanda del sistema estará dada por la ecuación: determinar la calidad de su programa. Un programa de calidad de control directo será uno que logre Fig11ra 5. Esquema de evaluación del impacto del control directo de carga producir la mayor reducción en la demanda pico sin En la industria eléctrica se han venido alterar la comodidad de los consumidores, siendo el utilizando una variedad de métodos para determinar mejor índice el nivel de temperatura interna dentro el comportamiento de la demanda [1,3); sin embargo de los edificios cuando se ejerce alguna estrategia de no todos ellos se han aplicado para el control directo. Encontrar expresiones cerradas para la media y dispositivo) y obtener los promedios temporales. *Simular un "ensamble" de realizaciones (grupo de dispositivos) y obtener sus promedios. • P(t)• ¿Pl.t)m/J)b(_t) t•l (1) *Calcular el tiempo de encendido y apagado del proceso de temperatura conmutación promedio y para usarlos mantener como la una aproximación de los valores esperados de estos �~25 ~24 parámetros. *Calcular los valores esperados usando Cadenas de Markov (6,10]. Cualquiera de las alternativas presentadas control de 15 minutos de encendido y 15 minutos de gráficas como la mostrada en la Figura 6, los magnitud de la sobrecarga de la etapa de "payback" apagado lo que induce un ciclo de trabajo de 0.5 a los proveedores pueden evaluar la calidad de la no representa un problema en sistemas en cuya dispositivos considerados durante el intervalo de estrategia de control basándose en los cambios demanda pico tienen participación otros tipos de control de las 8 a las 14 hrs. ocasionados por la temperatura ambiente. Otro cargas, por ejemplo industriales, ya que estos anteriormente deja sentir la necesidad del desarrollo Cuando se habla de estrategias de control es factor considerado por los proveedores de energía ocurrirían sin la presencia de niveles altos de la de un modelo de consumo de energía de una casa práctico utilizar una notación de la forma dJd2 que eléctrica para evaluar la efectividad de sus estrategias demanda del tipo de cargas mencionadas. con acondicionamiento ambiental. En la literatura se nos indicará los tiempos de encendido y apagado de de control es observar los impactos en la demanda La pérdida de diversidad no sólo puede tener presentan varios modelos para el acondicionamiento la estrategia aplicada. promedio, que para el caso estudiado se presenta en efectos negativos en el ''payback" sino también dentro la Figura 7. del intervalo de control ambiental [6,7,8,10,12]. Efectos del control directo de carga en la pérdida de diversidad. El comportamiento de las temperaturas inter- reducción dentro del intervalo de control, la "" demanda instantánea mostrada en la Figura 8 4e · ... .. ...... . l que pueden ocasionar problemas en la operación. Al aplicar control directo de carga sobre un grupo de equipos de acondicionamiento ambiental de espacios, la diversidad se ve alterada provocando :J:; • ··· ··· ··· muestra sobrecargas dentro de este intervalo para el 1 • ? eléctricos tiene un efecto amortiguador en la dediversidad se presentan sobrecargas en el sistema demanda promedio de la figura 7 muestra una nas para el caso analizado se presenta en la figura 6. La diversidad en la operación de dispositivos manda eléctrica, por lo que cuando se pierde No obstante que la ······r·· ·········· ····f···· ······ ··· ·· ······· ······-r·· ·········· ··· h•~..,• .h. c.n.i-1 caso estudiado, lo que evitará lograr el objetivo de reducir la demanda pico dentro del intervalo de S :~ ... 1 S J.9 1S 31 Figura 6 Comportamiento de las temprraturas illlemas estrategia de colllrol de 15/15 control "" 25 c011 1111a Figura 7 Demanda promedio para ww estrategia de control de 15115 En la Figura 7 puede observarse dos etapas fenómenos como el "payback" que, de no tomarse en Puede notarse de la figura 6 que, dada la dentro del "payback" (8]: en la primera (etapa 1), cuenta, pueden bloquear la efectividad de los aplicación de cualquier estrategia de control, la dada la pérdida de diversidad, todos los equipos se programas de control directo de carga. Para ilustrar temperatura interna de las casas se eleva afectando mantendrán operando por un determinado tiempo, el los problemas de pérdida de diversidad, asociados a en cierto grado la comodidad de los consumidores. cual depende de la intensidad de la estrategia y del las . estrategias de control directo de carga, se También es posible observar como dentro del intervalo de control; en la segunda etapa los analizará la operación del grupo de dispositivos del "payback" el dispositivos oscilan en fase por algunos ciclos hasta caso base, bajo la influencia de una estrategia de comportamiento de las temperaturas internas. Con que se recupera la diversidad de la operación. La se pierde la diversidad en Figura 8 Efecto de la pérdida de dil>ersidad eii el iltún•a/o de control. Afortunadamente el problema antes mencionado puede resolverse proporcionando una �~ 27 ~26 diversidad "artificial" en la operación de los dispositivos. Conclusiones * Por su flexibilidad y nivel de desarrollo, las técnicas de control del usuario constituyen una de las alternativas de administración para la demanda con mayor aplicación. * Desde el punto de vista del proveedor, la técnica del control del usuario más efectiva para lograr los cambios deseados en la curva de demanda constituye el control directo de carga. * Con la metodología y modelos adecuados, el control directo de carga representa una alternativa con gran potencial para ser utilizado como recurso de sistema. * A través de modelos que permitan evaluar el impacto de control directo de carga sobre la comodidad de un grupo de usuarios, el proveedor puede implementar estrategias que minimicen los efectos en la comodidad del consumidor a cambio de tarifas menores. * Por su importancia en la demanda total y por su capacidad de transferir demanda el control directo de equipos de acondicionamiento ambiental constituye una alternativa seleccionada por diversos proveedores de energía eléctrica • 3, pp. 1213- 1219 Aug., 1989. 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Tres cosas son esenciales favorecen el desarrollo sostenido, por ejemplo: para mantener a una sociedad: alimento, energía y disminuir las descargas en el medio ambiente materiales. durante la extracción, procesamiento, manufactura, En la actualidad los Estados Unidos de útil. Los equipos mayores con los que contará este uso y retiro del ciclo de los materiales y así disminuir América que representan sólo el 5% de la población la explotación de fuentes primarias; total del mundo, consume cerca de 2.5 miles de tiempo de servicio de los materiales evitando el millones de toneladas de materiales cada año, ''úsese y tírese"; eficientizar el diseño de materiales y aproximadamente 10 toneladas por persona. Nuestro seleccionarlos adecuadamente para minimiz:ar el país tendrá necesidades similares en el futuro impacto ambiental a través de todo su ciclo de vida. alargar el electrónico de barrido, con una resolución de 410-9 m. y magnificación de 300 000. Ambos microscopios contarán con espectrómetros de rayos-x del tipo EdS, que permiten la detección de todos los elementos químicos del berilio en adelante. El microscopio electrónico de barrido contará además con un espectrómetro de rayos-x del tipo WDS que puede detectar elementos en cantidades de hasta llff16 gr. Estos equipos complementarán los sistemas de análisis ·térmico DTA y TGA que estudia la evolución de los materiales cuando son calentados hasta 1600 ºC, el análisis de imágenes que permite: análisis cuantitativo de imágenes obtenidas por próximo si continúa su crecimiento. Querer sostener Dentro de la perspectiva de "Nuestro Futuro microscopía óptica o electrónica; pruebas mecánicas, este nivel de consumo de materiales implica por una Común" la Facultad de Ingeniería Mecánica y con una máquina de capacidad máxima de 15 tons., parte la educación de nuestras fuentes de suministro Eléctrica a través de su Doctorado en Ingeniería de preparada para medir propiedades de metales, y por otra, administración racional del impacto Materiales, crea el Laboratorio de Análisis y cerámicos y polímeros. ambiental asociado a la extracción, procesamiento, Caracterización de Materiales, que en una primera Nuestro enfoque de la competencia global debe uso y retiro de los materiales. etapa tendrá una inversión de más de 1.5 millones de ser tan abierto que incluya la cooperación global, la dólares. Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica pone a Los materiales que utilizamos han cambiado disposición este Laboratorio de Análisis y con el tiempo de usar aquellos; de origen renovable Esta infraestructura deb~ permitir descn"bir las (de fuentes agrícolas o forestales), hemos pasado a características de la composición y de la estructura Caracterización de Materiales para todos aquellos otros de origen no renovable (minerales), y que son (incluyendo los defectos) de los materiales, que son que como nosotros han tomado la responsabilidad de reciclables, y otros que no lo son de origen orgánico importantes y suficientes para reproducirlos, eficien- participar en el desarrollo de nuestro mundo, pero (petróleo y gas natural). Todos estos cambios nos tizar su procesamiento y el alargamiento de su vida sin descuidar nunca a nuestro planeta: la Tie"a • �~ 30 ~31 tecedentes A finales de los ochenta el concepto fue clásicas de construcción masiva (materiales de alta indeseables, o cancelar las reflexiones sobre la densidad) o paredes múltiples. superficie de las paredes, mejorando así la La mayoría de los especialistas en sonido tienen una difundido en periódicos y revistas no especializados, comprensión general del principio de control activo pero a nivel de productos comerciales nada estaba _ de ruido; el cual consiste simplemente en eliminar el disponible, simplemente no se podía comprar un antiruido con sensores y actuadores piezoeléctricos Se visualiza incluso la posibilidad de cancelar sonido molesto con una señal anulatoria. Esto es: un dispositivo de cancelación activa de ruido para transparentes, así como paredes tipo panel activas una secuencia de reflexiones selectivamente de tal sonido opuesto en fase que sea la imagen espejo del mnguna aplicación. Recientemente, sin embargo, que permitirán que un recinto pueda ser aislado muy manera que la firma acústica del recinto fuera hecha que se desea suprimir. debido el eficientemente de vibración estructural así como del para imitar un espacio grande o pequeño; por Esta no es una idea nueva; ya en 1877 el premio procesamiento digital de señales, la aún pequeña ruido exterior. De hecho los más optimistas esperan ejemplo: tener en una iglesia la acústica de un salón Nobel Lord Rayleigh en su trascendente obra "The industria del control activo de ruido ha empezado a que el control activo de ruido pueda ser aplicado de clases o viceversa. interferencia ir más allá del laboratorio y dirigirse al mercado con efectivamente sin paredes, como los escudos de Un mercado importante que se beneficiará destructiva para el caso del sonido en los siguientes productos comerciales reales, aunque con más campo de fuerza en las viejas películas de ciencia mucho con el control activo de ruido es el del control términos: promesas que productos. ficción. industrial de ruido. Se espera poder silenciar Theory of Sound" menciona la "if the phases cliffer by half a period, u = ( a-a') cos (2JCt r - e ), principalmente a los avances en Las perspectivas Se mencionan también ventanas de vidrio inteligibilidad. En lo relativo a la acústica interior de recintos máquinas ruidosas sin restringir las opciones de se espera poder evitar el uso de las técnicas actuales, diseño y evitando los molestos enclaustramientos so that if a' = a, u vanishes. In this case the El control activo de ruido representa una consideradas en el mejor de los casos como un mal actuales. También se esperan orejeras canceladoras vibrations are often said to inteder, but the posibilidad para producir aparatos, máquinas y necesario, las cuales están basadas en láminas de de ruido que permitan, a las personas trabajando en expression is rather misleading. Two sounds may very ambientes menos ruidosos. espuma en forma de empaques de huevos y los ambientes muy ruidosos, comunicarse con otras voluminosos paneles rellenos con fibra de vidrio personas mientras que simultáneamente se cancela el la demanda social de ambientes cada vez más (materiales ruido ambiental La primera patente para el uso de interferencia silenciosos, esperan que el control activo de ruido reluctantemente como paliativos en recintos mal destructiva como una teoría para suprimir ruido es venga a resolver algunos problemas para los cuales el diseñados y ambientes ruidosos). de los treinta [2], y varios investigadores, la mayoría control pasivo a llegado a su ñmite, o resulta muy académicos, han estado experimentando con la costoso. properly be said to inteder, when they together cause silence; ...[1]" Los profesionistas del sonido, presionados por caros y antiestéticos empléados La industria automotriz trabaja en silenciar la cabina de pasajeros, en aislar activamente el motor y En este aspecto el control activo de ruido puede en el desarrollo de silenciadores electrónicos que ser usado para conformar el ambiente acústico disminuyan el ruido del motor, de las llantas y del viento. técnica desde entonces [3]. Desafortunadamente, Por ejemplo, en cuanto a la transmisión del haciendo que la cancelación sea dependiente de la hasta sólo hace algunos años, el control activo de sonido, se espera que los sistemas de cancelación frecuencia, pudiéndose atenuar adecuadamente las En el medio del audio, se espera aislar los ruido nunca fue más allá del estado experimental. activa puedan ser usados para aislar acústicamente componentes de frecuencia molestas. También micrófonos en los estrados manteniendo una zona de recintos, eliminando así la necesidad de las técnicas puede usarse para sólo reducir los ruidos de fondo silencio alrededor de micrófonos abiertos, que �~32 ~33 • rechace el sonido ambiente mientras deja pasar los a reconocer varias dificultades muy considerables en sonidos del que habla. El usar orejeras activas la implementación de este esquema [4]. El problema ha resultado ser difícil aunque permitirá que los músicos y los ingenieros de sonido Las bocinas, que generalmente se usan como puedan monitorearse a un nivel sonoro moderado y medio activo de cancelación, presentan dos grandes seguro al oído mientras trabajan en áreas con niveles inconvenientes: excesivos de ruido ambiente. Las expectativas expuestas sobre control activo caída así como los tiempos de transmisión a través de de ruido sólo son una muestra de los deseos los circuitos de la bocina son relativamente largos. Si expresados por los especialistas, y dan una idea de lo la bocina es usada para tratar con un ruido al azar o amplio de las mismas. uno impulsivo, las componentes de frecuencia superiores a 1,000 Hz. no pueden ser atenuadas, la bocina Si la cancelación activa de ruido es, como simplemente suficientemente no rápido. puede responder lo Este problema es parece, un medio eficiente y simple de atenuar el fundamental, y sólo en casos donde el ruido puede ruido en el ambiente, lpor qué se ha tardado tanto caracterizarse adecuadamente puede ser superado. tiempo en implementar soluciones concretas?. La Por esta razón el control activo de ruido como respuesta es simple: en el mundo real la cura una solución práctica tiende a ser confinado a las propuesta por la aproximación de la cancelación bajas frecuencias. activa ha dado casi resultado ser peor que la enfermedad, cuando menos hasta muy recientemente, y este problema merece un examen. En el más elemental nivel teórico, b) El segundo problema es igualmente obvio al obseivador. Las bocinas, en su mayor parte, son omnidireccionales en bajas frecuencias, precisamente la en el rango que van a ser usadas en los sistemas de cancelación de ruido es muy simple, se capta con un control activo de ruido; esto significa que la bocina micrófono el ruido problema, se invierte la fase de retroalimenta al micrófono de muestreo. señal del micrófono, se alimenta esta a una bocina y se ~limina el ruido con interferencia destructiva. Pero una pequeña reflexión en el asunto obliga desde los ochentas se ha delineado una estrategia general para la cancelación de ruido basada en DSP. Básicamente el procesador de señales debe a) Primero que todo, sus tiempos de subida y Los problemas teórico y experimental. La solución puede estar en el desarrollo de módulos de DSP ("Digital Signal Processing'') de bajo costo junto con la realización de un extensivo trabajo divergen considerablemente como se discute a continuación: a) El primer esquema es sólo viable con ruidos repetitivos de una estructura armónica altamente regular como la producida por el ruido de motores. generar una señal de antifase que trabaje sobre el Los motores tienden a emitir patrones de ruido ruido a suprimir, de tal manera que los cambios tanto muy uniformes independientemente de la velocidad en el ruido como en la señal de antiruido sean del motor o de su carga y así modelos muy precisos predichos en el tiempo que el sistema tome para del ruido pueden ser programados en el procesador. procesar y transmitir la señal del antiruido a través de las bocinas de cancelación. Un simple sensor, como puede ser un tacómetro, puede registrar una variable clave Dicho proceso es más fácil en el dominio digital, independiente del ruido [5], de la cual las otras y prácticamente requiere análisis FFf ("Fast Fourier variables serán dependientes, y la forma del ruido Transform") y filtros adaptables. Desarroll~ un puede ser predicha en base a esta sola variable; procesador efectivo es principalmente un problema entonces no es necesario un micrófono ni un de determinar la función de filtrado correcta a procesamiento complejo multicanal para desarrollar utilizar. Aunque dicha tarea implicó años de trabajo, la señal de antiruido. varios algoritmos diferentes han sido desarrollados con el propósito de cancelar el ruido. Por otro lado, dos esquemas básicos de "hardware" han sido desarrollados para producir una Además del sensor principal se requiere de un segundo micrófono en la zona de cancelación, el cual registra desviaciones y provee la base para la correción final. señal de antiruido precisa. Ambas implementaciones Este esquema se utiliza para el diseño de los de "hardware" se diseñan para seguir los cambios en silenciadores eléctricos, donde bocinas cancelan el las formas de onda del ruido en el tiempo, así como ruido de baja frecuencia del motor que pasa a través las distorsiones a la señal de antiruido inducidas del mofle [7]. También se ha encontrado que durante su paso a través del sistema, pero en los funciona con ciertos tipos de sistemas de ventilación detalles de operación las dos aproximaciones donde el soplante produce casi una onda sinusoide �~34 de salida en vez de ruido de banda ancha. ~35 de la bocina de cancelación. trabajar. Con esta simple táctica el retraso direccional y así sea menor la fuga de señal de b) los ruidos aleatorios presentan un reto Aunque el problema b) no parezca ser irreducible en el sistema puede ser salvado, pero corrección que se retroalimente al micrófono. La mucho mayor, tanto porque el procesador debe importante, si miramos por ejemplo el problema del varios problemas adicionales deben aún así ser idea es atractiva en teoría, pero además del costo que desarrollar significativamente más análisis así como ruido superados con el fin de que el sistema trabaje implica usar múltiples transductores, el aislamiento porque el problema de la retroalimentación se vuelve fuentes de ruido representa un fenómeno predecible con.fiablemente. proporcionado al micrófono nunca es suficien- crítico. y razonablemente bien definido que ocurre en un El fenómeno de propagación de ondas planas Esencialmente un sistema de cancelación de espacio limitado, podemos apreciar la magnitud de puede modelarse precisamente considerando los que el micrófono está ruido que maneje ruido al azar debe muestrear el los problemas que encararon los investigadores efectos de calor, turbulencias y resonancias en el alimentación estructural en las bajas frecuencias. La ruido con un mi?"ófono continuamente en un punto pioneros de hace una década. dueto. Las características iniciales del ruido en el solución matemática es mucho más compleja, en un dueto, el cual comparado con otras temente alto para prevenir la retroalimentación dado también sujeto a retro- en el espacio, derivar una apropiada señal de antifase Primero que todo, debido al tiempo de tránsito micrófono de muestreo deben ser modificadas de requiere de un segundo modelo que caracterice de la señal del micrófono, y entonces producir el a través del sistema total [7} (micrófono, procesador acuerdo a estos modelos; sin embargo, esta completamente la salida de la bocina, y sustraer ésta antiruido en otro punto en el espacio, cuya distancia de señal, amplificador de potencia y bocina) varios modelización es compleja y difícil de implementar. de los datos a ser analizados en el procesador. al menos tan lejos del punto donde el ruido es milisegundos son requeridos por el sistema de La mejor manera de aproximar dicho modelo es sensado como la distancia que viaja el sonido en el cancelación de ruido para generar una señal de por medio de una representación lineal que se puede el área del silenciamiento de recintos tiempo requerido para la generación de la antifase. .antiruido correctivo. Aún para las bajas frecuencias programar en filtros adaptables en una unidad de presumiblemente el mayor reto que enfrenta la La corrección tiene lugar dentro de un sistema el sistema puede no ser suficientem_e nte rápido, si el DSP (6). Para verificar el funcionamiento adecuado industria del control activo de ruido hoy en día. prealimentado [6]; además, se requiere un segundo sensado y la corrección van a ocurrir en el mismo de este filtro se debe de equipar el sistema con un micrófono en el punto de la cancelación para punto. segundo micrófono cerca de la bocina Pero tal vez el problema más espinoso yace en completos, Con el fin de silenciar un recinto, obviamente de deben distribuirse micrófonos en muchos lugares del registrar desviaciones y permitir la generación de una Por supuesto en un dueto hay manera de salvar cancelación. Además el micrófono muestreador de recinto, así como bocinas canceladoras; desafortu- segunda señal de corrección. Debido a que la salida el problema, puesto que las ondas que representan el sonido debe ser capaz de rechazar las contribuciones nadamente cuando muchas bocinas canceladoras son de la bocina inevitablemente retroalimenta al primer ruido están esencialmente confinadas al dueto por de la bocina y medir sólo el ruido del dueto, y diseñar usadas simultáneamente, los problemas de ruido en micrófono, el conjunto introduce un problema no varios metros, de tal manera que puede posicionarse dicho sistema a prueba de retroalimentación se el sistema se hacen casi insolubles. presente en el primer esquema, que no se puede la bocina de cancelación en la boca del dueto y presenta especialmente difícil. resolver fácilmente. cancelar la onda del ruido justo cuando emerge. Sólo La primera solución propuesta al dilema de la miles de metros cúbicos deben ser cubiertos con Como una consecuencia práctica, los sistemas si la trayectoria a través del dueto es al menos de 1.2 retroalimentación de la señal de anulación fué el antiruido, y las bocinas canceladoras se convierten en de cancelación de ruido aleatorio deben ser capaces m, un sistema utilizando procesadores modernos de acomodar une serie de bocinas en un arreglo tal que contribuidoras al ruido, dado que la señal de de analizar tanto el ruido en si mismo como la salida alta velocidad -tendrá el conjunto cancelación sólo proveerá una nulificación en una el tiempo necesario para de bocinas se vuelva altamente En el caso de silenciar un cuarto completo, �~ ~ 36 zona limitada, y en cada lugar del cuarto los frentes de onda engendrarán todo tipo de reflexiones. Sin embargo, una empresa declara haber desarrollado prototipos de sistemas que son presunublemente capaces de silenciar la cabina de un b) La segunda aplicación es la de las orejeras avión creando pequeñas zonas de silencio confinadas con cancelación activa de ruido. Actualmente son a los espacios ocupados por los pasajeros sentados, vendidas por diferentes empresas (7,9,10]. Básica- fuera de esas áreas la cabina continúa ruidosa. mente una alternativa a los protectores auditivos Por supuesto debe tenerse en mente que el pasivos, los audífonos canceladores de ruido serán ruido en la cabina de un avión es de naturaleza preferidos sobre los tapones o protectores auditivos repetitiva, y por lo tanto la salida de antiruido puede dado que pueden ser usados simultáneamente para ser sintetizada en base a un modelo interno sin comunicación de dos vías, debido a su efectividad en necesidad de muestrear de ruido directamente; esta la región por abajo de los 500 Hz., y a la capacidad es una situación muy diferente a tratar de silenciar un de poder ser diseñadas para operar sólo a baja cuarto en un ambiente urbano repleto con ruidos de frecuencia, permitiendo al usuario escuchar la amplio espectro. conversación. La mayoría de las orejeras canceladoras de ruido actualmente en el mercado están dirigidas a la industria de la aviación. c) La tercera aplicación es la supresión de los modos y de las primeras reflexiones para el control del ambiente acústico en recintos. La aplicación es actualmente representada por un sólo producto (7]. Una tendencia actual en diseño es el uso combinado del control activo y pasivo. Una compañía [7] actualmente vende silen- El control activo de ruido es una área de ciadores activos para duetos de sistemas de aire oportunidad tecnológica por lo que las aplicaciones acondicionado. futuras Empresas automotrices [8] han presentado .... . . __. .., ~ ~,d(/j silenciadores activos para vehículos, pero no los han introducido al mercado masivo. prometen ser mucho más variadas y accesibles • 37 Referencias (1] J. W. S. RAYLEIGH, "The Theory of Sound", 2a. Ed. 1894, edición DOVER PUBLICATIONS 1945, Tomo 2, p. 20. [2] P. PLUEG, ''Process of Silencing Sound Oscillations", U.S PATENT 2,043,416 (1936). [3] M.E. JHONSON AND - S. J. ELLIOT, "Measurement of Acustic Power Output in the Active Control" J. ACUSTI. SOC. AM., VOL. 93, Mar., 1993, pp.1453-1459, Referencias 2-6. (4] K KIDO, "Reduction of Noise by use of Aditional Sound Sources", PROC. INTER-NOISE 75, SENDAI, JAPON, Aug. 27-29, 1975, pp. 647-650. [5] P. MCHEAU, J. TARTARIN J. C. TMGESSOU, ''Extremum Control Applied to Noise Reduction", IFAC IV; INTERNATIONAL SIMPOSIUM ON ADATIVE SYSTEMS IN CONTROL AND SIGNAL SYSTEMS GRENOBLE, FRANCIA, Jul., 1992. ' [6] WEI REN AND P. R. KUMAR, "Stochastic Parallel Adaptation: Theory and Application to Active Noise Canee/in& Feedfoward Contro~ /IR Filterini and ldentification", IEEE TRANSACTION ON AUTOMATIC CONTROL, VOL. 37. No. 5, May., 1992. pp. 566-578. [7] DANIEL SWEENEY, "The Future of Silence", SOUND AND COMUNICATION, VOL. 39, No. 1, Jan. 28, 1993, pp. 42-52. [8] RICHARD NASS, "Microprocessor-based Antinoise System Eliminates Sound", ELECTRONIC DESINGN, Aug. 25, 1988, p. 30. (9] EL NORTE, ''Apagando el Ruido con más Ruido", 20 Oct. 1988, Artículo. (10] ANVT (Active Noise and Vibration Technologies, Inc.), Folleto de Productos. �~ 39 Iiii:1i::~1i:5;¡¡!¡~1;~~'.¡:¡f:i:!r~i!l¡I¡1fti!:!1::r~i;1~iii!}~~1lf11ii ;;:{¡;;'.iF1~1~1i~:i:i1iit;±i:titi::r.ii::1f;;;:;i~;;;¡;;~~!:~iii;;l7~~;¡¡ .•:=:::::::••::::•:-:::: { ... .;;:: 'I llll~esumen. Este nuevo método resulta de la ~•:::,:.-::~•:•:::=*::«;:- .son la ganancia de voltaje en corriente directa y sus esta información junto con el concepto factor de lazo ganancia variable, etc.; en el caso de los ampli- aplicación de una propiedad que se presenta en los polos, que normalmente son entregados por el "&" definido en [1), se aplican en la propiedad ficadores del tipo inversor y no inversor, tienen la circuitos implementados con amplificadores opera- fabricante en forma gráfica a manera de diagrama de invariante [1) que presentan los circuitos eletrónicos misma ecuación de factor de lazo. cionales retroalimentados con redes resistivas [ 1J en Bode, el siguiente paso es plantear la ecuación de retroalimentados resistivamente, que básicamente donde el promedio de los polos del amplificador ganancia de voltaje del sistema en el dominio de la consiste en lo siguiente. operacional en lazo abierto se preserva en el lazo frecuencia (o de "s" variable de Laplace) en función Los sistemas electrónicos implementados a base la ecuación del factor de lazo sólo en función de la ce"ado como un invariante al tipo de retro- de los datos del amplificador operacional y de los de un amplificador operacional (de dos polos) relación de resistencias "r"(r = RFIRL) ya que la alimentación y a los valores de las resistencias de valores de retroalimentación, el tercer paso es retroalimentado resistivamente, se comportan man- ganancia "Aio" del amplificador operacional aparece retroalimentación, esta propiedad invariante de la obtener los polos del sistema retroalimentado (lazo teniendo el promedio de polos constante, esto es que como un dato fijo. Así también se puede obtener la retroalimentación resistiva disminuye en 1 el número cerrado) o la razón de amortiguamiento del sistema y el ecuación de la relación de resistencias "r" en función de parámetros frecuenciales en las ecuaciones de los la frecuencia natural del mismo; o en su defecto una operacional (sin retroalimentar) "Wo" es el mismo sistemas mencionados y además pennite que la vez planteada la ecuación de ganancia se procede a promedio de polos del sistema ya retroalimentado sin El factor de lazo tiene la propiedad de que para ganancia de voltaje en corriente directa del sistema despejar los valores adecuados que satisfagan los importar el tipo y valores de retroalimentación cualquier configuración se p~ede expresar como: quede expresada en función de la razón de objetivos del diseño. El método tradicional considera mientras esta sea resistiva, por otra parte el Ki. = ó/óo, por otra parte si el factor de lazo es amortiguamiento; quedando entonces todo el sistema 3 parámetros en el sistema que son: su valor de promedio de polos de cualquier sistema es igual al función de "r" y esta última es limitada: O< r < oo , en función de un solo parámetro, ofreciendo así ganancia de voltaje en corriente directa y sus dos producto de la razón de amortiguamiento "ó" por la entonces el factor de lazo también está acotado: grandes ventajas sobre los métodos tradicionales, al polos o en vez de ellos, la razón de amortiguamiento frecuencia natural "Wn", de tal manera que se Ki..min< Ki. < Ki..m.x, aplicando esto en ~a razón de grado de resolverse problemas que por otros métodos y la frecuencia natural, en general esto resulta cumple: ÓWn = Wo, que expresándolo en palabras es: amortiguamiento despejada en función del factor de no tienen sohtción. voluminoso y en algunos casos falto de criterio. el promedio de polos es invariante a la retro- lazo se obtiene: c5mia < c5 <Ómax que significa que la Antecedentes Bases del método propuesto alimentación resistiva. razón de amortiguamiento de cualquier confi- 1 promedio de los Para una configuración específica y un amplificador operacional seleccionado, se establece polos del amplificador El factor de lazo es un parámetro que su del factor de lazo. guración está acotada y no es posible intentar diseños Una de las aplicaciones comunes de la El método propuesto consiste en primeramente electrónica analógica es el diseño de sistemas de modelar el amplificador operacional en función de la empleadas en la retroalimentación, la ganancia de Por otra parte la relación de el factor de lazo amplificación empleando amplificadores opera- razón de amortiguamiento "óo", la frecuencia natural voltaje en corriente directa "Aro" del amplificador con la ganancia de voltaje en corriente directa del cionales, el método tradicional de análisis de este "Wno" y el promedio de polos "Wo" propios de el operacional empleado; la ecuación en si es de sistema "Ai", depende de la configuración, por tipo de casos consiste en primeramente obtener los mismo, obteniéndose estos parámetros del diagrama acuerdo a la configuración que se esté empleando, ejemplo: para el amplificador no inversor la r elación datos del amplificador operacional que normalmente de Bode que el fabricante entrega, posteriormente es decir: amplificador inversor, amplificador de es: ecuación se establece en función de: las resistencias que violen dichas cotas. Kl = Ai/AJO, mientras que para el amplificador �~ 2 inversor es: Ki, 40 ~41 = (~ + 1)/{~j;: · parámetros del sistema y del amplificador opera- i]illas investigaciones científicas en Nuevo León se institucionalizada por la Universidad de Nuevo León cional seleccionado. iniciaron desde la Colonia, a cargo de científicos y (UNL), donde su segunda Ley Orgánica (septiembre exploradores visitantes, Epoca de los Visitantes, eran 29) la establecía como una de sus funciones del tipo exploratorio en las ciencias naturales, principales, para ser realizada en su Instituto de informativas en medicina, y de negocios en Investigaciones Científicas (IIC). Con tal motivo se minerología (la búsqueda de oro, etc.), de resultados inició una especie de época del renacimiento con la en el sector agropecuario, y fue relativamente fundación de dicho IIC bajo la dirección de su esporádica. Los trabajos de Humboldt, Berlandier, fundador, Dr. Eduardo Aguirre Pequeño. Se trajeron Baird y Girard, distinguen a esta época. Cabe señalar investigadores de primera línea, como José Giral que el norte de México no era objeto de mucha (bioquímica), y se contrataron personas promisorias atención, hasta que la comisión que delimitó la de la localidad, principalmente tesistas. Entre los frontera entre el expansionado Estados Unidos de primeros se puede mencionar a Maximiliano Ruiz América y el maltrecho México, publicó interesantes Castañeda (tifo y brucelosis), Efrén C. del Pozo estudios sobre los recursos naturales y los pueblos (Fisiología), Federico K.G. Mullerried (Geología), indígenas. Manuel Maldonado Koerdell (Anatomía Compa- :'t•.'~------ Las bases del méto 4) Calcular la relación de resistencias a partir del factor de lazo calculado • entre si en función de "ó" a través de ', en función de "ó" a través .-:. étodo consiste en a las . qu pnnc1p , os d promedio del fa } Posteriormente en la segunda mitad del siglo ❖: relación de resistencias; '.¡ acotamiento de la razón un indicador de facti · · W,e~ método consisJ~i:~\¡¡x,~'!ll; etapas· ¡¡ Referencia rada), Antonio Hemández Corso· (Botánica), XIX, tuvieron lugar investigaciones locales, llevadas Enrique Beltrán, José Alvarez del Villar, Eduardo a cabo por iniciativa personal. Esta fue la época Caballero y Caballero, Juan Comás (Antropología), individualista, y fue poco más rica en publicaciones. Alfredo Sánchez Marroquín (Microbiología Agrí- Se puede indicar que la iniciaron pioneros como el cola), Alfonso Dampf (Entomología), Honorato de ilustre Castro (Climatología), Jeannot Stem (fitopatología), médico Dr. José Eleuterio González, Gonzalitos, quien publicó resultados de su trabajo en etc. 1; Comprobar la facti ~j [1] César Elizondo González, "Propiedades medicina, botánica, zoología, hidrología, geografía, En los laboratorios de IIC se formaron Invariantes de la Retroalimentación Resistiva", 4° etc. y tantos otros temas que lo hacen ver como un connotados investigadores y docentes universitarios, 2) Seleccionar el amfi Congreso Internacional de Electrónica y Comu- ¡¡ solitario enciclopedista. Así hubo otras perso- como Enriqiie C. Livas, Mercedes de la Garza nicaciones, Universidad de las Américas/IEEE, abril nalidades. Curcho y Héctor Cantú Leal (Parasitología Médica), ac~rdo a las característi 3) Calcular el factorlL,./;._..,.:... ,,.;;;;:,. de 1993. Fue hasta 1943, que la investigación fue Raúl E. González (Histopatología), Antonio *Discurso pronunciado ¡ior el Dr. Salva~or Contreras Bald~ras e~ 29 de septiembre de 1993, con motivo del reconocimiento que, dentro de los festejos del 60 aniversano de la UANL, esta otorgara a sus mvestigadores. �~42 ~43 Decanini (Dibujo Anatómico), Aureliano García Urbanístico, que se asignaron más o menos Femández (Química), Jesús Piedra (Embriología), adecuadamente a diversas facultades. En algún Se puede aprovechar la oportunidad para Arturo Elizondo García (Laboratorio Clínico), José momento se intentó que dichos centros tuvieran sus comentar sobre las prioridades y los criterios de Sosa Martínez (Serología e Inmunología), y otros. propias revistas, pero esto no se logró. premiación, que adolecen de un defecto común. Para más justo y participativo. investigadores En 1974, el ne cambió a Dirección General de asignar dichas prioridades y criterios es menester una aparecieron en el boletín y los anales del IIC, así la Investigación Científica, que de dependencia de amplia cultura y sentido común, sobre todo cuando como en otras revistas nacionales y extranjeras. investigación, se convirtió en una oficina promotora Las publicaciones de estos La línea médica se vió reforzada por la revista de la investigación, quedando esta a cargo de las Médica del Hospital Civil. Esta revista es de facultades y sus centros. En este mismo año, se abrió importancia particular en el terreno clínico. En 1963 la Delegación Regional del CONACYT, que facilitó el IIC cambió de directivos, y se inició la revista Cuadernos del ne, donde se proyectaron Gilberto .. ·------ se incide en áreas que son ajenas a nuestra f ' formación. 1 ': partir Saénz Quiroga, Héctor Menchaca, Sergio de la institucionalizó notablemente, y la demanda de de éstas fechas. La investigación se Garza, Salvador Martínez Cárdenas y otros más. En apoyos favoreció los sistemas de priorización. Los 1973, se cambió el nombre de la revista a investigadores y sus publicaciones se multiplicaron Publicaciones Biológi,cas, ne, UANL y su contenido de manera que resultaría poco práctico para esta se restringió a la parte biológica. presentación el enlistarlos. En la misma época, hacia 1970, se fundó el Nuestra época, que podría llamarse Epoca Centro de Investigaciones Avanzadas, multidisci- Moderna Reciente, se marca por dos situaciones plinario, que nació con una amplia perspectiva y trascendentales y de notable impacto. Se estableció el planes de crecimiento, planes que no se cumplieron y Sistema Nacional de Investigadores en 1984, y el dicho centro quedó congelado, hasta que finalmente premio al Mérito en Investigación UANL, que han fue sustituído en 1973-74 por un sistema que ido superándose y corrigiendo deficiencias, por una aprovechó parte de lo que ya existía, .in Centro de dialéctica entre los criterios de sus administradores y Investigaciones Económicas, y se abrieron centros las ideas expresadas por los usuarios. Es de esperarse Biomédico, Ecológico, Biológico, Agropecuario, que esta evolución natural conduzca a un sistema tocado ver rechazos ,_-,. . y de "ser meramente I trascendencia". En t • Molina, Roberto Moreira, Hugo Padilla, Eladio ha y comités los trámites de subsidios y programas. La Epoca Moderna Inicial se puede fijar a Me 1 , todas, no fueran 1 1 '1 existentes; si la ·ones personales o l • como valor social o ' ........., '' '' \ . ~ se creerían con Se necesita colocar o evaluadores op· \' ...., ..,..._,~_-_-_-_-_-_-_-___...J~ll:.----- lio criterio, cono ~ras de las especialistas de a}.. ...'.. ·•:;:~ de la ciencia en dicha época, mientras que su propia �~ • 44 especialidad era considerada la escoria, los parias de otras, que ganar unos centavos más o menos. La la ciencia, y hasta se dudaba que fuera ciencia; relata biodiversidad, antes intrascendente, es un alto valor que al desatarse de dicha conflagración, pronto se universal de supervivencia, una alta prioridad, que dieron cuenta que se tenían más bajas por debe conocer y respetar toda persona culta. Antes, enfermedades tropicales que por los enemigos; los trabajos de biodiversidad no recibían con entonces resultó más importante distinguir entre las facilidad subsidios y difícilmente ganaban concurso&. amibas histolíticas la coli, que alterar una etapa Hoy, y cada vez con más frecuencia, están presentes embrionaria. del cambio de en dichos eventos y en desarrollo creciente. necesidades y criterios, la jerarquía científica se Afortunadamente, los investigadores cumplieron con invirtió, y la Parasitología Tropical pasó a ser una de su misión y no dejaron de investigar lo que su las Ciencias de más alta prioridad. conciencia les indicó como necesidad, sin mucho A consecuencia Igualmente est~ pasando ahora. Durante los 30 caso a prioridades de escritorio. Esta es una años de 1960 a 1990, la jerarquía científica tuvo a los continuación de la tradición visionaria de los electronizados, investigadores pioneros de Nuevo León y de México, a los "aplicados" y a los biotec- nólogos en la cúspide aristocrática, mientras que los de los que abrieron el camino. taxónomos, los ecólogos verdaderos, y a otros que También es una lección histórica. Los juicios de trabajamos en el campo, casi no se nos considera en selección deben ser aplicados con alto sentido la Ciencia. Pero resulta que desde hace tiempo entre cultural y con responsabilidad histórica, ya que son científicos, y desde 1990 entre los grupos sociales, a documentos consultables. El juicio de la Historia nivel mundial se reconoce cada vez más que la alta caerá sobre todos, pero muchos quedarán como tecnología ha del pioneros, avanzadores o promotores de las Ciencias, ambiente; la destrucción de habitat y contaminación y algunos quedarán marcados por frenar el avance de impactan en especies endémicas que es incon- las mismas con su prepotencia. Esperamos que los veniente· extinguir; deben tomarse medidas de científicos recibamos más comprensión y apoyo, y restauración o mitigación de los impactos, para lo menos obstáculos cada vez. Por lo pronto, estamos ya cual es importante certificar las especies, y es más en la Historia, que la Historia nos juzgue • sido altamente destructiva importante distinguir y proteger unas especies de �~ 46 apareció en la tierra el ser humano; una ~47 intención cualquiera, criatura desprovista de toda ventaja sobre los demás homogéneos". seres, "el animal que ríe" pronto desplegó su ingenio consideran al número como "una medida en espera para hacerse dueño del mundo. de la materia que la llene", mientras que los El secreto fue el manejo de dos lenguajes clave: la palabra y el número. El primero descubre el Los compuesta de elementos esotéricos por su parte, pitagóricos dejaron asentado que "los números son la verdadera esencia de las cosas". segundo quitándole su poder intangible, desvelando Algo si está claro, el concepto numérico en sus sus leyes particulares de construcción y evolución; formas más elementales fueron empledos desde conquistado, entrega al hombre secretos profundos siempre, lDe qué manera podrían saber las mujeres que lo acercan al principio de las cosas. o los viejos de las tribus, el tiempo transcurrido desde El número en sí, revela un verdadero mundo el nacimiento de un niño hasta el momento de su intelectual que avanza vertiginoso con el paso de las iniciación?, lCuántas lunas debían pasar para eras, no han sido pocos los científicos y filósofos que recolectar las frutas y las semillas; para esperar la bajo sus dogmas hayan buscado la manera de llegada de los animales silvestres y poder cazarlos?; definirlo. Bajo el gran prisma de conceptos, esta necesidad social fué ayudando al hombre quedaron impresas muchas definiciones que van de primitivo a ejercitar su mente, a encontrar símbolos la simplicidad a la complicación misma, pasando por que le recuerden el tiempo, el espacio y el volumen, el sentido místico y esotérico. históricamente as~ en ese orden. Aristóteles lo define sencillamente como la El tiempo se desliza en los siglos y el hombre "Multiplicidad de medidas"; Bertrand Russell, uno de avanza en los dominios de la numerología, la baja los fundadores de la lógica simbólica define al Mesopotamia a fines del cuarto milenio a.c., adopta número como "una clase de clases equivalentes", de la cultura Sumeria el sistema sexagesimal; las mientras que el autor de la filosofía que se basa en el culturas hebréas, romanas y mayas, coinciden en un análisis y crítica de los datos de la ciencia y la moral, sistema decimal y así los indúes, egipcios, mexicas y E:[!lanuel Kant, nos lleva con su lógica a una todas las culturas, van adquiriendo sus propios definición complicada al definir al número como "la sistemas, vistiendo al número con letras, símbolos y unidad resultante de la síntesis de lo diverso de una cifras, con el que abren una ciencia básica para el matemático que está inmerso en su esquema de vida, conciente o inconcientemente, es cautivo irreversible de este fascinante imperio • �~49 r=,=,i=, ·==r i¡ · ando por fin se •:-:~ : traspone el último . inmediatos para las ingenierías y para los "hornos" donde se cocinan los ingenieros: las universidades. 1 computadora que corre un programa para jugar situación, de modo que la computadora virtualmente ajedrez. El programa está diseñado de tal manera siempre escogerá la jugada óptima. En tal caso, le : escalón y se llega a la Como buen aprendiz de ingeniero, creo que el que es capaz de "aprender" de los errores que llamaríamos una ajedrecista conservadora y casi ; plataforma superior de punto de partida para estas cavilaciones es el comete; en otras palabras, el programa evalúa el determinística. la Pirámide del Sol, en principio mismo, la definición. El pequeño Larousse resultado de un juego, valora las jugadas que realizó Ahora supongamos que el programador define ~ . :G.,,_---;-~~ Teotihuacán, hasta el de Ciencias y Técnicas coincide con varios otros y decide cuáles debieron evitarse. Una computadora una épsilon muy grande, esto es,con muchas jugadas más orgulloso se siente diccionarios en que la ingeniería es el "arte de corriendo un programa así, dice el autor, actúa de un dispombles para cada situación; un programa de este humilde. La frente sudorosa, las piernas temblando y traducir en realizaciones prácticas el conjunto de modo que deberíamos considerar "racional", en la tipo moverá sus piezas de una manera casi siempre el corazón a pleno galope, uno cree haber ascendido conocimientos científicos y tecnológicos relativos a medida en que sigue reglas, procura ganar sus juegos esperada. Aunque en ocasiones su jugada será centenares de metros ( en realidad son poco más de una rama de las actividades humanas". y aprende de la experiencia. brillante, lo más probable es que la computadora sea 1 1 ----~/,.:..i-:.·- 60), y mientras se jadea para recuperar el resuello, lo Suena impresionante, pero quizá convenga Ahora imaginemos que en el programa se una mala ajedrecista, dado que en toda situación no mínimo es ponerse a pensar con respeto en los simplificar un poco para usar otra definición más introduce una variante. Cada vez que el programa ingenieros que diseñaron, hace más de dos mil años, directa que describe a la ingeniería como el "arte de enfrenta una situación, no elige la jugada óptima; en tan imponente estructura. aplicar el saber en el quehacer". su lugar, define varias jugadas casi igual de buenas y extremos. Debe existir algún valor de épsilon que es muy grande el número de buenas jugadas. Los casos citados, anota Morowitz, son Y es que la ingeniería o, mejor, las ingenierías, Tiene esta definición un detalle digno de luego elige al azar una de ellas. Dice Morowitz: produzca la ajedrecista ideal, una computadora que tienen una historia tan ilustre como extensa, que va atención. Consiste en que la definición mezcla dos "llamaremos épsilon al rango de valores numéricos juegue bien pero que a la vez explore "imagina- desde los constructores de ziggurats en la antigua esferas del quehacer humano: el arte y los de entre los cuales se hace la selección al azar". tivamente" entre las opciones. Mesopotamia hasta los controladores de las sondas conocimientos científicos y tecnológicos o, por usar Aunque suene extravagante, esta sencilla opción hace Llegamos así al meollo del asunto. Lo que he que fotografiaron a Júpiter y Saturno. Y si bien la nuestra definición simplificada, el arte y el saber. que nuestra computadora ajedrecista sea imprede- anotado sobre la computadora ajedrecista también es palabra "ingeniero" fué Íl!Ventada en la Edad Media Cuando se piensa, es habitual que la mente cible: en cada situación, la máquina reacciona de una válido -con ciertas restricciones, claro- para las para aludir a los fabricantes de "ingenios" o artefactos errabunda salga de pronto con relaciones un tanto manera que no está totalmente determinada y por lo personas. Un sujeto con una épsilon pequeña es bélicos, lo cierto es que ingenieros de todo tipo han rebuscadas. Algo así me pasó al pensar en arte y tanto podremos verla como una máquina poseedora alguien que siempre sigue las reglas, una persona estado presentes en toda la historia de la civilización, ciencia combinados. Recordé un delicioso ensayo de de "hbre albedrío". determinista, cuadrada, de escasa creatividad. A la y es de suponerse que también lo estarán en lo que Harold J. Morowitz acerca del libre albedrío. Y ya sé Ya estamos más cerca del tema. El puente lo inversa, una persona con una épsilon grande puede uno espera sea un largo y brillante futuro. que no se ve mucha relación entre arte, saberes y representa esa variable llamada épsilon. Si el ser pensada como alguien muy imaginativo, tanto que libre albedrío, pero calma, que ya llegaremos. programador define una épsilon muy pequeña, por lo común está despegada de la realidad. "Una tendiendo a cero, habrá pocas opciones en cada épsilon realmente grande denota a un loco", dice Lo anterior invita a reflexionar sobre el papel de los ingenieros en la sociedad y sobre los retos En su ensayo, Morowitz se imagina a una �~ 50 ~ 51 1 •f 1 t •• ' •'• • ••.. .. • •• Morowitz. "En alguna parte entre estos dos extremos definición del idealista: alguien que tiene los pies -añade el escritor- se encuentra el justo medio, el firmemente clavados en el aire. Y en medio están los valor de épsilon que produce a un individuo abierto a ingenieros buenos. la búsqueda de nuevas ideas que al mismo tiempo Todo lo anterior constituye el primer sentido, el está firmemente anclado en la realidad, el área de lo de los extremos creatividad-determinismo al interior posible. Es en este dominio donde encontramos del gremio ingenieril. Pero existe también un nuestros genios creadores. Poseen la capacidad de segundo ,sentido, aplicado a los ingenieros pero explorar creativamente al tiempo que permanecen abarcando a la totalidad del quehacer humano. sujetos al domicio de la experiencia humana válida". •.,• ' ..• , •'. • •• pasan explorando avenidas de acuerdo con la 1 ,•, l 1 a ..t • > -.. •• •'• • •• • .... 1 ' 1 -• '•' y .• .. •' 1 • 1 t 1 ll .. . -.. - -.. - .... --- - - - - ~ . -. Para ver esta segunda acepción de la analogía, ~ w •~ · ·-~·..... __,,- ,..., ------ "-., ,--~_,,? ./...,:·. ¿ ,~-- Aprovechando, esta rica analogía de Morowitz, hay que recordar la definición simplificada de la podemos decir que toda actividad humana es ingeniería como el "arte de aplicar el saber en el analizable a la luz de esta óptica, con el extremo de la quehacer". diversos ¿Y dónde quedan las ingenierías?. Recordemos épsilon pequeña dado por las personas literales, quehaceres humanos y nos daremos cuenta de que que ingeniería es el "arte de aplicar el saber al secas, lineales, el extremo de la épsilon grande dado para algunos dominios, es necesaria una épsilon quehacer", lo que nos sugiere que la profesión En este segundo ensayo, el escritor explica por las personas dispersas, de chispazos ocacionales, enorme. Un pintor, por ejemplo, si bien necesita algo participa, a f orliori, de los dos extremos: es ciertas moléculas muy importantes pero también muy y con el justo medio integrado por las personas a de consistencia, será bueno en función de su untrabajo artístico, creativo, indeterminado (un arte, medio camino: los exploradores sensatos. "De alguna creatividad, y hay muchos ejemplos de que un solo pues) que se sustenta en la aplicación de datos manera, la grandeza parece situada entre el chispazo de ingenio puede consagrar a un artista. En lineales, prefigurados (de un saber). determinismo absoluto y la hbertad absoluta", resume el otro extremo hay faenas que precisan de una Los ingenieros, entonces, tienen la fortuna de palabra, por lo que supongo que no existe en Morowitz. épsilon pequeña. Los trabajos técnicos están entre ,.estar implicados en una labor ambigua en la que español. Pero no hay necesidad de llegar tan lejos; Para volver al tema de las ingenierías, yo diría estos quehaceres porque, si bien aceptan algo de tienen pesos equivalentes el determinismo y la basta desempolvar un diccionario de etimologías que a cada ingeniero se le puede aplicar la analogía creatividad, tienen que asentarse sólidamente sobre creatividad. más griegas; es evidente que "anfi" es el mismo prefijo en dos sentidos. En el primero, están por una parte una tarea minuciosamente determinada. Un cirujano especializado, podríamos decir que los ingenieros usado en la palabra "anfibio", que significa "de ambos los ingenieros que se atienen a las fórmulas, al librito, puede ser magnífico y tener imaginación, pero a la requieren dos especialidades casi opuestas. Y esto tipos"; "filo" proviene del vocablo que quiere decir sin que se les ocurra siquiera cuestionar la autoridad; hora de las cirugías ha de seguir un protocolo bien me recuerda otro ensayo de Morowitz, que "amistad" o "amor", como en "filosofía". Resumiendo, en el extremo opuesto están los ingenieros que se la establecido. Pensemos ahora en los En un mundo cada precisamente sirve de título a su hbro más popular, La mayonesa y el origen de la vida. ignoradas: los llamados anflfilos. Igual que Morowitz, busqué en varios diccio- ' narios sin encontrar en ellos el significado de la vez �~52 ~53 una molécula anfífila es una molécula con afinidades ingenieros deberían ser, no siempre lo que son. opuesto de la entropía es el orden, y así como se Pasemos ahora al tercer reto. Al igual que de dos tipos. Pienso, y esta es una opinión que supongo muchos quiere energía para introducir orden en un sistema, muchos otros profesionales, los ingenieros solo En el caso de la mayonesa, existen moléculas comparten conmigo, que para alcanzar el rango y la se requiere energía para que el ingeniero luche cotra pueden ser realistas y luchar contra la entropía si anfífilas que, gracias a su afinidad por el agua y el calidad indicados en las descripciones anteriores, los su propia tendencia a la entropía, al descuido, a la establecen con su profesión un compromiso de aceite (en términos técnicos, son a la vez hidrófilas y ingenieros tienen frente así tres retos formidables: el dejadez o a la degeneración. Mucho ojo con este fondo. No se valen las medias tintas ni los lipófilas), permiten demostrar de una manera reto de la entropía, el reto del realismo y el reto del reto. compromisos tibios; en palabras de Harvey Mackay, palpable -y deliciosa- que agua y aceite sí se pueden compromiso. Viene luego el reto del realismo. En su libro "un compromiso ambiguo produce resultados mezclar. En una mayonesa hay esferitas de aceite Pensemos en el primero. Hace más de un siglo, Infinito en todas direcciones, Freeman Dyson critica mediocres". Y la mediocridad es uno de los conservadas en un medio acuoso gracias a la acción un ingeniero alemán llamado Rudolf Clausius dijo la existencia del transbordador espacial señalando principales enemigos del ingeniero. de los anfífilos. algo así como "Die Energie der Welt ist Konstant. que se trata de un aparato soberbio, pero diseñado Pero llega ya la hora de cerrar esto. La tarea de Si se me permite una analogía exagerada, Die Entropie der Welt strebt einem Maxi.mum zu". para satisfacer los sueños de los ingenieros. lPara mantener a las ingenierías en constante renovación es podemos concebir a la sociedad como una mayonesá: En cristiano literal esto significa: "La energía del qué sirve el transbordador? lPara subir cargas al demasiado difícil para que la emprendan los propios tiene elementos determinísticos, actuantes, que son universo es constante. La entropía del universo espacio o para llevar gente? Dyson dice que para ingenieros solos, aislados. Y el único punto donde es como el agua, y elementos creativos, soñadores, que tiende hacia un máximo". En buen cristiano, esto es, subir cargas hay diseños preferibles; y también hay posible son como el aceite. Estos elementos habitualmente se en el lenguaje cotidiano de nosotros los mortales, las diseños mejores para subir gente. En concreto, el probabilidades de éxito es el "criadero" de donde rechazan, pero gracias a ciertos elementos anfífilos, palabras de Clausius significan: "todo degenera". transbordador no es ni el mejor lanzador de carga ni salen los ingenieros: la universidad. Nuestras es posible conservar la integridad de la mayonesa - Los ingenieros también. Y esto no tiene nada qué ver el mejor lanzador de gente; es simplemente el mejor universidades tienen pues frente a digo, de la estructura social-. con bautizos de moral ni con preferencias sexuales. sueño de los ingenieros puesto en órbita. equiparable al de los ingenieros individuales: tienen acometer esta empresa con sí buenas un reto Hay individuos as~ que sirven como puentes o Me refiero simplemente a la calidad profesional: Para Dyson -y yo comparto su opinión en este integradores, pero como profesión, permítaseme como todos los profesionales, los ingenieros son respecto- la función de los ingenieros no es soñar y e soltar la idea de que los ingenieros constituyen el particularmente degeneración convertir sus sueños en realidad; lo que debe hacer cuestionadores, anfífilo perfecto de la mayonesa social, combinando conceptual. Es tan fácil dejar de aprender; es tan es detectar, palpar, sentir, los intereses de la determinismo con lo mejor de la creatividad para elementos artísticos con científicos, deterministas fácil dejar de actualizarse, es tan fácil atenerse a los sociedad y trabajar para convertir esos intereses en ofrecer a su país un gremio que pueda constituirse en con creativos, lineales con alineales. manuales, a lo prestablecido, que detrás de cada realidades, en soluciones creativas pero bien un puntal en los esfuerzos que significa la nueva Pero en todo esto, las ingenierías que he esquina acecha el espectro de la entropía: lPara qué fundamentadas. con situación global de apertura comercial. Es un reto en descrito y sobre las que he pensado son las aprender más? lQué necesidad de ser siempre un mayúscula, que ayuden a resolver los muchos el que vale la pena reflexionar, y las universidades ingenierías ideales, abstractas. Configuran lo que los profesional? Pero esta es una trampa temole: lo problemas que tenemos. tienen la palabra • proclives a la Necesitamos ingenieros, la responsabilidad de preparar profesionales íntegros integrales, frescos que y serios, combinen profundos lo mejor y del �~ 55 ,•> . ir.~! :-::-»: ,1_:=t:.u;0.,x.,.¡,,., %::;,:~;:::~~ f {ll,n motivo del 60 y 46 aniversario de la Universidad Autónoma de Nuevo León y de la Facultad de ~~!¡~ría Mecánica y Eléctrica, respectivamente, se celebró, del 25 al 29 de octubre del presente año, el Congreso Internacional de Ingeniería, Ciencia y Tecnología. Se invitó a participar en él a representantes de diversas instituciones ~acionales, con el tec$lógico dentro del Máxima Casa de La ina Estudios y e d resentes, entre los menzó el ciclo y i1i1 -1~~t@!:¡ir~~lfilJ.füt&.@1it!fW.J?:!Íh mundo se mueve cada día a una velocidad más los recursos de un país que se marca con esta caída rápida, pues éste tiene un gran cambio a partir de del Muro de Berlín y es de alguna manera también, 1989, la caída del Muro de Berlín, tan tangible que el mundo que está sintiendo hoy en día el Presidente todos vimos o pudimos percibir que éso no es lo Salinas y en mi opinión, interpretándolo de la mejor importante, lo importante es el reconocimiento a forma, él está haciendo cambios a la misma través de la caída de éi de un nuevo sistema velocidad, económico que se reconoce como más eficiente en beneficiando a nuestro país. En donde se reconoce las dimensiones de recursos, que en otros tiempos algo que para los economistas ha sido siempre un era la lucha ideológica que se había mantenido tema de discusión, la necesidad del capital para durante todo este siglo. desarrollar una economía, y cuando hablo de capit~ cambios estructurales que vienen Se reconoce la libertad individual, se reconoce no me refiero al dinero que alguien puede guardar en la hoertad de emprender, se reconoce el sistema de un banco, me refiero a la necesidad de que ese precios como la mejor manera de asignar los capital este convertido en la infraestructura de un recursos, se reconoce la necesidad de la inversión país, de una sociedad, invertido en una mejor como el motor del desarrollo económico de un país, educación para los jóvenes, convertido en una mejor se reconoce al final que somos los hombres y la tecnología, en una mejor cultura de su gente para motivación de los hombres que podemos rr desarrollar económicamente a una comunidad, en el transformando la sociedad. Desconocemos por otro cómo debemos nosotros de crear mayores acervos, y lado, después de esa caída del Muro, los sistemas una mayor cantidad del capital DESIONAND colectivos, los sistemas planificados, las economías Los economistas explican la pobreza de una que con la idea de siempre desarrollar al hombre y forma muy sencilla, decimos que los países somos Jng.James W. Meeb encontrar la mejor forma de hacer crecer la pobres al igual que como explicamos la pobreza de Dr. H. Hammouri economía de una comunidad; que con muy buenas un individuo, y lo explicamos a través de un círculo intenciones que el sistema de colectivismo, el sistema vicioso, decimos que una persona es pobre porque de la planificación centr~ el sistema de designar genera pocos ingresos, esos ingresos generados los precios a través del estado y tambien de los medios consume, de tal manera que sus niveles de ahorro son de producción, no era la mejor forma de eficientizar muy pequeños, si hay poco ahorro en esa persona, Mr.Ale;,cDey Jng. Luls M. Camacbo Vel4zquezl Jng.Javler de la Garza Jng. Eugemo L6pez Guerrero Jng. Leonel EIJzondo Trevlño Dr. Carlos Guerrero Salazar CAPACITACION BASADA eN I.A SIMUI.ACION DE PROCESOS 2? *Discurso_ p~nunciado por el Uc. Carl~ Sala7.ar Lomelín, el dí~ de ?Ctu_bre de 1993 e.!1 el auditorio del edificio del Doctorado de la FIME, UANL, con motivo del Congreso Internacional de Ingeruena, Ciencia yTecnologia. �~ 56 ~ 57 evidentemente su capacidad de invertir será muy en tiempos históricos, de dónde venimos y qué es lo reducida; poco ahorro genera poca inversión y si hay que nos ha venido pasando como país. poca inversión se tendrá poco capital. Entonces el La vida de nuestro país con independencia es círculo vicioso de la pobreza para un individuo, muy corta; en 1821 proclamamos la independencia y sociedad o país será, pocos ingresos pocos ahorros, los colores de la bandera representan las tres ideas pocos ahorros son poca inversión, poca inversión fundamentales que trataban de hacer que nuestra poco capital y poco capital genera pocos ingresos, y sociedad se desarrollase: un México independiente la educación, que en última instancia es el problema que buscaba aún su soberanía, que se mantuviese más grande de nuestro país, no se puede resolver. unido y fuése la religión el factor de unión. Entonces, este mundo que cambia tan rápido, Esta era la propuesta del país en 1821; en 1836 esta interpretación que hace México de él, el producto de la desunión, de la dificultad para reconocimiento de que nosotros necesitamos el ponemos de acuerdo, para ver si la forma de capital y competir por él de manera internacional gobierno era centralista o descentralizada, nos trajo para poder atraerlo a nuestra sociedad, utilizarlo, como consecuencia la pérdida de Texas; para 1848, explotarlo, manejarlo en beneficio de nuestra como ya sabemos, también nos trajo el problema de comunidad y hacer que se desarrolle un mayor la invasión norteamericana y nos vemos obligados a capital, una mejor estructura para un sistema firmar capitalista, que es el reto al que se enfrenta el norteamericana en el Palacio Nacional, a finales de Presidente Salinas en nuestro comercio, que hay que 1847 vendimos territorio de nuestro México y tomar en cuenta que la apertura no se va a dar, ya se perdimos otra parte de él por falta de entendimiento, dio, la apertura no va a ser el resultado de una firma de que la soberanía se da cuando se tiene la que probablemente se realice una vez que el capacidad de crecer, cuando se tiene el talento de Congreso Norteamericano, el 17 de noviembre, mover las variables económicas en función de una autorice o no el famoso Tratado, nosotros no comunidad que pueda tener motor propio y crecer podemos estar dependiendo de alguien para ver si por si misma. Luego vienen en la historia de nuestro µosotros podemos hacer lo que nos corresponde; y es país, en 1857, la Constitución de ese año, las ahí donde quiero enfatizar, remontándonos un poco un tratado, pues estaba la bandera Leyes de la Reforma y así por éstas volvemos a tener asignación de recursos, no aseguraba a la sociedad una invasión extranjera en México y todo eso viene a su desarrollo ni el de la justicia; entonces no desencadenar la lucha de Juárez por conservar la necesariamente dentro de estas ideas hberales Soberanía Nacional; luego se presenta la paz podemos garantizar una justicia social dentro de porfiriana que se da por ~1 cansancio que como nuestro país. sociedad teníamos de tantas luchas internas y viene a Parecen conceptos rol/eros, sin importancia, reflejarse también con una inmovilidad de la pero yo veo que esto está entre los retos de nuestro sociedad, quiero señalar esto porque lo tenemos hoy, país; los programas que estamos perfeccionando los venimos arrastrando de nuestra historia. buscan: un crecimiento de la eficiencia, una mayor La inmovilidad que le crea el porfiriato a promoción de la democracia, la solidaridad social, México se desarrolla en el hecho de que si nacías entender que el crecimiento económico se traduce en pobre, morías pobre y si nacías rico, morías rico; no desarrollo para toda la sociedad Estos son los retos había manera de prosperar y crecer en la sociedad de México para hoy, son los retos con los que mexicana, esto evidentemente, trae como conse- marcamos e iniciamos el siglo XXI lcómo poder cuencia un movimiento armado y nace la Revolución tener un país que crezca y se desarrolle por sí mismo, que enmarca otras tres ideas fundamentales: la un país que a la vez que sea democrático, poStbilidad de que el país pudiera crecer eficien- participativo y que por medio de ese proceso traiga temente, la poStbilidad de tener un país democrático un beneficio para toda la sociedad en común? Ahí es y la necesidad de una mayor justicia social en México donde se marcan los desafíos que podemos tener Estas dos últimas aún es un reto, una necesidad como empresarios o como agentes económicos de la que tenemos y no hemos podido hacerle frente, sociedad, ya sean grandes o chicos, o simplemente porque todavía existen; el último no es un problema una persona que desarrolle individualmente su exclusivo de México, es de todas las latitudes, su sociedad. Santidad Juan Pablo II señaló perfectamente esto en Al capital, todos los países lo estamos buscando, su penúltima visita pastoral a México, él decía que todos vemos la manera en que se orienta la economía aunque se reconocía que el modelo económico de Argentina, Chile, Singapur, Corea, Tailandia, adecuado era el modelo hberal capitalista de Portugal, o del país que visitemos o analicemos, �~ 58 ~59 veremos que del centro de su economía política se ustedes que aún las economías muy desarrolladas busca atraer el capital del exterior. México no es el tienen la necesidad de capitalizar su economía; lo único país que está tratando de atraer capital del mismo que le esta pasando a Rusia, lo mismo que exterior, un ejemplo muy claro ocurrió en Europa el necesita Polonia, etc. y ésto, lo de Alemania, es lo año pasado, Alemania del Occidente al tener la que ha estado pasando en todas las economías que necesidad de desarrollar a Alemania del Oriente, dos han estado en procesos de apertura, lA qué le alemanias con políticas económicas muy diferentes, apuesta México? A que en un proceso de apertura reconoce la necesidad de capital y adopta, de una podamos tener una economía que atraiga capitales economía que constantemente exportara al exterior del exterior. lQué estarán buscando los norteame- capital, se convierte en una economía con la ricanos en el Tratado?, claramente se ve que lo que necesidad de importarlo, a través de aumentar las quieren es atraer capital, y déjenme encuadrarlo tasas de interés del Banco Central Alemán lQué claramente, no es el único de los propósitos de la impacto crea eso en la Comunidad Económica economía abierta el que exportemos más, en el Europea? Una moneda fuerte, un país productivo y camino de apertura internacional, a veces se olvida o eficiente que puede crecer por si mismo, que le da se pierde de vista que es un camino de dos vías, seguridad económica a las inversiones que le hace México con toda seguridad exportará más productos cualquier otra nación, aumentando sus tasas de pero también importará más productos, en el interes y al término de ofrecer esta ventaja, además, momento en que nosotros hemos abierto nuestra atrae capitales de Italia, España, Inglaterra, creando economía, el déficit que hemos provocado en la una devaluación de la lira, de la peseta y de la libra economía nacional es tremendo, inclusive el año esterlina respectivamente y propicia una pérdida de pasado llegamos al récord en función del producto las reservas en dólares en la cual se apoyaba el franco interno bruto, pero si eso es lo que está buscando francés. Un aumento de tasas de interés que le México, lQué es lo que esta buscando Estados proporciona una entrada de 14,000 millones de Unidos? en el periódico se esta manejando que lo dólares en diez días a Alemania, trae como que busca es mano de obra barata, pero permítanme consecuencia un impacto importante dentro del país. hacer una reflexión, no dudo que hoy en día la mano Y pongo este ejemplo sólo para -demostrarles a de obra mexicana sea mucho más barata que en los Estados Unidos, pero yo creo que también mantener venir a proponer una solución a nuestro país que en una política de largo plazo, como es la apertura el mediano o largo plazo se sostengan en tener, y comercial, no puede ser ni económicamente disculpen el comentario, fregados a todo el mundo, sostemole ni socialmente justificable para nosotros pues como que no es justificable desde el punto de los mexicanos, mantener como política de competi- vista social, que sea una propuesta para mantener el tividad nuestra mano de obra barata a largo plazo, es nivel de competitividad, reconozco que es un factor económicamente insostemole, si ustedes tienen un importantísimo a corto plazo, pero creo que es factor de producción que va a tener una alta insostenible a mediano y a largo plazo. demanda, y voy a partir del factor de producción que Entonces si no es la mano de obra lo que vienen está capacitado en México, cuando este último vaya a a buscar a mediano y a largo plazo lqué es lo que estar sujeto a una entrada de capital del exterior quieren los norteamericanos realmente? y no me donde va haber supuestamente mayor cantidad de canso de repetir este hallazgo porque desde que lo empresas, mayor cantidad de posibilidades, el precio vimos en la Compañía, hemos intentado rápidamente de esta mano de obra al tener una oferta constante ir modificando nuestra estructura y nuestra estrategia con una demanda creciente vuelve a aumentar en de negocio, yo creo que los norteamericanos vienen a términos reales su salario. En los últimos tres años el buscar nuestros negocios y déjenme tratar de explicar salario real de la industria manufacturera ha crecido porqué, la demografía de México es muy distinta a la en términos positivos, las economías que han entrado de Estados Unidos, nosotros somos una población en procesos de apertura, caso de Grecia, Portugal, joven y aún cuando México tiene tres veces menos España entre otros, la mano de obra ha crecido en población que los Estados Unidos, el promedio de términos reales; no quiero decir que en diez ·años edad del mexicano, es muy diferente al del norteame- vayamos a estar como la economía norteamericana, ricano, el promedio de nuestras edades está en los 18 pero que han hecho años, en cambio el de Estados Unidos está entre 36 y prestigiados colegios como Warthon, aclaran que la 38 años de edad; entonces, aún y cuando su mano de obra mexicana va a crecer a una tasa del 5% población es tres veces más grande que la nuestra, anual, después de la apertura comercial; por otro vamos a analizar qué es lo que le pasa' a las edades lado, digo que es socialmente injustificable porque que están estre los 20 y 45 años de edad, porque es todos los pronósticos �~ 60 ~61 la edad del consumo, es la edad en que pensamos trescientos mil carros derechos y setenta mil carros mejores sueldos y salarios para motivar a la gente a del crecimiento de las diferentes sociedades, dentro casamos, es la edad en que compramos pañales, chuecos, registrados, el porcentaje es impresionable, trabajar con calidad, ésto entre otras cosas; a mí me de éso, México está buscando la forma de, comida, ropa, etc., es la edad del alto consumo. Si pero si con seis millones de pesos antiguos yo me han autorizado en los últimos tres años invertir en la responder, estamos proponiendo una manera de proyectamos la pirámide de edad del norteame- compro un carro para transportarme en la ciudad, Compañía que represento, doscientos millones de organizar nuestra economía con la norteamericana y ricano, encontraremos que la población que tiene por más malo que esté con ese dinero no me compro dólares anuales, estamos hablando de una cantidad canadiense mediante un tratado, indudablemente entre 20 y 45 años de edad va a ser un millón de uno mexicano, concluyendo, nos llenamos de carros de veras impresionante, porque estoy convencido de porque esto puede ser de beneficio en la extracción personas, entonces, sorpréndase con México, lo que chuecos registrados, cuantos refrigeradores, casas, que la única manera de apostarle al futuro es de capitales a nuestro país, y se señala un reto va a tener son diez millones de personas entre los 20 estufas, televisores, líneas eléctricas, etc. creando un proceso de eficientización interno, que histórico pues no hemos sabido responderle a y 45 años de edad si es esa la entrada correcta de Ingenieros se van a necesitar en esta economía me permita lograr competitividad, la palabra que México formando una sociedad participativa que capital a la que me referí, que pasará si ese círculo realmente si tenemos un mejor crecimiento en nues- tenemos de moda los economistas, el benchmarking, ofrezca una mayor justicia a todos y a cada uno de los vicioso, en vez de éso, lo convertimos en virtuoso, si tro país, pero no perdamos de vista que vamos a es la necesidad de sobresalir a la competencia y miembros de la sociedad, y si todo esto lo tenemos más capacidad de invertir en ese potencial tener una mayor competencia, y ahí es donde vuelvo tienes que compararte constantemente con tu enmarcamos para que tenemos como país, que sucederá, pues que el otra vez al reto del empresario, si el empresario no contrario; entonces, entendiendo a la calidad como la contra ingreso percápita del mexicano sa va a incrementar, entiende que en México va a haber cada día más eficientización o como la búsqueda del proceso de mercados, tratando de entrar a los mercados nuestra capacidad de consumo va a crecer, y va a competencia, que globalización y apertura podrían eficiencia, va a ser la llave que me permita sostener exteriores con plataformas internacionales que nos aumentar en las edades que nos importa que crezca ser una ecuación, siempre en función directa con el un aparato competitivo con el exterior junto con la hagan compañías más establecidas, eso es el reto ya el consumo, entonces a los norteamericanos les incremento de la competencia, no nos va a caer el innovación. propio que se asigna los recursos d~ la empresa que interesa definitivamente núestro mercado, ese es el veinte de las necesidades que tenemos internamente Entonces, el reto del empresario mexicano es el se recarga en las ideas de calidad-eficiencia e interés básico y por lo que el Tratado, en mi opinión, de modificar nuestras estructuras productivas, no son incremento de la competencia, junto con la calidad, innovación, de ahí se abren varias alternativas, o me obedece a los mejores intereses norteameicanos; por sólo los discursos de calidad, no sólo es una idea de eficiencia y la creatividad, y las estrategias podrían alío con otro, o sigo solo, o cierro mi compañía o eso la gente inteligente del otro lado ve con claridad vamos a echarle ganas se relaciona íntimamente con ser: o me alío con alguien del exterior para explotar franquicio una marca para traerla y explotarla en mi todos los beneficios que les traerá el Tratado y la inversión, yo no puedo esperar aumentar la éste y otros mercados, o franquicio algo, o me salgo país. apoyan al Presidente Clinton, al igual que todos los productividad de la planta Monterrey o ex-presidentes, fecha, cualquiera de las nueve plantas cerveceras que consideran que éste es de mayor interés de los tenemos en todo el país, o en cualquiera de los 55 Estados Unidos; como ejemplo, nos acordamos países de todo el mundo en los que hoy trabajamos, si cuando se registraron los carros chuecos, hay no le doy mejor equipo, mejores instalaciones, desde Carter hasta la de de lo que estoy haciendo si no tengo futuro y cambio de actividad, o sigo echándole ganas. Resumiendo mis ideas, vivimos en un mundo los competir más fuerte cada día extranjeros por nuestros propios Pero lo que más interesa traducir es el reto de ustedes los jóvenes. Sabemos que nos estamos enfrentando a una sociedad más competitiva, que cambia, un mundo que se acelera y que al final sabemos que necesitamos ser jóvenes con mayores reconoce la necesidad de capital como un detonador capacidades de aprendizaje y sabemos que debemos �~62 ~63 ser guiados y de estar enmarcados por una serie de proceso de aprendizaje no es sólo conocimientos, es para que al final veamos que todos esos potenciales valores, yo tengo algunos años de estar impartiendo mi crítica mayor en las universidades, no digo que los que tenemos al fin se convierten en realidad, que le clases en institutos, primordialmente en el Tecno- conocimientos no son importantes, pero si no lógico, y nunca dejo un semestre sin insistirles a mis señalamos aparte de los conocimientos, las habili- estudiantes en tres ideas que para mi son dades fundamentales en su desarrollo futuro: 1 No conetoo trabajo en equipo, promover ideas, de saberlas a un joven que en un futuro no tenga disciplina, vender, saberlas comunicar y otras habilidades que parecen ideas de papá, nadie logra nada si no es hay que desarrollarse y que no se van a aprender en disciplinado, nada se logra en la vida sin disciplina, el un horo, etc.), tú, por muchos conocimientos que esfuerzo, el trabajo y la disciplina son factores tengas si no le agregas las habilidades no vas a estar importantísimos para ustedes. 2 La responsabilidad, lo suficientemente capacitado. 4 Las aptitudes, nadie es confiable si no es responsable, nosotros nuestra aptitud tiene que ser adelante, para el futuro, entendemos la responsabilidad como un compro- es siempre pensar en positivo, no es siempre criticar miso, como una entrega, la responsabilidad es el lo que no podemos hacer y siempre decir que está poder confiar en el que está a mi lado en cualquier mal hecho; sino observar en nuestro medio y en (comunicación, raciocinio, organización, sentido de la vida, pero más en los jóvenes, y esto no nuestra influencia y ver la posibilidad de poder tener quiere decir que no se diviertan, para todo hay horas, una aptitud positiva sobre lo que esta pasando o en lo llevemos a nuestros compatriotas una mayor justicia como sociedad, es el México que a mí me gustaría que ustedes y yo compartiéramos, que soñaramos y que trabajáramos para tenerlo• , .., ' momentos y ocasiones. 3 La pasión sobre cosas que estamos influyendo, jóvenes que tengan valores ,•, positivas, vamos a apasionarnos de una vez por todas definidos en la disciplina, en la responsabilidad y en \. esas cosas positivas que es una cualidad que los la entrega, que entiendan que su proceso de latinos tenemos, vamos a aprovecharnos de esa aprendizaje está en el conocimiento, en el desarrollo pasión que no tiene el sajón para enamorarnos de lo de habilidades y en tener una actitud positiva, harán que sabemos hacer, para sabemos entregar y sobre de éste, un país como el que yo sueño tener; un país tc;>do entregarnos a tener una preparación en un que crezca, que se desarrolle, que participe en él y en sentido claro de lo que necesitamos en nuestra el debate de ideas, que sepamos intercambiar puntos comunidad, nuestros jóvenes tienen que de vista respetados y respetables, que podamos irnos ser disciplinados, responsables y entregados, pues el desarrollando cada día en sistemas más democráticos m· , , '\ " , 'E{ , ' ' JI , • , .- ., I ' I, ~m: ~ I / ! I '\. , I I ¡.• - I , I .,/ ~ J I ' I \ I ' , f ' _,__..._"..r~ ... ,' ,- ·:m~ t( •• ' I I , \ ¡f.'~ / \ I . • .. I I I \~.. , ~ - _.........,_. ~ .......... �~ 65 :··::.:;··.;;..-:::· ,111 1~ libro es publicado en 1978 después del lcómo se conoce? lo que hace que la cuestión se fallecimiento de hnre Lakatos (1974) a instancias de centre en los fundamentos firmes del significado y la la hnre Lakatos Appeal Fund, para disponer de sus verdad y por lo tanto a que el problema vital del escritos inéditos y otras de sus contribuciones en racionalismo sea detener el regreso infinito. Tres revistas y congresos. Consta de tres partes: la criticarlas, corregirlas y mejorarlas. Ahora la embargo, los trabajos de Godel (el primer teorema, pregunta no es lcómo se conoce? sino lcómo se el segundo y los sistemas inconsistentes) mostraron corrigen y mejoran las conjeturas?, es decir, al que la meta-matemática no resolvía el problema escéptico que continúa preguntando lcómo se sabe central de la regresión infinita. Lakatos termina este grandes programas racionalistas se han abocado a que mejoramos nuestras conjeturas?, se le respode, escrito preguntándose primera, Filosofía de la matemática; la segunda, ello: el euclídeo, el empirista y el inductivista. Los lo conjeturamos. No hay nada incorrecto en una honestamente~la falibilidad matemática, e intentar Escritos críticos y la última, Ciencia y educación. tres se proponen organizar el conocimiento en regresión infinita de conjeturas. defender la dignidad del conocimiento fahble contra II lpor qué no admitir En la primera parte se integran cinco escritos sistemas deductivos. La característica de un sistema En la segunda sección: "Detención de la el escepticismo cínico, en lugar de hacemos la ilusión distintos elaborados cada uno con intenciones de este tipo es el principio de retransmisión de regresión infinita por trivialización lógica de las de que podremos reparar, hasta que no se note, el específicas pero cuyo contenido habla, de alguna falsedad desde las conclusiones a las premisas (desde matemáticas", Lakatos señala de que manera las último rasgón del tejido de nuestras intuiciones manera, de la concepción filosófica matemática de la base hasta la cúspide) o de un principio de matemáticas han sido trivializadas en el afán < <últimas> > ?" Lakatos. El escrito 1, titulado "Regresión infinita y retransmisión de verdad. Sin embargo no se exige euclideano de reponder a la crítica escéptica. Hace En el capítulo 2 "lExiste un renacimiento del fundamentos de la matemática", según explica el que un sistema deductivo deba transmitir falsedad o mención de que euclideanos duros, como el joven empirismo en la reciente filosofía de la matemática?", mismo autor consiste en mostrar que la filosofía retransmitir verdad. Russell tenía la esperanza de euclidizar y trivializar el Lakatos parte de la consideración de que en la matemática moderna está inmersa la Cuando explica el programa inductivista resalta universo entero del conocimiento. Por lo tanto, en ortodoxia del empirismo lógico, mientras que la epistemología general y que sólo en este contexto su postura al afirmar que el falibilismo crítico de esta sección se centra en el planteamiento de Russell ciencia es a posteriori, sustantiva y fahble, la puede ser comprendida. Asimismo señala, que el Popper acepta la crítica escéptica del regreso infinito mostrando cómo fracasó su programa euclídeo matemática es a priori, tautológica· e infalible. Sin tema básico de la epistemología ha sido la y no se ilusiona acerca de su detención. Por eso en su original, cómo desembocó en el inductivismo y cómo embargo, citando a diversos pensadores como controversia entre dogmáticos -quienes afirman que planteamiento no hay fundamentos del conocimiento, eligió la confusión en vez de afrontar y aceptar el Russell, Fraenke~ Carnap, Curry, etc. se puede se puede conocer- y escépticos -quienes afirman que ni en la cúspide ni en la base de las teorías, pero hecho de que lo que hay de interesante en pronosticar un renacimiento de la asimilación de la o bien no se puede conocer o no sabemos qué se puede haber inyeccion6s de verdad tentativas e matemáticas tiene carácter conjetural. matemática a la ciencia; es decir, que el empirismo e Para inyecciones de significados tentativos en cualquier En la última sección del escrito titulada inductivismo matemático (no sólo respecto al origen argumentar esa idea divide el artículo en tres punto, de tal manera que una "teoría empirista" es "detención de la regresión infinita mediante una y método de la matemática, sino también respecto a secciones. En la primera, subtitulada "Detención de falsa o conjetural, una "teoría Popperiana" sólo meta-teoría que la su justificación) están más vivos y extendidos de lo la regresión infinita en ciencia", afirma que tanto puede ser conjetural No sabemos nunca, sólo meta-matemática Hilbertiana pretendía acabar con que muchos parecen pensar. En el segundo punto de escépticos justificacionistas conjeturamos. Sin embargo, podemos convertir las críticas escépticas, coincidiendo con los logicistas. su escrito explica las diferencias entre teorías epistemológicos ya que su problema principal es nuestras conjeturas en conjeturas criticables y Se basaba en la idea de una axiomática formal Sin cuasi-empíricas y teorías euclídeas con objeto de puede y cuando es que conocemos-. y dogmáticos son en trivial", el autor afirma �~66 ~67 las que está bien corroborada; pero es siempre de la teoría infinitesimal del cálculo plantea el filosofía matemática, pues es prefenole este tipo de declaraciones de todos esos pensadores. Nos dice conjetural. El desarrollo de una teoría euclidea problema de ¿cómo evaluar teorías informales ? y historicismo a la ausencia del mismo. que la epistemología clásica durante 2000 años ha consta de tres etapas: la primera precientífica, ¿cómo evaluar teorías inconsistentes ? Ha de haber En el último capítulo de esta primera parte modelado su ideal de teoría, científica o matemática, ingenua, de ensayo y error, (la prehistoria de la criterios racionales para la evaluación de teorías titulado "El método de análisis-síntesis", el autor sobre la concepción de la geometría euclidea (la materia); la segunda, un período fundacional que matemáticas inconsistentes, pero señala que la heurística euclidea separa el proceso de teoría ideal es un sistema deducttvo con una reorganiza la disciplina y la tercera etapa, la solución necesitamos de una filosofía cuya inspiración encontrar la verdad del proceso de probarla. Sin inyección de verdad indudable en la cúspide, es de problemas dentro del sistema. El desarrollo de provenga del estudio del desarrollo de la matemática embargo, · esto no excluye decir, una conjunción finita de axiomas), de tal modo una teoría cuasi-empírica parte de problemas, informal en vez de inspirarse en el estudio de los desempeñe un papel tanto en el proceso de que esa verdad fluyendo hacia abajo, desde la seguido de soluciones arriesgadas y luego vienen las fundamentos y de los sistemas formales, que descubrimiento como en el de la prueba. cúspide a través de canales de inferencias válidas, refutaciones. El patrón principal de la crítica constituyen la tendencia general en la filosofía de las Los griegos encontraron un procedimiento seguras y preservadoras infunde todo el sistema. El euclidea es la sospecha, el de la crítica cuasi-empírica matemáticas. El análisis no-estándar revalúan la heurístico: el método de análisis y síntesis. Este, hecho de que la ciencia (no sin esfuerzos) no pudiera es la proliferación de teorías y la refutación. historia del cálculo y junto con la aritmética enunciado en forma de regla dice: saca conclusiones no-estándar, representa un giro radical en el objeto y de tu conjetura, una tras otra, suponiendo que la función de la meta-matemática. conjetura es verdadera. Si llegas a una conclusión aclarar las razones y motivaciones de informales e que la heurística organizarse en estas teorías euclideas supuso un gran Posteriormente Lakatos argumenta que la mate- golpe para el racionalismo ultra-optimista. Se mática es cuasi-empírica. Esto plantea un problema, advirtió estaban el de la clase de enunciados que pueden desempeñar En el capítulo 4: "¿Qué es lo que prueba una falsa, entonces tu conjetura era falsa, si llegas a una organizadas en sistem<!S deductivos en donde la en matemáticas el papel de f alsedores potenciales y prueba matemática?", Lakatos, partiendo de que los conclusión indudablemente verdadera, tu conjetura inyección oucial del valor de verdad se encontraba finalmente examina los períodos de estancamiento en matemáticos puros niegan las pruebas de los quizá haya sido verdadera. En este caso,· invierte el en la base (es decir, en un conjunto de teoremas). el desarrollo de las teorías cuasi- empíricas. matemáticos aplicados; los lógicos a su vez repudian proceso, trabaja hacia atrás, e intenta deducir tu que las teorías científicas Pero, la verdad no fluye hacia arriba. El flujo lógico En el capítulo 3: "Cauchy y el continuo: la a los matemáticos puros; los logicistas desprecian las conjetura original por el camino inverso, desde la importante en tales teorías cuasi-empíricas no es la importancia del análisis no-estándar para la historia y pruebas de los formalistas y algunos intuicionistas verdad indudable hasta la conjetura dudosa. Si tienes transmisión de la verdad, sino más bien· la la filosoúa de la matemática", el autor habla sobre el rechazan las pruebas de logicistas y formalistas, se éxito, habrás probado tu conjetura. La primera parte retransmisión de _la falsedad, desde los teoremas importante papel del historiador. Afirma que la proclama por una clasificación de las pruebas fué llamada el análisis, la segunda, la síntesis. Seg6n especiales ubicados en la base ( < < enunciados historia de la matemática ha sido distorsionada por matemáticas formales, el autor esta regla heurística pone de manifiesto por básicos> >) hacia arriba hasta los axiomas. Por lo filosofías falsas (más de lo que ha sido la historia de pos-formales) donde la primera y última son pruebas qué los griegos tenían en gran estima la reductio ad tanto, las teorías cuasi-empíricas son opuestas a las la ciencia). Su principal ejemplo es la historiografía informales. Aclara que las clasifica así, a pesar de lo absurdum, pues les ahorraba la síntesis y sólo euclideas. De una teoría euclidea puede afirmarse del cálculo infinitesimal. En la historia del cálculo que sus críticos puedan ver en ello como una probaban con el análisis. que es verdadera; de una cuasi-empírica a lo sumo, hubo dos teorías rivales del continuo. La revaluación inyección de historicismo funesto en la sólida (pruebas pre-formales, Este método tiene varias particularidades: la �~68 ~69 conjetura falsa puede ser refutada, pero no corregida patrón heurístico, que aún cuando pueda haber titulado "El problema de la evaluación de teorías mundos. El primero, es el mundo físico; el segundo, y mejorada; las únicas pruebas son aquellas que empezado con los griegos, ha sido una característica científicas: tres planteamientos" investiga virtudes y es el de la conciencia, de los estados mentales y en implican un solo axioma o una sola proposición ya de la investigación científica y matemática hasta debilidades de tres escuelas de pensamiento sobre el particular de las creencias, y el tercero, es el probada. Lakatos explica que esto hace que en nuestros días. problema platónico del espíritu objetivo, el de las ideas. Los de evaluar teorías científicas, el ciertos casos el método no funcione y el silencio A través de dos ejemplos clásicos de análisis: la griego sobre esto se debe a la doctrina del prueba de Cauchy del teorema de Euler y del caso de El escepticismo se remonta desde el griego esencialismo aristotélico de que las pruebas (o análisis-síntesis de Newton sobre las leyes de Kepler, Pirrón y se conoce ahora como "relativismo cultural". En el escrito siguiente Lakatos analiza el explicaciones) genuinas han de ser últimas y ciertas. Lakatos señala que la verdadera proeza no estuvo en Las teorías científicas son sólo como una familia de problema de la necesidad natural, considerando dos Estos requisitos sobreviven en matemáticas hasta hoy el resultado final probado, sino en la proeza creencias que poseen el mismo rango epistemológico. niveles, el ontológico y el epistemológico. Toma a como el requisito de las condiciones necesarias y intelectual que implica la creación del aparato Su Kneale y Popper para desarrollarlo. suficientes. matemático necesario para el análisis. epistemológico" de Feyerabend. Un sistema de El capítulo siguiente titulado "Cambios en el escepticismo, el elitismo y el demarcacionismo. versión más original es el productos del conocimiento pertenecen al tercer "anarquismo mundo y los productores al primero y segundo. El programa euclideo clásico es anti-empirista; La confusión respecto al análisis-síntesis de creencias no es más apropiado que otro cualquiera, problema de la lógica inductiva" es bastante largo y constituye un programa altamente crítico de los Euclides, Pappus, Zarabella, Galileo, Descartes, aunque existen algunos con más fuerza. Puede haber complejo. Señala que un buen programa de sentidos. En un sistema de este tipo, el método de Newton entre otros se debe a: primero, se pensaba cambios pero no progresos. La historia de la ciencia investigación plantea muchos enigmas y cuestiones análisis-síntesis puede funcionar perfectamente. Sin que cada paso del científico tenía que estar sólo puede ser una creencia acerca de creencias. El técnicas. Esto puede hacer que los investigadores se embargo en la ciencia moderna se introducen dos epistemológicamente justificado. Los dos procesos escéptico niega la posibilidad de la evaluación de olviden del fondo del problema. Se tiende a no nuevos factores, el hecho razonado y la hipótesis de análisis-síntesis no eran y no podían ser teorías científicas. preguntarse hasta que punto se ha resuelto el oculta. El ideal del infahbilismo científico cubre las claramente distinguidos antes del desarrollo de la brechas introduciendo un nuevo tipo de transferencia por problema original. Es posible que se resuelva un lógica moderna. Segundo, la diferencia entre producir un criterio universal de evaluación que nos problema más interesante que el original, dándose un de la verdad, la inferencia inductiva. La afirmación deducción e inducción no era clara. Sólo después de ayude a identificar el progreso científico. "Cambio de problemas progresivo", pero también del autor es que una característica principal de la la teoría de Bolzano sobre la validez lógica, se puede Los elitistas niegan la posibilidad de construir historia del método científico moderno es la establecer la diferencia. En Descartes y Newton un criterio universal aunque están de acuerdo en que degenerativo". Lakatos aclara que solo se obtienen elaboración crítica del antiguo circuito de Pappus ambos términos se usan como sinónimos. Tercero, la teoría de Newton es mejor que la de Kepler, etc, beneficios si se detiene de vez en cuando la para formar el circuito cartesiano, seguido de su anteriormente de la lógica moderna era imposible etc. resolución de problemas, se intenta recapitular el derrumbamiento. decidir la diferencia entre causa y efecto. Los demarcacionistas se preocupan Para ver más claramente la diferencia entre En un segundo punto de este mismo capítulo, el En la segunda parte del hbro se incluyen demarcacionistas y elitistas hay que empezar con la autor señala que él considera el análisis como un escritos clasificados como críticos. En el primero, distinción de Frege y Popper relativa a los tres puede haber un "Cambio de problemas fondo del problema y se evalúa el cambio del problema habido. En el capítulo 9 sobre la historiografía �~70 ~71 Popperiana, Lakatos dice que Popper se ha negado a .tres escuelas de pensamiento sobre el problema de la de crítica y poder en la toma de decisiones. Su la que tiene una responsabilidad de mantener la reconocer dos hechos históricos, uno, que los evaluación de las teorías científicas. Ubica a Toulmin segunda, entre las exigencias constructivistas que tradición científica, apolítica e incomprometida y "experimentos cruciales" a menudo son catalogados como elitista con un sello de pragmatismo de buscan mejorar la universidad tal y como la permitir que la ciencia busque la verdad en la forma primero como anomalías inofensivas más que como Wittgenstein y muestra que la vuelta de Toulmin conocemos y las exigencias destructivistas que buscan determinada puramente por su vida interna. Los "refutaciones" hacia una rama Darwinista del elitismo constituye su destrucción. Si las dos líneas de demarcación científicos en cuanto a ciudadanos, como cualquier y dos, que todas las teorías / importantes nacen "refutadas". Para Popper los una htrida a la idea de que los filósofos deberían coinciden, sostiene que aquellos que se centran en otro, tienen la resposabilidad de velar porque la grandes constituir una «policía del pensamiento». científicos aceptan rápidamente las las exigencias constructivistas están satisfechos con la ciencia sea aplicada a fines sociales y políticos refutaciones y ello constituye la fuente primaria de Finalmente, en la tercera parte clasificada h"bertad de los estudiantes, mientras aquellos que se correctos • sus problemas. Esto según Lakatos ocasiona una "Ciencia y Educación" se incluye una carta al director centran en las exigencias destructivistas desean el distorsión de la historia aunque no tanto como pasa de la London School of Economics; otro escrito "La poder estudiantil. por ejemplo con Beveridge. Enseñanza de la Historia de la Ciencia" y En el siguiente escrito, el autor posteriormante "La responsabilidad social de la hace hincapié en la necesidad de ciencia". prestar atención al establecimiento de En el capítulo 10, "Anomalías vs. experimentos cruciales", el autor contesta la crítica que el profesor Grünbaum señala los aspectos «antifalsacionistas>~ de En la carta, Lakatos explica su postura respecto centros de investigación para formar los programas de investigación científica. Centra su a los disturbios estudiantiles de 1968. Se pronuncia historiadores y filósofos de la ciencia y \ defensa en lo que su crítico llamó "provocativa en contra del El Majority Report of the Machinery of al establecimiento del nuevo campo de afirmación" de que no podemos aprender de la Government Committe por incluir el principio de conocimiento antes de, o al menos experiencia la falsedad de ninguna teoría científica, que los estudiantes, tanto como el profesorado, simultáneamente con la difusión de la según aclara, la afirmación dice que si los deberán determinar la política académica general de buena nueva (Historia-cum-filosofía experimentos suministrar la escuela. Aclara que esto es inconsistente con el de la ciencia). confutaciones (disproof) experimentales, entonces, principio de autonomía académica, según el cual la En el último escrito, después de no pueden existir experimentos cruciales. Ningún determinación de la política académica incumbe señalar que los románticos y los resultado puede exclusivamente cierta pragmatistas si ofrecen un conjunto existen antigüedad. Dice que existe una diferencia abismal rival de objetivos y criterios para la entre el derecho a la crítica y a la consulta y la ciencia, dá su opinión de que la En el último escrito de esta seguda parte, hace facultad o poder de participar en la toma de ciencia, como tal, no tiene ninguna un análisis del trabajo de Toulmin, partiendo de las decisiones. Su primera demarcación es entre libertad responsabilidad social. Es la sociedad derrocar cruciales han experimental, una teoría. de aisladamente, Es decir, no experimentos cruciales. a los académlcos de .,. - ....... - ·- - - .... _. �~72 ~73 ,., .,._ :::~ '-::: ~f . José Antonio González Treviño (Monterrey, N.L., Fernanda Veterinario, César Elizondo González (Monterrey, N.L., 1947), DIMAT-FIME-UANL (1987 a la fecha), Doctorado 1951), Ingeniero Mecánico Administrador (UANL). (UNAM). Actualmente es productora de radio en la en Ingeniería de Materiales Institut National des Con estudios de postgrado en Ciencias de la FIME-UANL, colaboradora del periódico El Norte Ingeniero Mecánico Electricista, FIME-UANL y Licenciado en Ciencias Físico-Matemáticas de la Administración de en la sección de ensayo (1988-1989). Elaboró 11 UANL. Maestría en Ingeniería Eléctrica, FIME- FIME-UANL). Maestro desde 1973 a la fecha. Fue manuales agropecuarios para los maestros de la UANL, maestro en la Facultad de Ingeniería Diplome d'Estudes Approfondies en Ciencia de Materiales, Université Claude Bemard, Lyon I, elegido director para el período 1990-1993 y reelecto para 1993-1996 en dicha Institución. Miembro activo DGEST, SEP (1983). Mecánica y Eléctrica (1968 a la fecha), maestro en la Francia (1984), Diploma de Licenciado en Física, escuela de graduados FIME (1989 a la fecha) Universidad Autónoma de Nuevo León (1981), Investigaciones: Aprovechamiento de Energía Solar (1977), Variable Lógica (1982), Aprovechamiento de Especialización en Técnicas de Investigación, Instituto Nacional de Ciencias Nucleares. (Escuela de Graduados de AMFIME, EXAFIME y AMIME. Fernando J. Elizondo Garza. Ingeniero Mecánico Electricista (FIME-UANL). Diplomado en Administración de Tecnología (Cinvestav/IPN), con maestría en Ingeniería Ambiental (FIC/UANL), ha realizado diferentes cursos sobre acústica y dinámica en EUA. Catedrático, investigador y consultor de la FIME en las áreas de acústica y vibraciones (1976 a la fecha). Autor de diversas publicaciones en acústica: Estudio de ruido de tráfico en la ciudad de Montelley, Zonificación de la ciudad de Montelley de acuerdo a los niveles de ruido diurnos y nocturnos y Ruido en la ciudad de Monten-ey, niveles percepción y opinión. Cástulo E. Vela Villarreal (General Treviño, N.L., 1947) Ingeniero Mecánico Administrador (19651970). Con estudios de maestría en Ciencias de la Administración, diplomado en Sistemas de Competitividad, diplomado en Administración Educativa. Reyes Algarra, Médico Marco Antonio Méndez Cavazos. Ingeniero Mecánico Administrador (FIME-UANL, 1972), con Maestrías en Ciencias de la Administración (FIME-UANL, 1976) y en Ingeniería Industrial con especialidad en Sistemas (FCQ-UANL, 1977). Maestro de la licenciatura, 1991 a la fecha. Maestro de la División de Estudios de Postgrado desde 1976 a la fecha. Ha desempeñado diversos puestos en la administración de FIME y desde 1990 se desempeña como subdirector del postgrado. Osear Flores Rosales (Cd. Anáhuac, N. L., 1956); Ingeniero Mecánico Administrador (FIME-UANL, 1978). Maestro en Ciencias con especialidad en Sistemas de Información (ITESM, 1980). Doctorado en Sistemas Computacionales de Información para la Administración en la Universidad del Norte de Texas (1991). Investigador y Coordinador del Programa Doctoral en Ingeniería de Sistemas, FIME (1991 a la fecha). Profesor visitante en diversas universidades. UANL desde 1971, actualmente ocupa el cargo de Atala Uvas González (Nuevo Laredo, Tamps., 1951). Licenciada en Pedagogía (UANL). Colaboró como docente en la Facultad de Filosofía y Letras de la UANL. Actualmente desempeña funciones en el secretario académico de la FIME (desde 1984). Centro de Apoyo y Servicios Académicos, UANL. Ocupó el cargo de coordinador de admmistración de 1978 a 1983, maestro de tiempo completo de la las Propiedades Electro- magnéticas del Fierro Esponja (1992), Propiedades Invariantes de la Retroalimentación Resistiva (1992 a la fecha). Conferencias: entre otras relación Matemática entre el Arte y los Idiomas (1992). Sciences Appliquées de Lyon, Francia (1987), Salvador Acha Daza (1950), Ingeniero Electricista, Univer- sidad Michoacana, Doctor en Ingeniería Eléctrica (Potencia) UANL, Post-doctoral Fellow, ESRC, Universidad de Texas Arlington, EUA. Profesor Universitario en la Universidad Michoacana Salvador Contreras Balderas (México, D.F., 1936). (1970- 1985), Director de la Escuela de Ingeniería Biólogo (UNL, 1962); M.C. (1966) y Ph. D (1975), en Eléctrica de la Universidad Michoacana (1983- 1985). Tulane University, con especialidad en Ictiología, Profesor de tiempo exclusivo y coordinador de la impacto ambiental y restauración ambiental, realizó especialidad, 85 trabajos nacionales e internacionales, profesor Eléctrica (Potencia) UANL (1990 a la fecha). Interés exclusivo, ex director de la Escuela de Graduados principal: sistemas eléctricos y modelado y control de Biología, ex presidente: de la Sociedad Mexicana de procesos eléctricos. Investigador nacional, nivel 1 (1990 a la fecha). Zoología, de la Sociedad Ictiológica Mexicana, del Colegio de Biólogos del Estado de N.L., del Desert Fishes Council. Actualmente Bioconservación, A.C. presidente de FIME, doctorado en Ingeniería Rugo Enrique Rivas Lozano (Veracruz, Ver., 1950). Ingeniero Mecánico Electricista (FIME-UANL), catedrático de la FIME. Actualmente desempeña el Ubaldo Ortiz Méndez (Tlahualilo, Dgo.), Coordi- cargo de Secretario Administrativo. nador Acádemico del Programa del Doctorado en Ingeniería de Materiales FIME-UANL (1991 a la fecha), profesor de tiempo completo y exclusivo Horacio Salazar (Monterrey, N.L., 1957), es editor de las páginas de Ecología en el periódico El Norte, de �~74 ~75 Carlos Salazar Lomelín. Egresado de la Licenciatura ciones y electrónica en la FIME, UANL. Autor del Uso de redes de neuronas artifidales en la detección de fallas de sistemas eléctricos de potencia (1991). Actual- hbro El ombligo de Edipo (divulgación científica), mente es maestro en Ciencias, en la especialidad de tración de Empresas y estudios de Postgrado en Monterrey, 1991. Sistemas Eléctricos de Potencia. Ha tenido diversas Desarrollo Económico en el IPADE publicaciones entre ellas: Metodologia para el control Maestro de diferentes temas sobre economía en la de la demanda de sistemas eléctricos de potencia, UANL y en el ITESM. Director de diferentes empresas del grupo FEMSA, actualmente es director Monterrey, N.L. Ha realizado estudios en comunica- Edgar Sánchez Camperos (Sardinata, Colombia, 1949). Licenciado en Ingeniería Eléctrica, con (1993). especialidad de Sistemas Eléctricos de Potencia (Univesidad Industrial de Santander, Buacaramanga, Fernando Flores Sánchez (Monterrey, N.L., 1944). Colombia, 1971), Maestría en Ingeniería Eléctrica Inició sus estudios en el taller de Artes Plásticas, con especialidad en Corriente Alterna (Cinvestav, UANL y los culminó en la Escuela Nacional de IPN, 1974), doctorado en Ingeniería con especialidad Pintura y Escultura, INBA (becado por la UANL). en Control Autómata (Instituto Nacional Politécnico, Desde Grenobles Francia, 1980), con Postdoctorado en el individuales (Chicago, Illinois, EUA 1993, Centro Centro de Investigaciones Langley, NASA, EUA, Cultural en Rumania 1993, etc.) y en múltiples 1985-1987. Miembro del Sistema Nacional de colectivas. Ha realizado diversos murales entre los Investigadores (SNI). Como Investigador Nacional desde 1987. Más de 15 años de investigación en que cuenta el de FACPYA, UANL. Control Automático ( desde 1977 hasta la fecha), 3 1%2 ha participado en exposiciones Osear Leonel Chacón Mondragón (Nueva Rosita, (1989- 1990). Ponencia en la Cuarta Reunión de Coah., 1946). Obtuvo el título de Ing. Químico de la UANL en 1968. Tiene el grado de maestro en Ciencias con especialidad en Sistemas de la Universidad de Houston en °1974. Desde 1968 se desempeñó como maestro de la UANL. En 1988 inicia su trabajo como profesor investigador en el Doctorado en Ingeniería Eléctrica de la UANL, siendo su área de interés profesional la Optimización e Inteligencia Artificial y su aplicación a sistemas eléctricos de potencia. Cuenta con diversas publicaciones nacionales como: Método simplex aplicado al Problema de Flujos y Simulador Digital de Verano de Potencia del IEEE en el trabajo titulado Máquinas eléctricas. años en Ingeniería (1971-72, 1974-76), más de 30 publicaciones en congresos nacionales e internacionales, es responsable de la especialidad de control automático del doctorado de Ingeniería Eléctrica (FIME, UANL). J. Jesús Rico Melgoza (Purépero, Mich., 1966). Ingeniero Electricista (Universidad Michoacana). Profesor en la Escuela de Ingeniería Eléctrica en la Universidad Michoacana de San Nicolás Hidalgo en Economía del ITESM; Maestría en Adminis- de Cervecería CUauhtémoc-Moctezuma. en Italia. Roberto V-tllarreal Gana (Monterrey, NL, 1948). Ingeniero Mecánico Electricista (FIME-UANL, 1970). Especialización en Potencia Fluída y Sistemas de Control Hidraúlicos y Neumáticos (FPS 1972). Maestrías en Ciencias de Ingeniería Mecánica y de Ingeniería Eléctrica (FIME-UANL, 1977). Maestro de la Licenciatura en la FIME, 1%9 a la fecha. Maestro de la División de Estudios de Postgrado (FIME-UANL) desde 1977. Ha desempeñado diversos puestos en la administración de la FIME y desde 1990 es Secretario de Relaciones Públicas. �~ 76 TJ163 15 Ingenierías. -- Vol. 1, no. 1 (oct.-dic. 1993). Monterrey : UANL, Facultad de Ingeniería Me cánica y Eléctrica, 1993Trimestral l. INGENIERIA MECANICA 2. INGENIERIA ELECTRICA 3. INFORMATICA 4. ELECTRONICA l. UANL, FACULTAD DE INGENIERIAMECANICA YELECTRICA CERVECERIA CUAUHTEMOC-MOCTEZUMA APOYANDO LA EDUCACION DE MEXICO �� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 1993 Volumen Volumen de la revista 1 Número Número de la revista 1 Mes de publicación Mes cuando se publicó Octubre-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 1993, Vol 1, No 1, Octubre-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Covarrubias Ortiz, Rafael, Editor Ortiz Méndez, Ubaldo, Consejo Editorial Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/10/1993 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2016010 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Educación continua FIME Materiales Programas doctorales Reforma académica Ruido Sistemas de amplificación Sistemas eléctricos de potencia https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/14014/INGENIERIAS._1994._Vol._1._No._2-3._Enero-Junio._0002016011.ocr.pdf a1cc9f86d507781431f9ac5ff91ac4fe PDF Text Text �.. ·' ' ·-- ·-·-. . ! .· ., . ,: . .... __ ,, - ·- ..... ';,. : Director: Ing. José Antonio González Treviño Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León Número 2-3 Volumen I enero-Jun io 1994 , = econsejo Editorial Dr. Salvador Acha Daza, lng. Fernando J. Elizondo Garza, Dr. Osear Flores Rosales, lng. Marco Antonio Méndez Cavazos, MC., Dr. Ubaldo 0rtiz Méndez, lng. Hugo Rivas Lozano, lng. Rafael Sanmiguel Flores, MC, lng. Cástula E. Vela Villarreal, lng. Roberto Villarreal Garza, MC eEditor lng. Rafael Covarrubias 0rtiz .Tipografía Ádalberto Barrera Coronado, Héctor Hugq García Martínez, Carlos Enrique Lozano Reta, Marco Antonio Márquez Gutiérrez, Osear Rodríguez Lío e Fotografía Mark Spitz David Estrada Sánchez Detalle de la Escultura 'Mecánica del Universo• (de Ayarzagoitia), FIME. •viñetas Sebastian Xavier En Portada: Detalle de vitral (de Montenegro), Esmla Industrial Alvaro Obregón; Propulsor dañado por fenómeno de 1avitación, FIME; HYlSA, Planta Monterrey. En Contraportada: Composi1ión de eswlturas (de Ayll'Zogoitia) Meiáni1a del Universo, AME y Alére Amnmam Veritatis, explanada de Redoría. Tlraje 2000 ejemplares. Precio del ejemplar $30, en el extranjero $1!1 US Dlls. Oficinas: Facultad de Ingeniería Mecónico y Eléctrico de lo UANL, c iudad Universitaria, Son Nicolás de los Garzo, N.l., México. C.P. 66450, A.P. 076 Suc. 'P. (8) 332-09-03 (8) 332-08-70 (8) 352-25-30 �. .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ·.· . ........... . .... . .. . ........ .: . . . ..... . .......... . . . .. . .... . ....... . . . .......... ..... . ..... . ·.· su r10. 1 1 1 1 ·-·. . . .... . ............. . . . . .... . .: . 1 1 1 1 1 1 ~3 EDITORIAL t l a tendencia mundial al finalizar el presente siglo es la e. . . • • . • ~Pardo. haya firmado el Tratado de Libre Comercio {TLC) e integrado el f del étodo Montante a la fog~aac\l>n lineal. , , , , Apli Marco A ' globalización de las economías. por eso. no es fortuito que México continente económico de América del Norte junto con los Estados Unidos y Canadá; hecho que plantea un gran desafio a los mexicanos, dado la asimetria en el desarrollo económico que z Cavazos. !ll existe entre estas potencias del primer mundo y la nuestra. de Newtoni6n de El haber establecido una sociedad con países altamente desarrollados nos obliga a trabajar a marchas forzadas y reinventar estrategias que nos permitan superar a la brevedad posible nuestras diferencias, el reconocerlas es el principio de una relación ,J: sana que nos permitirá una integración entre desiguales con justicia social. El nuevo orden económico internacional fortalecerá la interdependencia entre los países firmantes del TLC y se presenta 11 I I' para nosotros, los mexicanos, como una posibilidad más para elevar el nivel de vida de la sociedad y por ello, se requiere en forma urgente incrementar los recursos financieros en áreas prioritarias como lo son la educación y capacitación, pues aumentar el nivel formativo. cientifico y tecnológico de los tf! ciudadanos es incrementar las posibilidades de obtener el m, bienestar de la comunidad. En el nivel superior educativo debemos buscar el fortalecimiento de nuestra cultura, hecho que nos identifica y nos diferencia ante I' il los demás, incrementar la infraestructura y el equipo, modificar nuestras politicas para retener y aumentar a los maestros calificados, evitar la fuga de cerebros, apoyar prioritariamente los planes, programas y proyectos científicos y tecnológicos que inciden directamente en la producción, y también considerar la ~I inversión en la investigación de punta. En la medida en que il]I transitemos por ese camino y las ingenierías en particular, en esa forma contribuiremos eficientemente en la redistribución del ingreso, medio deseado para mejorar nuestra calidad de vida. . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .................... . . . . . . ... ..... .. .. . . . .... . .. . ... ... .. .. . . ... . ~ '1 1 l �Je resulta muy satisfactorio dirigirme de nuevo a = 7'1J76 = 36/18 X x<:::; la comunidad universitaria internacional, para presen- y =-34n6 =-17138 tarles los resultados obtenidos de la investigación que z = he continuado desarrollando en el fascinante campo w = 26n6 = 13/38 22J76 = 11(38 del cálculo numérico, habiendo llegado, a la implementación de un procedimiento que permite Determinante del sistema = 76 invertir matrices que contienen fracciones racionales, fracciones decimales y fracciones irracionales, utilizando en todos los pasos de dicho procedimiento, exclusivamente números enteros, lo cual le dará la máxima exactitud posible en computación, debido a que elimina el error de truncamiento (de redondeo) Cálculo de la inversa de una matriz 2 -1 3~ A= 2 -1 -2 [ 1 -3 existente normalmente en las computadoras. A ~ continuación les presento algunos ejemplos. Solución de un sistema de ecuaciones lineales 3x+2y- z+ w = 2 2x+ y+2z-3w =1 x-y+z- 2w=1 -1 3 1 o o~ ~2 -1 3 1 o o~ -1-2 010 ~ 0@-10-220 ~ -3 1 O O 1 ¡ ¡ ºJ 2@3 1 O O -5 -1 -1 O 2 2x+ y +3z+2w =3 O -5 -1 -1 O 2 por no poderse pivotear en cero, se permuta la fila por otra. - O 0-10 -2 20 ®2 -1 1 2 2 1 2 -3 1 1-1 1 -2 1 2 1 3 2 3 3 2 -1 1 o@ 2 25 O O 7 8 -5~ O 250 4 1 -10 O O 25 5 -5 O 8-11 -1 0-5 4 -7 1 O -1 11 4 5 -5O -5O¡8 -3 O] -1 -1 O 2 _~ [O O 25 5-5 O Aº1 Determinante de la matriz -1 O -5 7 o O -1 8 -11 -1 O 0@16 -2 O O -1 -5 -2 1200-4 O 12 O 4 10 -4 O O 12-16 -2 o o o@ - Matriz adjunta de A = [ [ j 7 8 -5 -10 = 1/15 4 1 5 -5 O = -25 -7 -8 5 ~ -4 -1 10 -5 5 O 26 •Método Montante: llamado así desde el punto de vista numérico. • Algoritmo Montante: llamado así desde el punto de vista matemático. Volumen 1, enero-junio 1994, números 2 y 3 �~6 Método Montante Método Montante ~7 ,. Debido a que se conmutaron dos filas el valor del determinante de la maúiz cambia de signo. También cambia de signo la matriz adjunta de A. Adj B = 1914 -4730 -11001 1/6000 -3138 3410 500 [ 2730 770 -700 ~ Cálculo de la inversa de una matriz que contiene fracciones 1:_:~~:1 líz J B= Solución de un sistema de ecuaciones lineal con coeficientes complejos i = v:f (1- 2i)x + {2+i)y + {1 +i)z = 3-i f3 @) @) @ ~ rl/3 1/2 -1/6 10~ [2 0.1 -0.2 -0.3 O 1 O ~ 1 1.411.73 1 ~ l 2 3 o@ O 01 -1 -5 ºJ o O 01 ~ O -77 341 -846 O 200 ~ (1 + i)x + {2-i)y + (1 + 2i)z = 2-3i O 2+i 2 +3i 1- i 3+i 1+i 2- i 1 +2i 2-3i 1+i ~ l 770 -8-9i 1 B- [ 2730 5-2i o -3-5i -2- lli 6 - lOi o -7~ -llJ 1914 -4730 3410 500 = 1/-1386 -3138 -l-8i ~ J l+i O ~ 1- 7i ] -6 - 8i í6 + 19i 1 -25 + Oi O El determinante se divide por (j()()(J, que resulta de multiplicar los factores 6xl0x100, mismos que afectaron las filas de la matriz inicial. Determinante de B = -1386/6000 3-~- 3-i -6- 8i 2730 770 -700 O-~ 2730 1 O !-2 - lli ! 6 - lOi [-~-~ ~ I_:: ~: -~ O +i -2i -2i 2+i ºJ 0~ -7 -5 1 -12 -6 -30 20 O- = l+i 3 -lj6 O -2 -3 O 10 O 141173 1 6 O -6 20 {2+3i)x + {1-i)y + {3+i)z 16 + 19i O O O 18 + lOiJ 40 + 26i 16 + 19i -25 + Oi Y = (478-182i)/617 = (40 + 26i)/(16 + 19i) = (1134-344i)/617 Z = {-25+0i)/(16+19i) = (-400+475i)/617 X= {18+10i)/{16+19i) 770 -700 Procedimiento: El método Montante es un algoritmo que nos permite resolver sistemas de ecuaciones lineales en base a iteraciones sucesivas de matrices con números enteros. l. Se forma la matriz con los coeficientes de las variables y el término independiente del sistema de ecuaciones por resolver. 2. Todos los elementos a; de la matriz deberán estar o transformarlos a números enteros. 3. El pivote inicial será el elemento de la matriz an, los subsiguientes: a22, a33, <44, •••, en ese orden. 4. El lugar que ocupe el pivote definirá, por consecuencia, la fila y columna base. 5. Para ir de una iteración a la siguiente, la fila base pasará idéntica y los elementos de la columna base se transformarán en ceros, excepto el pivote; los demás resultados se encontrarán mediante la formulación y solución de determinantes de 2x2, el cual se dividirá entre el pivote de la iteración anterior. 6. Para formular el determinante 2x2, se elige al elemento a;, que será el que cambie y asuma el nuevo valor en la siguiente iteración. En diagonal a a; se localiza el pivote y en la diagonal contraria, los elementos que están en las intersecciones de la fila base con la columna en donde se encuentra a;, y de la columna base con la fila en donde está a;. 7. Para solucionar el determinante 2x2, se mul- tiplica en diagonal el pivote por el elemento a; y se le resta el producto de los elementos de la diagonal contraria. 8. El nuevo valor de a; se obtiene de dividir el resultado del determinante 2x2 entre el pivote de la iteración anterior. Excepto en el inicio en que el pivote anterior se considera igual a uno. 9. El proceso se detiene cuando se llega a la matriz escalón, es decir, los elementos de la diagonal principal son iguales y los demás ceros. El determinante del sistema es igual al valor de los elementos de la diagonal principal. 10. Se regresa al sistema de ecuaciones y se determina el valor de las variables del sistema • Volumen I, ene,-o-junio 1994, números 2 y 3 Volumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 �Aplicación del Método Montante a la programación lineal ¡ .,,..-.-m,~f l muy conocido método simplex para optimización desarrollado por George Dantzig al final Veremos lo anterior en el siguiente ejemplo: ::-:-:-.-:❖::::::••:-:,:-.-~ Cuarta matriz (Se cumple el criterio de optimalidad) MODELO A OPTIMIZAR de los 40's del presente siglo, utiliza dentro de su ~9 procedimiento las técnicas de solución de ecuaciones lineales desarrolladas por Gauss-Jordan en el siglo Maximizar XIX. Z En el presente artículo se plantea como es posible sustituir dentro del procedimiento del uso del método de Gauss-Jordan por otra técnica matemática desarrollada en la Universidad Autónoma de Nuevo León, México en 1977, denominado Método Montante; lográndose con esto manejar sólo números = 5X1 + 3X 2 + 4Xa o o Sujeto a: + 2 X1 + 3X1 X2 + 3 X2 2X3 s 30 + X3 s 38 enteros durante el proceso de optimización (a pesar X1 2:: O de que el procedimiento del simplex requiere de frecuentes divisiones). X2 2:: O Segunda matriz Xa 2:: O Lo anterior es debido a que mantendremos siempre una matriz simplex escalada; como se podrá apreciar, el nuevo proceso de optimización requerirá de exactamente el mismo número de iteraciones que el proceso desarrollado por Dantzig, solo restándonos después de llegar a la matriz que representa la solución óptima, quitar el escalamiento. La ventaja que se obtiene con esto es la de evitar la acumulación de error en el resultado propiciado por el constante Transformar de inecuaciones a ecuaciones y suponer una contribución de las variables de holgura = O Maximizar Z = 5X 1 + 3X2 + + OH 1 + O H2 4Xa Sujeto a: truncamiento de decimales, lo que se presenta en la generalidad de los problemas optimizados por el procedimiento empleado por Dantzig. En el nuevo procedimiento se conservan en cada iteración los mismos criterios básicos para la selección + 2 X1 + 3X1 + 2X3 + 3 X 2 + Xa X2 H1 + H2 = 30 = 38 5 3 sugi e o técnica em e D ración de ambas resolucion . de las variables de entrada y salida, así como la regla de optimalidad. Volumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 Volumen I , enero-junio 1994, números 2 y 3 �Métodos Montante y Newton-Raphson para la solución de ecuaciones no lineales ~10 ~11 r 111! llíl :~=,:-;:=. :J;:.: -· . ~:::.. ::-:~::::=: EbiJl@üK!;:,«-h. uso del método de Newton-Raphson para una aproximación de una ecuación F(x) =O, en el caso O= F(Xo)(xi-Xo) + F(Xo) donde donde F es un valor real y "x" es una variable real y F(Xo)(x1-Xo) =-F(Xo) asumimos que F es continua y diferenciable. Si la X1 =Xo - F(Xo)/F(Xo) Si F(Xo) ;é: O habiendo encontrado x1 calculamos métricamente es claro que la línea tangente a la sitamos reemplazar Xo por x1 en la fórmula pasada "x"r la cual es una buena aproximación a la solución x Xz, sólo nece- en general tendremos: Ejemplo: ')(' - 2 = O Tiene dos soluciones ~ esta vez usando la línea tangente en (x1, F(x1)] y la intersección con el eje x es xi, entonces podemos para aproximar ../2 podemos tomar Xo = 1 y calcular x1, Xz, ••.• -/2, 1 = Xo - (F(.xo)r F(Xo) F(Xo) es el vector i+y2-2=0 y i-y2-1=0, la solución está represen- obtenido aplicando la inversa de la matriz F(x) al tada por los cuatro puntos de intersección del círculo vector F(x:o). El vector x1 es la primera aproximación y la parábola como en la figura 2. de Xo para la solución x. Remplazando x1 por Xo para el primer cuadrante Xo = (1, 1) Después de k + 1 etapas tendremos: F(x, y) =fi+y2-~ ~-r-JJ 1 Xt+1 = Xt - [F(Xt)r F(Xt). 2 y encontramos: [(3/2) + 2]/2(3/2) = (9/4 + 2)/3 = 12 Usando el método montante (pág. 5) tenemos: Después de k + 1 etapas tendremos: Xt+t una función de Rº a Rº . La diferencia es que en el caso de x1, Xo y F(x:o) son vectores en Rº y F(Xo) es una =[1/(detF(Xt))]{[detF(Xt)]Xt - calcular la secuencia Xo, xi, Xz, ... y vemos que la línea tangente en [Xo,F(Xo)] tiene la ecuación: Y = F(Xo)(x-Xo) + F(Xo) y la aproximación x, es encontrada por la intersección de la tangente con el eje x, si hacemos Y= O en la ecuación y la resolvemos para x1 el resultado es: [Adj F(Xt)]F(Xt)} *Ejemplo: considere las siguientes ecuaciones i+r=2, 1-2y f8xy o Lo .¡_ r= 1 -sxy -2x 7 -2y ~ donde: matriz jacobiana n por n. Para aproximar la solución En la práctica necesitamos una fórmula para F(x,y) x1 = [ 1/(detF(x:o))]{(detF(.xo)]Xo - (Adj F(x:o)] con dos decimales. Podemos seguir un procedimiento similar si F es 1! -~ ~ -ti ~ ~ ~ _:;¡_~ ~] Usando el método montante obtendremos: F(x:o)} [(9+8)/4]/3 = 17/12 = 1.41666 xz = 17/12 = 1.41666, es una aproximación de Para decidir una aproximación inicial depende en cual solución queremos aproximar. Trataremos en obtenerXz Xz = X1 - (F(x1)r F(Xo) Xt+t de Xt por la fórmula Xt+1 = Xt - F(Xt)!F(Xt) 2 en este caso Xt+ 1= Xt - (Xt - 2)!2xt = (2Xt2 - Xt2 +2)12xt = (Xt2 + 2)!2xt F(x,y) = fi+y2-27 Li-r- j y resolveremos la ecuación F(x,y)=O. Como vemos F es una función de R 2 a R 2, tal que requerimos ambas 1 (x1-Xo) = -[F(.xo)r F(x:o) 1 x1 = 3/2 = 1.5, sustituimos el valor en la fórmula Fig. l podemos aplicar la inversa a los dos lados y 1 habiendo encontrado x1, podemos repetir el proceso, Xo, de Newton-Raphson definiremos: En la ecuación (F(Xo)r Xz = x1 - F(x1)/F(x1) Xt+l = Xt - F(Xt)IF(Xt) generar una secuencia de números Si F(.xo) tiene una matriz inversa [F(Xo)r1, X¡ que Xo- Habiendo tomado Xo algo arbitrario, y aproximando x. para encontrar la solución aproximada, por el método obtendremos: gráfica F es convexa como en la fig. 1, geográfica en [x.,, F(Xo)] cruza el eje de las "X" en el punto F(x:o)(x1-Xo) = -F(x.,) J f 8xy O = DetF(x) de un vector F(x) = 0, podemos considerar la ecuación L o -sxy que define el valor de la mejor aproximación de F cerca de Xo es Y= F(Xo)(x-Xo) + F(x:o) donde Xo es x de la ¡-2y figura y la ecuación puede ser interpretada como la ~2x tomado como una aproximación inicial para -2y] = AdjF(x) 2x ecuación de la tangente de F el punto [Xo, F(Xo)], hacemos Y= Oy se obtiene la ecuación: O= F(Xo)(x1-Xo) + F(.xo) Wiltmien I, enero-junio 1994, númnos 2 y 3 Fig. 2 • Tomado del libro "Calculus of vector functions•, third edition. Richard E. Williamson, Richard H. Crowell, Hale F. Trotter. Pág. 267 [F(xy)r1 = r11-sxyf 2y -2y7 L-2x 2xJ Wilumen I, enero-junio 1994, números 2y 3 �Métodos Montante y Newton-Raphson para la solución de ecuaciones no lineales ~12 fl) CD- -ca .·.··•.············~~ Xo=l,yo=l X~ )[AdjF(x)] [ y~ Lo.1~ r Xzl= r2c1.2S)2 +3)/[4(1.25)n [ Y<l l[2(0.75)2 + l]/[4(0.75)" Seguimos y tendremos: 4xy)]- [Y,:-+y,(' + y{i-2)+y(-i-1~7 'Yf - -2 + x{i-2) - x(-y2-1)Jj tomado su nombre porque inicialmente se descubrió en 1970, en la evaluación de determinantes. Su = ¡5/~ = ¡1.25] l3t~ aplicación a la solución de sistemas de ecuaciones lineales se desarrolló posteriormente y decidí 1 1,225] o, 7083 w= r~: :;:~7J• ~+~= c dx+ey=f 0 [;~= o sobre todo, evita el uso de fracciones. Puede utilizarse en todos los problemas en los que se busca la solución de sistemas de ecuaciones lineales, de optimización y evaluación de determinantes. Si se tiene un sistema como el que sigue: 3 2 [;J= ,--..,..o.._4Xoyolj-[~ y mantener su nombre. La aplicación de este método reduce enormemente el trabajo manual de cálculo, y de evaluación de determinantes. El presente artículo trata solamente de la solución de un sistema de ecuaciones lineales y la -3yl ixi- Podemos ver que el coeficiente de . . . .,. . J; l método que se expone en este trabajo ha ~;;_ 00 (2) podemos resolverlo por suma o resta. Multiplicamos la ecuación (1) por "-d" y la J 4Xo2Yo - 2Xo2Yo + 3yo 2 2 4XoYo - 2XoYo + Xo ecuación (2) por "a", para obtener un nuevo sistema equivalente de ecuaciones, que es: -adx - bdy = -cd [;J= ...,......,,,,. [:~~: 3:] (3) (4) adx + aey = af Al sumar las ecuaciones de este último sistema resulta: Ox + (ae-bd)y = af-cd que, al asociarse con la ecuación (1) nos representa un nuevo sistema equivalente de ecuaciones: 3yo)/4Xoyol + ~)/4Xoyo J ~+~=c 00 Ox + (ae-bd)y = af-cd (5) Hagamos un alto y observemos este sistema. ~lumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 'Y' en la ecuación (5) es el valor del determinante: ae-bd= 1: ~I Y que el término independiente de la ecuación es el valor del determinante: af-cd= 1: ;1 Este hecho sugiere que la ecuación (5) del último sistema puede escribirse eliminando la variable "x", ya que su coeficiente es cero, y el coeficiente y el término independiente pueden escribirse en forma de determinantes de grado dos. Si se observan estos determinantes, sus primeras columnas corresponden a los coeficientes de la variable "x" del sistema original, mientras que la segunda columna corresponden con los coeficientes (o términos independientes, en su caso) de la variable "y". Podemos aplicar tales principios a la solución de un sistema de ecuaciones lineales. Veamos el siguiente sistema: 2x-2y+ z=3 3x+ y- z=7 X + 2z = Ü En una primera transformación se tiene el sistema equivalente: 2x - 2y + z = 3 -3y 2 -21 Ox +3 1 y 1 Milu11U11 I, enero-junio 1994, números 2 y 3 �Método de reducción de orden para la solución de un sistema de ecuaciones lineales. Método de reducción de orden para la solución de un sistema de ecuaciones lineales. ~14 , ~ 15 .,/-~ , ~ . . . . ,._ " I~ - -~~!,'/. ,,,,.,, '{-',, \• 1: \ :1/ 11111 J, -....... Ox + 2 -2¡ y +12 11 -3 1 Es decir, haciendo 4e las _ ~~ determinantes se tiene: la&, _, . . •. ~ 2x-2y+z=3 Ox + 8y - 5z = 5 .. .. . eqili,~te a la otjginal, y es el siguiente: - En la siguiente t r ~ n eliminamos la variable Y de la ter~ • ~ 2x-2y + "7- + 8y Ox + Oy + - = ')Z que se sugiere p~er elemefltO de la diagonal principal, ~ sea sieJfe-.ffee y ~do sea ~ t e de cero (si no lo es pq¡inte~biarse dos~~, .-Los elementos de la hilera que contiene al eti l! ~ l ~ I! ~I o pivote se ~criben sin cambio alguno. , -;'lhes elementos de la columna que contiene al ele . , ivote, con excepción de este, se convierten z - s \\ 1ementos Al evaluar los determinantes se ij;~~~=::i~ restantes de la matriz se en, a nueva por determinantes de orden equivalente: 2x-2y+z=3 Ox + 8y - 5z = 5 Ox + 0y + 4z = -4 1 ~~V¡,~1/ 1,, t¡, parte superior derecha en que la columna e hilera del elemento pivote dividen a la matriz a transformar. akkaii - ªkiªik = 1au 3it at; 3;¡ ,· élos, i·,,. · -tJiguiente formato: l .· 1,/ú, z, 1j - a1jai1 = 1ª11 a1;1 3;¡ 3;; ,.-fn De esto se tiene que z=-1, valor que al sustihlip ,,. donde a; es el elemento que se ha sustituido en la segunda ecuación da y= O. Igualmente, si estosi.. JlOT es~determinante así formado. valores de "'i' Y de Y se sustituyen en la primera º6 . ecuaet n se tiene que x = 2. _ Nota: conviene hacer la siguiente observació'ii. Los valores de los determinantes, en cada 5.- Una vez qu~e1ía o ~ o la nueva matriz se .,,,,,. toma como.pivote el segundo elemento de la diagonal principal, de la nueva matriz, y se aplica nuevamente el método. transformación, tienen el signo correspondiente al del Nota: en los determinantes que sustituyen a los determinante. Si en lugar de trabajar con el sistema de ecuaciones lo hacemos con sus coeficientes, en un arreglo matricial, que se entiende como una forma elementos de la matriz anterior, el elemento pivote se coloca en la esquina superior izquierda y el elemento a sustituir en la esquina inferior derecha. Esto debe observarse sobre todo en los determinantes de la Jiólumen I, enerojunio 1994, números 2 y 3 Resolvamos el mismo sistema de ecuaciones cada transformación. Partimos del sistema. lineales. (2) -2 1 1:·:1 1:-~11! ~ 1-[ : -~ ~ o 1~ :!1 1~ ~11~ -2 1 3 O (8-) -5 5 º º 1~ -! 1 1_: 2x-2y+ 3x+y- 3 0 2 2.-En cada transformación, el valor del determinante se multiplicará por el inverso del elemento pivote, elevado a la potencia n-2, en donde n es el grado del determinante original. 3.-El nuevo determinante disminuye un grado en 1 :-.. ~ i ó n de Orden nos conduce a una nueva matriz, ~ - - ,Ai.-Se> toma un elemento pivote, ., Ox - 4y + 3z = -3 0x distinta d _te~ntar al sistema de ecuaciones lineales, puede aceptil}se la validez de la técnica que 1 hemos expuesto. El proceso de aplicación del método de ~1 J o4 3 X - 3y z=3 z=7 + 2z = -3 2 13 2 11 = De esto se tienen las mismas soluciones Dx (3) -2 1 7 1 -1 ~ O -3 2 anteriores, es decir, x =2, y= Oy z = -1. Finalmente, trataremos este mismo caso aplicando la Regla de Cramer, es decir, evaluando 0 -21 12 1 -2112 -3 1 b 11 -1 _ _! =~ = 2 1¡ -2 4 3 2 2 l8 -51 = 31 determinantes aplicando la misma técnica. En el trabajo de evaluar determinantes, recordemos que es posible intercambiar columnas e hileras y, por cada intercambio de columnas o hileras consecutivas hay un cambio de signo en el valor del determinante. Las reglas de aplicación de esta técnica son las que siguen: 1.-El elemento pivote debe ser diferente de cero. 2) -2 3 Dz 1( : _! ~ ¡2 -2112 1 3 = 2 12 -2112 1 -3 1 13 31 7 118 3 1 = 2 -4 O Jiólumen I, enero-jumo 1994, núnieros 2 y 3 �Método de reducción de orden para la solución de un sistema de ecuaciones lineales. ~16 Por lo tanto: x= °; = ; = 2; y = ¿ = ; = .. :Sttenavista, •, 0; z = ~z = ; = -1 Con estos ejemplos tratamos de ilustrar la técnica de Reducción de Orden para la solución de sistemas de ecuaciones lineales. Esta técnica puede utilizarse, para fines de enseñanza a los alumnos en la aplicación del método : .'Q.O.: una · ;je¡ álgebra '.Í-Reunión .¡ronnación de ~ucativa . "trca de eliminación de variables por suma o resta. También puede aplicarse, con una gran ventaja en ahorro de tiempo de cálculo y manipulación numérica, en las técnicas matriciales. Por último, de ,; donde ha tomado originalmente su nombre, pued~ usarse para evaluar determinantes, por reducció.9/ orden• Bibliografía Swokowski, Earl W. Fundamentals of <i/~(ljfj!l-'Ullln•./i/ trigonomet,y, fifth edition. Prindle, Weber Boston Massachusetts. 1981. 4: Florey, Francis G. Fundamentos de álge y aplicaciones. Prentice-Hall Hispanoameri México. 1985. Montante, R. M. y Méndez, M. A "Un numérico para cálculo matricial". Faculta Ingeniería Mecánica y Eléctrica (UANL). Monterrey, N.L.1980. Gómez García, Daniel "Algoritmo D.G.O.: algo- ritmo para obtener la solución exacta de sistemas de ecuaciones lineales". Folleto técnico, Vol. I, No. 3. Volumen I, etJero-junio 1994, números 2 y 3 �Vmculación industria universidad: Caso Programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales ~18 ~ 19 :-·-:•:$!:❖:❖íl;❖) l■ esumen. En este documento se describe la manera en que el Programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales mantiene una estrecha vinculación con la industria local y se muestra la importancia de que tal vinculación haya sido considerada desde la concepción misma del Programa. Se destacan las ventajas de contar con el acceso a los recursos financieros y. de infraestructura de la industria y se enfatizan algu,ws de los logros más importantes del Prog,r,una, entre los cuales destacan la preparación de reCU1Sos humanos de alto nivel que incidirán en los centros de investig{lCión y desarrollo de las empresas con las que se r.ea/iza... investigación conjunta, en centros de investigación públicos decentralizados o en la propia Universulail. En efecto, los países desarrollados se han dedicado por lo que resulta prácticamente imposible la creación que enfrentan las empresas ante la apertura de más recientemente a empresas que resultan más de un programa basado ciegamente en características mercados. Con toda la información reunida se rentables, como la aeroespacial, las cuales resultan ser que en otros países funcionan. consideró que un Programa en Ingeniería de intensivas en tecnol 'a (conocimientos), industrias 11. El programa de doctorado en ingeniería de materiales. Materiales responde a todas estas necesidades. Junto de DlaDO de -Obra intensiva han sido exportadas a pifses de menor desarrollo, tal es el caso de la mcfnstria_teilil 'f IDÜ ;recientemente la industria automotriz_ Es claro que: las condiciones en cada país son diferentes y que .wplan de desarrollo seguido por unos DO es necesariamente el mejor para otros. Sin elilbatgo. ep todos los ~es que han resultado ser En 1986, grupos de trabajo en la Universidad con lo anterior, el personal requerido para poner en marcha tal programa estaba disponible, pues en la Autónoma de Nuevo León a través de la Facultad de zona noreste existían más de veinte especialistas con Ingeniería Mecánica y Eléctrica, junto con algunas grado de doctor dispuestos a prestar sus servicios en empresas de la localidad plantearon la necesidad de el programa. Además, se contaba con empresas en la crear un programa en que se considerara la localidad preparación de recursos humanos acorde a los VITROTEC) que estaban interesadas en brindar la ~ se distinguen, entre otros, el nivel de los requerimientos de las industrias y del país en general. oportunidad y apoyo para realizar proyectos de ~ (HYLSA, METALSA, FAMA y humanos y el capital invertidos a la investigación y desarrollo. Los requerimientos actuales de nµestro país ~cen que la manera en que Es claro que un reto así sólo puede ser enfrentado con investigación, por supuesto, el CONACYT también éxito si se involucra desde un principio a todos los brindó su apoyo a programa. Se contaba entonces, interesados, además de que la decisión de contar con con la visión y los recursos humanos y materiales para se ~ el desarrollo sea diferente a la de otros un programa de posgrado no basta por si misma, en que la Universidad Autónoma de Nuevo León creara paf5es pero, en esencia, .conserva los elementos que se realidad es sólo el principio, también es necesario el Programa de Doctorado en Ingeniería de efieren al nivel de los recursos humanos y el capital determinar el tipo de programa, sus características y Materiales. El Programa así, resulta ser pionero al dedicado a Já investigación y desarrollo. A este la manera en que la creación de este repercutirá en la salir de la rutina tradicional orientada a la transmisión .:r~o el r•do ®!:gobierno a través del Consejo Nacional-de Cie.ncia y Tecnología {CONACYT) ha comunidad. Para conformar todo esto, la primera y acumulación de conocimientos, ya que se cuenta con actividad consistió en realizar un estudio en que se aprendizaje enriquecido con la experiencia de los en ambos renglones, ya que apoya determinó cuales eran y seguirían siendo las áreas de proyectos de investigación y desarrollo, además de ~ado QJ.ediante becas y a las oportunidad, las necesidades de recursos humanos en que se evita la realización de proyectos meramente surgen de centros de investigación en las emJ)1e.SaS y instituciones mediante proyectos de investigación. Educación Superior, así como las del Sistema especulativos influidos por la moda o por trabajos que universidades. Es claro que estos países en que las actividades básicas tales como la agricultura están Aún así, notinilménte las áreas de interés de las Científico y Tecnológico Nacional y las del sector se realizan en otros países. El Programa ha definido partes académica e industrial no correspondían, y por industrial del país. Por otra parte se consideró la sus líneas y proyectos de investigación de tal manera lo tanto cada sector apoyaba sus proyectos de manera independiente sin considerar la posibilidad de realizar necesidad cada vez más apremiante de reducir la que los proyectos de la industria local, en lo que dependencia tecnológica del exterior e incrementar la res,,ecta a materiales, siempre están dentro de alguna tareas conjuntas. Las exigencias nacionales actuales capacidad de generación de nuevos conocimientos de ellas. Se busca que los proyectos tengan han hecho que los sectores educativo e industrial científicos y nuevas soluciones tecnológicas. También repercusión en la comunidad y que el conocimiento concilien sus intereses en favor de un beneficio mutuo, se consideró el reto de la competitividad internacional sea llevado hasta el grado tal que la información l. Antecedentes. En épocas relativamente recientes se ha generado una clasificación del grado de desarrollo de los países utilizando como indicadores, entre otros, el producto interno bruto y el ingreso percápita. Estos indicadores hacían que un país fuera considerado como subdesarrollado, en vías de desarrollo o desarrollado. Una característica que distingue a los países desarrollados es la cantidad de _proyectos gue altamente automatizadas, la población tiene más oportunidad de dedicarse al desarrollo de nuevas tecnologías que son compradas por los países que se encuentran subdesarrollados o en vías de desarrollo. sido decisivo ~ o s de Volumml, enero-jumo 1994, mímeros 2y 3 Volumen 1, enero-junio 1994, números 2 y 3 �Vinculación indusúia universidad: Caso Programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales ~20 tratada de un modo científico y con el respaldo Vmculación indusúia universidad: Caso Programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales los investigadores jóvenes realicen tesis de grado ratoriq académico de quien lo desarrolla proporciona sobre temas que sean de interés para la industria y la · material para realizar un trabajo que permita obtener sociedad mexicana. La realización de estas tesis se el título de Doctor en Ingeniería con especialidad en lleva a cabo dentro de proyectos específicos que se Materiales. realizan de manera conjunta entre los profesores del 111. Líneas y proyectos de investigación. Las líneas de investigación que se siguen en el Programa responden a necesidades específicas de las programa y personal de las empresas interesadas, por en la industria de acuerdo a las necesidades propias empresas que precisamente por esta razón hacen de cada proyecto. De manera abreviada se puede aportaciones económicas para que se lleven a cabo. decir que el Programa ha interactuado con la FISA Las líneas que se encuentran activas bajo este esque- industria en trabajos que van desde la capacitación al GALVAK ma son: personal que pondrá en marcha a una planta de lo que su desarrollo tiene lugar en la Universidad y/o -Propiedades de los materiales. Se estudian las laminado, hasta el auxilio en el desarrollo de propiedades físicas y mecánicas de los materiales en tecnología para la producción de nuevos materiales. función de su procesamiento y microestructura. Los proyectos que el Programa ha manejado con la el industria han representado apoyos en infraestructura comportamiento de los materiales al ser deformados y recursos importantes. Más adelante se listan algunos incluyendo la elaboración de modelos y leyes de los principales proyectos apoyados por la industria constitutivas. en los que la profundidad de la investigación genera -Reología de materiales. Se estudia ' -Fenómenos de transporte. Se estudian y analizan los fenómenos de transferencia de calor, masa y momento en los materiales. -Simulación de procesos. Se elaboran los Dentro de los proyectos se han generado más de además de las publicaciones y presentaciones en publicaciones y presentaciones permiten la difusión Este programa tiene como uno de sus objetivos que 1993- e· ·a& lJl1lljri pueden resumir de la siguiente manera: J'rermos "drlrwesligación UANL en~ área aé Trigenierfa y Tecnología. El Programa ha obtenido dos etiales ~dlpQestos: • ,, ·ca ,o de microó'ildas CONACYT fü;adQr de;.ielldci ºónde6Ji:h}os premios de investigación en la Universidad Autónoma de Nuevo ~-;-;--;;;:;;;-:------t-::::-:,:~-:---W~~~-=--=------l,.-----.L León, GAMESA el primero de ellos es el Pregtlo de1nvestigación UANL 1991 1990- r::=-::--:-----+,..,...,.~-;r....+~=::;;.....,,...-----+--,--1 HYLSA 1 Dk 1987-1991 Div. Tecnolo ' .por un tra~o de tesis de doctorado titulado "Desarrollo de un modelo matemático de teducción topoquí- HYLSA t-;:Di;;-.v:;.-:':T:-':ecn~o:::::lo~·a==---t-::-::~=~:-1::i:~;;:.::::;;:::;;;:::;.......,..-.......,;.¡..;.!:~~J--tnii:a peleis QlÍD.eral de hierro" HYLSA-CONACYT ~~ futllewde a cabo en su parte Div. Aceros Planos rjmenfa1 ~ las instalaciones de NEMAK-CONACYT 1993- PEÑOLES 1990- 1Iabajo se dispuso, además de 160 informes de investigación para las empresas, el comportamiento de los materiales procesados. una estrecha vinculación con la Industria Nacional. CONACYT e l\ail tenido dentro del Programa se . ndelabb División Tecnología, para modelos físicos y matemáticos que permitan predecir Materiales de la UANL desde su arranque ha tenido metnafdctal 1993 tesis de grado. congresos IV. Vinculación con la industria. El Programa de Doctorado en Ingeniería de . Lop-os clal programa en proyectos vinm1ados coa la indaitria. el.os logros más r~levantes que A 'ónde eriales. AplicacfQñ CONACYT ~21 nacionales e internacionales. e reducción directa de la que se Las obtuvo información valiosa para la validación del modelo. Es importante del conocimiento, respetando en los casos en que es aplicable el convenio de confidencialidad firmado con destacai que un equipo de esta las empresas. Actualmente se trabaja también en Lista de algunos de los principales proyectos apo~ por lalndustria magnitud sólo se puede encontrar otros temas con la industria apoyados conjuntamente por el CONACYT a través de su Programa de Enlace Academia-Industria (PREAIN). Las industrias partiVolumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 • ~ cipantes en estos programas son HYLSA, NEMAK y MAGNELEC. dentro de una empresa y que sin tal equipo resultaría muy difícil validar el modelo que se presentó como trabajo doctoral, también es Volumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 �~22 Vinculación industria universidad: Caso Programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales Vinculación industria universidad: Caso Programa de Doctorado en Ingenieria de Materiales importante hacer notar que la empresa corrió con encuentran 2 que están apoyados por el Centro de todos los gastos que este proyecto generó, desde Investigación en Química Aplicada {CIQA), 1 por búsquedas bibliográficas, materiales de consumo y por supuesto la operación de los equipos. El segundo la empresa Refractarios Mexicanos de grupo industrial Peñoles, y 1 por el Departamento de trabajo es el Premio de Investigación UANL 1992 por Investigación y Desarrollo de HYLSA El resto de los el trabajo de tesis de doctorado titulado "Evolución alumnos del doctorado participa en proyectos con la microestructural de acero refractario HP40 + Nb sometido a altas temperaturas", en este trabajo, una industria en los que también está involucrado el necesidad específica de la empresa HYLSA, División Tecnología, es resuelta mediante un desarrollo teórico-práctico que además generó material para una CONACYT a través del PREAIN. -Empresas que envían a su personal a que estudie un posgrado en el Programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales. Como se indicó en el punto anterior, las tesis de maestría, posteriormente el trabajo fue profundizado al grado que el material constituye en sí empresas tienen la confianza de que los cono- una contribución de nivel doctoral. Al igual que el con la experiencia derivada de un trabajo de tesis son trabajo anterior, el proyecto fue financiado por la útiles para el desarrollo de la empresa. Esta propia empresa, mientras que los alumnos dentro del confianza se manifiesta en el hecho de que han Programa fueron apoyados por el CONACYT. Es comisionado a ciertos elementos de su personal de investigación a que realicen estudios de posgrado en importante hacer notar que una de las ventajas que se tienen al trabajar en proyectos industriales es el cimientos que le son transmitidos a los alumnos, junto contacto con gente que ve las cosas precisamente el Programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales. desde ese punto de vista y que evalúa los resultados -Alumnos graduados. Hasta la fecha 14 alumnos de la investigación con una visión de negocio, a la vez han obtenido su grado de maestría y 3 han obtenido el grado de doctor. de que la visión universitaria les transmite el interés por la investigación y la búsqueda del conocimiento. alumnos de nivel maestría y 9 alumnos de nivel - Implementación de información obtenida en una tesis de grado a la construcción de una planta industrial. Dentro de un convenio con el Centro de doctorado. Entre los alumnos de maestría se cuenta Investigación y Desarrollo Tecnológico del Grupo con 3 profesores de licenciatura que han sido Industrial Peñoles, se llevó a cabo un proyecto sobre apoyados por sus instituciones para obtener ese grado electrofusión de magnesita, los resultados de este y continuar posteriormente con el doctorado. Entre proyecto proporcionaron información suficiente para los alumnos que cursan la etapa de doctorado se una tesis de grado de maestría, además tal -Alumnos activos. Actualmente se cuenta con 17 información fue utilizada en el arranque de una nueva planta del Grupo Peñoles llamada MAGNELEC que se dedica a la producción de magnesita electrofundida. Actualmente esta empresa participa en el ~23 VI. El programa de doctorado en la comunidad El reconocimiento de la comunidad científica hacia el Programa se pone de manifiesto cuando el PREAIN en un proyecto que está siendo cubierto por CONACYT lo apoya al incluirlo en su Padrón de dos alumnos, uno obtendrá su título de maestría, y el Programas de Calidad, con lo que se tiene acceso a los apoyos que brinda (becas, colegiaturas y apoyo de otro de doctorado. infraestructura entre otros). Actualmente están -Infraestructura física producto de los proyectos de investigación. Mediante proyectos con la industria se autorizados dos proyectos del PREAIN {Programa de ha obtenido apoyo para infraestructura física, además Enlace Academia Industria), dos proyectos de apoyo de la facilidad de utilizar sus instalaciones y tener a la infraestructura física y un proyecto del Programa acceso a sus centros de documentación. Un ejemplo de Apoyo a la Ciencia en México {PACIME) por un de esto es la compra de equipo para análisis monto superior a los US$1,200,000. Mediante estos termogravimétrico mediante un proyecto apoyado por apoyos el Programa contará con un laboratorio de HYLSA; otro ejemplo es el donativo por parte de pruebas mecánicas y un laboratorio de microscopía VITRO de 1200 libros y documentos diversos para el electrónica. Por otra parte, la industria, específicamente HYLSA, PEÑOLES y CFE, como parte de acervo bibliográfico. Como resultado de los trabajos desarrollados se han la comunidad a expresado su deseo de continuar participando con la Universidad mediante la firma de realizado más de 70 publicaciones {más de 20 con un convenio en que el C. Gobernador del Estado de participación de alumnos) con arbitraje en revistas y Nuevo León fungió como testigo de honor. Por otra -Publicaciones derivadas del Programa. reuniones nacionales e internacionales en los últimos parte, como medida de la proyección que ha tenido cinco años. En estos trabajos se garantiza el respeto este programa es posible citar textualmente la de los convenios de confidencialidad entre las aseveración que el Dr. Enrique Canales escribió en su empresas y la Universidad. columna Mexicar: "Considero que es un programa -Planta de profesores auxiliares con grado de doctor que proviene de la industria. Elementos de las modelo para todo México y américa latina". Con todo empresas participan Doctorado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y activamente con el programa como contacto entre Eléctrica de la UANL mediante su actuación en el industria y la Universidad y como profesores de desarrollo científico y tecnológico con la industria mexicana, complementa su labor de desarrollar asignatura. con grado de doctor esto se pone de manifiesto que el Programa de Volumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 Volumen I, enero-junio1994, números 2 y 3 �Vmculación industria universidad: Caso Programa de Doctorado en Ingenieria de Materiales ~ 24 lfWJIH~ntroducción. 1illiJ! investigadores altamente calificados con grado de ::v1u+ doctor y promover grupos de investig~ción multi- reconoce que para llamar inteligente a un sistema, Ingeniería de Materiales, investigadores de alto niveJ Para resolver problemas de control automático, el Centro/ Inteligente utiliza en/oques inspirados en las formas de representación de la infonnación y de toma de decisiones usados por los sistemas humanos, animales, o biológicos. Usualmente se implementa un controlador que es no lineal y quizás adaptable; aunque se verifica el desempeño, casi siempre por simulaciones, pocas veces se realiza un análisis detallado. Desde el punto de vista de la Ingeniería de Control, se requiere llevar a cabo un estudio teórico y experimental para evaluar adecuadamente las contribuciones que estas nuevas técnicas puedan aportat al campo del control automático. profesional que contribuyan con su capacidad creativa El presente artículo revisa los fundamentos del e innovadora al desarrollo tecnológico de los s~ores Control Inteligente, discute lo relacionado con el público y privado. El Programa de- Doctorado modelado y representación, establece las relaciones y e[ CONACYT logran incorporar al reCUl'so de, la con las técnicas convencionales de análisis y presenta las razones para requerir evaluaciones expe- con: rimentales. tiene que ser necesariamente mejor que cualquier otro enfoque. disciplinarios para la solución de problemas de la comunidad en general. VII. Conclusión El hecho de que se tengan reunidas condicio~ -. ===::::::::::::::::~:::'.::~ tales como instalaciones adecuadas en l~ pr,opia,,, Universidad, la presencia de especialistas dispuestos en el área, empresas dispuestas a continuar apoyando la realización de proyectos de investigación.. y desarrollo y el apoyo del gobierno a lraé 8el CONACYT hacen que en el Programa de Doctorado que se ofrece sea posible formar, en el área de' respaldado por la propia Universidad industria mexicana a través de la vinculación a 1a educación superior con los requerimientQS clinámi~s FUNDAMENTOS Antes de continuar se debe clarificar qué se entiende por inteligente y cómo se puede utilizar el enfoque convencional de control en el análisis de los esquemas de control inteligente. del país y con las necesidades del d arrptlo económico y social regional, mediante la inv~Ó}l básica y aplicada con impacto sobre la realidad • Inteligencia. Existen diferentes formas de determinar la inteligencia; en su definición más simple es la capacidad para adquirir y aplicar conocimientos. Aunque no completamente de acuerdo, el mundo científico Volumen 1, enero-jumo 1994, ndmeros 2 y 3 éste debe tener la capacidad de abstraer conceptos, de crear, sintetizar e integrar información, y de resolver problemas complejos; un controlador podría ser denominado inteligente si es capaz de autoreconocerse como tal, si puede reconocer a su creador, y si determina como es que llegó a ser inteligente. Un ingeniero de control automático, que deseara determinar el grado de inteligencia de un controlador deberá considerar: -Las diferentes definiciones de comportamiento inteligente, sus campos de aplicación, y sus restricciones. -Los diferentes tipos y niveles de inteligencia. -Que el término inteligente no es muy apropiado por las connotaciones inadecuadas que genera. Las connotaciones inadecuadas tienen que ver -Implicar que, porque se denomina inteligente, -Afirmar que, porque reproduce comportamientos humanos, fonosamente copia su tendencia a cometer errores. Un enfoque más útil y menos polémico, es no definir el controlador conceptualmente, sino con base en: -El entendimiento de como los sistemas humanos, animales y biológicos realizan ciertas actividades, para obtener ideas que se puedan utilizar en Volumen 1, enero-junio 1994, números 2 y 3 �~ 26 Control inteligente: Su relación con las técnicas convencionales Control inteligente: Su relación con las técnicas convencionales lí ~27 El problema de control se establece de la la solución de problemas difíciles de control auto- en una autopista pueden ser llamados inteligentes mático. -El diseño de controladores que realicen tareas pues están diseñados para ejecutar tareas normalmente hechas por humanos. Sin embargo, indepen- actualmente efectuadas por sistemas humanos, animales o biológicos. dientemente de la definición, es necesario reconocer que el desempeño de los controladores inteligentes Metodología. Una metodología de control automático es un conjunto de técnicas y procedimientos de análisis, está todavía muy lejos del desempeño del sistema humano, animal o biológico que pretenden emular. síntesis e implementación de controladores para El controlador inteligente construido usualmente sistemas dinámicos; incluye por lo tanto el proceso de heurísticamente, no es mas que un sistema no lineal, establecer diseño, el algoritmo y el "hardware" utilizados. quizás adaptable, que por lo tanto puede ser respuesta, sobrepaso...etc.; en estos casos no es Los enfoques convencionales para el modelado analizado con las técnicas convencionales de control necesario acudir a técnicas de control inteligente. Sin control inteligente, si usa técnicas y procedimientos automático. Por ejemplo, los controladores neuro- embargo, para procesos más complejos, se requieren de P incluyen el uso de ecuaciones diferenciales (modelos continuos) o a diferencias (modelos basados en sistemas humanos, animales o biológicos. nales son sistemas no lineales adaptables. Por lo tanto, técnicas más poderosas. Considérese, por ejemplo, discretos), modelos estocásticos, modelos jerárquicos Algunas de estas técDicas son: conjuutos difusos y desde la perspectiva del ingeniero de control que: y modelos distribuidos, entre otros. Estos modelos se lógica difusa, sistemas expertos, redes neuronales, y automático, lo importante no es saber si el contro- utilizan para representar la planta y poder así diseñar Estas tambiéa pueden ser lador es inteligente, sino determinar si para la -P sea tan compleja que no admita una modelación por ecuaciones, o sea demasiado costoso el controlador, que permita obtener el compor- empleadas para el desarrollo y la implementación de controladores convencionales como el PID. aplicación específica que está considerando, se puede obtener dicho modelo. tamiento deseado. El elemellto &ico llamado controlador es autonomía, comparado con lo que se puede lograr con un controlador convencional. desempeñe con un alto grado de autonomía. Incremento de autonomía. Considerando el sistema de control genenco mostrado en la figura 1, donde P es el modelo de la planta, y C representa el controlador, las especi- claramente qué se entiende por autonomía. ejemplo: incluir los efectos de fallas graves o la Autonomía.- En el contexto del control automático, se dice que un sistema es autónomo si se información heurística existente. Las restricciones que ficaciones indican el comportamiento que se desea obtener. incertidumbres en si mismo y en el ambiente que lo Una metodología de control se denomina de sistemas genéticos. inteligente si fue desarrollado e implementado: -Usando una metodología de control inteligente. -Usando una metodología convencional para emular funciones normalmente desempeñadas por sistemas humanos, animales o biológicos. Según esta definición un controlador neurona~ desarrollado con base en redes neuronales es un controlador inteligente; mas aún un sistema robotizado o uno de vehículos guiados automáticamente r - Para muchos problemas convencionales, C y P siguiente forma: dada P, como construir C, para que se cumplan las especificaciones establecidas. El p C y control inteligente propone utilizar metodologías basadas en sistemas humanos, animales o biológicos para resolver este problema; lo que algunas veces no se toma en cuenta debidamente es que se debe utilizar En la implementación final nada mágico se crea. obtener un mejor desempeño con una mayor ,(X'.)---1 ESPECIFICACIO;J toda la información disponible, tanto en metodologías Fig. 1- Sistema genérico de control. fácilmente: estabilidad, tiempo de control como sobre la planta en si misma de -Se desea que el sistema en conjunto se adecuadamente bajo importantes rodea, y si corrige automáticamente, sin intervención externa, los problemas causados por En la solución del problema de control que se planteó, la tendencia es a representar un aspecto más Antes de continuar es necesario establecer desempeña MODELADO Y REPRESENTACION. fallas detallado de los fenómenos que ocurren en P. Por existen para el desarrollo de un modelo detallado son: -Este nunca será una representación perfecta de la planta, solo es una abstracción. -Todo el análisis teórico que se realice depende de la calidad de este. son lineales (se pueden representar por ecu~ciones importantes de sus componentes. Además debe Se puede argumentar que en ciertas condiciones diferenciales lineales) y las especificaciones se pueden conservar estas capacidades por períodos de tiempo es muy difícil o costoso obtener un modelo de la prolongados. Volumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 Vólumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 �~28 Control inteligente: Su relación con las técnicas convencionales Control inteligente: Su relación con las técnicas convencionales planta; o que éste es tan complicado ( quizás decenas especificaciones establecidas. En relación a las o aún cientos de ecuaciones diferenciales), que no técnicas de control inteligente se deben evitar las tiene ninguna utilidad. Algunas técnicas empleadas en implementaciones sin haber efectuado antes un control inteligente, como lógica difusa o sistemas análisis riguroso, pues sin éste no serán confiables. expertos no requieren de un modelo formal de la Muchos de los controladores inteligentes son en planta, por lo que a primera vista constituirían la realidad sistemas no lineales, que se pueden solución adecuada; sin embargo es necesario tener en representar cuenta que si no se considera un modelo formal diferencias; por lo tanto se pueden analizar por entonces: técnicas convencionales como análisis de estabilidad por ecuaciones diferenciales o a -Lo único disponible es conocimiento heurístico. por el método de Lyapunov o por la función -Si ya existe un modelo formal, que no se toma descriptiva. Existe un importante número de en cuenta, una cantidad importante de información es publicaciones sobre el análisis de estabilidad de desechada. controladores difusos utilizando técnicas conven- -Las herramientas convencionales de análisis y diseño de controi que ya existen, no pueden ser aplicadas. -Es difícil determinar las limitaciones de la técnica de control inteligente empleada. -No es posible evaluar los beneficios de usar una técnica de control inteligente, en vez de una convencional. Como se puede ver, el modelado de sistemas no es una tarea fácil, ni está completamente establecido cual es el mejor enfoque. El ingeniero de control debe considerar todo el conocimiento y toda la información que exista sobre la planta. ANALISIS. Una vez que se haya tomado una decisión de como representar P, se debe realizar el análisis y el diseño de C, que permita cumplir con las ~29 Detalle del Mural "Netzahualcoyotl y el Agua" de Cantú -Frontispicio de la Facultad de Ingeniería Civil- cionales. Actualmente se trabaja intensamente en el mismo tema para controladores neuronales. Se investiga también en la utilización de sistemas de eventos discretos para el análisis de controladores expertos (basados en sistemas expertos). Sólo un análisis riguroso permite establecer con precisión las características y las propiedades de un controlador inteligente, y evaluar sus posibles ventajas en relación a uno convencional. EVALUACION EXPERIMENTAL. La evaluación a nivel simulación es muy ú~ pero sólo la implementación en un proceso permite verificar todos los aspectos de la aplicación de una técnica. El conocimiento adquirido en esta implementación es muy valioso para evaluar su desempeño, y puede ser incorporado dentr~ de una base de conocimientos para su futura aplicación. Algunas técnicas de control inteligente son ventajas que el control inteligente puede ofrecer • cálculos computacionales muy intensivos. En general, Bibliografía (1] K. M. Passino, "Bridging the Gap between Conventional and Intelligent Control", IEEE Control si una técnica intenta hacer al sistema de control más Systems, Vol.13, No.13,junio 1993. difíciles de implementar en tiempo real, pues usan autónomo, el esquema final puede ser muy complejo y [2] P. J. Antsalakis and K. M. Passino, Eds., ''An por lo tanto de difícil implementación. Todos estos Introduction to Intelligent and Autonomous Control", aspectos deben ser evaluados experimentalmente. Ed. Kluwer, Norw~ MA, USA, 1993. CONCLUSIONES. Se discutieron las relaciones existentes entre el control inteligente y las técnicas convencionales, en cuanto a modelado y representación, análisis, y evaluación experimental. También se remarcó la importancia de utilizar técnicas convencionales de Volumen I, enero-jumo 1994, números 2 y 3 análisis para evaluar las posibles contribuciones y [3] DA. White and DA. Sofge, Eds., "Handbook of Intelligent Control: Neural, Fuzzy, and Adaptive Approach", Ed. Van Nostrand Reinhold, 1992. t Volumen!, enero-junio 1994, números 2y 3 �Los robots industriales -. ) ~ 31 ; i-ts.• ~-•~'!~: if,c:t~ , . ~ ilesumen: En este trabajo se presenta una breve ~:-::::::::::::3:<:.:-:~:::.: descripción de los robots así como de sus principales componentes, aplicaciones, características y función dentro de un sistema de automatización. La robótica es una disciplina reciente del control automático que ha impactado en nuestra sociedad. Actualmente muchas áreas de la actividad productiva utilizan robots, en las cuales el producto final adquiere una mejor calidad y un bajo costo; cualidades muy importantes en la vida de una empresa. WS ROBOTS INDUSTRIALES Presentación: el robot es una herramienta de la • La cadena formada por estos segmentos debe ser aplicaciones como evitar un obstáculo o pasar por mente robots-manipuladores muy diversos. La utiliza- abierta. Existen dos tipos de articulaciones: detrás de este, requieren de más articulaciones, ción de estos robots industriales ha permitido una entonces más de 6 g.d.l. Estas articulaciones están posibilidades de operar en lugares peligrosos o -Articulación rotatoria (R) permitiendo una rotación alrededor de un eje (revolutejoint). -Articulación prismática (P) permitiendo un desplazamiento lineal a lo largo de un eje (prismatic joint). inaccesibles para el hombre ( como por ejemplo en un Las articulaciones están accionadas por motores, En el sector industrial se encuentran frecuente- disminución del costo de producción, un aumento de la precisión y de la productividad, más flexibilidad con respecto a las máquinas especializadas y mayores los cuales están alimentados eléctrica, hidráulica o reactor nuclear...). FUNCIONAMIENTO GENERAL Los tres grandes componentes mecánicos de un robot son: una sola máquina de_producción. clásica por su capacidad de ejecutar tareas diferentes - el elemento final Propiedad fundamental: adaptar la naturaleza y la cantidad de su producción según una demanda Entonces, debe ser posible efectuar preocupaciones: incrementar la efecluar manipulaciones de piezas o de herramientas productividad y responder a la demanda lo más y ensamblar piezas separadas. Gracias a los mo- rápido posible. GRADOS DE LIBERTAD (G.D.L.) resultado en la realización de las tareas. La El número de articulaciones determina el inteligencia del robot está compuesta de un sistema de número de grados de libertad del robot. El robot percepción y de la computadora, la cual calcula los GENERALIDADES Interés industrial orientaciones del elemento final. • Velocidad: no es la velocidad máxima del robot, ejecución de una tarea repetida varias veces (tiempo de ciclo). • Espacio de trabajo: es el volumen accesible por la extremidad del robot. Está definido por los ejes vimientos computarizados, se obtiene un mejor algoritmos y sus leyes de control. adentro del volumen accesible y con todas las sino que es el tiempo medio necesario para la modificaciones en la línea de producción. Principales siguientes: • Número de ejes. • Carga útil (Kg.): es la carga transportable Unidad lo más automatizada posible. externa. multifuncional y reprogramable, estudiado para Algunas características sirven para verificar si el Dependen de la parte mecánica y de la parte de - el brazo Industrialmente, un robot es un manipulador CARACTERISTICAS control. Las características principales son las producción. El robot se distingue de una máquina entorno. tabla No. l. TALLERES DE MANUFACTURA FLEXIBLES (T.M.F.) (F.M.S.: Flexible Manufacturing System) Célula flexible: es un mini T.M.F. que contiene de hacerse cargo de las variaciones reales de su el nombre de robot cinemáticamente redundante. Ver robot es capaz de efectuar una tarea en particular. - el vehículo • Un robot que tiene más de 6 g.d.L se conoce con neumáticamente. automatización, y está integrado a un sistema de o la misma tarea de varias maneras y de su capacidad consideradas como grados de movilidad. denominado "universal" posee 6 g.d.l. necesarios para El robot denominado "de puesto fijo" incluye sólo un brazo + un elemento final. Los robots-manipuladores están constituidos de segmentos enlazados entre ellos por articulaciones. Hilum.en I, enero-junw 1994, números 2 y 3 cualquier posición y orientación de su elemeto final en el espacio accesible. Si posee menos grados de libertad, el robot no podrá llegar a un punto de su espacio de trabajo de manera arbitraria. Algunas mayores, depende de la geometría del robot y de las limitaciones mecánicas de las articulaciones. - Orientación de la herramienta (grados): está determinada por los ejes menores. Si todos estos son accesibles, entonces podremos obtener arbitrariamente la orientación final de la herramienta en todo el espacio de trabajo. lvlumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 �~ 32 Los robots industriales - Precisión: dentro de las cuales se distinguen: - La precisión absoluta: mide la habilidad del robot para colocar la extremidad de su herramienta a Los robots industriales CLASIFICACION SEGUN LA ARQUITEC- TURA DE WS PORTADORES La posición del SlelllCllto final está dada en coordenadas cartesiañas. El portador del robot es representado por su cinemática de este ~ Por eso la descripción de portador es la más simple brazo o sus tres primeras articulaciones. Hoy en día, entre todas las otras configuraciones. Su espacio de - La precisión de reproducción o repetitividad: la mayoría de los robots industriales poseen a lo más 6 trabajo es un paralelepípedo rectangular. mide la habilidad del robot para colocar la g.d.l.; estos robots están clasificados de manera extremidad de su herramienta en el mismo lugar cinemática según la geometría del portador. un punto dado de su espacio de trabajo. repetidas veces. segmentos sucesivos por medio de translaciones de aproximación de la computadora, por la precisión (prismatic joint) y/o rotaciones (revolute joints), de las operaciones de fabricación durante la cinco configuraciones son utilizadas desde el punto de construcción del robot, por los efectos de flexibilidad vista de la aplicación. complejidad del robot. Empezamos por la confi- - Resolución: partiendo de una posición fija del elemento final, la resolución es la más pequeña guración más simple: desviación del movimiento detectable por el sensor configuration)fig. 1 La posición del elemento final esta dado en ◄ 3 ► tres coordenadas esféricas, el origen tomado en la intersección de los tres ejes. Su espacio de trabajo _es la intersección de dos esferas concéntricas que están causa - Configuración cartesiana (PPP) (prismatic Las Fig.3 Robot esférico. Cincinnati Milacron T3 886. truncadas, tanto por arriba, por debajo y por detrás, a articulaciones permiten de las limitaciones mecánicas de las articulaciones. Fig.2 Robot cilíndrico efectuar El ejemplo más típico: el brazo de STANDFORD. translaciones. Los ejes son perpendiculares dos a dos. - Configuración Cilíndrica (RPP) (cylindrical averías, de las cuales existen dos categorías. Sea la interrupción total del robot, o la degradación de los Por ejemplo: El puente grúa transportadora de Según el número total de "revolute joints" será la gravedad u otras), etc. (útil para los ajustes suaves). - Fiabilidad: está determinada por el índice de Los robots cartesianos son utilizados para la carga y la descarga de máquinas. Entre las numerosas maneras de compaginar tres La precisión puede ser afectada por los errores (flexión de un brazo bajo el efecto de fuerzas de !bJmEftoofrro 33 ◄ 3 ► configuration) fig. 2 Es la configuración precedente en donde el eje 1 resultados y de las características. En el mercado, no existen dos robots teniendo es sustituido por un eje de rotación. resultados y características idénticas. Porque el robot La posición del elemento final está dada en es un sistema mecánico dotado de una electrónica coordenadas cilíndricas con respecto a la base. Su muy compleja. Sus resultados son muy sensibles a espacio de trabajo es la intersección de dos cilindros todas las variaciones de las piezas, de características verticales coaxiales. - Configuración Esférica (RRP) (STANFORD de los motores, etc. Fig.1 Robot cartesiano configuration) fig. 3 Es la configuración precedente en donde el eje 2 es substituido por el eje de rotación. Volumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 Fig.4 Robot scara. Configuración SCARA (RRP) (Selective Compliant Articulated Robot for Assembly) fig. 4 Yól#mm I, mero-junio 1994, números 2 y 3 �~ 34 Los robots industria/es Los robots industriales ~35 ~-,.,...i;' :;~; ··.•f..,._ ... . '"..,i'!' .,( _:_· ~,,~ .. !,,. . . ·. . ..' '>:t iº .· .._.·: :· ·~~-,.- . . :- .. Exactamente lo DllSlllO que la configuración precedente, el portador comprende dos articulaciones de rotación y una de traslación, pero los tres ejes son todos paralelos entre ellos. EQUIPO DE WS ELEMENTOS FINALES El robot debe una gran parte de su eficiencia a su elemento final (Herramienta). El brazo y la muñeca del robot están unidos de OTROS ' METODOS DE CLASIFICACION ~ material; sectores de la industria ya bien desarrollados y en fuerte expansión. Fuentes de energía Los motores utilizados pueden ser: eléctricos, hidráulicos o neumáticos. METODOS DE CONTROL DEL MOVIMIENTO DEL ELEMENTO FINAL O DE LA HERRAMIENTA Esta arquitectura es la más utilizada y la que una cierta forma, a manera de posicionar el elemento tiene los mejores resultados en todas las aplicaciones final y orientar la herramienta que este trae. En de ensamble de objetos pequeños de manera que realidad, es el elemento final el que efectua el trabajo. hidráulicos son su velocidad de respuesta y su según una serie discreta de puntos dentro de su Los robots están dotados de elementos finales capacidad para producir pares de fuerzas. Por eso los espacio de trabajo. Pero el utilizador no podrá propios para cada aplicación. El tipo de elemento robots hidráulicos fueron utilizados primero para controlar el camino entre cada punto de fa trayectoria final, el más simple, es la pinza, la cual es capaz de levantar cargas pesadas. Los inconvenientes de estos discontinua. efectuar sólo 2 acciones: cerrar y abrir. Esta clase de robots son: tienen derrames de líquidos, requieren pinzas es utilizada para el transporte de materiales o mucho equipo periférico tales como bombas, las de herramientas, pero no es apropiada para las tareas cuales necesitan de un mantenimiento importante, y tales como la pintura, la soldadura y el ensamble. Las son ruidosos. varios constructores proponen robots de este tipo. Ejemplo: AdeptOne. -Configuración Articulada (RRR) (revolute configuration)fig.5 Este tipo de robot es el dual del robot cartesiano, entonces posee tres ejes de rotación. Los ejes z2 y Z3 son paralelos. El eje z1 es ortogonal a los otros. El interés de esta configuración es que el actuador de la tercera articulación está localizado sobre el primer segmento. Puesto que el motor se encuentra en el cuerpo, las 2 otras partes podrán ser más ligeras. Es la configuración que más se asemeja al brazo humano. pinzas pueden ser accionadas eléctrica, hidráulica o neumáticamente. Las mayores ventajas de los actuadores -Punto por punto: la herramienta se desplaza Aplicaciones: soldadura punto por punto, carga y descarga. -Trayectoria continua: el elemento final debe seguir una trayectoria predeterminada de su espacio Los robots accionados por motores eléctricos están más de moda porque son baratos, limpios y de trabajo. La trayectoria completa del elemento final, así como su velocidad y su aceleración, pueden ser controladas a cada instante. frecuentemente algunos elementos finales o herra- silenciosos. Los robots funcionando por medio de motores mientas neumáticas, en particular caso en que la neumáticos son baratos también y simples, pero no de arco, pegamento. acción realiza sólo una operación de tipo abertura- pueden ser controlados con precisión. Ver tablas RIGIDEZ cierre (pinza simple). Puesto que el aire es un fluido #2,3,4. compresible, estas pinzas atraparán los objetos Sectores de aplicaciones El más grande sector de aplicaciones en estudio, Los robots eléctricos o hidráulicos utilizan frágiles con más delicadeza que las pinzas rígidas mecánicas, las cuales podría deteriorar el objeto al apretar demasiado fuerte. A veces, algunos dispositivos R.C.C. (Remote Center Compliance) están montados entre la extremidad del robot y la pinza (cf. "Compliance"). Fig.5 Robot articulado. Ejemplo: el Cincinnati Milacron T3 735. Aplicaciones: proyección de pintura, soldadura Cuando una fuerza externa es aplicada a la extremidad del brazo-manipulador, este es desviado una cierta magnitud, que depende de la intensidad de robots- la fuerza y de la rigidez del brazo. La rigidez de la ensambladores son pequeños y controlados eléctrica- extremidad del brazo determina la resistencia del mente. Su arquitectura es de tipo articulada o manipulador y, sobre todo, la precisión de su posición SCARA. en presencia de cargas o de fuerzas perturbadoras. hoy en día, es el ensamblaje. Los Fuera del ensamblaje, encontramos la soldadura, Un manipulador "bien hecho" debe poseer una los tratamientos de superficies (pegamento, limpieza, rigidez grande de manera que la carga, llevada por el pintura, etc...), el transporte, la carga y la descarga de manipulador, cause una desviación tolerable de la herramienta. Volumen I, enerojunw 1994, números 2 y 3 ~lumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 �~ 36 Los robots industriales ~37 ÚJs robots iruluslrioles • La flexibilidad de los segmentos es el origen de las desviaciones menos significativas pero el desplazamiento puede ser significativo si el braz.o es demasiado largo. En los mecanismos de transmisión, los reductores y los servomotores se encuentran las fuentes de desviaciones que son más significativas. En efecto, cada actuador en la articulación restituye una fuerza o un momento que, a cada instante, provoca una diferencia entre la posición deseada y la posición medida. "COMPLIANCE" La proyección de pintura o la soldadura punto por punto son operaciones que pueden ser accionadas con sólo el control de la posición de la herramienta. Mientras que las operaciones de manipulación de objetos frágiles o de ensamble requieren más delicadeza y un control más elaborado, no solamente de la posición, sino también de la fuena del robot, porque las herramientas están en contacto con el entorno de trabajo. Los dispositivos R.C.C (Remote Ejes Nombres Center 1-3 4-6 Compliance) son dispositivos mecánicos compuestos de resortes y amortiguadores, armados entre la extremidad del robot y la pinza. 7-n Función Mayores Posición de la muñeca Menores Orientación de la herramienta Redundantes Evitar los obstáculos Tabla 1 Ejemplos de aplicación: escribir con un gis, insertar una clavija en una toma de corriente, etc. Ventajas: Respuestas rápidas, baratas. Inconveniente: Control Aplicaciones Punto por punto Carga y descarga (pinza) Soldadura por punto Aplicación limitada a tareas especificadas • Trayectoria continua Proyección de pintura (pistola) Soldadura de arco Bibliom:;tfia [1] JJ. COIFFET, La robotique -principes et applications, Hermes, Paris, 1986. [2] MARK W. SPONG, M. VIDYASAGAR Robot Dynamics and Control, Jhon Wdey & Sons, New York, 1989. [3] ROBERT J. SCIIlLLING, fundamentals of Robotics - Analysis & control, Pi;entice Hall, Tabla 2 Sistema de fabricación Sistema de manutención Máquinas clásicas controladas por computadora Entrada-salida de las herramientas y piezas a tratar Aquí están los robots Englewood Cliffs, 1990. [4] ASADA et SLOTINE, Robot Analysis and Control, John Wiley & Sons, New York, 1986. Si el robot tiene una estructura demasiado rígida, Tabla 3 .. Tipos de actuadores Cualidades Inconvenientes Objetos frágiles Pinzas neumáticas Delicadas Simples Baratas No precisión Velocidad de respuesta Pares de fuerza Derrames de líquido Mantenimiento Ruidosos Cargas pesadas Robots hidráulicos que ya no tengamos que hacer caso del control de la --'-'--'-'-----'-'-.......--' fuerza. Entonces, queda sólo efectuar el control de la posición. Gestión de las herramientas y de las gamas de las operaciones de mecanizado. Evaluación del orden y de la duración de intervención de cada máquina. Aplicaciones en las aplicaciones, donde se necesita el control de la fuerza, serán más difíciles a realizar. Una manera de resolver este problema, es utilizando la "compliance pasiva", es decir un modo para adaptar la herramienta a su entorno de manera . Sistema de pilotaje Ensamblaje Robots eléctricos de tipo SCARA o Precisos Silenciosos Limpios Tabla 4 Thlumen 1, enero-junio 1994, números 2 y 3 Vol#mm 1, enero-junio 1994, números 2 y 3 �~38 Métricas de software en lenguajes de cuarta generación En este artículo se demuestra empíricamente que el estimador de la longitud de un programa propuesto por Halstead (1977) es un buen estimador de la longitud de un programa para los lenguajes de cuarta generación (4GL's) FOXPR02 y DBASE IlI. Se encuentra que los niveles de estos lenguajes, numéricamente se pueden clasificar amba de los lenguajes de tercera generación y abajq del lengugje natural. Introducción 1983). Otro de los resultados de esta teoría es una clasificarse como operadores u operandos. Las mé- clasificación de diferentes lenguajes basada en lo que tricas básicas se definen como: ~39 Cualquier programa con volumen V se considera que es implementado en el nivel del programa L, el cual se define por: Halstead llama el nivel del lenguaje. Entre los n1 = número de operadores únicos lenguajes clasificados por Halstead se encuentran 02 3GL's y un lenguaje natural (inglés prosaico). Es de N, = número total de operadores esp<t{'arse que el nivel de los 4GL esté clasificado N2 = número total de operandos (4) Generalmente, se considera operador cualquier L = 1, representa un programa escrito en el más alto La presente investigación trata de responder las símbolo en un programa que especifique una acción siguientes pregtllll$r ¿Es el estimador de la longitud algorítmica, mientras que un símbolo usado para Lo inverso del nivel del programa se llama dificultad. Esto es: de un programa p¡,gpuesto por Halstead un buen representar datos se considera un operando. La afectan el estimador de la lo~tud de un programa desarrollo de un programa; por-ejemplo, eJ tiP.O cfCiou>le'lnentado en lJGL]...i.Es el nivel del lenguaje mayoría de los símbolos de puntuación están también D = 1/L (9) Cuando el volumen de una implementación de categorizados como operadores. El tamaño del un programa crece, el nivel del programa decrece y la programa que se desarrolla, el-tamaño del programa,..- de los 4GL mayor que"'e1 ruvel del lenguaje de los 3GL vocabulario de un programa, que consiste de el dificultad se incrementa. De este modo, las prácticas número de las partículas elementales únicas usadas de programación tales como el uso redundante de operandos, o el error de usar frases de control de Existen ..,,,,,,-- muchos factores que el lenguaje de implementación, etc. La ciencia del software (Halstead, entre los 3GL y el nivel del lenguaje natural. 19'TIJ es un modelo del pto«so de programación que se basa eá' ún c.núme o f menor que elnivel.-0elrle.n_gµaje,¡;¡atural? Mftri~ de Halffiiil para construir un programa, se define como: n = O¡+ D2 ,.Aunque s<f"11aa. dado muchas críticas a las manipulable de los factóres -que principalülellltG--métrieás de Halstead, no cabe duda que su aplicación afectan la programación. Esto ofrecé una guíaJ!..acia - lía ,teuído electo ~ áreas. En el área de ucaá.ón $e hájustificado que los estudiantes que hán re,cibido üna ense anza a estas métricas, y otras, esta teoría ha sido centro de críticas y evahiaJ:iones propucen ptogramas que son menos complejos, los requieren menos tiempo de codificación y prueba, y resultados de esta teoría han sido utilizados además, es más fácil de darle mantenimiento satisfactoriamente (Wrigley, 1991; Bowman, 1990). Uno de los resultados de esta teoría es un (Bowman, 1990). En el área de sistemas de (Shen, 1983; Weyucker, 1988; Ramamurthy, 1988) informació~ las mé!flcas de Halstead se ~utilizado estimador de la logitud de un programa. Hay para e s ~ el jamaño de uá.sisfema de..información evidencia empírica que demuestra que el estimado!"' {Wrigrey, 1991). de la longitud de un programa propuesto por Halstead es un buen estimador para lenguajes de tercera generación (3GL's) (Halstead, 1977; Shen, • Proyecto del Programa Doctoral en Ingeniería de Sistemas. (5) La longitud de un programa en términos del 1 estimadores que pueden ser útiles ,a l~ administradores de proyectos dé software. AW1que = número de operandos únicos (1) (2) (3) número total de partículas elementales usadas se define como: Un programa computacional se considera como una serie de partículas elementales que pueden Th/umm I, emro-junio 1994, números 2 y 3 El valor de (8) L se encuentra entre O y 1, donde nivel posible (i.e., con tamaño mínimo). nivel más alto tenderán a incrementar el volumen así como la dificultad. El esfuerzo que se requiere para implementar un programa de computadora se incrementa cuando el N= N, + N2 (6) Se definen adicionalmente otras métricas usando esfuerzo implementar un programa en un nivel más estos términos básicos. Otra medida interesante para el tamaño del programa es llamada volumen: bajo (dificultad más alta) comparado con otro programa equivalente en un nivel más alto (dificultad V = N x logz(n) (7) La unidad de medida del volumen es la unidad más baja). De ese modo se define el esfuerzo en la ciencia del software como: común para tamaño, a saber, "bits". Como el algoritmo se puede implementar de diferentes maneras pero en programas equivalentes, Definiciones L= V*N un programa que tiene el tamaño mínimo se dice que tiene el volumen potencial, el cual denotaremos por tamaño del programa crece. También toma más E= V/L = DxV (10) La unidad de medida de E es "discriminaciones mentales elementales". Estimadores de las métricas de Halstead a) Estimador de la longitud de un programa. V*. Th/u,n.en I, enero-junio 1994, números 2 y 3 �~40 ll 1l i l 1 lillJ I llt = n1 x logz (n1) + n2 x logz (n2) (11) -Halstead comparando los tiempos de predicción con La ecuación longitud, como mucñas otras l~ ll"e.mn.os de programación observados. métricas del software, puede no ser una igualdad ~ {iO), (13) y (7) tenemos que: Nest ~41 Métricas de software en lenguajes de cuarta generación Métricas de software en lenguajes de cumta generación métricas de Halstead) como instrumento para Ó= 1.7039 recolectar los datos. Los 4GL's que se seleccionaron FOXPRO2 respectivamente. y Ó= 1.8112 para DBASE ID y para hacer el estudio fueron los lenguajes DBASE m Los resultados de la prueba Z para la siguiente (16) y FOXPRO2. La selección de estos lenguajes se debe pareja de hipótesis fueron: 1) para DBASE m, yde (13) y (15) tenemos que: b) Estimador del volumen potencial. _. Test-- [n1 x N2x N x logz(n)]/(36n2) (17) V* = (2 + n2*) x logz (2 + n2*) (12) &)Definición del nivel del lenguaje de donde n2* es el número de parámetros programación y un estimador. a: 1) en el ambiente regional, son dos de los 4GL's Z = 1.27 con un nivel de significancia de 0.102; 2) para más utilizados actualmente en la mediana empresa FOXPRO2, Z = 2.665 con un nivel de significancia de (Crespo, 1992); 2) La sintáxis de ambos 4GL's es muy 0.010. precisa para un programa específico, pero se R~e considerar válida en un sentido estadístico. input/output para el programa que se está analiz.ando. c)Estimador del nivel/dificultad de un programa. Lest = 1/Dest = (2/n1)(n?IN2) 13) 'Eesr = [n1x N2 x N x logz(n))/(2n2) La proliferación de lenguajes de programación sugiere la necesidad de una métrica que exprese el poder de un lenguaje. Halstead hipotetizó que si el R, : la media del nivel de lenguaje para los 4GL parecida. Se seleccionaron como muestras los programas en código fuente que vienen como ejemplos en los paquetes de FOXPRO2 y DBASE fil (programas es menor o igual a 1.53 (nivel del lenguaje Pl./1). H. : la media del nivel de lenguaje para los 4GL es mayor a 153. Un argumento intQitivq fata esta fórmula es que la dificultad de la programación se incrementa si se escritos por expertos). En total fueron seleccionados rtras se mantiene fijo, entonces crece, L decrece de tal forma que el 117 programas para FOXPRO2 y 26 para DBASE fil. evidencia de que la media de nivel de lenguaje para introducen operadores ema (auiñenta nt/2) y si un producto L x V* se mantiene constante. Así este Para validar el analizador de código se escogió FOXPRO2 es mayor a 1.53; 2) no existe suficiente operando se usa repetidamente (aumenfa Nv'n2). p~ooutto, l l ~ l de lenguaje A, se puede usar una muestra de 20 programas pequeños (hasta 20 para caracterizar IIIÍ lenguaje de programación. Esto es, líneas de código), los cuales fueron alimentados al evidencia de que la media del nivel del lenguaje para DBASE mes mayor a 1.53. analizador. El resultado se comparó con el resultado Los resultados de la prueba Z para la siguiente (18) de un proceso manual. No se encontró alguna pareja de hipótesis fueron: 1) para DBASE III, diferencia significativa entre ambos resultados. Z=-0.61538 con un nivel de significancia de 0.2676; 2) Análisis de datos Los coeficientes de correlación de Pearson entre significancia de 0.23627. El contenido de inteligencia be d®ne como; I = (Lest) x V (14) d)Estimador del esfuerzo y del tfemJJ!? de programación de un programa. El psicólogo, J. Stroud, sugirió que efñuniano es capaz de hacer un número limitado de -aiscriminaciones mentales elementales por segundo (Halstead, 1977). Stroud afirmó que este número S (ahora llamado número de Stroud) está clasificaao entre 3 y 20. Como la unidad de medida del esfuer7.0 E es "número de discriminaciones mentales elemen ""' el tiempo de programación T en segundos de ~ programa es: T = E/S (15) S está normalmente colocado en 18, ya que esto pareció dar el mejor resultado en los experimentos de ~ efe programación v• de (13) y (J) teneIQOs que: [(1ñli (niÑí)f x N x logz(n) (19) Analizando un númefo de programas diferentes Aest N y Nest fueron r=0.9113 para DBASE m y escritos en lenguajes diferentes se determinaron los r = 0.96215 para FOXPRO2. Los resultados indican niveles de lenguaje para diferentes lenguajes. Los nivefé.s de lenguaje fueron: Inglés 2.16, Pl./1 153, que N y Nest están muy correlacionadas. Por lo tanto, podemos concluir que para los lenguajes de cuarta 158 1.21, Fortran 1.14, Pilot 0.92, Assembly 0.88. Metodología La investigación se llevó a cabo como un estudio ex post facto" usando un analizador de código (se alimenta con programas fuente y sus salidas son las generación DBASE m y FOXPRO2, Nest es un buen Podemos concluir que: 1) hay suficiente para FOXPRO2, Z=-0.73875 con un nivel de IL, : la media del nivel de lenguaje para los 4GL es mayor o igual a 2.16 (nivel del lenguaje Inglés). H. : la media del nivel de lenguaje para los 4GL es menor a 2.16. Podemos concluir que no hay suficiente estimador de N. evidencia de que la media del nivel de lenguaje para Las medias y las desviaciones estándar para los niveles de lenguaje fueron µ = 1.9544, µ = 1.9763, los 4GL (FOXPRO2 y DBASE III) sea menor a 2.16. Los resultados de la prueba Z para la siguiente pareja de hipótesis fueron: Z=-0.1569077 con un valor de significancia de 0.840. Volumen I, enero-junio 1994, ntimeros 2y 3 Volumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 �~42 Métricos de software en lenguajes de cuarta generación Métricos de software en lenguajes de cuarta generación ~43 ... •! R, : la media del nivel de lenguaje para DBASE m es igual a la media del nivel de lenguaje para FOXPRO2. entre los niveles de lenguaje para DBASE FOXPR02. m y m es diferente a la media del nivel de lenguaje para FOXPR02. elementos de la muestra para DBASE m. No se pudo Podemos concluir que no hay suficiente encontrar evidencia estadística que soporte que los evidencia de que la media de los niveles de lenguaje sea diferente para los lenguajes DBASE m y niveles de lenguaje de los 4GL sean menores que el FOXPRO2. . '• n ; ·~9 No se pudo demostrar estadísticamente que el nivel de lenguaje para DBASE m es mayor que el nivel de lenguaje de los 3GL. Esto se debe a los pocos H.,: la media del nivel de lenguaje para DBASE -• rt nivel del lenguaje natural, lo cual nos permite concluir que programar en 4GL's es "casi" como escnoir en el lenguaje natural • Conclusiones Se encontró que el estimador de la longitud de Bibliografía un programa propuesto por Halstead, es un buen Bowman, B. J. y Newman W. A. "Software estimador de la longitud de un programa para los Metrics os a Programming Training Too/", J. Systems 4GL DBASE ID y FOXPRO2. Esto nos permite tener Software, 1990, Vol.13, pp. 139-147. una forma de estimar el tamaño de programas que se Crespo D. y Vigil R. "Diagnóstico de la situación implementen en DBASE m o en FOXPR.02 en base actual de los unidades de informática en la mediana del número de parámetros de entrada en~l pro~ama. emPfesa de Cd. Victoria", Tesis de Licenciatura, Este resultado -solamente es válido en fos rangos: 1) · ociado en Computación Administrativa, UAT, 29<N<l391 para DBASE ID; 2) 12<N<4610para ,.JlO\Írem re de 1992. FOXPRO2. Halstead, M. H. Elements of Software Science, Se encontró que podemos -e isificar)lumé- Elsevier North Holland, l.977. ricamente a los lenguajes DBASE IIí,.y-F,OXPRO2 Ramamurthy B. y Melton, A. ".A Synthesis of como se esperaba. Esto es, los niveles de estos Software Science Measures and the Cyclomatic lenguajes son mayores que los niveies de le08)JJje de Number". IEEE Transactions on Software los 3GL y menores que el nivel del lenguaje natural. Engineering, Vol. 14, Num. 8, agosto 1988, pp. _.. Estadísticamente sólo se pudo demostrar que: 1) el 1116--1121. ~ (J;.,I_ ... nivel del lenguaje para FOXPRO2 es mayot que el Shen; V. I ., Conte, S. D. y Dunsmore, H . E. nivel de lenguaje de los 3GL; 2) no hay diferencia "Software Science Revisited: A Critica/ Analysis of the Theory and lts Empírica/ Support", IEEE Transactions Vólumm I, enero-junio 1994:, números 2 y 3 Vólumm I, enero-junio1994:, números 2 y 3 �Algoritmo para la determinación de las zonas intennedia y externa en equivalentes dinámicos ~45 "maldición de la dimensionalidad" en la planeación es dinámica del sistema, haciendo uso de la técnica de cada una de las seis áreas en que se divide la red Como un resultado de la investigación llevada a cabo se de un gran beneficio. obtuvo un algoritmo para la división en las áreas Por otro lado, ya que los responsables de la interna, intennedia y externa, útiles en la obtención de operación de la red tienen sólo días, horas o aún equivalentes dinámicos para redes eléctricas colr minutos para tomar decisiones, es crítica una solución aplicación a estudios de estabilidad transitoria; 'El rátfda al problema de estabilidad; aunque puede algoritmo se basa en los resultados de la aplic~de ~conflicto entre rapidez de cálculo y exactitud diversas técnicas empleadas en la identificatfó_p- de &resultadoS:--Al.~plicar cualquier método de cálculo, grupos de máquinas coherentes. Se hizo la apli ~ está presen'te la dificultad de la dimensioun sistema de potencia real. ~ -~~ · d I problema y 'de la cantidad enorme de reducción de red reportada en (3). Nuestro objetivo es la obtención de equivalentes dinámicos con el nacional. J. Introducción. •ulos anvo ucrados. La estabilida(J transitoria. en ~e"tnas de,..: potencia se ha analizado J!.Of muchos año.§. y junto oon las restricciones t ~~ '!/ de voltaje, es uno ~ índices importantes det Íóncionainiento de l.vred, tanto en la etapa de ptaireacl:~ como de .operación del sistema. En la etapa de planeación se-ápalizan diferentes opciones de selección de equipo eléctricob Ele.CQ@'Ol iiZ ~~ ~ n de técni qu ~,. ' up':,' · epúerw de -tadós . Esto hace externo y desarrollar el estudio de estabilidad sobre el 11. Definiciones. sistema interno aislado. En general, el acoplamiento La mayoría de las técnicas de identificación de existente entre los sistemas externo e interno, debido coherencia entre generadores asumen una división a las líneas de enlace, no es lo suficientemente débil para admitir tal decisión. Debido a esto, se han conceptual de la red en dos partes, Figura (1): indispensable la de interés, donde se provocan las perturbaciones de la zona externa de tal manera que el impacto que el tiempo y el consideradas, que se ha de conservar intacta y que se esta tenga sobre el comportamiento del sistema define a priori, de acuerdo a la compañía eléctrica, interno se preserve con respecto a los disturbios que área de contro~ etc. ocurran dentro de él. Un modelo de orden reducido rrollar técnicas e hardware, que consiste en ii) El sistema externo, donde no se aplican por ejemplo, el etnpleo de procesadores en paralelo, lo que requeriría de una reformulación adecuada del problema de ~tabilidad transitoria y una modifica- denomina un equivalente dinámico. tamaño de tal manera de que se preserve la respuesta m. en el sistema interno ante una falla dentro de ella. Subsistema Externo i) enfoque modal, ii) enfoque basado en coherencia. Subsistema en estudio En el enfoque modal fundamentalmente se hace uso de la eigenestructura del modelo, con el fin de decisión puede ser espantosa. En la '¼tctualidad el ii)EI #oque de reducción, que consiste en análisis de estabilidad utiliza esencialmente un disminuir/os tiempos y esfuenos de cálculo al reducir enfoque de prueba y error para elegir una perturbación crítica. Generalmente en los programas no se el télll)a'.ño del modelo, esto es, construir un sistema La determinación de los sistemas de estudio y equivalente de menor dimensión que garantice una externo se hace de manera arbitraria o bien, resulta de requieren múltiples simulaciones para obtener información y tomar decisiones. Hacerle frente a la ~Je tr_lbajo i>s,e,, siffi"a- dentro del segundo contexto. Específicamente, la reducción de la cantidad de ecuaciones diferenciales que representan la Volumen I, enero-j#nio 1994, números 2 y 3 Identificación de grupos coherentes. En general existen dos enfoques para la identificación de grupos de generadores coherentes: SEP ción drástica Je los algoritmos existentes. dispone de información de sensitividad, por lo qu~...r"'precisión de resultados suficiente. del sistema externo que reuna esta característica se perturbaciones y es posible realizar una reducción de e~p~.conlput.t<loras más potentes y sofisticadas, para minimizar costos y mantener fa confiabilidad do de cálculos en el análisis requerido para tomar un~ de la dimensionalidad sería despreciar el sistema desarrollado técnicas que permiten reducir el modelo la red en el futuro. Ya que en esta etapa hay restricciones sobre las posibles elecciones, la cantida~ propósito de emplearlos en estudios de estabilidad transitoria. i) El sistema en estudio, que comprende la región qoe_permitan a~erar 4 ~ Bá&icamentct so " dos enfoques (2) para abordar el pr._oble i)El enf~ Un enfoque simplista para aligerar el problema tomar una decisión sobre su posible orden de Fig.1. División de la red consideraciones geográficas, económicas reducción. En muchos métodos de esta naturaleza o del esto se basa en la eliminación de estados poco controlables y/o poco observables. En el caso del enfoque de coherencia, procedimiento de identificación de coherencia. En generalmente es necesario tratar con la solución de nuestro caso decidimos elegir como zonas de interés las ecuaciones diferenciales, por ejemplo, utilizando la Volumen I, enav-junio 1994, números 2 y 3 �~ 46 Algoritmo para la detennin~ión de lfl! :<>n.as intennedia y externa en equivalentes dinamicos A continuación se describe brevemente el eigenestructura o una expansión en series de potencias de la matriz de transición de estados, y hacer uso de alguna medida de coherencia con el fin algoritmo que se propone para la identificación de las áreas en que se separa la red [3]: de agrupar los generadores que oscilen juntos. En [3] se presenta una descripción de algunas técnicas de identificación de coherencia utilizadas por i)Definir el área interior, ya sea por área de control o por un interés particular. En esta área se localiza la falla que se desea considerar. los autores, seleccionadas debido a su sustento matemático y su accesibilidad para implementación computacional. Cada una de las metodologías tiene ü)Obtener los grupos coherentes de acuerdo a las metodologías más apropiadas. sus ventajas y desventajas, pero las conclusiones obtenidas por los resultados ponderados del conjunto, nos permiten obtener un equivalente dinámico, confiable y de calidad. IV. Zonas Intermedia y Externa. La mayoría de las metodologías para identificar generadores coherentes consideran que sólo es necesario dividir la red en dos partes: a) la zona interna, en la que se localizan las máquinas de interés principal para la falla elegida, y para las cuales se puede utilizar un modelo detallado; b) la zona externa, que se compone del resto de las máquinas, y para las cuales sería posible realizar un proceso de agregación. Consideremos que, con propósito de exactitud de resultados, es preferible dividir la red en tres zonas [3]: las dos anteriormente mencionadas, más una intermedia entre ellas. Esto con el fin de evitar separar generadores que son coherentes con los del área interna. Es decir, utilizamos una zona en la que se localizan aquellas máquinas coherentes con alguna del área interior o de estudio. üi)Localizar las máquinas del área interna para cada uno de los resultados de (ü). Si un generador es coherente con alguno del área interna para más de uno de los resultados de (ü), habiendo ponderado con mayor intensidad las técnicas que toman en cuenta explícitamente la falla, este pasa a formar parte del área intermedia. iv)Todos los demás generadores formarán el área exterior. Estos se agregan formando equivalentes dinámicos. Si los estudios a realizar no requieren de resultados altamente precisos, es posible emplear sólo las zonas interior y exterior. Si por lo contrario son de importancia y se requieren resultados más confiables, se recomienda el uso de las tres zonas. Por supuesto, el número de ecuaciones diferenciales a resolver es mayor que para el caso de utilizar dos zonas, pero esto es un compromiso por preservar exactitud de resultados disminuyendo el tiempo de cálculo. En general utilizando este razonamiento se han obtenido en el caso de tres zonas una disminución de 1/2 a 1/3 de las ecuaciones, mientras en el caso de dos zonas se puede lograr aproximadamente un 1/2 - 2/3. JfJlumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 Algoritmo para la detenninación de las zonas intennedia y externa en equivalentes dinámicos V. Conclusiones El hecho de contar con resultados obtenidos con diversas metodologías para identificar grupos coherentes, permite formar equivalentes dinámicos confiables y de calidad. Utilizando los resultados obtenidos con tales metodologías se ha desarrollado un algoritmo que permite dividir la red en tres zonas para propósitos de formar equivalentes dinámicos. El uso de estas tres zonas en lugar de las dos tradicionalmente utilizadas es con el fin de preservar con mayor exactitud los resultados de simulaciones en estudios de estabilidad transitoria; si la necesidad es tal que los estudios no son muy rigurosos, es suficiente considerar sólo las zonas interna y externa con propósitos de rapidez de cálculos ya que, en tal caso, la cantidad de ecuaciones diferenciales a resolver es menor. En (1,4] se presenta la aplicación del algoritmo expuesto a la red del sistema interconectado [2) Ramírez J.M., Cañedo, J.M., "Modelos de Orden Reducido en Sistemas de Potencia". Reporte Interno DIE-UANL, 1991. [3] Ramírez, J.M; Cañedo, J.M; ''Metodologías nacional• para la Obtención de Equivalentes Dinámicos". Bibliografía [1) Ramírez, J.M., Cañedo, J.M., "Equivalentes Reporte Interno DIE-UANL, 1992. Dinámicos de las Areas de Control de CFE para Estudios de Estabilidad Transitoria". IEEE sección la aplicación de Equivalentes Dinámicos a la red de CFE". Reporte Interno DIE-UANL, 1992. [4] Ramírez J.M., Cañedo, J.M., "Resultados de México, RVP-92, Sistemas de Potencia. ~lumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 �~48 Antecedentes como los CFC y que además sean eficientes, sobre a evaporarse, haciéndose pasar entonces a través de ■1 partir del conocimiento ·de la degradación todo tecnologías no convencionales. Consecuen- serpentines arrastrando calor a su paso por los temente mismos, terminando de evaporarse en este proceso. global de la capa atmosférica de oz.ono y de las alternativas al ciclo estándar de compresión de gases El gas evaporado se devuelve al consecuencias catastróficas, médicas y económicas Rankine el cual ha dominado la refrigeración reiniciar el ciclo. que pueda provocar, se han establecido políticas comercial y el acondicionamiento de aire durante el -:·¿_:::-:::=:-::•:::~ internacionales como el Protocolo de Montreal de 1989 ha surgido un renovado interés en último medio siglo. -p,qr la comprensibilidad del refrigeración termoacústica, que utiliza energía completa prohibición de su producción para el año sonora para obtener enfriamiento, la cual representa que son no 2000 y la decisión del presidente de los Estados una opción plausible para reemplazar la refrigeración cuando las máq_utµas son d~~1lifa U nidos, George Bush, durante su mandato, de basada en compresión de gases en varias aplicaciones prohibir la producción de CFC en Estados Unidos comerciales puesto que los motores termoacústicos para diciembre 31 de 1995. (1) son relativamente eficientes, requieren muy pocas mismos trabajan en el desarrollo de otros gases más amigables al ambiente que los sustituyan, pero muchos expertos están preocupados, porque "no se está totalmente seguro de que el reemplazo por estos químicos sea la alternativa viable para los CFC" según dijo el doctor Michael Oppenheimer de la Fundación para la Defensa del Ambiente, su química en la atmósfera no es bien comprendida por lo que ellos por sí mismos pueden representar problemas y peligros y es esencial ver más hacia el futuro y no solamente buscar un rápido paliativo al problema. [1) En este contexto los científicos e ingenieros buscan desarrollar nuevas tecnologías de refrigeración que no dependan de químicos que destruyan el oz.ono calor te Refrigeración actual Un refrigerador ordinario o un aire acondi- rápidamente conducir el calor y que puede ser fácilmente licuado. ~ ti . uivocada*, el de acústica proximación ~ ~ llllCl .. . . L ente. de cervezas en que él trataba u 2 ~~~ ..t.5t1o$ítM 1-'«l~rllalF'"" ~· 1_ 141 California, U.S.A, ~ de trabajo en termoac . ·1 ff; establecen. _ '4 de ~mao. • . n ' la casa, con lo cual el gas se enfría y se licua. El fluido se hace pasar por una extrangulaci6n en la cual la Según dice el Dr. Swift la gran~ 11,em~ ~ti! refrigeración temwacústica reside en que no tiene partes . 2ait: ley ~ a. . • · q -~~~~ .....fii¡..¡.,,oc,. ..,. · bombeo nocido y de una • ói~ ~ --&..o'- El principio de la refiigéi:~ t . oa"" c =-"""'" engañosamente simple, el sorii~ e r CU4_...,,."'. • 10 '; , wr · ' ..r.--N'.'_<IJ gra.,,..eim:s es. ~ ~.i:::!:íf:..::.. 'rl:o.t1_,..t: i. .,,_ JlJ~W< O$' l cual el W1'. _ ,_ pi co,.,de '<i,UUt, ~ emJ?Cw dolo. El gas es pasado a través de un sistema llamado ~ ~![!J[:·-,r~-Í)".,...h_\ 4'1>.r·"'"' ~~ en · rtoll\ . h~ • +, 1 de física Y aciones- ..l u q\(e JJ"-11 ·ar. [3) asado ·r.:ñi~¡pglYfiil,.,_ ·:a: ~ pasan a la N. Volumen I, mero-junio 1994, números 2y 3 14 s a ;.se"¡lan atle . Migli~~ A _:d Estad os "1J!:1 . . ·a1m _ • eléctricamente comprime el gas de trabajo, calentán- presión se reduce de tal manera que tiende fácilmente a ett, 6re De este removido del gas y sacado fuera del refrigerador o de .. e ~nf de m El ciclo empieza cuando una bomba operada intercambiador de calor en el cual el calor es lemente muchas ceo - ,. Hofler, rador o del cuarto a enfriar, usando un gas que puede a ~ • . ""esda~ tolerancias y no usan CFC. cionado extrae calor, de la parte interior del refrige- ~ Refrigerá~Jennoacústica.. El " . ru del .é ~5.W~ represe fue hec grandes cantidades, por lo que los fabricantes de los ido reconocida desde la disputa ~ cloroflurocarbones (CFC) destruc- tores de ozono y la base de la refrigeración actual y son utilizados en muy · llamado el ciclo d Una de estas tecnologías emergentes es la piezas móviles, su maquinado no requiere rígidas móviles además del diafragma de su bocina, y pueden usarse gases de trabajo benignos arnbien- talmente. [1) La interacción entre la acústica y la ce sobre si la velocidad del el cual requirió disminuir el uso de los compuestos de Dichos compuestos de cloroflurocarbones son la ~49 Refrigeración termoacústica _ ' s, tales como el os individuales en is, basado en la la. · ca, lleva a los valores y para los coeficientes de s refrigeradores. Estos valores límite nunca son logrados en motores térmicos prácticos debido a las inevitables •Newton hizo u.na selección equivocada al suponer condiciones isotérmicas, lo que producía un error del 16% en el cálculo de la velocidad del sonido, esto dio lugar a que Laplace estableciera el modelo adiabático que corrigió esta demación.(3) �~ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -lagellleñas ~ 50 Refrigeración termoacústica "Alere Flammam Veritatis" ·Explanada Cd. Universitario- irreversibilidades, tales como la difusión térmica y la cuando ellas se mueven actúan como trabajadores de disipación viscosa, que siempre reducen el funcionamiento por abajo de los valores de Carnot. una brigada de cargadores microscópicos, arrastrando el calor desde las regiones más delgadas de la onda Los motores reversibles también requieren varios dispositivos mecánicos como son: válvulas, estacionaria hacia sus zonas más gruesas denominadas antinodos. levas, seguidores, eslabones, cadenas de tiempo, etc. Con el fin de ejecutar el apropiado enfasamiento de Si una placa metálica es colocada dentro de su antinodo, la placa absorbe el calor de las moléculas de los varios procesos cíclicos, esto es, compresión, expansión, etc. gas y puede ser conducido así hacia afuera del refrigerador, dejando gas más frío en su lugar. El gas En los motores termoacústicos, la irreversibilidad causada por el contacto térmico imperfecto (difusivo) entre el fluido de trabajo oscilante y un frío en tumo puede arrastrar el calor de nuevo desde el refrigerador o aire acondicionado. segundo medio termodinámico estacionario, provee el requerido enfasamiento. Este enfasamiento natural ha producido motores térmicos que no requieren partes móviles. Aunque el diseño de estos dispositivos se está volviendo cada vez más complejo e ingenioso, el principio subyacente es simple: Un altoparlante en un extremo de un tubo emite una nota extremadamente fuerte que resuena dentro del tubo lleno de gas formando así lo que se denomina una onda acústica estacionaria en la cual las moléculas individuales de gas se encuentran en un rápido movimiento oscilatorio mientras que la onda, como un todo, no se mueve. Los tubos de órganos y otros instrumentos musicales desarrollan ondas estacionarias resonantes similares. Las moléculas de gas se mueven hacia atrás y adelante a la misma frecuencia con que el diafragma de la bocina se mueve en un extremo del tubo, y "Encuentro con el saber" ·Explanada Cd. Universitario- La nota tocada por la bocina en los dispositivos termoacústicos, ªP.roximadamente en el rango medio de la audición humana, es tan intensa que puede destruir a los tejidos vivos expuestos a ellas", indicó el tk>ctor Swift, "pero el sonido es casi completamente confinado dentro del tubo resonante. El mido que se escucha fuera es menos que el mido que se oye de un ventilador eléctrico.[1) Desarrollos Durante el año de 1990 dos aplicaciones se demostraron exitosamente: el manejador para temperaturas criogénicas (cryocooler) denominado Coolahoop, y el refrigerador termoacústico espacial (Space ThermoAcoustic Refrigerator) "STAR". El Dr. Gregory Swift de Los A/amos y el Dr. R. Radebaugh del National lnstitute for Standards and Technology en Boulder, Colorado, U.S.A, presentaron un motor termoacústico para temperaturas criogénicas, el cual, debido a que el resonador fue »ilu1nen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 Perspectiva de la Es<11ela Industrial Alvaro Obregón (EIAO) ·Madero y Félix U. Gómez· V"rtrales y busto de Alvaro Obregón ·Interior de la EIAO- �ultura de Olla de Vaciado de Fundidora -CINTERMEX· Detalle de "Virgen de la Sabiduriau de Cantú ·Exterior de la Biblloteca AHonsina· Detalle de vitral de Montenegro -Aula Magna· u Alere Detalle de vitral de Montenegro ·Interior de la EIAO- Fadiada de la EIAO Flammam Veritatis" de Ayarzagoitia (Composición) -Explanada Cd. Universitaria- Ingenierías Detalle de vitral de Montenegro -Aula Magna- �~ 51 Refrigeración termoacústica Detalle del vitral de Montelongo ·Aula Magna· curvado en círculo, fue denominado el aro enfriador vibraciones externas, y tiene potencialmente una coolahoop. Este dispositivo produce una temperatura mínima de 89 ºK y es capaz de bombear 5 W de carga extremadamente alta confiabilidad debido a que hay térmica desde una temperatura de 120 °K. sólo una pieza móvil. Este Un resonador de un cuarto de longitud de onda dispositivo fue citado por la revista Research and está adherido al driver electrodinámico y en él se Development en 1990 como uno de los 100 más ubica el paquete de placas apiladas captadoras de significativos productos técnicos del año.[2] calor denominado stack, el cual fue fabricado El Dr. Steven L. Garrett, el Dr. Thomas J. enrollando una hoja de mylar de 76 µm de espesor J sual tiene Hofler, y sus estudiantes en Monterey desarrollaron con 8 cm. de ancho y 3 m. de largo, un refrigerador termoacústico enteramente autónomo para aplicaciones de enfriamiento en naves espaciales pequeños tramos de cuerda de pgscar tipo monofilamento (de 10 lb) adheridos a 1{ película de "STAR" el cual fue demostrado en tierra en 1990. plástico cada 5 mm como espaciadores.(2] En las pruebas realizadas en tierra con el STAR Este refrigerador termoacústico fue probado en se obtuvieron reducciones de temperatura de 80 °K, vuelo, a bordo de un trasbordador espacial, en enero por abajo de la temperatura del cuarto, con un de 1992. Con él se redujo la temperatura de un objeto coeficiente de funcionamiento que llega hasta 20% del de Camot con una carga térmica de 3 W. [2] a prueba en 212 ºF. (1] El refrigerador termoacústico espacial (STAR), se montó en un paquete espacial GAS (get away spacial) el cual alberga toda la electrónica requerida para operación autónoma, control experimental, y adquisición de datos y registro. Este dispositivo es alimentado por baterías y usa una bocina ( un driver de compresión para reforzamiento de sonido marca JBL modificado) para vibrar un fuelle de níquel electroformado. El movimiento del fuelle mantiene una onda estacionaria en una mezcla de gases helio/xenón contenida dentro del resonador. La bocina opera alrededor de los 400 +/- 50 Hz y tienen sólo 15 gr. de Perspectivas Los desarrolladores de los refrigeradores activados por sonido en Los A/amos National Laboratory, en Nuevo México y Naval Postgraduate School en Monterey, dicen que dichos dispositivos tennoacústicos pueden enfriar nitrógen0 hasta su temperatura de licuefacción de menos d~ 320 °F o enfriar el aire en un recinto o automóvil en unos cuantos grados.(1] Modificando el diseño del STAR según dice John Adeff, un miembro del grupo de investigación, puede obtenerse un dispositivo para mover mucho más calor sobre un rango de temperatura menor, el masa móvil. Esto, por lo tanto, genera muy pequeñas M>lu,nen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 Fachada del Aula Magna -Colegio Ovil· Busto de Alfonso Reyes ·Padre Mier Pte.- �~52 ~ 53 Refrigeración termoacústica requerimiento necesario en los refrigeradores domésticos y los aires acondicionados. (1] y su uso difundido en aplicaciones comerciales, es algo que no se verá, quizás, hasta el próximo siglo • Actualmente el problema más significativo es el pequeño número de físicos e ingenieros con la requerida educación, antecedentes y habilidades experimentales en las áreas específicas de la acústica, transducción, termo e hidrodinámica clásica y transferencia dispositivos. de calor involucradas en estos Durante la 126ava reunión de la Acoustica/ Society of America desarrollada en Denver Colorado en octubre de 1993 se presentó, en la sesión sobre fronteras de la acústica ftsica, una panorámica sobre motores termoacústicos en la cual se presentaron los principios, diseños más empleados y fotos de los dispositivos desarrollados por los principales grupos de trabajo en termoacústica en el mundo. También se dedicó una sesión especial de trabajo sobre tennoacústica [4] organizada por el grupo de acústica física, en esta mesa de trabajo se presentaron ponencias sobre los adelantos en el Bibliografía: [1] Malcolm W. Browne; "Cooling with sound: an effort to save ozone shie/d" , The New York Times, 25 Feb. 1992, U.SA. (2] Steven L. Garrett; "1ñennoacustic reftigerators", Journal of the Acoutical Society of America, Vol. 91, No.1, pp 517-518, Jan.1992, U.S.A. (3] AIJan D. Pierce; "Acoustics, an introduction to its physica/ principies and applications", ASA!AIP, 2a. Imp., 19<Jl, Cap.1 , U.SA. [4] Varios; "Physica/ acoustics: thennoacoustics", Session 2aPaa, 5 Oct. 1993, Program of the 126th. meeting of the Acoustical Society of America. Abstracts, Journal of the Acoutical Society of America,Vol. 94, No. 3, Pt. 2, pp 1772-1774, Sep.1993, U.SA. (5) J.W.S. Rayleigh; "1ñe theory of sound", 2a. Ed., 18%, republicado por Dover, New York, 1945, Vol. 11, pp. 231-234, U.SA. diseño de refrigeradores termoacústicos, predominando los trabajos del grupo de Monterey, siendo notoria la tendencia a usar más de un stack, el concepto de modularidad, y la búsqueda de una mejor geometría. ill~t este artículo se realiza un análisis cuantitativo sobre el desempeño que las técnicas de clasificación de patrones, Análisis Discriminante y Perceptrón, presentan en relación a la exactitud de clasificación que poseen cada una de ellas. Se encuentra que, en cuanto a la exactitud de clasificación, el perceptrón presenta un mejor desempeño que el análisis discriminante. l. Introducción :·.+;:;.evo.. Cotidianamente nos encontramos con problemas de clasificación de una muestra en grupos homogéneos de acuerdo a sus características. Por ejemplo, aceptar o rechazar una solicitud de crédito bancario. Estas clasificaciones pueden realizarse a consideración del analista, pero podrán requerir de un análisis exhaustivo, de manera que sería difícil clasificar correctamente toda la muestra. Por otra parte, cada analista, según su criterio, podrá clasificar de una manera diferente. El analista podrá desear utilizar un método un poco más rápido y seguro para realizar esta tarea. También los usuarios de la información proporcionada por el analista, podrán desear que se utilizara un método que no dependiera del criterio de una persona, sino que fuera universalmente aceptado por todos los analistas. En la literatura existen varias técnicas para clasificar una muestra en diferentes grupos homogéneos. En particular, dos de los métodos clasificadores que Los valores presentados reflejan mejoras en los rangos de operación, en la potencia desarrollada y en los coeficientes de funcionamiento. pueden ser utilizados son: Análisis Discriminante, en el área de Estadistica Multivariable y Perceptrón, en el Los científicos todavía deben probar las bases físicas que subyacen a la refrigeración termoacústica, área de Redes Neuronales. A estos dos métodos se les decidió comparar para tomar una decisión sobre cual Vólumen I, mero-junio 1994, números 2y 3 de ellos presentaba un mejor desempeño de clasificación. El desempeño de las dos técnicas mencionadas puede medirse en base a varios criterios, entre los que cabe mencionar: el tiempo de procesamiento, la t.JICtitud de clasificación, los recursos utilizados para su procesamiento, etc. Para el presente estudio, se decidió tomar en cuenta la exactitud de clasificación de cada una de las técnicas mencionadas, pasando por alto los demás parámetros nombrados. Minsky demostró que geométricamente el perceptrón ofrecía una mejor clasificación que el algoritmo de Bayes (análisis discriminante) (Khanna, 1990). El objetivo principal de este estudio es hacer un análisis cuantitativo de lo encontrado por Minsky. La presente investigación trata de responder las siguientes preguntas: lCuál de las técnicas, Análisis Discriminante o Perceptrón, presenta una mayor exactitud en la clasificación de patrones? lEl resultado obtenido soporta el análisis geométrico que realizó Minsky (.Khanna, 19<JO)? 11. Estadística Multivariable En esta sección se expondrán los conceptos básicos involucrados en la técnica del análisis discriminante. Conceptos básicos Matriz de Confusión: Es una matriz que contiene los números que revelan la capacidad discriminatoria de la función discriminante. Los números en la diagonal principal de la matriz representan las Jiólumen I, enero--j11,nio1994, números 2 y 3 �~54 Comparación de dos técnicas de clasificación de patrones: Análisis Discriminante y Clasificación por Perceptrón Comparación de dos técnicas de clasificación de patrones: Análisis Discriminante y Clasificación por Perceptrón ~55 ,....,, ~~ f ~ C\1\~½;!~.::. J \. - - - ~1 1 ~1 ., ,.,;. ~ ~ D~inante: Llamado también valor Z; clasificaciones incorrectas. .... est¡i de~do.phr (1). Muestra de Á:nálisis: Cuando se consn:uye tt l!esó Disctiinirfante: Su y¡tlor es terminado por matriz de confusi,.óq, la muestra original puede ser el poaér didcriminante de-las v a r i ~ ~ dividida aleatori~nt~entto. de dos .~posi uii<\ v$jafil~ in'd~dientes con 'gl'~p<)dfr disqfimipara el cálcúlo de.la.función discriminante y ellc;,tt:o n~ 0ri9 ~~fite tienen pes~gr-and y ~quellas para la v'alidaci◊n de esta. El grupo ~do para COJt. · poco; P.od~r discriminatorio ~ente tienen ~ calcular la función ruscriminante es ll~<fo piutstf& ~ ~lijl.fi~ la coline~~ ' 1 ~ decir la de análisis. ~f~ei!wt~ entre un p~e;%tlables.~ entre las Variable Categórica: Es una variable~ fa varia I lliae~ndientes puede causar que exista una le asignan números o valores que siiven s()iamente excepciónp,,esta•régla (Hair, 1987). clasificaciones correctas y los de~ ... como etiquetas de identificación. El número uniforme de futbol es un ejemplo. ' e.p un RDJP.ó Centroide: El valor promedio que discrimina 188 Z números en una categoría o grupo. Un análisis discriminante de dos grupos tiene dos centroides, uno el modelo. El análisis discriminante es la técnica estadística Una tolerancia de 1 significa que un predictor es apropiada para probar la hipótesis: "El promedio de totalmente independiente de otro existente en el los dos, o más grupos son iguales". Por lo tanto, el modelo. análisis discriminante multiplica cada variable Análisis discriminante. independiente por su correspondiente peso, y suma el El análisis discriminante es la técnica estadística resultado de estas operaciones (como lo muestra (2) ). apropiada cuando la variable dependiente es El resultado es una calificación para cada patrón en el categórica (nominal) y las variables independientes análisis. Promediando las calificaciones discrimi- tienen un nivel de medición más alto (ordinal, nantes de un grupo particular, sacamos el punto intervalo o razones). En muchos casos, la variable medio del grupo. Este punto medio del grupo se dependiente consiste de dos grupos de clasificaciones, llama centroide. Los centroides indican la localización de Á,cción: El porcentaje de patrones por ejemplo, masculino contra femenino o grande típica de los miembros de un grupo, y una (individúQS, respuestas, objetos, etc.) que son correctamente' qlasificados por la función discriminante. Muestra de Validación: Es el grupo de patrones contra pequeño. En otros casos, más de dos grupos comparación de los centroides del grupo muestra los son involucrados, por ejemplo si se consideran las tres límites para separar un grupo de los demás. La prueba para significancia estadística de la categorías, bajo, medio, alto. El análisis discriminante es capaz de manejar ambos casos, dos grupos o múltiples grupos (tres o más grupos). la distancia entre los centroides de los grupos. Esta se El análisis discriminante involucra derivaciones calcula por medio de la comparación de la . -~ observaciones de la muestra) y se asigna dentro g_e un _ ~~ di fedida. Por ejemplo; si una variable de la combinación lineal de las dos (o más) variables distribución de los valores discriminantes de dos o independientes que podemos clasificar dentro de los más grupos. Si el traslape en la distribución es -. ' 't' !!_e,ticf raago,éntre 1 y 9, la distancia entre 1 y 2, es la Función Discriminante: Es una ecuación lineal d~ ~ ~nia que entre 8 y 9. la siguiente forma: ~ ,;.· ·-:r, f~ancia: La proporción de la variación en las grupos definidos. Esto se logra por la regla de pequeño, la función discriminante separa los grupos decisión estadística de maximizar la relación entre la aceptablemente. Si el traslape es grande, la función no varianza entre grupos y la varianza dentro de cada discrimina correctamente los grupos. para cada grupo. Punto de Corte: Es el punto con el cual se sopesa cada patrón (se le denomina patrón a cada una de las " de interés, tomago del gW de).a,muestfa con los que {ne probada la función discriminante calculada. "v. ., . oo grupo al clasificarlo. Z = W1X1 + WiX2 + ... + WnXn donde: .. Variq!Jle•'lh(ervalo: Una variable con una unidad ~ ~r': ~ ~ ~(IJ ... función discriminante es una medida generalizada de .....""' saria lt~dependientes que no están explicadas por grupo. Las combinaciones lineales para un análisis Una revisión de los objetivos para aplicar análisis las varifes existentes en el modelo (la función). discriminante se derivan de una ecuación que tiene la Z = valor discriminante Puede siguiente forma: discriminante puede clarificar su naturaleza. Estos incluyen: W = peso discriminante X= variable independiente multicolinealidad ( dependencia lineal ~ntre m últiples variables). Carga Discriminante: Mide la correlación lineal Una tolerancia de O significa que un predictor Z = valor discriminante en las significancias entre los valores de dos ( o más) grupos definidos. simple entre las variables independientes y la función discriminante. (variable independiente) bajo consideración es una W = peso discriminante 2. Establecer los procedimientos para la cla- perfecta combinación lineal de variables existentes en X = variable independiente ser usada para protección contra Vol,mien I, mero-junio 1994, números 2 y 3 Z = W1X1 + WiX..2 + W3XJ + ... + WnXn donde: (2) 1. Determinar si existen diferencias estadísticas sificación estadística de los patrones dentro de los Volumen I, mero-junio 1994, números 2 y 3 �~56 Comparación de dos técnicas de clasificación de patrones: Análisis Discriminante y Clasificación por Perceptrón Comparación de dos técnicas de clasificación de patrones: Análisis Discriminante y Clasificación por Perceptrón grupos en base a los valores de las diferentes construcción fundamental de las redes neuronales variables. fisiológicas. 3. Determinar cuales de las variables indepen- dientes muestran mejor las diferencias entre los valores de dos, o más grupos. Una neurona tiene tres regiones El tipo <te neurona · proporcionado por la ~57 dentro de las redes neuronales es un proceso tan claramente visible que se puede conocer el grado de función de a~vación. A sabeu principales: el núcleo de la célula llamado soma, el 1.- Función lineal axoma y las dendritas. 2.- Funcí'ón escalón bipolar procesado. El diseño de un clasificador se basa en la mejor realización de la conversión de los valores de Los axomas son fibras largas que sirven como aprendizaje obtenido cada vez que un patrón es Se puede notar por medio de estos objetivos que líneas de transmisión. Un axoma es una conexión 3.- Función escalón unipolar 4.- Función sigmodal continua bipolar entrada a los valores de salida, según los pares el análisis discóminante es usado cuando el analista cilíndrica larga que transporta impulsos de la 5.- Función sigmodal continua unipolar entrada-salida otorgados de antemano. Para este está interesado en comprender las diferencias de los neurona. Las dendritas forman un árbol dendrítico, el Para este estJ@jQ se utiliz.a estudio utiliz.amos la regla del perceptrón, la cual se grupos, o en una clasificación estadística correcta de cual es un matorral fino de fibras delgadas alrededor los patrones entre los grupos o clases. El análisis del cuerpo de la neurona. Las dendritas reo"ben SI f{i)'> discóminante, por lo tanto, puede ser considerado información de las neuronas a través de los axomas sil(«) :5 O como un tipo de análisis o una técnica analítica por medio de la sinapsis. La sinapsis es donde la predictiva. En ambos casos, la técnica es más neurona introduce su señal a la neurona vecina. Las apropiada donde hay una sola variable dependiente señales que alcanzan una sinapsis y son recibidas por categórica y algunas variables independientes métri- las dendritas son impulsos eléctricos. El soma es cas. donde se procesa la información recibida por la 111. Redes neuronales artificiales La finalidad de esta área, es tratar de emular la neurona a través de las dendritas. El umbral de la funcionalidad del procesamiento de información emita la información, esto es, es el punto donde la cerebral. Algunas de las aplicaciones que tienen las neurona pasa del estado de inhibición al estado de redes neuronales artificiales son: reconocimiento de patrones, aproximación de funciones, optimización, y neurona es la condición necesaria para que la neurona función de activación escalón b~lar. Esto es,~ción aprendiz.aje de alimentación hacia adelante con supervisión. Para esta regla la señal de aprendizaje se V fopología o Qlliteetura de la red Existen do 'upo de tópologías o arquitecturas a) Redes de neuronas con alimentación hacia b) R,ges de neuronas con retroalimentación (Feedback)letworks}.,r:- P.r / ...... /1W = e[d-sgn(W • X)] · X salida esperada del patrón de entrada, W es el vector de pesos y X es el patrón a aprender. odelos <frent~~iiGia adelante, IV. Comparación de las técnicas de Perceptrón excitación ( típicamente el umbral tiene un valor de la memoria \foJ~.i:edJe:>~~ los cuales 0.004 voltios). se van actual~~ ~ que~trón entra al y Análisis Discriminante Minsky comparó el perceptrón contra el algoritmo de Bayes (Análisis Discóminante) y obtuvo las representaciones geométricas de ambos (Khanna, En lo~ p~~t>. En los modelos de última aplicación es la de interés en el presente distinguen en base a tres características básicas, a retroalimentació~ ~ ~ ~ , . se centra en los saber: atractores ~ sistema para ser ~---~.:::~ -~ ~ e s la salida del 1990). El encontró una diferencia entre la a) Tipo de neurona utilizada. sistema conv~ge). Para el presen4' estudio se utilizó clasificación del perceptrón y la clasificación del b) La topología o arquitectura de la red. una topolo~ de redes de neuronas con alimentación análisis discriminante. Esta se debe a la forma en que c) La regla de aprendizaje utilizada. hacia adelante (Feedforward Networks). cada uno de los métodos clasifica. El perceptrón toma en cuenta las fronteras de los grupos, y el Algoritmo Tipo de neurona utifu.ada Regla de aprendu.aje La última característica de las redes de neuronas artificiales es la regla de aprendiz.aje. El aprendizaje en que se procesa el conocimiento y el aprendizaje son los puntos de interés. La célula nerviosa esperada y la obtenida. El cambio en la memoria W, donde c es la constante de aprendizaje, d es la adelante (F~orward Networks). estudio. neurofisiología del cerebro. Su constitución, la forma basa en la diferencia existente entre la respuesta de una etapa a otra está dada por /1W de red neuronal: Los modelos de redes neuronales artificiales se (o Redes Neuronales Artificiales) nace del trabajo de la Es una regla de Regla del perceptrón: ()' clasificación de patrones dentro de grupos. Esta El concepto de Sistemas de Neuronas Artificiales explica a continuación. elemental, llamada neurona, es el bloque de Volwmen I, enero-jwnio 1994, mnneras 2 y 3 v V de Bayes toma en cuenta los centroides de los grupos que desean ser clasificados. T-f>lwmen I, mero-junio 1994, números 2 y 3 �Comparación de dos técnicas de clasificación de patrones: Análisis Discriminante y Clasificación por Perceptrón Comparación de dos técnicas de clasificación de patrones: Análisis Discriminante y Oasificación por Perceptrón ~59 La línea divisoria de las dos clases que traza el 4.-Obtener el valor XM', definido por la análisis discriminante, se basa en los centroides de los operación (1/P)l'X. Donde 1' es el vector unitario de grupos, por lo cual tiene un error que está representando por el corte que realiza de algunos 1*10. El cual muestra el centroide total de la muestra. 16.-Obtener el punto de corte(tc), obtenido por así 5.-Obtener la matriz de desviaciones dentro de los grupos {P), definida por la operación X-H Xg. la resta de los renglones del vector t divididos entre el número de grupos posibles de clasificar. continuar con el paso 4. erróneamente estas fracciones. Por el contrario, el Donde Xg es el vector definido por la suma de los perceptrón, realiza la división basándose en las 17.-0btener el vector de diferencias de cada obsevación (Xd) definido por el renglón i de la matriz los resultados de k y W. Recuérdese que Wcn+l) es el fronteras de cada uno de los grupos, por lo cual su centroides de los grupos dividida por el número de grupos. línea divisoria queda entre ambas, clasificando de esta 6.-Obtener la matriz de desviaciones entre los forma correctamente los elementos en sus respectivos grupos. grupos (O), definida por la operación H Xg-1 XM'. Donde 1 es el vector unitario 10*l. elementos de ambos grupos, clasificando V. Metodología Se seleccionaron de la literatura 12 ejemplos 7.-Obtener la matriz de desviaciones totaíes de la muestra {R), obtenida por las operaciones X-1 XM', o (Zurada, 1992; Green, 1978; Hair, 1987; Bund, 1983), bien, P + Q. Donde 1 es el vector unitario 10*1. a los cuales se les aplicó a cada uno de ellos las dos técnicas siguientes: 8.-Obtener la matriz W, definida por la operación P'P. Técnica de Análisis Discriminante. 9.-Obtener 1a matriz A, definida por la operación !.-Disponer de P patrones de entrenamiento. Formar con estos la matriz de datos X, la cual tiene P renglones. 10.-Obtener la matriz T, definida por las operaciones R'R, o bien, W + A 2.-Formar la matriz de definición {H) con el 11.-Obtener la matriz Cw, definida por la mismo número de renglones de la matriz de datos y el operación W/S{P-i). Donde i es el número de grupos posibles de clasificación. número de columnas igual al número de grupos posibles de clasificación. Asignar un 1 en la columna del grupo de cada patrón que se quiera clasificar y ceros en las demás columnas. 3.-Obtener la matriz Xp, definida por la 1 operación {H'Hr H'X. En ella se encontrarán los centroides de cada grupo (en la columna i se encuentra el centroide del grupo i). Q'Q. 12.-Obtener el vector de la diferencia de los centroides (d). 13.-Obtener · el vector de los pesos del discriminante (k), definida por la operación ew-1d. 14.-Normalizar el vector de los pesos del discriminante (k). 15.-Obtener el vector t, definido por la multiplicación de la distancia del centroide de cada Volumen I, mero-junio 1994, números 2 y 3 grupo al centroide total de la muestra, por el vector k normalizado. R. 18.-Multiplicar Xd por el vector k normalizado. 19.-Si este producto es mayor a te, la observación 7.-Si r < P entonces hacer r = r + 1 y continuar con el paso 4. 8.-Si E>0 hacer r=l; k=k+l y E=0; y 9.-Si E =O, el ciclo de entrenamiento termina con valor del umbral. En todos los casos presentados, C y n son las constantes de aprendizaje, las cuales indican la es colocada en un grupo, de lo contrario, se coloca en "distancia" recorrida por el modelo de red neuronal en cada iteración. El vector de salidas esperadas está otro grupo. representado por d. O es la salida obtenida en cada 20.-Finalmente se forma la.matriz de confusión. Técnica del Perceptr6n. !.-Disponer de P patrones de entrenamiento (vectores X). Con cada uno de ellos se forma el vector Y, agregando el signo del umbral después de la última posición del vector X. Por lo cual, la dimensión de Y es(n+l)Xl 2.-Seleccionar el factor de aprendizaje C > O. 3.-lniciar los pesos W con valores pequeños al azar (pesos e {0;1)]. Iniciar los contadores k = 1; r = 1; E= O. E representa el cuadrado medio del error de la salida. Esto es: E=l/2{d-sgn(Wt• Y;)]2, o bien, E = 1/2(d-0;)2 y el vector W es de dimensión (n+l)Xl. 4.-HacerY = Y,, d = d.-yO = sgn{W• Y). 5.-Actualizar los pesos W. W = W+l/2C(d-O)Y 6.-Actualizar el error del ciclo E = E+l/2(d-0)2. iteración. W es el vector de pesos. tiW representa el cambio de los pesos entre dos etapas consecutivas. X es el patrón que se debe aprender en cada iteración. La regla es representada por r. Finalmente, se compararon los resultados numéricos de ambas técnicas. Estos resultados se discuten en la siguiente sección. VI. Análisis de resultados y conclusiones De los 12 ejemplos de la literatura que se analizaron se encontró que en 11 problemas 1a técnica del perceptrón realiza una mejor clasificación que la técnica del análisis discriminante. El tamaño de la muestra no permite que los resultados se puedan generalizar. Por consiguiente, se recomienda que esta conclusión no sea generalizada para todos los casos, y se analice cada uno de ellos en forma particular. Sin embargo, los resultados establecen un precedente de que la técnica de clasificación por perceptrón se Volumen I, mero-junio 1994, números 2 y 3 �~ 60 Comparación de dos técnicas de clasificación de patrones: Análisis Discriminante y Clasificación por Perceptrón t X 1 comporta mejor que el Análisis Discriminante (Algoritmo de Bayes). Se encontró, además, que el resultado del análisis geométrico de las dos técnicas encontrado por Minsky (Khanna,1990) es igual al obtenido por el análisis cuantitativo de las mismas en el presente estudio. El resultado obtenido por Minsky, en comunión con los resultados observados y discutidos dentro del presente trabajo, parecen indicar que, efectivamente, se puede pensar que el perceptrón es un mejor clasificador iue el análisis discriminante. "i ntroduction t~ Artificial · Company, 1992. ic::=::::::;:::;: Como l~tisiones obtenidas en el presente estudio , sería de gran interés tener ~P-~ a que, de esa m1!11era, se pudiera o el comporíamiento • presentado por .~i,1-111.-~:- las t~cas ya mencionadas. O bien, hacer una demd$tración ~ ecto, el perceptron s1 I • Dryd erson, Rolph E. y Tatham, ., Multivariate Data Analysis with Reading¡s, seco edition, Macmillan Publishing Company, 198Á, Khanna, Tarum, Foundation of Neural Networks, Addison-Wesley Publishing Company Inc., 1990. ""' Volumen I, mero-junio 1994, números 2 y 3 �~62 ~ 63 El libro: Artículo de lujo en proceso de extinción ;..--~ ~.::~ ,.r_.,. ~ ,,, ---~ - ~ 'í-::'"/ ..-::- :.~ '.,,,,,_ ,:,/4/,,.--:_,..;;;<" ~ 0 /."/./.,,~ .... ~ %::.~' ;:~',/ ,, ,~ .,,,..._,,,,. /jl /r ••~•~.. .,_ f :_.¡, 1 P. ~. ~: ~~~ ~ ~~_; 111 »!;¡: t, / .ík •1 , SOLAMENTE EL 10% DE WS MEXICANOS LEEN LIBROS habitantes. En América Latina el consumo de libros alcanza niveles bajísimos: 1 libro por habitante al año, según informe GTupo Interamericano de Editores. De los últimos años se han registrado hechos que permiten hablar de una crisis del mercado editorial mexicano, caracterizado no sólo por el descenso en la venta de libros, sino también por la pérdida del hábito y desviación por el gusto por la lectura, falta de librerías, precios elevados, obsolescencia y rigidez en 1978 a la fecha el número de agremiados en la Cámara de la Industria Editorial Mexicana disminuyó 30%, al pasar de 1,325 a 815 empresas registradas en 1990. En los Estados Unidos existen 26 mil editores (archivo Bowker); en México, la Cámara Nacional de la Industria Editorial registra a 400 editores de libros encuentran en la ciudad de México y el 15% restante en las principales ciudades del país. La difusión y encuentro de lectores en ciudades medias y pequeñas se ha descuidado, no obstante que las localidades con más de 100 mil habitantes han aumentado de 34 existentes en 1970 a 85 estimados para 1990, y las localidades que tienen entre 20 mil y 99 mil 999 habitantes han pasado de 148 a 165 en el mismo período. Datos que permiten sumar más de 40 . f! íll¡¡, 1/~ -~ ~ -~•_r.._"t .2~. . ·:;~ -'~: ? • ;,/• ·11 11 ~ ;..,r'f~h •,~~_,~,✓ ~~~ De 100 hbr~ ve~did;~.S(ji~ijd(JS'lifj -r. , _\ · ~~ -,, ... , ,:.~ 6 son leídos a la nñfadj/65 ~a~ sólo 16 páginas Y. 'iz o'bras a p ~ n . ", a México existen 500 Jihr<;rlas, deilás males ~anecen abiertas sólo 360, s ~ l9s últimoS' infonnes 46,~ Julio Sanz, Presidente d'e la Cámara Na-Son;~ ~ tla Industria Editorial MexiMha y de Don José,~ Presidente de la Asociacíói( Nacional de Librerías, algunas de las cuales,~ ej,M 'ótros artículo ;:_ Argentina, Chile, Venezuela, Panamá y España, que anterior significa 1 editor por cada 9,615 habitantes en millones de habitantes. La población nacional con potencial de leer hbros, es de 35 millones de habitantes. Dentro del además son puntos de entradas a Sudamérica y Europa. Estados Unidos, contra 1 por cada 204,819 en nuestro país. sistema educativo nacional destacan casi 7 millones de alumnos en primaria, 4.9 millones en secundaria y 1.8 distnbuidores y mayoií$t~1q~~eíP]ían auxiliadb. no resuelven el gran protilettié\. · ...~ patte existeñ Desde 1980 y de acuerdo a los datos de la Cámara Nacional de Comercio, el rubro de mayor TENEMOS 15 MILWNES DE ANALFABETAS La rotación de inventarios en las editoriales oscila entre 24 y 36 meses, lo que ocasiona mayores costos administrativos y fiscales. Se estima que hay una existencia total de 250 millones de libros en bodega, equivalente a 3 libros por habitante, lo cual puede ser síntoma de deficiencia en la distribución o contenidos de baja calidad y precios inaccesibles al grueso de la población mexicana. El periodo de publicación de una obra, se ha poco más que duplicado. En 1970 se editaba una obra en 6 meses como máximo, con tirajes frecuentes de 5,000 ejemplares, actualmente el plazo se extiende hasta casi 2 años, con tirajes de 1,000 y 3,000 ejemplares como tope. En los años setenta se podía realizar ediciones de más de 50,000 ejemplares. El 85% de la industria editorial, incluyendo editores, impresores, librerías y comercializadores se millones, en el nivel superior que representan en conjunto casi 30% del total de la población. Las perspectivas al año 2000 indican que la cifra ascenderá a 30 millones. UNA LIBRERIA POR CADA 170 MIL alrededor de 300 mil punl»s d~ venta . reVIStas, o sea 1 por ~. ".• · - los canales de producción, distribución y falta de competitividad al exterior, particularmente Colombia, descenso registrado en los mercados de consumo es el referente al libro. En los últimos 18 meses se observa una caída constante y grave en las ventas. De 1980 a 1990 se redujo drásticamente el número de ejemplares publicados, pasando de 35 a 25 millones por año. Sin embargo se observa una mayor producción de libros técnicos y menor en los de literatura y humanidades. Entre 1980 y 1985 se vendieron en las librerías ' un promedio de 5 millones de libros cada año. En 1970, del total de libros publicados 69%, o sea, 55 millones eran textos escolares gratuitos; en 1990, con casi el doble de la población, la cifra pasó a 79% equivalen~e a una producción aproximada de 70 millones de ejemplares de texto gratuito. En México el consumo de libros sería de 1 libro por cada 5 y 415 editores de publicaciones periodísticas. Lo Volumen I, enero-junio I 994, números 2y 3 HABITANTES Destacan del total de la población nacional los 20 millones de adultos que no han terminado la primaria, los casi 15 millones de personas que son analfabetas y los 5 millones de habitantes que hablan lenguas indgíenas. Las personas que oscilan entre 8 y 15 años de edad hojean el 25% de los libros; los que se hallan entre 16 y 24 años adquieren 19%; los de 25 y 49 años compran 43% y la gente de mas de 50 años adquieren el 13% restante. Los graduados universitarios, que representan aproximadamente 1.4% de la población total, compran 47% de los libros editados en el país. una población de 90 inillon~de. habitante~ otros espacios para la e;dh~f2.11 y venta dei"Íibr como los centros tomerci~ _ as ferias; 'lbs ¡ . \1 ;;si¡¡l{J,¡~"a:'.• :;...upul ... , ms. · es. Comparando México con ~anci~ te en a capital París tiene más de (ffX) libr~':t~ ~~ .11.- · s parecida a las que existen e~'Nuev'.a ;york, OSA y sólo en la ciudad de Barceloná, España hay el mismo número de librerías que tieqe ipdp México. M ,,- Las características acUiht~ delhbro como medio para lectura en México ~ puedeñ identificar de la siguiente manera: El libro con yt.9l;»eWQ- ~e 1,50 4'áginas y tirajes que no rebasan .veílta Dla):l)r.,-a los '.l mil ejemplares (novelas, ensaycjst"teufas des~&d) de los cuales un 80% no logFaiIJW>.a ~<la ~ción. Los títulos que la a l ~ ~ de11e ir qúé·el ¡¡,Vf'~ es ampliamente conocido y on~ ~ a gct,antía para disfrutar la lectura. El Best-Seller tmdicíonal, que trae consigo publicidad del exterior y cuyo contenido literario es Volumen I, enero-junw 1994, números 2y 3 �~ 64 El libro: Artículo de lujo en proceso de extinción de poca calidad, sólo sirve a mecanismos consumistas. En cambio las revistas, novelas policiacas, sentimentales, vaqueros, cómicas y otras más de entretenimiento han logrado ventas de más de 1 millón de ejemplares semanales y que tienen convencidos y satisfechos a sus lectores, llegan a sumar en conjunto más de 400 millones de ejemplares mensuales, lo que equivale a una revista diaria para 6 habitantes en el país. La característica que esto denota es que un gran público esta identificado con la lectura corta. Con frecuencia se argumenta que el precio ha determinado el descenso de las ventas. La propia experiencia de las casas editoriales así lo sugieren, sin embargo pensamos que puede ser una falacia porque nos hemos acostumbrado a producir un tipo de libro que ya no responde a la dinámica de cambio que experimenta la sociedad actual. Estudios comparativos señalan que el libro tiene un costo más alto que otros medios alternos para el uso positivo del tiempo libre, la recreación y la cultura. En relación al cine, la televisión, los juegos electrónicos computarizados, la revista y el periódico, el h'bro es el medio más caro y la televisión el más barato. LA TELEVISION CONTRA EL LIBRO El costo promedio de un libro que se puede leer en 2 horas es de N$10.00, en tanto que ver una película de televisión en 2 horas cuesta aproximadamente 5 centavos (tomando como base un pago de N$60.00 de tarifa eléctrica de consumo semestral). Esta brecha es compensada por la inserción El libro: Artículo de lujo en proceso de extinción lhm@mim65 publicitaria que oscila entre 30 y 40% del total de la transmisión diaria de un canal televisivo comercial. La aplicación de una encuesta desde la librería Buñuel nos permitió conocer que el 97% de la población entrevistada (300 personas) declaró haber visto televisión 6 días a la semana y 25% afirmó haber estado leyendo un periódico y/o una revista y sólo 10% un libro. De la muestra referida 19% afirmó no haber leído un sólo libro durante un trimestre anterior; y el 70% dijo haber leído, aunque no necesariamente concluído más de un libro y el 11% declaró haber leído un libro por placer. Las causas principales sobre la escasa atención al libro resultaron ser: falta de tiempo, no tener hábito, dedicación completa al trabajo, la casa o la escuela, ser menos atractivo que la televisión o una revista ilustrada, precios elevados de los buenos h'bros, etc. La pérdida del poder adquisitivo del salario real mexicano en los últimos 20 años (1970-1990) sube alrededor del 50% lo que ha contraído el gasto familiar y lo limita a satisfacer sólo las necesidades básicas. Durante la pasada crisis económica, el costo del papel como insumo básico para la producción editorial, aumentó 40,000% entre los años 1979 y 1991, de acuerdo con las listas de precios estudiadas. En contraparte, el peso mexicano se devalúo 12,000% frente al dólar libre entre 1980 y 1990, según datos del Banco de México publicados en Febrero de 1991. A esta problemática edtorial-cultural-económica, podemos añadir otras más graves: lo. Financiamiento y apoyos fiscales reales. Volumen I, enerojunio 1994, números 2y 3 Volumen I, enero-junio 1994, números 2y 3 �Requerimientos para una educación ~66 de calidad en una escuela de ingeniería ~67 ~:;::· !L. ,-~i ay una organización que se dedica a pronosticar el futuro en base a estar consiguiendo información y esta misma estructurarla y decir, "las tendencias de acuerdo a la información hasta ahora disporuoles, van por acá", y qué es lo que dicen: pues que va a continuar la bonanza mundial de los años 90's, que se ve un importante renacimiento en el área de las artes, que aparece el mercado libre en el socialismo, que se están observando estilos de vida mundiales, pero con un nacionalismo cultural importante, la privatización del estado benefactor, el auge de la Cuenca del Pacífico en dos cosas: 1.- En el desarrollo empresarial, esto ha hecho que la gente de la Cuenca del Pacífico tenga más dinero, su producto interno bruto antes era de USlOOO dlls., ahora es de US12000 dlls., es decir, que cada gente tiene doce veces más poder de compra, y a veces los vemos como extraordinarios competidores, pero también los deberíamos de ver como excelentes clientes, y nosotros algo les podemos vender. El liderazgo femenil en los próximos años, el desarrollo que ha tenido la biología, la biotecnología, el impacto de ella en la vida diaria, el renacimiento religioso y el triunfo del individuo, esto basado en las fuerzas o condiciones que prevalecen en el medio y que habla que hasta ahora las consideraciones económicas han sido más importantes que las políticas. 2.- El movimiento hacia la libertad mundial del comercio,. y esto lo estamos viendo en Europa, lo vemos nosotros en México, en nuestro TLC con Estados Unidos y Canadá, el poderoso impulso de las telecomunicaciones, la relativa abundancia de los recursos naturales, la competencia por reducir impuestos, la contención de la inflación y de los intereses, la bonanza de consumo en Asia, el avance de la democracia, la propagación de la libre empresa, 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1 = 800, en vez de 10, vería la parte biotecnología y el plan emprendedor, creatividad, innovador, las telecomunicaciones, la y cuando no existe esa unión positiva lo que pasa es que 1 + 1 + 1 = 0.3, imagínense que ustedes estén atención al ambiente. lCómo veríamos a la empresa en la que disgustados con sus maestros, ellos con el director y el director con el rector y todos con fos empleados, lqué la absolescencia de la guerra y por último nuestra nueva atención al ambiente. trabajaríamo.s, en el caso de encontrarnos en lo futuro como empleados y no emprendedores independientes?, pues sería en primer lugar moderna y Sin embargo, de todo esto lcuáles son las palabras o elementos clave? cosas que nosotros competitiva, pero lcómo lograrlo?, se tendría que buscar alguna alianza fuerte, que sea estratégica para palabras claves? esta competitividad, alianza estratégica, cultura emprendedora, innovación pudieramos aprovechar como ingenieros, como profesionales, como empresarios y como univer- compartir recursos, mercados y ventajas competitivas. Aquí en Monterrey, Vitro se asoció con Corning, tecnológica, calidad, manufactura estructurada y flexible, productos hechos a la medida, productos sitarios, entonces habla de bonanza en el mundo, y para poder y saberla aprovechar hay que prepararse bien para tenerla, es una bonanza que no es fácil, pues el auge de la Cuenca del Pacífico mencionado como entre ellos existe un convenio de apoyo, Corning aporta un sistema de innovación, investigación y desarrollo, y Vitro, aporta su manufactura autonp{- duraderos, atención al medio ambiente y ralización ttel personal, ahora lcuáles serían más importantes para las áreas de ingeniería? ser emprendedores, tizada, y así los dos dan lo mejor. Vitro es fuerte, :;innovación tecnológica y talento, entonces las un potencial como cliente, existe mucha gente por allá que su capacidad de compra ha subido 10, 12, 15 Coming lo es también, pero la unión de los~posible que 1 + 1 =4, esto sucede cuánao la ......_ creen que va a pasar? pues broncas, donde 1+1+1=0.3. Nuevamente de aquí lcuáles son las ~ ~~des las tenemos, por lo tanto deberíamos veces, entonces es un mercado potencial que a veces no tomamos en cuenta, lo vemos como competidores y • . . ~~s para aprovecharlas. estratégica empieza a trabajar " eso,,eslo impo1'._~it\ tras e • as areas que veo interesantes en la Ahora, lcómo me vuelv más fuerte yo 'cl'mb ~ ~ r í a , es la parte ufactura, integrada, flexible, que nos van a invadir con sus productos electrónicos, empresa, yo Vitro, cómo'me vuelvo más fuerte 7 de comunicaciones, de computadoras y demás, pero sin embargo, son un excelente mercado de clientes; el liderazgo femenino y combinado con ser emprendedoras, les daría una oportunidad magnífica a las muchachas; viene la era de la biología, la biotecnología, donde el triunfo del individuo, el ser emprendedor, creativo, innovador, la libertad mundial del comercio, las telecomunicaciones, la abundancia en los recursos naturales, la contención en la inflación e intereses y la .atención al ambiente. lCuáles resultarían importantes para una universidad?, yo *Conferencia dictada por el Dr. Ramón de la Peña Manrique el 26 de octubre de 1992, en el auditorio del Doctorado, con motivo del 450 _ Aniversario de nuestra Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica en el Foro Internacional de Ingeniería. e · l\l:Ó~"'1, visión, automatizációp, la parte calidad y la dicen: "Mira, tien_ ~ más~ mp¡e~w:Jt~ de hacer co nuevas, de cambiar,,ias <ijle est_~ haciendo r otras mejores" r'clMo,. para eso/se - i' · ~ \ ser un excelente egocio, .UIJ gran problema en México, pero también es Uffa o)nutunidad del tamaño del mundo. necesita ginte emprendedon, innova 6~~gica como ctor clave de .,tompetitivi.dáé('°s~mas de manu.fjctura integragos y flexibÍes, COJ!lO ~ - lCóm.Q s~,yen los ing~eros del futuro\ les quiero present~ diferentes estuclips, como lo vemos en el ~ , CQmo se observa en' 1,lll estudio que"hicimos, centfi la calidad, Q-toductos hechos .a'Ía '1!.~ . ~~ !!!vfnúco,del sigl°'XXI, que qui án<fol• una¡vi':1 más lar~. y co~. tnenor mantenimie:!P . ~ tres cosas, ~rfectamente se aplica a cualgwer a.r!fonía con el tlledio ambienter buscando yña meJor ~em~o, alg~ del deca~ogo del desarrollo del educación y autorealización de tu personál, para que e1ecutivo mencano del ano 2000. Lléndome a las la gente al trabajar contigo sienta que gana, y al ganar, palabras claves, esto es lo que nosotros queremos en t Volumen I, mero-junio 1994, números 2 y 3 �~·· Requerimientos para una educación Requerimientos para una educación de calidad en una escuela de ingeniería de calidad en una escuela de ingenierla la escuela, que el ingeniero debe ser un excelente profesionista primero, pero eso no basta lo queremos y creemos que el profesionista tiene éxito no solamente porque es un Ingeniero Mecánico Electricista, ya no basta el conocer más de subestaciones y de circuitos eléctricos I, 11, III, IV, Vy electrónica V, nosotros preferimos quitarles dos electrónicas y dos sistemas de potencia, dos termodinámicas y dinámica de fluidos y dijimos: "Oye, vamos a hacerlos innovadores, emprendedores, y gente capaz de hacer cosas nuevas, gente capaz de detectar opurtunidades y aterrizarlas en un negocio", para mí es bien importante esto, para que al entregarle al alumno el título profesional se le diga: un buen ingeniero, pero también debe haber un programa para hacerte emprendedor, para hacerte conciente que la honestidad es .importante y que la incorpores, para mí esta parte es la creación de hábitos, que el hábito es el reflejo de un principio o de existen blemas TLC h e enfre a~ce sa¡' me cultura que se refleje en hábitos de comportamientos de ese tipo. Déjenme platicarles un poco de cómo se ve el ingeniero del siglo XXI, le preguntamos a los empleadores, educadores, al Ingeniero Químico y al ingeniero en la práctica, ¿qué conocimiento ha contribuído más a tu desarrollo?, ¿cuáles son las áreas técnicas nuevas? y ¿cuáles son las habilidades que han contribuído más a tu desarrollo?, nos comentaron de su programa de estudio: transferencia de masa, propio neg~cio, eres un profesionista honesto, eres un profesionista respetuoso de los derechos de los transferencia de calor, procesos de separación, mecánica de fluidos, termodinámica, computación, demás, eres un conocedor de los valores sociales y culturales de tu comunidad y de tu país, y a la vez te puedo etiquetar como líder comprometido con tu administración, física, a lo que nosotros contestamos: "Oye, los idiomas son importantes, el inglés", y ahora el inglés es un elemento muy importante por la comunidad" y de hecho esta es para mí la definición de profesionista del futuro, un líder que es un excelente profesionista, un líder que es capaz de hacer apertura comercial; el otro habla de diseño, de aplicación de balance de energía, de equipos de ingeniería económica, pero eso no basta, curiosamente estas cosas no son lo más importante, lo más debe reflejar en mis actividades académicas y extra-académicas, aquí hay programas para hacerte obvi un valor que yo ya tengo asimilado y esta educación es la que queremos los ingenieros, que tengan una "Mira tú, Ingeniero Mecánico Electricista", pero por el otro lado decirle: "Y además, tu tienes los conocimientos, habilidades y aptitudes para iniciar tu cosas nuevas y un líder que tiene ciertos valores profundos que lo hacen actuar de una manera distinta. Desde luego esto aterrizado a programas académicos, es decir, si lo pongo por escrito, esto se ~ 69 importante es relacionarse bien con la gente, tener capacidad analítica, ser emprendedor, creativos, saber redactar bien, ser perseverantes, tener enfoque, inteligencia, práctica, etc.. ,as de man es más ganader canas, gamtder<\'; mexi. \ o a cierta Estados hacerlas ecer m a en com ar Unidos; mericanos! país. Este tip transformen en esos de transformar esos "querer es poder" y segundo: hacerlo. Esta es la etapa clave de s nidad para que ustedes sean ese t parado, pues muy pocos oportunidad de tenerlo• Resumiendo, el futuro hay que verlo provisorio, "Wilumen I, emro-junio 1994, números 2 y 3 Wllumen I, mero-junio 1994, números 2y 3 �~70 l;:,;\ ,_¡I principios del año en curso se llevó a cabo el V V Seminario México-Japón ~ 71 Conjuntos México-Japón. La primera ponencia versó gas y petróleo. La primera de ellas seminario México-Japón en las instalaciones del Doctorado en Ingeniería de la Facultad de Ingeniería sobre la filosofía japonesa de estudio, trabajo e "Fabricación de tuberías de acero", la dictó investigación en ingeniería, entre las cifras que se el Ing. Eduardo Frías, gerente de Control Mecánica y Eléctrica, el tema central del Seminario presentaron destaca in- de Calidad de la empresa Tubacero, S.A de fue "Desarrollo de programas académicos e inves- vestigación, alrededor del 3% del Producto Interno C.V., en ella se presentaron los pasos y tigaciones aplicadas a materiales y procesos". Esta reunión se inscribió dentro del programa que la Bruto, de la que la industria privada aporta alrededor cuidados que se contemplan durante la del 80%. Resultó muy interesante escuchar como la fabricación de tubería de gran diámetro Agencia Internacional de Cooperación del Japón escala de valores dentro de una empresa japonesa gira destira.ada al transporte de derivados del (IlCA) y el Instituto Politécnico Nacional vienen alrededor de la educación, conocimientos y expe- petróleo. La segunda ponencia de la serie desarrollando desde hace poco más de tres años. El Seminario dio inicio con la conferencia riencia del personal que labora en ella, de tal forma "Procedimientos actuales en tecnologías de ensayo no destructivos aplicadas a plantas de fabricación de empresa NKK, en su plática se presentó la forma en que los cuadros directivos surgen del personal de "Desarrollo tecnológico HYL", impartida por el Ing. supervisión que, a su vez, ascendió de la fuerza tuberías y duetos petroleros en operación", fue de satisfacer los requerimientos de las empresas David Yáñez, director de Operaciones y Proyectos de laboral, lo que asegura que el encargado de tomar las presentada por el Ing. Katsuyuki Nishifuji de la petroleras, dada la necesidad de contar con la División Tecnológica de la empresa Hylsa, S.A. de C.V. En dicha plática se puso especial énfasis sobre decisiones conozca perfectamente el alcance de las mismas. empresa NKK, segunda productora de acero del materiales que resistan las condiciones de operación y Japón, quien explicó los últimos avances para la corrosión. Las dos últimas ponencias del Seminario los beneficios y ventajas tecnológicas que una empresa detección de grietas u otro tipo de defectos en fueron dictadas por investigadores nacionales, la tuberías petroleras, tanto durante su fabricación e primera de estas "Estudios básicos de las propiedades mecánicas en tensión de aceros" fue dictada por el Dr. la alta inversión en que diferentes tipos de acero son estudiados con el fin puede obtener cuando desarrolla su propia tecno- La segunda conferencia del Dr. Kawakami versó sobre el desarrollo de tecnologías empleadas en la logía, el caso contrario se presenta en aquellas fabricación de dispositivos--y equipos destinados a la empresas que se limitan a comprar tecnología, lo que industria de cómputo. Se insistió sobre el papel instalación, como durante su operación. Se presentó un video que muestra lo último en tecnología las conduce a cuando mucho alcanzar al líder del protagónico que la Ciencia e Ingeniería de Materiales empleada para la detección de defectos en duetos en en tanto que la segunda, "Simulación de un proceso ramo, pero nunca a alcanzar el papel protagónico de a alcanzado, sin el cual los grandes logros de la operación, que consiste en una sonda instrumentada productivo: el caso de laminación en caliente de cinta liderazgo. En esta misma conferencia se describieron electrónica y computación no podrían haber sido con equipos de ultrasonido, utilizados para detectar de acero" fue presentada por el Dr. Rafael Colás, de los últimos avances tecnológicos del proceso HYL, alcanzados; como ejemplo se mencionó el incremento irregularidades en la tubería; dicha sonda se introduce la Universidad Autónoma de Nuevo León. En la entre los que se encuentran la descarga caliente y el en la capacidad de almacenamiento de dados de los llamados discos duros, dado que la información a a la tubería en operación, siendo transportada por la primera conferencia se insistió sobre la necesidad de identificar los valores que tienen un sentido físico real registrarse debe ser contenida en surcos de ancho no presión del fluido, al llegar a las posiciones de salida la sonda se extrae y la información es procesada, lo transporte neumático de fierro esponja, desarrollos que confirmarán el liderazgo a nivel mundial del proceso HYL. Las siguientes dos conferencias Gerardo Cabañas, del Instituto Politécnico Nacional, en la prueba de tensión y se presentaron los mayor a los 5 micrometros, siendo factible que el que permite establecer campañas o paros de mante- resultados alcanzados a la fecha en dicho estudio. En "Educación ingenieril avanzada y su ambiente en Japón" y_"Procesamiento en seco aplicado a películas espesor de los mismos sea inferior a 1 micrometro en nimiento. La última conferencia de esta serie "Adap- la última conferencia del Seminario se presentó la un par de años. Las siguientes tres conferencias tabilidad de nuevos productos tubulares de acero a forma y razones para modelar y simular un proceso delgadas" fueron impartidas por el Dr. Kiminari tomaron como tema central a la fabricación e productivo, así como los resultados alcanzados a la Kawakami, líder japonés del Proyecto de Estudios inspección de tubería destinada a la conducción de ambientes corrosivos en industrias petroleras y de gas" fue dictada por el Ing. Yoshiichi Ishizawa de la Jiólumen I, enero-junio 1994, nú111.eros 2 y 3 fecha• Jiólu11un I, enero-junio 1994, nú111.eros 2 y 3 �! -~ il '.•:· fi l ~ ; fj j il~l fi !f¡, ;,❖e❖m>:< umpliendo con uno de sus principales objetivos Saltillo y el Centro de Investigación en Química ■l I II Simposio Iberoamericano sobre Protección "Protección y Control de Sistemas de Potencia : • : : : -......✓• •• Débiles~ Dr. Florencio Aboytes García, Aplicada. Entre las autoridades que le dieron realce a de Sistemas Eléctricos de Potencia se celebró del 14 al de este evento estuvieron el Dr. Miguel José Y acamán, 19 de noviembre de 1993. El evento fue auspiciado en Materiales, el Doctorado en Ing.iuería de Materiales director adjunto de investigación científica del Jefe de Investigación y Desarrollo, de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de CONACYT, quien participó con la ponencia High fonna conjunta por la Universidad Autónoma de Nuevo León y la Comisión Federal de Electricidad. La nuestra Universidad Autónoma de Nuevo León, en Resolution TEM, Image Processing and Modelling of sede del Simposio fue el hotel Holiday Inn Crowne Comisión Federal de Electricidad, México. colaboración con la Academia Mexicana de Ciencia Nanostructures Materials; el Dr. Min Che Chon, Plaza. de Monte"ey, N.L. El mensaje de apertura lo de Materiales, A.C. y el Consejo Nacional de Ciencia presidente de la Materials Research Society of Korea dirigió el Lic. Manuel Silos Martinez, Rector de la Dr. Aruo G. Phadke, y Tecnología (CONACYT), organizó el II Simposio cuya plática versó sobre The Status of the Functional American Electric Power Professor of Electrical Internacional de las Academias de Ciencia de Ceramics in Korea; el Dr. David Ríos Jara, presidente Universidad Autónoma de Nuevo León. Al evento asistieron 134 participantes de 15 Materiales de Corea y México. de la Academia Mexicana de Ciencia de Materiales, países; Argentina, Alemania, Brasil, Canadá, Colom- University, Blacksburg, Virginia, E.U.A. expositor del trabajo Phase Transitions in TiNiFe bia, Costa Rica, Cuba, España, Estados Unidos, Dentro del II Simposio se organizó una Shape Memory Alloys. Guatemala, Inglaterra, México, Suecia, Uruguay y exposición industrial de equipo de protección, donde Venezuela, como delegados, ponentes, conferencistas las compañías más importantes a nivel mundial invitados o como expositores industriales. demostraron sus equipos y servicios. El desglose de a saber, la promoción y divulgación de las actividades de investigación en Ciencia e Ingeniería Este evento, que tuvo lugar del 6 al 10 de diciembre pasado en el auditorio del Doctorado de nuestra Facultad, reunió a reconocidos investigadores En total se presentaron 26 conferencias técnicas, de diferentes instituciones coreanas, pudiendo citar a complementándose el evento con visitas a diferentes las universidades de Seúl, Chungnam, Hanyang, industrias de la localidad, como HYLSA y VITRO • En el II Simposio se presentaron 38 ponencias Centro Nacional de Control de Energía, "Adaptive Power System Protection", Engineering, Virginia Polytecbnic Institute and State participantes en esta exposición es el siguiente: y técnicas especializadas en diferentes tópicos de la - ASEA-BROWN BOVERI Pohang, así como la Agency for Protección de Sistemas Eléctricos de Potencia y 3 - AVO INTERNATIONAL Defense of conferencias invitadas, que fueron impartidas por - BASLER ELECTRIC Korea. Entre las instituciones expertos mundiales en la materia. El desglose de las -GENERALELECTRIC mexicanas citemos al Instituto ponencias por países es el siguiente: Alemania-1, -IPSA de Física de la Universidad Argentina-3, Brasil-4, Canadá-1, Colombia-1, Estados - POWER MEASUREMENTS Nacional Autónoma de México Uoidos-10, -MEXALTEC (UNAM), laboratorios Cd. de Uruguay-2, Venezuela-1. Suwon, Inha, Kyungpook Development México, Cuernavaca y Ensena- Inglaterra-1, México-13, Suecia-1, Las conferencias invitadas dieron un marco de da, el Instituto de Investiga- alto nivel técnico al evento, y fueron las siguientes: ciones en Materiales de la "Filtering for Protective Relays", -SIEMENS - FONKEL MEXICANA -ELMEX - DOBLE ENGINEERING Dr. Edmund O. Schweitzer III, Como complemento al simposio se organizó un Curso ción y Estudios Avanzados Director de Schweitzer Eogineering Laboratories, Tutorial de 10 hrs. sobre "Protección Digital de SEP's" Campus Cd. Pullman, Washington, E.UA. impartido por el Dr. Héctor J. Altuve Ferrer, Profesor Saltillo, el UNAM, el Centro de Investigade México y Tecnológico de Vólumen I, enero-fumo 1994, números 2 y 3 • ~lumen I, mero-junio 1994, números 2 y 3 �II Simposio Iberoamericano: protección de sistemas eléctricos de potencia ~74 (:ff: fi. . Taylor en su libro Los Alquimistas: Fundadores de la quimica moderna, ofrece información breve y clara sobre los alquimistas y su .;.;.;.; ·==~= herwood .;!:.;.;.;.;.;. aportación a la ciencia. Las dificultades que enfrentó Taylor para lograrlo son principalmente: el poco "..:.:.• ...., ,.,... _¡ ... • :h-~ -~~--. ~~- f(::. i:: ~ _fiñvestigador del Programa Doctoral de FIME-UANL, al que asistieron 38 participantes de 5 países. -----~~--··--? '. ·:. ~ ~-::::.. ~_:::: . La clausura del simposio y la exhibición ~ • ,... industrial se efectuó el 17 de noviembre. El Ing. -,.,, , -> · Enrique Villanueva Landeros, subdirector de producción de la Comisión Federal de Electricidad, ..·, ·""""-= conocimiento que hay sobre lo que hacían, su forma de pensar tan diferente a la de nosotros y las controversias que se suscitan sobre el tema. Aunque los primeros alquimistas escribieron en griego, no eran griegos, sino probablemente egipcios o judíos. No eran cristianos, porque hablaban en Por todo esto, el autor considera su trabajo como un resultado provisional de veinte años de estudio, términos de la mitología egipcia y estaban familia- motivados por su convicción de que la alquimia es el origen de la química y de que para el estudio de la historia de la humanidad es muy importante conocer la historia de las ideas de los hombres, sobre todo en rizados con los nombres e ideas de la filosofía griega. Algunos eran mujeres. La alquimia se desarrolló en los principales centros de civilización, sobre todo en el Cercano Oriente más o menos en el año 100 a.c. De Alejandría dirigió el mensaje final a los participantes. El Comité Organizador del II Simposio estuvo integrado por las siguientes personas: oro los metales comunes, obviamente nunca tuvieron Los alquimistas árabes influyeron en el mundo occidental no sólo con sus conocimientos químicos y su técnica, sino con muchos otros conocimientos. La alquimia en el Islam tuvo su auge después del año 900 d.c. Su gran figura es Geber, aunque en realidad es sólo un nombre bajo el que se recopilaron muchos trabajos alquimistas de distintos autores, que conocían a fondo el trabajo de los alquimistas griegos y su teoría de la formación de los metales está derivada de las ideas de Aristóteles. Durante.el siglo XII los conocimientos de alquimia así reunidos fueron transmitidos por los árabes al mundo occidental. Durante los siglos XIII y XIV la alquimia se extendió por toda Ja europa occidental. El alquimista medieval era casi siempre un clérigo, o sea, un escolar instruido. Secretario Ejecutivo. Dr. Héctor Altuve Ferrer (UANL), Programa Técnico. éxito en su objetivo. No eran magos, ni brujos, en realidad utilizaban las leyes de la naturaleza, sin embargo el atractivo del oro provocó que algunos charlatanes desprestigiaran esta profesión y que en determinados momentos se considerara una actividad clandestina. Dr. Salvador Acha Daza (UANL), Los trabajos de los alquimistas eran fácil de reconocer porque estos firmaban sus trabajos con Sala de Conferencias y Programa Técnico. Dr. Osear Chacón Mondragón (UANL), Recepción y Registro• seudónimos que correspondían a nombres de personajes mitológicos, de grandes filósofos que . .~:· vivieron antes de ellos o de reyes y reinas. Esto tal vez, como muestra de la gran admiración y respeto que sentían por los pensadores más antiguos que ellos y 5;};~-~ x ~ <t'f • redescubrimiento y la nueva interpretación. y Egipto pasó a todo el mundo de habla griega. ~;:;: ,.··' Así, no buscaban el progreso mediante el descubrimiento de nuevos métodos, sino por el Los alquimistas efectuaban operaciones químicas con el principal propósito de transformar en Ing. Enrique ValdezSandoval (CFE), ~~. era mejor que en el que vivían en todos sentidos. lo que se refiere a su relación con la materia. Dr. Florencio Aboytes García (CFE-UANL), Presidente del Comité Organ.iz.ador. .. porque creían que el mundo anterior a su existencia Vólumm I, enero-junio 1994, números 2 y 3 Wilumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 �~ 76 Los Alquimistas: Fundadores de la química moderna Los Alquimistas: Fundadores de la química moderna ~ 17 ~ El grupo más interesantes d~ escritos de época es el que lleva el nombre de Raim,undo Luli La alquimia tuvo un desarrolto "bbtable tíasta ~ .r,J finales del siglo XVII en que la ~!1 de los modernos métodos cien~ la~ ~ t reditó totalmente. Aunque realm<riite es tá ·~ ~ción no se perdió totalmente ,hasta el inicio d~ . tfJ:s Es interesante saber q,ñe, dos o sigJos antes de los primeros gtieg6s , e jlquimi, ~-Os • • aparecieron en Chína relacionej - '- a; cr~K;nci~ ~ \Y., La alquimia no tuvo el poder de la ciencia para mente el cambio que se produce en el contenido de naturaleza y una aproximación mística a sus caminos. predecir los fenómenos físicos además de que las las vasijas alquimistas, se estableció una analogía premisas en ~ se basaba eran dudosas, sin embargo La alquimia se distingue de la química primero por entre estos cambios y la muerte y la resurrección, conceptos religiosos muy importantes en esas épocas; sus propósitos y luego por sus métodos. El propósito su amp~ ~eta un gran mento. 1 • • que se conocen son - llos inventaron el ació ~~ii~ aparatos químicos se usan todavía en la p ue con ,,.._ preocupaban principalmente por la. ,..-nroloqg{ " y la vida, aunque la noción d~ , edra _, decir, de una sustancia de aner ante de los alquimistas radamente escnoieron sus ue ocultaran sus prácticas a e n les vieran iniciados en ciertos an entenderlos. l. cantidad es capaz supuestamente-! Se considera entre los creadbres d · así el oro, metal brillante que se convertía a través de ~ ~ Pl:1!neros labor procesos que deben considerarse 4~tas.',f)l; . 'V" cantidad mucho mayor de metal ~ún, aparece por primera vez en los text:9s c • de tal experiencia, tiene y plata, característico de la alquimia el uso de signos y símbolos. ciencia Desde su período más primitivo los alquimistas representaban con signos la composición y estructura moderna a los alquimistas porqfie estableeieron el ideal de querer conquistar la nariiraleza mediante procesos naturales en una época en que lo&~ mbres no se interesaban por cosas que no tuvie~ -~ és humano vivo. Trataban de perfeccio ' o de los compuestos. Hicieron una conexión entre los un proceso, en una masa uniforme de color negro, era comparado con el cuerpo, que al sucumbir al pecado se corrompía, para volver a nacer glorioso e incorruptible, como vuelve a nacer el oro, a través de otro proceso que lo regresa a su estado metálico de excelencia. El uso de pinturas o dibujos simbólicos, tan bien logrados desde los primeros tiempos de la alquimia, era una fonna objetiva para entender los fenómenos químicos, de tomarlos en un esquema mental. Por ejemplo: la figura de la serpiente o dragón representan la materia en su estado imperfecto, sin regenerar. El matrimonio, la combinación del sol (representando el oro) y la luna (representando la plata) en la que el sol fecunda a la luna para generar la piedra, es de un simbolismo sexual poco usual en de la alquimia es la perfección de todas las cosas en su género y muy especialmente de los metales; el de la química es la adquisición de conocimientos respecto a diversos tipos de materia y el uso de estos conocimientos para toda clase de fines. La química es una ciencia. El método de la alquimia consiste en, primero, el estudio de los textos alquimistas ya existentes sobre el tema de estudio, y después, en una reflexión sobre la naturaleza (de acuerdo con el sentido común) para descubrir sus leyes generales y aplicar estas al problema en estudio. Además, la experimentación se limitaba a la comprobación de lo señalado en los textos de referencia. El método de la química es la descripción cuidadosa de los cambios en toda clase de materias y la clasificación de tales cambios con el fin de descubrir leyes generales. El factor común de la alquimia y la química es la de su propia naturaleza. Todos p planetas y los metales, de acuerdo con sus principales características, que estuvo vigente hasta que Dalton propuso sus nuevos símbolos químicos basados en la teoría atómica. facturar , artificialmente algún m generalmente oro y plata, pero preciosas o la famosa púrpura de~... Por otro lado, en todas las épocas de la alquimia se empleó un tipo de simbolismo muy especial para 1mm,,ac~ .exi licación de s us operaciones que consistía en la desarrollo de la alquimia tomó dos direcciones: en una tendió a convertirse en química, concentrando su los antiguos. ...-...apdff•:a1,o gía en~ ,~~ ~ , - 1 la vida del Sus _trabajos crearon y desarrollai<Dl'tn...rn...:;w hombre. Esto con el propósito claro- de que sólo lo atención sobre el oro, las preparaciones químicas y el arte de separar y combinar cuerpos. En la otra siglo XVIII en que se inició la técnica para la captación y el estudio de los gases. La transformación de la alquimia a la química comenzó con los farmacéuticos, que tenía otros fines distintos al perfeccionamiento de la materia. de la filosofía natural, una visión del mundo que ha sido desplazada por la ciencia moderna. dirección, la alquimia tendió a ligarse cada vez más con la religión y a proveer una filosofía religiosa de la Entre el siglo XVI y XVII el proceso de formación de la química se da a través del registro de , 1 entendieran las personas preparadas para ello. Por ejemplo: debido a la gran impresión que causaba en la JlólumenI, mero-jllnw 1994, números 2y 3 una publicación científica de nuestra época. Al producto del sol y la luna se simbolisa con un cadáver hermafrodita, porque contenía elementos de ambos, volviéndose negro y putrefacto en una tumba. El técnica. La técnica es desarrollada por los alquimistas, para separar y combinar los componentes de los cuerpos, su equipo y sus métodos técnicos fueron adoptados por la química, sin añadir nada hasta el Jlólumen I, enero-jllnw 1994, números 2 y 3 �~78 Los Alquimistas: Fundadores de la química moderna tre los diversos eventos organizados para conmemorar el 60 aniversario de la Universidad Autónoma de Nuevo León, destaca el alusivo a la objetivo primordial: el acontecer de la más) diciembre de 1993 en el audito • orgamcas, su desarrollo académico, científico y Central ~el Estado. . _ Segun se esp~f e · 1../!].IJ cul.tur ~entos lo que habían sido los secretos comerciales de los maestros "artesanos". Es así como Paracelso, médico materia, y con el objeto de explicar precisamente esta relación de interacción entre la materia y la mente en de profesión, se preocupa fundamentalmente por la curación y comienza la investigación del uso de el hombre y el gobierno del mundo por Dios, aparece la realización de al ap la teoría Hermética. Sin embargo no tuvo mucho éxito pe compuestos metálicos en medicina. A él se debe la y desapareció a principios del siglo XIX. En general puede decirse que, la ciencia moderna hace observaciones, las refiere, deduce en ellas leyes r~ ~.Y. ·s es, como el bnpulso . ~e Estu~S"Mexi~os A.C., la ad de Ingemena - éñca y Eléctrica a través es d elevisi6n, la Escuela Preparatoria E ·liano Zapata~ Oficio Edicfon~ generales, las explica en términos de teorías y deriva otras leyes de estas. Además comprueba cada paso en T sus inducciones y deducciones probando las aseveraciones que han resultado de la observación egr Descartes fue el primero en publicar una experimental o de otras formas. Aunque sus objetivos vida filosofía atómica sistemática de los tiempos modernos, son limitados porque la ciencia sólo se ocupa de la cumplidos .,.;. syn descii,tos en este doeun€ntal e influyó en todos los autores que le siguieron. De estos, el primero que estableció una combinación parte del mundo investigable. En cambio la alquimia, como ya se ha dicho antes, se dirige principalmente a una dura~ <feJO minut an Carlos R ~Cabrera equilibrada de teoría y práctica química fue filmado en en el que un Boerhaave en el inicio del siglo xvm. Poco a poco el método científico reformó la teoría química secundariamente al conocimiento que debe adquirirse. El conocimiento que buscaban los alquimistas desplazando inevitablemente las ideas de la alquimia. Sin embargo, todavía en el siglo XVIl, como respuesta a una teoría que consideraba a la materia sin ninguna era de tipo muy general, sólo para entender los procesos naturales. No se propone el uso público de actores, actnces Ycom descubrimientos. La ciencia es una empresa cooperativa y la alquimia personal • A partir de los añ documental va reladeJJ mundiales, nacionales y vida, completamente separada de la mente, y la mente como inmaterial, completamente separada de la particular que debe hacerse y ·:versidad. sob casa docente&. Todo es acordes a las Ea cuanto a película , · tado con mus1 que s adores no · clones do. es de~g;; ,ctico esfuerzo • nuestl'J?)D~ pues uni _de,,lq 0 • a 1 n .insti """"' .,.,,... ·entes en los 60 años de ~tiva que estudios nuevot~,✓.'as posibilid director de esce~ ~ ~ r , y Ricardo Espinoza o a los esalientes: aes a a cabo moria histórica Ml':iw-Pn,f>;· productor ejecutivo y gqi ,. ta, Julián Guajardo co su plena madurez, o sea, su mjdia.9ar autocrítica. como direc~or gen ~atlemás de investigadores,~ ~Aparte de otros valores que le dan fuerza como los universitarios de Volumen I, enero-junio 1994, números 2y 3 políti~; sus demas de sus autoridades, estu • .conjunt() de profesionales Y sus VOCtS · c~ _ideol ~tiles y r<icum~~ e ~os~ le. g r ~publicaciones. Iaeibién V orgánismos, mstitu es Y protagonistas umv'érsitarios químico. En el desarrollo de la química hubo otra importante influencia, en paralelo, que fue la de los atomistas que adquirió importancia a principios del sigloXVIl. trabajo s. .o..dé imágenes van ilustrando la • ;.l. a universtctrd:su nacimiento, sus leyes presentación de La universidad y . . . documental proyectado a pnn;le1os gran idea de una única ciencia para abarcar todo lo dependiente del conocimiento que hoy llamamos i d inspirado por las voces habladas y prop· Monterre • ~da, el ~{Jfiñtjpaies sucesos influido en 1 r filme documental, La Universidad y sus voces ya posee uno que lo vuelve una obra indispensable: su aportación inédita a la cultura nuevoleonesa • n, para luego Jiólufflffl 1, enero-junio 1994, números 2 y 3 �Académicos: Un botón de muestra ~81 • t!r~ii,i ··· a historia de la educación superior en México Angel Casillas y Adrián de Garay, quienes en una importantes puesto que se trata de una universidad '; ;~nta con datos que permiten establecer que entre bien lograda integración y recurriendo al apoyo esquemático que brindan los cuadros, abordan los con características peculiares y que desde su origen se propone ser distinta en cuanto a estructura datos históricos más relevantes respecto a la educación superior, atendiendo las características de organizativa e institucional, lo que hace que en poco tiempo, se convierta en una institución atractiva por sus condiciones de trabajo en el mercado académico 1960 y 1990 se generaron en las instituciones educativas a nivel superior, alrededor de cien mil puestos académicos; este suceso estuvo relacionado con la expansión de la matrícula, la multiplicación de las instituciones y, toda una serie de fenómenos que modificaron los procesos y la estructura de la educación superior en el país. Se sabe pues, que los académicos juegan un papel importante en la vida de las instituciones educativas, en esto muchos estarán de acuerdo, sin embargo son pocos los estudios que sobre este actor universitario se han realizado. Así, preguntas como ¿quiénes son los académicos mexicanos ?, ¿cómo arribaron a esta condición y de qué modo han desarrollado sus carreras?, ¿cómo podemos aproximamos a la reconstrucción de estos procesos tan diversos y complejos? constituyen el punto de partida en la elaboración de una estrategia de análisis cuyo Teferente empírico fue el Departamento de Sociología de la Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco. Los investigadores Manuel Gil Antón, Adrián de Garay Sánchez, Miguel Angel Casillas, Rocío Grediaga Kuri, Lilia Pérez Franco y Norma Rondero dan a conocer en su libro Académicos: un botón de muestra, su estrategia de investigación así como los resultados obtenidos al aplicarla. Organizan la presenta~ón en tres capítulos; el primero de ellos: El contexto de la constitución del cuerpo académico en la Educación Superior. 1960-1990, elaborado por Miguel la tansformación universitaria a través del análisis socioeconómico y político de dos períodos: 1960-1982 y 1982-1990. ofreciendo mejor status a través de la figura docente-investigador y definitividad en el empleo. Sin embargo, esta institución ha pasado por En el primer período destacan cuatro grandes problemas: la expansión institucional, el crecimiento distintos momentos que impactan en el ingreso de su de la matrícula estudiantil, la burocratización de la universidad y los académicos. Mientras que en el personal académico, de ahí la relevancia del análisis histórico que los autores realizan para fundamentar segundo analizan la crisis económica que vivió México en 1982, las políticas gubernamentales implementadas parte de su estrategia metodológica: la construcción a partir de ese año y su impacto en el desarrollo de la educación superior el cual se traduce en expansión y diversificación. Finalizan este capítulo que funge como contexto general en el estudio, con un apartado que titulan Algunos desafíos de la presente década. En él presentan, en pocas páginas, el panorama político y económico al que tendrán que enfrentarse las instituciones encargadas de la formación a nivel superior. Los académicos del Departamento de Sociología. Acceso y Transcurso es el segundo capítulo de la obra. Manuel Gil, Rocío Grediaga y Norma Rondero realizan aquí una caracterización de la UAMAzcapotzalco con el fin de aportar un marco general de la institución a la que ambaron los académicos del Departamento de Sociología. Estos datos son Volumen 1, mero-f11nio 1994, nrmuros 2 y 3 de períodos a partir de considerar los diversos mecanismos de incorporación al trabajo académico que han existido en la universidad. Los períodos propuestos son: el de incorporación personalizada que data de 1973-1977, y que categorizan de esa manera porque durante ese lapso, la forma de contratación se basaba en el dictamen que emitía una comisión formada por Directores de distintas divisiones y donde los candidatos eran propuestos por los Jefes de Depatarmento; el de incorporación bilateral que es de 1978-1982 y en el cual funcionaban ya los mecanismos formales de Comisiones Mixtas que representaban en igualdad de condiciones los intereses de los trabajadores y de las autoridades universitarias. Por último el de incorporación reglamentada que da cuenta de 1983 a 1989. En este período las contrataciones se efectúan ya en función del Reglamento de Ingreso, Promoción y Permanencia del Personal Académico aprobado en 1982. Con la aplicación de su estrategia, los investigadores obtienen datos que les permiten caracterizar dos momentos específicos: el acceso y el transcurso. Así, teniendo como fuente la solicitud de empleo y documentos curriculares anexos, se reconstruyen las características del personal docenteinvestigador al momento de incorporarse al departamento (99 casos que comparten el hecho de haber sido contratados entre 1974-1987), y las variaciones observadas a través de los períodos establecidos. Los resultados obtenidos en esta reconstrucción son particularmente interesantes porque posibilitan la elaboración de tres dimensiones de análisis (formación, experiencia y producción académicas) que para los interesados en este campo de investigación resultan novedosas y ofrecen la posibilidad de ser retomadas críticamente en estudios posteriores. Finalizan el capítulo abordando los aspectos que refieren al transcurso, específicamente las condiciones institucionales (tipos, tiempos y categorías de contratación) y académicas (movilidad en la formación y producción académica) en 1989, compa- radas con la información obtenida sobre escolaridad y producción en el momento de acceso. De esta manera, los investigadores clasifican rastros de trayectorias típicas que como ellos mismos señalan, pueden servir de base para investigaciones más detalladas. Volumen 1, mero-junio 1994, números 2 y 3 �~•2 Académicos: Un botón de muestra • Astrónomo y físico italiano. Nacido en Pisa, el 15 de febrero de 1564. Muerto en Arcetri, cerca de Florencia el 8 de enero de 1642. ttJ~·'.::~i~l · ····· unque universalmente conocido por su primer =:: ;~b;e. Galileo se llamaba Galileo Galilei. Nació 3 días antes de la muerte de Miguel Angel: una especie de relevo simbólico de la palma del saber de las bellas artes a la ciencia. Galileo estaba destinado por su padre, que era matemático, al estudio de la medicina, apartándole a Detalle de la reproducción de la losa de la monoütica del Templo de las Inscripciones de Palenque , Chis., de Palmieri -Escuela Pablo Livas- propósito de las matemáticas. En aquellos días, y quizá también hoy, un médico ganaba como unas treinta veces lo que ganaba un matemático. Galileo pudo haber sido un buen médico y también un buen En el capítulo tres hacia una perspectiva comparativa redactado por Lilia Pérez Franco, a distiguir entre este y las personas específicas que artista o músico, ya que fue un verdadero hombre del conforman el cuerpo académico. renacimiento con mucho talento. manera de cierre, se formulan nuevamente una serie Estas reflexiones constituyen el insumo para la Sin embargo, la suerte estaba hechada y ya podía de preguntas que apuntan hacia la realización de un propuesta con la cual los autores concluyen el libro y haberse ahorrado el trabajo el padre de Galileo. El estudio más profundo, de corte comparativo y a nivel nacional. que se trata de la realización de un estudio joven comparativo de la génesis, evolución y situación actual Sintéticamente realizan aquí una recapitulación del cuerpo académico en las universidades mexicanas de la estrategia aplicada en el departamento de en el cual, específicamente, se aborden fases y sociología así como una aproximación metodológica dimensiones típicas de la profesión académica. para el estudio de la profesión académica señalando la importancia de concebir tal actividad como un rol social que implica comportamientos intensionados que se fonnan de sentimientos y estrategias y que responden a situaciones rutinarias y, aunque parezca paradójico, a situaciones imprevistas pero además, con la intención de que al introducir el concepto de rol se pueda El trabajo presentado en este volumen constituye, como atinadamente lo llaman, un botón de muestra para quienes deseen incursionar en investigación sobre los académicos y representa una excelente contribución en el análisis de alternativas metodológicas para el abordaje de ese objeto de conocimiento tan poco estudiado en México• Hllumen 1, enero-junio 1994, niÍm//7os 2 y 3 • estudiante accidentalmente escuchó una hizo con más asiduidad que sus predecesores, y, lo que es más, la habilidad literaria (otro talento) con que describió sus trabajos tan bella y claramente le condujo a ser famoso y poner de moda su método cuantitativo. El primero de estos relucientes descubrimientos lo hizo en 1581, sin haber llegado a los 20 años de edad, cuando estudiaba en la Universidad de Pisa. Estando en misa en la Catedral de Pisa observó como un candelabro suspendido se balanceaba describiendo ya grandes arcos, ya pequeños, debidos a la corriente que ahí había. La mente cuantitativa de Galileo observó como el tiempo de cada balanceo era el mismo sin depender de la amplitud del arco descrito. Pudo medir los tiempos con las pulsaciones de sus venas. Después, al llegar a su casa colocó dos péndulos con igual longitud, y balanceando ambos a la vez, pero con distinta amplitud, permanecieron sincronizados, descubriendo que era correcto su pensamineto. conferencia de geometría. Inmediatamente imploró a En experimentos posteriores de Galileo encon- su padre que lo dejara estudiar matemáticas y tró como problema principal su incapacidad de medir ciencias. con exactitud pequeños intervalos de tiempo. Tuvo Esto fue una suerte para el mundo, pues la que seguir utilizando el pulso o el tiempo que tardaba carrera de Galileo fue mayormente científica. No se en llenarse un recipiente de agua alimentado por un conformaba con observar, empezó a medir todo, a pequeño orificio. Resulta una ironía que Huygens, mirar todos los objetos cuantitativamente para buscar tras la muerte de Galileo, utilizara su principio del alguna relación matemática que describiera el péndulo fenómeno con simplicidad, a la vez que con problema que Galileo no pudo resolver. Galileo generalidad. No fue el primero en hacer esto, ya que también intentó medir temperaturas inventando un lo hizo incluso Arquímides 18 siglos antes. Galileo lo termoscopio para tal propósito en 1593. Era un para regular un reloj, resolviendo así el *Isaac Asimov, Enciclopedia biográfica de ciencia y tecnología, Alianza Diccionarios • �~84 Biografía de Galileo Galilei termómetro de gas que medía las temperaturas por las compresiones y expansiones del mismo. Era bastante inexacto, y hasta un siglo después, Amontons no comenzó a construir termómetros más "razonables". No se debe olvidar que la velocidad de avance de la ciencia depende en su mayoría de los avances que se hagan en las técnicas de las medidas. En 1586 publicó un libro pequeño que contenía el proyecto de fabricación de una balanza hidrostática que había inventado. Esto fue lo primero que le abrió camino a la fama entre el mundo de los sabios. esto fue sólo una leyenda, aunque un experimento similar fue en realidad llevado a cabo, o por lo menos descrito, por Stevin algunos años antes. Vinci había notado este hecho, pero no lo dio a conocer. más lentamente. Aquellos objetos que fueron lo suficientemente pesados y compactos para reducir la Esto estableció una idea filosófica importante. Aristóteles defendía que para mantener un cuerpo en resistencia al aire a una cantidad despreciable caerían con la misma aceleración. Galileo conjeturó que en el movimiento se le debía aplicar una fuerza constantemente. Siguiendo esta idea, algunos filósofos me- vacío todos los objetos caerían a la misma velocidad. (No pudo conseguirse un vacío perfecto en su tiempo, pero cuando posteriormente se consiguió se probó la verdad de la afirmación de Galileo.) dievales dedujeron que los cuerpos celestes, que estaban en continuo movimiento eran impulsados por los ángeles. Algunos utilizaron incluso estos argumentos para demostrar la fuerza de Dios. Por otro La leyenda dice que Galileo dejó caer dos proyectiles, el uno diez veces más pesado que el otro, lado, algún filósofo de la Baja Edad Media, como Buridan, defendió que el movimiento continuo no desde la torre inclinada de Pisa. Ambas detonaciones fueron oídas y vistas al mismo tiempo. Parece que necesitaba de fuerza alguna después de su movimiento inicial. Según esto, Dios, al crear la lento hacía el movimiento hasta el límite que él deseara. Con ello facilitó la explicación de que la caída de un cuerpo era independiente de su peso. También demostró que un cuerpo caía por un WJlumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 ' 1111111111111111111111 •••••••••••••••••••••• ti'Jrra, le dio un primer impulso, dejándola correr por geométricos griegos. Hasta Descartes y Newton no se sí sola~a el resto de la eternidad. Si se aplicaba una constantemente, defendían estos filósofos, el • f."'\ , , , .d movmnento sena mas rap1 o. • Los experimentos de Galileo se pusieron al lado pudo aplicar el álgebra a la geometría, y además, con ellos aparecieron métodos de análisis matemático infinitamente mejores que de los que disponía Galileo. Este, sin embargo, hizo todo lo que pudo con lo que tenía y sus descubrimientos marcaron el principio de la ciencia de la mecánica y sirvieron de base a las tres leyes fundamentales del movimiento la,Jfierra, sino que la distancia total que recorría que postuló Newton un siglo más tarde. aumefüaba con el cuadrado del tiempo. En su libro de mecánica, Galileo también trató la (1 También nos enseñó como se movía un cuerpQ ~-esistencia de mat riales~ fundando, a su vez, esta bajo 1lü,ouencia de lfiierzasda.,vez. Una pe ellas ~dela c i e n ~ el prim~o en demostrar que cG'ia un impulsO'Hoíéial y horizontal-'"'(como la si· una estructura crecía -en tocfas sus dimensiones, explo 6n de un e~&},. y clllaD.tenía el: cuerpo perdía Tesistencia.úhacer , xponiendo, al menos ~viéndose con velocidad constante en dicha por primera vez, las bases teóricas para ello. Esto es direcc\g . La otra, aplicada constantemeute en sentí• 'lil}ora conocid(j como la ley del cubo-cuadrado. El do,\rertical, podía hacer caer al cuerpo con una c;.ie~ vofU91e~ aumenta con el cubo de dimensión, aunque acele~ón. El resultado de ambas fuerzas hac(t'étl ') la ~fencia sólo en el cuadrado de dicha dimensión. Qrpo descnoir una parábola. De este modo Galifep Poi' esta misma razón, los animales grandes necepudo •runa ciencia de la artillería (balísti~ , , - " ~_yores apoyos, proporcionalmente, que los • El concepto de cuerpos sujetos a "ás de Jfda ,, p ' ños. Así, un ciervo aumentado al tamaño de un fuerza@mbién aclaró cómo todo lo que había ~obre'áa! , \1 te, aunque con las análogas proporciones que el rficie terrestre, incluída la atmósfera, los'P,ájarcg . - - O ~ se "derrumbaría", pu.qs sus patas se deberían en vu@y las piedras que caen, pued_e,n~mpattirel:.,.....agt,andar des opoíeionah:ittmtt>pa,a~pooerpreieÍítar r@imiento de rotación de la Tierra con sus un apoyo stgllfo. movin§itos particulares. De esto se sacó uno de los El éxito de Galileo y sus sucesores, en especial Jl8YOres argumentos en contra de las teorías de Newton, en explicar el movimiento por efectos de Copér@:o, quitando el miedo de que las vueltas y acción y reacción (fuerzas) dio pie a pensar que todo s de la Tierra lanzaran todos los objetos que no lo que en el universo pudiera medirse podía explicarse estuvi firmemente pegados a ella. por estos efectos, que no eran más complicados que la Galileo consiguió todas sus pruebas por métodos acción y reacción de las palancas y otros artificios de egunda idea y en contra de Aristóteles. :ffo o aumentaba uniformemente con el tiempo '1a YelociQ de caída de un cuerpo bajo la atracción de nalidad de caída libre de un cuerpo, hizo disminuir la gravedad dejando rodar un cuerpo por un plano inclinado. Mientras menos inclinara el plano, más los objetos ligeros de peso presentaban más superficie de resistencia al aire en su caída, lo que los hacía caer ,., de es Al no haber medidas de tiempo lo suficientemente exactas como para apreciar la proporcio- plano inclinado con una aceleración constante, esto es, cada vez se movía más rápidamente. Leonardo da A tCJrza De todas maneras, los experimentos que, sin duda, llevó a cabo Galileo bastaron para revolucionar la física de Aristóteles. Galileo empezó a estudiar el comportamiento de los cuerpos en caída libre. Hasta el momento, todos los sabios creían en Aristóteles, que decía que la aceleración de caída era proporcional al peso del cuerpo. Galileo demostró la falsedad de esta afirmación que se había deducido por el hecho de que • • •• •• •• •• •• ~•s Biografía de Galileo Galilei • sil;! _ Volumen I, enero-junio 1994, números 2 y 3 �~·6 Biografía de Galileo Galilei Biografia de Galileo Ga/ilei ~ 87 una máquina. Esta visión mecanicista tuvo gran y tesis sobre la perfección de los cielos, dejando a la todavía se conocen a estos como «lunas de Galileo». 1611, donde fue felicitado con gusto y honor, aunque creciente aceptación hasta tres siglos más tarde, en Tierra como única desordenada e irregular. Tycho Individualmente, sus nombres son: lo, Europa, no todos estuvieran de acuerdo. La idea de cielos que una nueva revolución de la ciencia nos hizo ver Brahe ya lo había hecho en los estudios de su nova y Ganimedo y Calisto. Júpiter, con sus satélites, imperfectos, de objetos invisibles reluciendo en ellos, que estos problemas son mucho más complicados que de su cometa, y Fabricio lo hizo también en sus representaba un modelo del sistema de Copérnico, de y, lo peor de todo, el entronamiento de la doctrina de lo que creían los mecanicistas. estudios sobre una estrella variable, pero los estudios cuerpos pequeños rodeando a uno mayor. Ello Copérnico, así como la destitución de la Tierra como La labor de Galileo en Pisa le hizo poco popular, por lo que decidió trasladarse a Padua, donde estaría de Galileo llegaban hasta el Sol. ( Otros astrónomos constituyó la prueba definitiva que no todos los astros centro del universo, era de lo más inquietante. Los descubrieron las manchas solares casi a la vez que Galileo, con lo que hubo discusiones sobre la giraban alrededor de la tierra. Galileo observó que Venus presentaba fases oponentes reaccionarios de Galileo persuadieron al en mejores condiciones. (Galileo casi siempre se hacía poco simpático a la gente influyente porque tenía un prioridad de descubrimiento que, por supuesto, dio a análogas a las lunares, desde llena a creciente, como Cópérnico, por lo que Galileo fue forzado a callarse ingenio a la vez brillante y lleno de sarcasmo, y lo usaba para burlarse de los que no coincidían en ideas Galileo nuevos enemigos. Galileo hizo más que debía ser según Copérnico. Siguiendo la teoría tole- descubrir las manchas solares, fuera el primero en maica, Venus debía estar perpetuamente en creciente. en 1616. La intriga continuó, pues unas veces sus amigos, con él, y se convertían, por tanto, en sus enemigos hacerlo o no. Las utilizó para demostrar que el Sol Además, el descubrimiento de las fases de Venus y otras veces sus enemigos ganaban las bazas. En acérrimos. Estando todavía en el colegio le pusieron giraba alrededor de su eje en 27 días, según descubrió demostró definitivamente . que los planetas brillaban 1632, Galileo fue convencido de que el Papa de aquel de mote "el peleón" por su afán de discutir. Además al seguir manchas individuales durante esos días, y, lo por luz reflejada del sol. Galileo descubrió que la cara era un conferenciante tan brillante que los estudiantes que es más, determinó la orientación del eje solar.) oscura de la Luna tenía un brillo apagado que sólo entonces, Urbano VIII, era amigable y le dejaría hablar. Por tanto, publicó su obra maestra: Diálogo le seguían entusiasmados para escucharle, mientras Las estrellas, incluidas las más brillantes, seguían podía provenir de la luz que se reflejara en la Tierra que los colegas se paseaban por las aulas vacías con la siendo puntos de luz en dicho telescopio, mientras («brillo terrestre») e incidiera en ella Esto demostró mala cara propia de tal situación.) Papa Pío V para declarar herejía la doctrina de sobre los dos mayores sistemas del mundo, en la que nos presenta dos personajes, uno encarnando a Tolomeo y otro la doctrina de Copérnico, que exponían sus puntos de vista ante un inteligente que los planetas se identificaban como pequeños que la Tierra, como los planetas, reflejaba la luz del En Padua, Galileo mantuvo correspondencia con globos. De ello dedujo Galileo que las estrellas debían soi lo que estableció una nueva diferenciación entre el gran astrónomo Kepler, yendo a creer en la la Tierra y los demás cuerpos celestes. Todos estos descubrimientos con el telescopio profano. (Asombrosa- mente, y a pesar de su amistad veracidad de las teorías de Copérnico, aunque estar mucho más alejadas que los planetas y que el universo podía ser infinitamente grande. prudentemente no lo confesó públicamente al prin- Galileo también descubrió que muchas más significaron el establecimiento definitivo de la cipio. Sin embargo, en 1609 oyó hablar de un tubo estrellas se podían ver con el telescopio que a simple doctrina de Copérnico, más de medio siglo después ampliador que, haciendo uso de lentes, se había vista, y la Vía Láctea debía su luminosidad al hecho de inventado en Holanda. Antes de seies meses Galileo estar compuesta de millares de estrellas. de la publicación de su libro. Galileo anunciaba sus descubrimientos en números especiales de un perió- hizo a la doctrina de Copérnico, reforma que tanto la mejoró.) Galileo por supuesto, dio a Copérnico la parte más triunfante de la lucha El Papa fue persuadido de que Simplicio, la figura que representaba la doctrina de Tolomeo, era una caricatura intensionada e insultante de él mismo. Galileo fue llevado ante la Inquisición por cargos de herejía (sus indiscretas declaraciones públicas ayudaban a reforzar los cargos), forzándole a renunciar a toda doctrina que se sacó una versión particular del instrumento, que tenía Más espectacular fue su descubrimiento de que dico que llamó Sidereus Nuncius («Mensajero como 32 aumentos enfocándolo al cielo. Así empezó Júpiter estaba rodeado de cuatro cuerpos subsidiarios Sidéreo»), y estos despertaban a la vez gran la edad de la astronomía telescópica. Utilizando su telescopio, Galileo descubrió que sólo visibles con telescopio, que giraban alrededor de entusiasmo y profunda rabia. Construyó un número él regularmente, y en el espacio de unas semanas de telescopios que distribuyó por toda Europa, la Luna tenía montañas y el Sol manchas, lo que pudo dilucidar el período de cada uno de ellos. Kepler dio a estos cuerpos el nombre de satélites y demostró una vez más el error de Aristóteles al dar su ¼lumen I, enero-junio 1994, númeras 2y 3 ~ enviándole uno a Kepler, para que todos pudieran confirmar sus descubrimientos. Galileo fue a Roma en con Kepler, Galileo no mencionó la reforma que este Vólumen I, enero-junio 1994, númeras 2 y 3 �~·· Biografla de Galileo Galilei ~ ~-;:L• apartase de la Tolemaica. Esta novela hubiera tc¡u:.i~ • . un heroico final si Galileo se hubiera n~g.ad? a capitular, pero ya tenía casi 70 años y, ante étefetnplo de Bruno, tomó el camino de la prudencia. La leyenda nos dice que al a®~ renunciamiento, y tras de incorporarse dgt-~ f•·. , /.. g~::· Adeline Chataigner. (Rouen, Francia, 1971). Estudios superiores en la Universidad Claude Bernard Lyon I, Francia. Diploma de estudios superiores especializados (M.C.) opción Control Automático, en la Universidad Claude Bernard Lyon l. Presidente de la Asociación de Estudiantes de Ciencias en la Facultad de Ciencias de la Universidad Claude ;:- lf--t~ • su 1 ..,rC1"'"I"'" ~- '-'!11 ~ , rodillas, murmuró: «Eppur si muove.» (« ~~ ~ todo, se mueve», refiriéndose a la Ti~~ . ., sin duda, el veredicto que dio el m··~ o ·;. y el silencio de Galileo en los últimos ~ os de,-sú ~ ...,.,.,, Bernard. Publicaciones de investigación: "Mechanical Systems Tracking Using Neural Networks, American Control Conference (ACC 94), Baltimore, USA'~ ''Mechanical Systems Tracking Using Neural Networks and State Estimation Simultaneously, 33nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC 94) sometido". ~ai . ·- fue una victoria vana para los consénradE>re&. A'i pesarde todo, en 1637, en esos años de su -veje7., hiro su a último descubrimiento astronómico: el ~ -!!!ancea- S'll:.ifl J J;.¡ miento lento de la Luna al girar. Al ~ ~~ • estos conservadores se apuntaron una ví.ctona aún ~':. \ ·' más insulsa al negarle entierro en un lugar sagra,dQ. La revolución científica emprendí~ par Copérnico había sufrido oposición por espacio de easi .-• r~:,t~.:. •·,..:_-,. . l.. •1 ... \;. ;..:_:: ' :__.- ., un siglo, hasta el juicio de Galileo, pero para entonces ya había perdido la batalla. No sólo existía la revolución, sino que prevaleció, aunque siempre hubo pequeños núcleos de resistencia. Harvard, por Angélica Vences Esparza. (Parral, Chihuahua, 1%5). Licenciatura en Pedagogía. Actualmente labora en el Centro de Apoyo y Servicios Académicos de la UANL. Realiza actividades de investigación educativa, cursos de formación docente y asesorías pedagógicas en el área de curriculum. Edgar N. Sánchez Camperos. (Sadinata, Colombia, 1949). Licenciado en Ingeniería Eléctrica, con especialidad de Sistemas Eléctricos de Potencia (Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia, 1971), Maestría en Ingeniería Eléctrica con especialidad en Control Automático (Cinvestav, IPN, 1974), Doctorado en Ingeniería con especialidad en Control Automático (Instituto Nacional Politécnico, Grenoble, Francia, 1980), con Postdoctorado en el Centro de Investigaciones Langley, NASA, EUA, ejemplo, en los años de esta revolución científica (1636) estaba firmemente convencido de la doctrina deTolomeo• Volumen I, enero-jumo 1994, números 2 y 3 1985-1987. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), como Investigador, Nivel I desde 1987. Más de 15 años de investigación en Control Automático (desde 1977 hasta la fecha), 3 años en Ingeniería (1971-72, 1974-76), más de 30 publicaciones en congresos nacionales e internacionales, es responsable de la especialidad de Control Automático del Doctorado de Ingeniería Eléctrica (FIME, UANL). Edilberto Espinosa Saldaña. (Monterrey, NL., 1972) Ingeniero Administrador de Sistemas (FIME-UANL, 1994). Ha laborado en mantenimiento de equipo y sistemas (1993). Femando J. Elizondo Ga1"7.a. Ingeniero Mecánico Electricista (FIME, UANL). Diplomado en Administración de Tecnología (Cinvestav/lPN), con Maestría en Ingeniería Ambiental (FIC/UANL), ha realizado diferentes cursos sobre acústica y dinámica en EUA. Catedrático, investigador y consultor de la FIME en las áreas de acústica y vibraciones (1976 a la fecha). Autor de diversas publicaciones en acústica: ''Estudio de ruido de tráfico en la ciudad de Monte"ey'~ "Zonificación de la ciudad de Monterrey de acuerdo a los niveles de ruido diurnos y nocturnos" y "Ruido en la ciudad de Monte"ey, niveles percepción y opinión". Héctor Jorge Altuve Ferrer. (Cuba, 1947). Ingeniero Electricista (Universidad Central de las Villas, Santa Clara, Cuba, 1%9). Candidato a Doctor en Ciencias Técnicas con especialidad 05.14.02 "Plantas eléctricas, Volumen I, enero1·unio1994:, números 2 y 3 �~90 Colaboradores redes y sistemas y su automatización" (Instituto Politécnico de Kiev, ÜRSS, L981). Profesor de la Facultad de Ingeniería Eléctrica (Universidad Central de las Villas, 1969-1993), Director del Centro· de Estudios Electroenergéticos. Profesor visitante del Programa Doctoral en Ingeniería Eléctrica (UANL), actualmente trabaja como profesor-investigador de dicho Programa Doctoral. Desde 1970 ha coJ1Clufdo 22 proyectos de investigación en protección de sistemas eléctricos. Ha impartido cursos en Ciencias en Cuba, México, Brasil y Costa Rica. Autor de artículos científicos publicados en Cuba, URSS, y en México. Ha participado en 44 eventos cientlficos; 8 de ellos de caracter internacionál. Entre 1991 y 1993 presidió la Comisión organizadora de la Asociación Iberoamericana de Ingenieros de Protección. Irma Montañez Ramos. (México, DF, 1953). Licenciatura en Administración (Universidad Autónoma Metropolitana). Actualmente estudia la Maestría en Formación y Capacitación de Recursos Humanos en la División de Estudios Superiores de la Facultad de Filosofía y Letras (UANL). Colaboradores muchas más. La primera publicación que le dio renombre fue "El guijarro en-el cielo",1947. Jes6s de León Morales. (Monterrey, N.L., 1960). Licenciado en Física, disciplina en Física Nuclear (UANL; 1982), ~tría en Ciencias con especialidad en Control Automático (CINVESTAV-IPN, 1987). Diploma de estudios avanzados en control automático y tratamiento de señales (ENSIEG-INPG, Grenoble, Francia, 1988). Doctorado por la universidad Claude Bernard Lyon I, Francia (1982-1987). Profesor de F'tSica y Matemáticas, IPN (1982-1987); investigador e instructor temporal, Universidad Claude Bemard, Lyon I, Francia (1990-199.2); actualmente se desempeña como profesor investigador del programa doctoral en Ingeniería Eléctrica FIME-UANL. Jesús lbarra Salazar. (Vanegas, SLP, 1940), Ingeniero Mecánico Electricista (FIME-UANL). Maestro de tiempo completo en la preparatoria No. 9 de-laUANL. José Juan M. Ramírez Arredondo. (1961). Licenciatura en Ingeniería Eléctrica (Universidad de Isaac Asimov. Escnritor norteamericano de origen. Guanajuato, 1984). Especialidad en Instalaciones soviético (Petrovich, Rusia, 1920-1992). Doctor en E1~cas (Universidad Nacional Autónoma de Ciencias y profesor de Bioquímica, licenciado en México, 1985). Maestría en Ingeniería Eléctrica Ciencias (Universidad de Columbia, 1939), licenciado (Sistemas de Potencia) (UNAM, 1987). Doctorado en en Filosofía (1947). Fue uno de los más famosos y Togeniería Eléctrica (Sistemas de Potencia) (UANL, prolíficos autores de ciencia ficción: Yo, Robot (I, 1992). Profesor investigador en la Facultad de Robot, 1950), El Sol desnudo (The naked sun, 1957), Ingeniería (Universidad de Guanajuato, 1987-1993). Nueve mañanas (Nine tomorrows, 1959), entre Actualmente colabora con el Programa Doctoral de Volumen I, enero-jumo 1994, números 2y 3 ~91 Ingeniería Eléctrica en la UANL con la Unidad de Ingeniería Avanzada del CENACE-CFE. Coautor de 9 artículos presentados en diferentes congresos nacionales y autor de 5 reportes de investigación en el Programa Doctoral de la UANL. Colaborador en diversas publicaciones: "Estabilidad Dinámica en Sistemas Eléctricos de Potencia" y "Estabilidad Dinámica en Sistemas Eléctricos de Potencia, Prácticas de Simulación". Ha participado en diversos congresos nacionales e internacionales. José Luis Martínez Flores. Licenciatura en Matemáticas (Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, UANL, 1983). Maestro en Ciencias de la Administración con especialidad en Sistemas (FIME, UANL, 1994). Ha ejercido como profesor en el Colegio de Matemáticas de la Escuela de Ciencias Físico-Matemáticas (Universidad Autónoma de Puebla), en el Departamento de Economía y administración de la Universidad Madero de Puebla y actualmente en la FIME, UANL. Alumno de tercer año del Programa Doctoral en Ingeniería de Sistemas de la FIME, UANL. Juan Antonio Aguilar Garib. (1963). Ingeniero Industrial Mecánico (Instituto Tecnológico de Saltillo, 1981-1984). Maestría en Metalurgia de procesos ferrosos (1984-1986). Doctorado en Ingeniería de Materiales (UANL, 1987-1991). Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), área de ingeniería y tecnología. Realización de proyectos de investigación con apoyo FIME-HYLSA y otras invetigaciones FIME-CONACYT. Autor de la publicación "Vinculación-Universidad" y colaborador en: "Carburation of HP40 and AISI 304 alloys by reducing atmospheres" y varias más. Elaborador de reportes de investigaciones y estudio en HYLSA (1987-1994). Profesor-investigador en FIME-UANL desde 1991 a la fecha. José Manuel Cañedo Castañeda. Ingeniero Electricista (UdeG, Guadalajara, Jalisco, 1966-1971). Maestría en Ciencias con especialidad en Sistemas Eléctricos de Potencia (IPN, México, D.F., 1972-1974). Doctorado en Sistemas Eléctricos de Potencia (Instituto Energético de Moscú, Rusia, 1980-1985). Miembro del Sistema Nacional de Investigadores, como investigador, Nivel I, desde 1985. Profesor universitario (FIME-UdeG, 1971-1972), Profesor Investigador (Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, IPN, 1974-1980 y 1985-1988). Desde 1988 a la fecha, Profesor Investigador en el Doctorado en Ingeniería Eléctrica (FIME-UANL). Marco Antonio Méndez Cavazos. Ingeniero Mecánico Administrador (FIME, UANL, 1972). Maestro en Ciencias de la Administracin con especialidad en Investigación de Operaciones (FIME, UANL, 1976)Jefe del Departamento de Ingeniería Industrial de FIME, UANL, Secretario de la División de Estudios de Postgrado de FIME, UANL. Actualmente se desempeña como maestro de licenciatura, Maestro de la División de Estudios de Postgrado y como subdirector de Postgrado de la Volumen 1, enero-junio1994, números 2y 3 �~92 Colaboradores FIME, UANL. Miembro del Consejo de Estudios de Postgrado de la UANL, del Comité Académico para Maestrías de la UANL, de la Comisión Académica de la FIME, UANL. Miriam Ruth Berumen Gutiérrez. (Nuevo Laredo, Tamps., 1954). Licenciada en Ciencias de la Educación (Escuela de Ciencias de la Educación del Estado de Nuevo León, 1978) y Licenciada en Educación Media (ENSE, 1983). Ha laborado en el departamento de proyectos especiales de la Secretaría de Educación y Cultura, y en el departamento técnico de Educación Media de la SEP. Actualmente desempeña funciones docentes a nivel medio. Rafael Covarrubias Ortiz. (Monterrey, NL., 1941) Ingeniero Civil (UANL, 1968). Estudios de Postgrado en Estadística en el Colegio de México, Planeación y Administración Pública en la UNAM. Desde 1969 a la fecha, Maestro de diferentes materias en facultades (licenciaturas y maestrías) y preparatorias de varias universidades públicas y privadas UANL, UNAM, Univesidad Autónoma Metropolitana, Universidad Autónoma de Morelos, ITESM (Campus Edo. de México), Universidad Anáhuac, Universidad La Salle, Universitario Panamericano, actualmente imparte Estadistica en FIME-UANL. Ha desempeñado diversos cargos en la Administración Pública Federal (1969-1984): Secretaría de Asentamientos y Obras Públicas, Secretaría de Agricultura y Recursos Hidraúlicos, ~ Secretaría de Programación y Presupuesto, Instituto Nacional Indigenista. Director ~93 Colaboradores de Computación y Estadística, Instituto sobre la Edu~ción AC. Gestor Técnico de la UANL (1985-1991). Director de periódicos estudiantiles de la UNL, El Bachiller (1957-1958), El Castor (1965-1%6). Director del periódico INFOPAC (Instituto para el Fomento de la Planeación A.C.) (1977-1981), Director del periódico APRON (Asociación de Profesionistas Nuevoleoneses en el D.F.) (1988-1990), Actualmente es Editor de la revista Ingenierías, órgano informativo de FIME-UANL (1993 a la fecha). íaffi~l~ultad de tría en Centro departam (1%6 a l administra ~s¡ -~· Maes~eJj_ Ciencias .con especialidad (Facult~d de Ciencias afumáticas, 19<.Xt). Actualmente se {<l~mpeña como pFÍ~ y jefe de la Academia de ~ ~tadística, FIME, ~ .r \ 1¼.,;· .. · : ~it ..!N~~ Ramón de la Peña Manrique. Ingeniero Químico (ITESM, 1%6). Maestría en la universidad de Winsconsin (1968). Doctor Honoris Causa de las Voli.mm I, enero-ji.nio 1994, números 2y 3 ._1, ':fL, l.f!síw 'sebastianRafael Sanmiguel Flores Jr. (Monterrey, NL., 1951). Ingeniero Mecánico Administrador (UANL, 1974), Ingeniero Administrador de Sistemas (UANL, 1981), Ingeniero Mecánico (UANL, 1987), con Maestría en Administración de Empresas (ITESM, 1978) y Maestría en Administración (FIME-UANL, 1993). Autor de artículos de historia de México, Nuevo León, Tamaulipas y Coahuila. Colaborador de los periódicos "El Norte" y "Metro" (1978 a la fecha). Maestro de tiempo completo FIME-UANL desde 1974 a la fecha y Jefe de Biblioteca de la misma escuela desde 1993. Ha sido maestro invitado y ordinario de las facultades de Ciencias Políticas y Administración Pública (1978 a 1988), Derecho y Ciencias Sociales y de las escuelas preparatorias No. 1 y 16 (UANL, 1978 a 1987). , Texas, René 1933). · Lice F'tSi ~we· -~ - u...~rr : N.L., 1941). Pintor, ~~ :grabador, mur . arinería en el Buque •~cuela Zarago " · la Armada de México. . . de la Universidad de ~Nue;e León (1962). P~ormente realizó estudios ~JI. la Cd. de México y Centroamérica. Tomó .cursos de ~ ;~ peleol~ Arqueol~ y Antropología. Realiza y fi 1:fÚció en Arles·· Mont hace ~ ~il6J\C~ll completo en la FIME-UANL. Ha sido conferenciante en diversas instituciones: Facultad de Ciencias . F'tSico-Matemáticas (UAMI,), Facultad 'de Ciénci~ ' " . y Químicas (UANL), Instituto de Estudio? ~upi~9r~ de Monterrey (ITES~ ..Campus Mbnt~y1 t ; ,, • .. ••. Universidad Regiomontana, Universida _ ~~ Monterrey, Instituto Tecnológico Regional d León, Universidad de Guanajuato, Uni~ Autónoma de Hidalgo, Tecnológico Regional · Laguna (Torreón, Coahuila), Facultad de Econo Sistemas de la Universidad Autónoma de Coah . (UAC). Roberto Elizondo VUlareal. (Monterrey, NL., 1944J. Voli.mm I, enero-ji.nio 1994, números 2y 3 �Primer Congreso Mexicano de Acústica First Mexican Congress on Acoustics ~~ ~U11~o~(!JJ{r@AA@~ffiU11@ @J@ ~w~o©©JuAte w~@ lUJU11ow@r~o@J@@J ~(!J){r@Ul)@llíJi)@ @J@ lNJw®W@ ~U\) @~r©JW@~ @J@ ~@ lF@@wOO@@J@J@ ~U11@@U11o@lrf@~U11000 w~~üooo PROGRAMAIPROGRAM CONVOCAN AL PRIMER CONGRESO MEXICANO DE ACUSTICA Con ParticiP.ación Internacional Monterrey 22 y 23 de septiembre de 1994 TEMAS PR1NC11'ALES: • ~.,:),o,\ • <ffl@@jf♦ . SEDE: Centro de Convenciones del Hotel Days lnn en Monterrey, Nuevo León México. Conferencias, convivencias, mesas de traóajo, promoción de proáuctos, ~osic.wnes de patrocinaáores. Púb[ico gemraí: INFORMES E INSCRIPCIONES: EN MONTERREY: lng. rernando J. Ehzondo Garza P.O. Box 28 sucursal T Cd.Umuers1tar1a San Dtcolás de los Garza. n.L. 55q50_ ffiéx1co Tel. (52] [8] 316•226q rax [52] [8] 316•2903 EN LA CIUDAD DE tvlEXICO: lng. Sergio Ber1stám ffiulttf. SCOP 38°1. Col.Dauarrete. 03020 ffiéx1co. O.r. Tels. yrax [52] (51628°2830, yal [52] (5) 586•03qq de8,00 alq,oo Hrs. ~ Miemóros '19,,(;v 'Estudúmtes 'Estudiantes 'J9.{y( INSTITUTO MEXICANO DE ACUSTICA A.C. Las empresas opersonas interesadas en colaborar como patrocinadores del evento deberán contactarse con los coordinadores. Los logotipos aparecerán en la memoria del evento y serán colocados en la pared de patrocinadores. Es responsabilidad de los patrocinadores entregar los logotipos para impresión como pared. EXPERIENCIAS "SOBRE VIDEORAMA Y SONIDO ENVOLVENTE. Experlence on Home Tlteater and Surround Sound. MANUEL CALDERÓN SAUCE.DO OURATEK DIGITAL, DURANGQ, DGO., MÉXICO C·2 TREINTA ANIVERSARIO DE ESTUDIOS CADENA. 30 Annlversary of the Cadena '1,ecordlng Studlos. ALVARO CADENA MORALES ESTUDIOS CADENA, MONTERREY, N. L., MÉXICO A-2 ACÚSTICA-ARQUITECTONICA EN EL PERÚ, HECHOS Y PER PE-CTIVAS . Archlteciural ~(:-oustlci 1n P~rú, Fact•-and Prospect. CARLOS R. JIMÉNEZ DIANDERAs_, SOCIEDAl> PERUANA DE ACÚSTICA, L MA, PERW C-3 UNA NUEVA APROXIMACIÓN AL PROBLEMA DE LOS ALTOS NIVELES SONOROS EN DISCOS, VIDEOBARES Y SALONES DE FIEST4S. A New Approach to the Hl"9h Nolse tevel Problem In Discos, Video-Bar• and Party Saloons. JAVIER MORALES A. BLUMENKRON PANACUSTICS, GARZA GARCIA, N. L. MÉXICO A-3 THE DÉVELOPMENT OF THl;., ME'J'ADYNE ANECHOIC WEDGE SYJTEM. Desarrollo del Sistema de Cuñas Anecólcas Metadyne. JOHN .DUDA Y Y0SHIYUKI KUROBE INTERNATIONAl,i ACOUSTICS COMPANY, BRONX, N. Y., D~S.A. C-4 GENERACIÓN DE FORMAS DE ONDA, POR TÉCNICA DIGITAL. Dlgltal Wave Form Generatlon. M. ALFONSO SOTELO T. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL, E.S.I.M.E., MÉXICO, D. F. INAUGURACION DE EXHIJUCIÓN IHIBIT OPENING Sep., 22, Í9 ; 11:00Hr. ; Salón/Room: C SESIÓN •s• . ONTROL DE RUIDO 1 SESSION •B• ~ OISE CONTROL 1 Sep., 22, 1994; 11:15fl..c.. ; Salón/Room: A+ B B-1 CONVOCATORIA A PATROCINADORES: SESIÓN •c• : AUDIO SESSION •c• : AUDIO Sep., 22, '1994; 15:00Hr. ; Salón/Room: A ACOUSTICS Cif BOE.:T,ICHER SYMPHOfiY HALL. Acústica del BoeJt~er:a.sy1n,ehony Hall. CHRISTOPHER ,JAFFE JAFFE HOLÓEN SCARBROUGH, NORWALK, CT, U.S.A. Incluye: Inscripción, dos comidas, memorias, certificado de asistencia, etc. Fecha límite para entrega de ponencias: 15 de Ago. 1994 La ponencia deberá entregarse en la versión completa y en tamaño carta. Apartir del 30 de agosto puede solicitarse el programa del Congreso. CEREMONIA DE INAUGURACI.ÓN OPENING CEREMONY Sep., 22, 1994; 9:00Hr. ; Salón/llo"bm: A + B SESIÓN •A•: ACÚSTICA ARQUITECTÓNICA 1 SESSION •A•: ARCHJTECTURAL ACOUSTICS 1 Sep., 22, 1994; 9.d0Hr. ; Salón/Room: A+ B '1{J 150.00 '1{J 100.00 '1{J 100.00 '1{J 75.00 CONVOCATORIA A PONENTES: CEREMONIA DE PREMIACIÓN AWARDS CEREMONY Sep., 22, 1994; 13:00Hr. ; Salón/Room: A+ B C·1 A-1 A~ REGISTRO REGISTRATION Sep., 22, 1994; 8:00Hr. ; Lobby NOISE CONTROL FOR INl>USTRY. Control de Ruidos para la lñdustrla. JOHN M. HANDLY INTERNATIONAL ACOUSTICS COMPANY BBONXr N. Y., U.S.A. B-2 CONTROL ACTIVO DE RUIDO. Active Nolse Control. FERNANDO J . ELIZONDO GARZA UNIVERSIDAD A DE NUEVO LEÓN, FIME, SAN NICOLÁS, N. L. MÉXICO B-3 GENERALIDADES SOBRE CONTROL DE RUIDO EN FLUIDOS. Overvlew on Nolse Control In Flulds. JOSÉ DE JESÚS NEGRETE REDONDO INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL, E.S.I.M.E., MÉXICO, D. F. C-5 SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE RUIDO Y AUDIO DIGITAL. Nolse Reductlon Systems and DlgJtal Audio. RAUL TABOADA OLVERA . GRABACIONES MUSICALES Y MAQUILADOS, MONTERREY, N. L., MÉXICO C-6 AUDIO EN RADIODIFUSIÓN, Broadcastlng Audio. J. CARLOS DE LASSE ORGANIZACIÓN RADIO CENTRO, MÉXICO, D. F. SESIÓN D•: AUDICIÓN §.ESSION •n •: HEARING ~ ep., 22, 1994; 15:00Hr. ; Salón/Room: B D·1 ANÁLISIS DE LA COCLEA COMO UNA RED ELÉCTRICA. Cochlea Analysls as an Electrlcal Network. JORGE BECERRA GARCIA INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL, E.S.I.M.E., MÉXICO, D. F. D-2 EXPOSICIÓN LABORAL A RUIDO. Nolse Exposltlon at Work. JUAN ANTONIO ORTIZ GARCIA. INGENIERIA ACÚSTICA SPECTRUM, MÉXICO, D. F. D-3 EFECTO DEL RUIDO EN LA AUDICIÓN DE LOS TRABAJADORES DE LA INDUSTRIA METAL -MECÁNICA EN MONTERREY. �Nolae Effect on the Hearlng of Metal-Mechanlcal lndustry Workers In Mo!'terrey, Mexlco. RICARDO GARZA CASTANO y (&) MIGUEL CUPICH RODRIGUEZ UNIVERSIDAD A. DE NUEVO LEÓN, FIME, SAN NICOLÁS, N. L. MÉXICO F-4 D-4 LA CONSERVACIÓN DE LA AUDICIÓN. Hearlng Conservatlon. SARA LLANAS CENTRO AVANZADO DE DIAGNÓSTICO Y TRATAMIENTO, MÉXICO, D. F. D-5 PROGRAMA DE CONSERVACIÓN DE LA AUDICIÓN. Hearlng Conaervatlon Program. JEAN PAUL R. BECKER INGENIERIA HUMANA ERGON, MÉXICO, D. F. D-6 VIGILANCIA EPIDEMIOLÓGICA EN LOS PROGRAMAS DE CONSERVACIÓN AUDITIVA. Epldemlologlc Survllan-ce In Hearlng Conservatlon Prog1ems. ROCIO JAIMES PREVINSA, MÉXJCO, D. F. SESIÓN •E•: TEMAS Gt.~ERALES 1 SESSION •E•: GENERAL TOPICS 1 Sep., 22, 1994; 17:15Hr. ; Salón/Room: A E-1 SESIÓN •r: RUIDO SESSION •r: NOISE SESIÓN •G•: CONTROL DE RUIDO 11 SESSION •G•: NOISE CONTROL 11 Sep., 23, 1994; 8:30Hr. ; Salón/Room: B G-2 ALGUNAS SOLUCIOffl PARA ABATIR EL RUIDO EN SISTEMAS FLUIDOOJNAMICOS. Nolse ReductlonTechnlc•~ n Dynamlc Fluld Systems ERNESTO HIGUERA GUAJARl>O INSTITUTO POLITÉCNICO NAC~ NAL, E.S.I.M. E., MÉXICO, D. F. G-3 CONTROL DE RUIDO EN HORN DE TEMPLE DE VIDRIO AUTOMOTRIZ. Nolse Control In an Automotlve G , . . Furnase. RICARDO PARAS DESIGNA PROYECTOS ACÚSTICOS, MONTERREY, N.L. MÉXICO :~~Ei~:::E::tA:¿tfs~f¿'~NCIAS DE UN Low Frecuency Absortlon Syatem De,Jgn of an Acoustlc Enclousure. VICTOR M. TREJO UNIVERSIDAD A DE NUEVO LEÓN, FIME, SAN NICOLÁS, N. L. MÉXICO E-2 ULTRASONOS(NTESIS DE COPOLÍMERO POLIESTIRENO-POLIÓXID.Q DcET'lLENO. Ultraaound Synthesls of Copollmera Pollestlren-polloxld of Etllen. L. E. ELIZALDE y(&T Y. G. GONZÁLEZ, CIQA, $ALTILLO, COAH., MÉXICO G-5 LABORATORIO DE CONTROL ACTl'{O DE RUIDO. Active Nolse Control Laboratory. . FERNANDO J . ELIZONDO GARZA y (1,) EDGARD N. SÁNCHEZ CAMPEROS UNIVERSIDAD A. DE NUEVO LEót-,1... FIME, SAN NICOLÁS, N. L. MÉXICO Is J SESIÓN "F": VIBRACIONES SESSION •r: VIBRATIONS 1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 SESIÓN •u-: TEMAS G¡ /ERALES 11 SESSION •a•: GENE · TOPICS 11 CONTAMINACIÓN AMBIENTAL POR RUIDO. Nolae Pollutlon. ILHUICAMINA SERVIN RIVAS INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL, E.S.I.M.E., MÉXICO, D. F. RUIDO; EL PUNTO DE VISTA DE LOS HABITANTES DEL ÁREA METROPOLITANA DE LA CIUDAD DE MONTERREY. Nolse; Peot'e'a Polnt of Vlew In Monterrey. ROSA Ma. ÁRDENAS G., BLANCA HUERTA T, y (&) EMMA ADAME W. UNIVERSIDAD A DE NUEVO LEÓN, F.T.S, SAN NICOLÁS, N. L. M~rco RUIDO: EL CO,NTAMINANTE:-NUESTRO DE CADA DfA Nolse : Ours i:~y_. Day Pollu_tlon. ALBERTO OOMI GOEZ GARCÍ. INSTITUTO POUTÉCNICO NACIONAL, E.S.I.M.E., MÉXICO, D. F. REGULAé) ÓN ADMINISTRATIVA MUNICIPAL DE LA CONTAMINACIÓN P0.8 RUIDO EN SAN NICOLÁS DE lO"'S GAR~ N~ L. , Regulatlon• on Nolse In San Nlcolas County, Mexlco. LEONEl ROMERO HERRERA y (&) NORMA l. CONTRERAS DIREdCIÓN DE ECOLOGIA, MUN1Clf?l0 !1>~AN NICOLÁS, N. L. MÉXICO RUIDO' EN AMBIENTES ACADÉMICOS~ RUIDO OCUPACIONAL Y NO OCUPACIONAL. Nolse In Academlc Spaces: Ocupatlonal and No Ocupatlonal. SYLVIA SEBALtOS UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE, SANTIAGO, CHILE. LA PROBLi:MATICA DEL RUIDO EN EL AREA METROPOLIT~NA DE MONTERREY. Nolae In Mollferrey Clty. JUAN JOSE ~RES y (&) ROBERTO VIDAL SUBSECRETAR A._DE ECOLOGIA, GOBIERNO DEL ESTADO DE NUEV:0 LEÓN, MONTERREY, M~XICO Sep., 22, 1994; 17d 5Hr. ; Salón/Room: B F-1 F-2 MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE MAQUINARIA. Preventlve Malntenance of .Machlnery._ SERGIO BERISTAIN ~ INSTITUTO POLITÉCNICO NACi'oNAL.~. E. S.l~.E., MÉXICO, D. F. CONDITION MONITORING ANO DIAGNOSTICS OF PUMP EQUIPMENT USING SPECTRUM ANALYSIS TECHNIQUES. Monltoreo de Condlcl6n y Diagnóstico de Equipo de Bombeo usando Técnicas de Anállsls Espectral. EUGENE L. LANIN GIDROMASH, MOSCÚ, RUSIA F-3 CONTROL DE RUIDO EN ABANICOS AXIALES DE 11 a,ooo CFM. Nolse Control on 118,000 CFM Axial Fans. MIGUEL MEDINA VILLANUEVA y (&) VICTOR MEDINA TAMEZ H-2 GABOR SPECTROGRAM AND ITS APPLICATIONS. El Espectrograma de Gabor y sus Apllcaclones DAPANG CHEN y (&) RICK ARY NATIONAL INSTRUMENTS, AUSTIN, TX, U.S.A. H-3 SEMBLANZA DE AMITRA. AMITRA Portralt. ÁNGEL GONZÁLEZ HERRERA AMITRA, MÉXICO, D. F. H-4 PRES.ENTACIÓN DE INFORMACIÓN A TRAVÉS DEL SONIDO. SESIÓN •K•: ACÚSTICA ARQUITECTÓNICA 11 SESSION •K•: ARCHITECTURAL ACOUSTICS 11 Sep., 23, 1994; 15:00Hr. ; Salón/Room: B K-1 K-3 LA NECESIDAD DE LA ACÚSTICA EN LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS. The Need of the Acouatlc In the Constructlve Systems. JORGE MEDINA PANEL REY, MONTERREY, N. L. MÉX1CO K-4 DISEÑO ACÚSTICO-ARQUITECTÓNICO DEL RESTAURANTE MARTIN' S COUNTRY. Archltectural Acoustlcs Deslgn at • Martln's Country • Restaurant. EDUARDO LOZANO VILLARREAL CONSULTOA EN ACÚSTICA AROUITECtONICA, MONTERREY, N. L. MÉXICO SESIÓN .,L•: INSTRUMENTACíÓN 11 SESSION •L•: INSTRUMENTA1'10N 11 Sep., 23, 1994; 15:00Hr. ; Salón/Room: A L- 1 INTENSIDAD SONORA. Sound lntenslty. SERGIO BERISTAIN INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL, E.S.I.M.E., MÉXICO, D. F. L· 2 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN LABORATORIO ACÚSTICO -ELECTRÓNICO PARA EXPERIMENTACIÓN. Desl gn and lmplementatlon of an Acoustlc • Electronlcs Laboratory for Research. RODOLFO .t,fARTINEZ Y CÁRDENAS INSTHUTO POLITÉCNICO NACIONAL, CIIDIR, OAX.ACA, OAX., MÉXICO L-3 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN EQUIPO PARA MEDIR EL TIEMPO DE REVERBERACIÓN. Deslgn and Constructlon of and Acoustlc Reverberatlon Time Measurement Equlpment. ÁNGEL ZAPATA F. INSTITUTO NACIONAL DE PSIQUIATRIA, MÉXICO, D. F. L-4 RECONOCIMIENTO DEL QUE HABLA. Speaker Recognltlon ROLANDO MENCHACA GARCIA INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL, E.S.I.M. E., MÉXICO, D. F. SESSION •J•: INSTROMENTATION 1 Sep., 23, 1994; 10:45Hr. ; Salón~ oom: J-1 J-2 J-3 ~ ACELEROGRAFO DIGITAL. Digital Acelerograph. PABLO ROBERTO LIZANA PAULIN INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL, E.S.I.M.E., MÉXICO, D. F. SONOMETRO DIGITAL. Digital Sound Level Meter. , PABLO R. LIZANA PAULIN y(&) JOSÉ DE JESUS NEGRETE REDONDO INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL, E.S.I.M.E., MÉXICO, D. F. CALIBRACIÓN DE SONOMETROS. Sound Levet Meter Callbratlon. LA IMPORTANCIA DEL CONSULTOR ACÚSTICO EN LA CONSTRUCCIÓN. fhe Acoustlc Consultant In Building. JORGE fERNÁNDEZ GUTIÉRREZ INGENIERfA f¡ECTROACUSTICA DEL CENTRO, SAN LUIS POTOS , S.L,.P., MÉXICO K-2 DISEÑO ACÚSTICO~RQUITECTÓNICO DEL CENTRO ESTUDIANTIi, QEL ITESM. Archltectural Acustlcs Deslgn of the ITEMS'• •centro Eatudlantn•. EDUARDO LOZANO VILLARREAL CONSULTOA EN ACÚSTICA AROUITECTONICA, MONTERREY, N. L. MÉXICO SESIÓN •J•: INSTltUMENTACIÓN 1 H-1 LAS INVESTIGACIQ . Eg SISMO-ACÚSTICAS EN LA INGENIERÍA GcOL GICA. Sismo • A.;J?trE Researchs In Geologlcal Englneerl . AL§<AfiDER MUSATOV, NIKOLAI KOUSOUB y (&) .-,..COSME POLA SIMUTA UNIVERSIDAD A DE NUEVO LEÓN, FCT, LINARES, N. L. MÉXICO ULTRASENSOR ACÚSTICO. Acoustlc Ultrasensor. JOSÉ OCAMPO DETEC, CUERNAVACA, MOR., MÉXICO Sep., 23, 1994; 10:45Hr. ; Salón/Room: B 1-1 G-1 TÉCNICAS EFICACES PARA EL CONTROL DE RUl,QO INDUSTRIAL. Efflc1ent..t.echnlcs In lndustrlal Nolse Control. URIEL MUt1!ER GMORA COMAUDI, MÉXlco. D. F. ADOLFO SÁNCHEZ TREJO CENAM, LOS CUES, ORO, MÉXICO. J-4 PROBLEMAS INDUSTRIALES¡ ANALISIS DE VIBRACION. Industrial Problema¡ Vlbratlon Analysla. LARRIE RUBIN TRANSAMERICA INTERNACIONAL, MÉXICO, D. F. BINAURAL MEASUREMENTS SYSTiMS AND APPLICA-TION. Sistemas de-- Medición Blnaurales lé•-u,,apl!g•c16n., MAHLON BURKl-fARD SONIC- PERCEPTIONS, NORWALK, QI, U$; G-4 DISEÑO DE UN SISTEMA DE ABSORglÓN DE E-3 EL EFECTO DOPPLER COMO HERRAMIENTA DE DIAGNÓSTICO ATMOSFÉRICO. Doppler Effect as an Atmospherfc Diagnosis Tool. FERNANDO GUTIERREZ MOREN(t SUBSECRETAE!IA DE ECOLOGIA, ,GOBIERNO DEL ESTADO DE. NUEVO LEÓN, MONTERREY, MÉXICO. lnformatlon by Sound. CRISTIAN ESCURDIA ESTUDIOS CHURUBUSCO, MÉXICO, D. F. CONSULTORES EN ACÚSTICA Y VIBRACIONES, MONTERREY, N. L. MÉXICO �Canon PROVEEDORA REY-DEG, S.A. DE C.V. Distribuidor autorizado Canon Av. Ignacio Morones Prieto No. 211 O Edificio Manchester local 8 Monterrey, N. L. TELS.: 344 SO l 4, 344 25 l 3 344 BO 16 FAX.: 344 25 l 6 -•TJ163 15 Ingenierías. -- Vol. 1, no. 1 (oct.-dic. 1993). Monterrey : UANL, Facultad de Ingeniería Me cánica y Eléctrica, 1993- Trimestral 1. INGENIERIA MECANICA 2. INGENIERIA ELECfR.ICA 3. INFORMATICA 4. ELECTRONICA l. UANL, FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECfR.ICA -•- - CERVECERIA CUA OC-MOCTEZUMA APOYANDO LA EDUCACION DE MEXICO �COLECCIONES EDITORIALES DEL GOBIERNO DE NUEVO LEON El mono gramático ( ensayo) □Arbol de pólvora (poesía) O Los muros de agua (narrativa) O La sangre devota (historia)O ¿Aguila o sol? (opera prima) O El gesticulador (teatro)□ La vfbora de la mar (infantil)OSignos en rotación □ (ciencia/ tecnol.ogía) □ El cura de Tamajón ( ciencias socia/,es ) □Los recuerdos del porvenir ( ediciones especiales) □ Inventando que sueño ( varia invención) □ Documentos O Los hombres de Nuevo León ( biografia) O La Biblioteca de Nuevo León Ediciones re cien tes: Anto/,ogía de /,a poesía nuevoleonesa (selección, prólogo y notas de Eligio Coronado) 492 pp. Kátharsis; revista literaria de Nuevo León, 1955-1960 (edición facsimilar) 305 pp. Poemas para llorar. Leticia Herrera (col. Arbol de pólvora) 129 pp. Nuevo León: el paisaje y su espejo (prólogo de Jorge Cantú de la Garza) 162 pp. Viajes alrededor de /,a alcoba. Vicente Quirarte(col. El mono gramático) 191 pp. Armas y Letras. Boletín mensual de la Universidad de Nuevo León, 1944-1950 (edición facsimilar) 572 pp. De próxima aparición: Antol.ogía del cuento de Nuevo León. Selección, prólogo y notas de Héctor Alvarado, (col. La Biblioteca de Nuevo León). Escritos. Raúl Rangel Frfas. Selección, prólogo y notas de Humberto Salazar, (col. La Biblioteca de Nuevo León). Galería de espejos. Refugio Luis Barragán, (col. Inventando que sueño). El libro del brujo.José María Mendiola, (col. Los muros de agua). Poesía reunida. Eduardo Langagne, (col. Arbol de pólvora). El General Bernardo Reyes. E. V. Niemeyer Jr., (col. La Biblioteca de Nuevo León). El acto textual Fernando Curie1, (col. El mono gramático). De venta en: librerías "Cosmos", librerías "Castillo", librerías "Iztaccíhuatl", librerías "Teconológico", librerías Universitarias, Restaurantes "Vips", librería del Museo de Monterrey, Museo de Arte Contemporáneo MARCO, librerías de "Sanborns", Pinacoteca de Nuevo León, Archivo General del Gobierno de Nuevo León, librerías del Gobierno del Estado de Querétaro, librerías de la Universidad Autónoma de Puebla. Coordinación de Publicaciones y Proyectos Especiales del Gobierno del Estado de Nuevo León / Liendo 602, Col. Obispado, Monterrey, México / teléfonos: 333 15 63, 333 71 44, 348 11 72 y fax 333 72 64. Impreso en MéXleo / Editora B Sol �� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 1994 Volumen Volumen de la revista 1 Número Número de la revista 2-3 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Junio Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 1994, Vol 1, No 2-3, Enero-Junio Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Covarrubias Ortiz, Rafael, Editor Ortiz Méndez, Ubaldo, Consejo Editorial Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/1994 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2016011 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Access Rights Information about who can access the resource or an indication of its security status. Access Rights may include information regarding access or restrictions based on privacy, security, or other policies. Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Control inteligente Ecuaciones no lineales Método Montante Programación lineal Reducción de orden Robots industriales Vinculación https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20724/Ingenierias_1998_Vol_1_No_1_Enero-Junio.pdf 0ffdf1f755aae12b37c3079ba12c6abf PDF Text Text ����Editorial Después de 4 años reaparece en su segunda época, la Revista Ingenierías con el fin de cumplir con la importantísima labor de difundir las actividades académicas, de investigación y de vinculación realizadas por nuestros profesores y alumnos, así como dar a conocer los últimos avances tecnológicos y científicos, y discutir los aspectos humanísticos relacionados al quehacer ingenieril. Una Facultad de Ingeniería que aspira a la excelencia debe tener un órgano oficial de difusión también de excelencia. Espero que esta revista cumpla debidamente con su función y estaré en la mejor disposición a recibir críticas y sugerencias acerca de cómo mejorarla. La revista también servirá para reconocer el esfuerzo de alumnos cuando sean acreedores a menciones o premios, y desde luego el de los maestros cuando terminen sus estudios de maestría o doctorado o reciban algún reconocimiento. Extiendo, por este conducto, una invitación a todos ustedes a colaborar en este proyecto, enviando artículos de divulgación, reportes de investigación, reportajes de eventos, reseñas de libros, invitaciones a cursos o congresos, etc., con el fin de enriquecer su contenido. Ing. Cástulo E. Vela Villarreal Director de la FIME-UANL Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No. 1 3 �Tres documentos sobre la formación de ingenieros ! José Manuel Covarrubias* La presente es una reflexión sobre tres documentos relacionados con la ingeniería, con la formación de ingenieros y con sus aspectos de formación y manifestación de valores, actividades y sentido común en el ejercicio de la profesión. El primero de ellos es el documento elaborado por la Organización para la Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE) sobre “Tecnología y Economía – La Relación Clave”. nues*tros días Fue publicado en 1992 y tiene como antecedente las conclusiones reportadas por el programa Tecnología - Economía iniciado en 1988 por la Organización y junto con las recomendaciones hechas por un grupo de expertos de alto nivel, sirvió como base a la declaración sobre tecnología y la economía adoptada por el Consejo de la Organización reunido a nivel ministerial los días 4, 5 de junio de 1991. ! Ponencia presentada en el Simposio sobre “Educación de Valores, Actitudes y Sentido Común en la Ingeniería”, FIME UANL, Viernes 18 de Julio de 1997. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No. 1 Uno de los asuntos de este documento que me parecen más importantes con respecto a las ingeniarías es precisamente su conceptualización y por lo tanto, la ubicación que se le da en el contenido del conocimiento y las profesiones de nuestros días.. El reporte distingue dos grupos de ciencias: las ciencias puras y las ciencias de la transferencia. Las características de las ciencias puras incluyen su actividad fundamental (la exploración de fronteras del conocimiento sin preocupación por las implementaciones prácticas de los hallazgos); sus reglas y códigos de comportamiento con respecto a la disciplina del conocimiento y reconocimiento; su ubicación (en universidades o instituciones o laboratorios públicos estrechamente vinculados a las universidades) y sus prioridades con respecto a la formación de recursos humanos (la formación de posgraduados para incorporarse a laboratorios que cultiven las ciencias básicas. Los asuntos que tienen que ver con estas disciplinas pertenecen esencialmente a la realidad de la física y las ciencias biológicas, y los científicos que las cultivan constituyen comunidades cerradas a niveles nacional e internacional.† Las “ciencias de la transferencia” (que incluyen las diversas ramas de la ingeniería) comparten con las ciencias puras una preocupación por la ciencia productiva, pero por otra parte tienen características bastantes diferentes: su actividad está dirigida principalmente a resolver problemas que surgen de las actividades sociales y económicas; sus centros de investigación están ubicadas en universidades, técnicas, escuelas de ingeniería, instituciones gubernamentales sectoriales de investigación y desarrollo tecnológico y en la industria; una gran parte de su financiamiento proviene de la industria; sus graduados son normalmente empleados por la * Director de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México. 5 �Tres documentos sobre la formación de ingenieros industria. Ellas persiguen asuntos o problemas ampliamente vinculados con objetivos o fenómenos hechos artificialmente y sus comunidades científicas activas en investigación en esas áreas están estrechamente vinculadas con profesiones más preocupadas por la aplicación de sus resultados. Sería un error, como en el caso de la ingeniería (la que por supuesto debe clasificarse como ciencia de la transferencia), ver en ellas simplemente una “ciencia aplicada” solamente una vertiente de ciencia fundamental o pura. Su objetivo o función y su estructura puente no implica que no sean áreas o campos con sus propios principios de organización. Las ciencias de la transferencia juegan un papel esencial en proporcionar una interfase entre el mundo de la “ciencia pura” y el mundo de la industria o la problemática social. Investigan problemas concretos surgidos en todos los campos del entorno humano, vistas como campos o disciplinas, las ciencias de la transferencia pueden sacudir las fronteras que separan la ciencia de la tecnología, las estructuras en que se dan pueden en algunos casos generar innovaciones tecnológicas y conocimientos científicos. Sus fronteras no están siempre claramente definidas, ellas son frecuentemente multidisciplinarias y sus desarrollos analíticos reflejan ampliamente necesidades sociales y económicas. Sus funciones incluyen aquellas de cualquier disciplina científica (llámense creación o creatividad, transmisión y organización de ciertos tipos de conocimiento), junto con la finalidad de emprender o mejorar proyectos técnicos. de la ingeniería como ingeniería mecánica, ingeniería civil, ingenierías de ciencias de la tierra, las relativas a ciencias de calor, la combustión, la termodinámica, la óptica, la relativa a rayos laser y la ingeniería eléctrica. Las áreas vinculadas con tecnología informática: microelectrónica, automatización y robótica; ciencias de la computación. Campos de la química como ingeniería química y ciencia de materiales, la química básica. Igualmente la medicina, la farmacología y la agronomía, en campos como biotecnología microbiología, química farmacéutica, investigación clínica, ciencia de los suelos y diversos sectores agronómicos. Finalmente incluye algunos campos de las ciencias sociales que requieren de una posterior definición. Hasta aquí la parte fundamental del reporte de las OCDE que ubica a la ingeniería como ciencias de la transferencia. De la reflexión de todos estos conceptos se desprenden sin duda el tipo de conocimientos que deben adquirir, los valores específicos que deben imbuirse y las actitudes que deben desarrollarse para quienes quieran hacer de las ingenierías, ciencias de la transferencia, su actividad profesional a lo largo de su vida. El segundo documento al que quiero referirme y que en alguna forma guarda relación con el anterior, es la memoria del Congreso realizado el año pasado en el mes de julio en la UNESCO, sobre la formación de Finalmente el documento menciona como lista de las ciencias de la transferencia campos 6 Ingenierías, Enero–Junio 1998, Vol. 1, No.1 �José Manuel Covarrubias ingenieros. De las múltiples participaciones provenientes de todos los rincones del mundo, se desprenden características recurrentes en forma impresionante sobre lo que debe esperarse de la formación y de los atributos del profesional de la ingeniería. Destaco entre ellas las siguientes: • Creatividad y espíritu innovador • Sentido de la competitividad • Hábito permanente del autoaprendizaje • Capacidad de comunicación • Espíritu crítico • Formación multi e interdisciplinaria • Flexibilidad en el ejercicio profesional • Curiosidad por la vida Y finalmente en forma impresionantemente unánime, formación ética que se debe manifestar en el respeto a valores y códigos de ética y en el respeto por el medio ambiente en general. Considero que estas características de la formación y ejercicio profesional de ingenierías ciencias de la transferencia entre otras profesiones - guardan relación con el documento de la OCDE, ya que al considerar que sus actividades deben estar principalmente dirigidas a resolver problemas surgidos de las actividades sociales y económicas, en nuestros días, más que nunca, los problemas tienen que ver con el papel que juega la tecnología en la vida moderna, su complejidad, su velocidad de cambio y aplicación; los riesgos que implica, pues puede tratarse de una tecnología para el bienestar; los problemas surgidos por una economía de mercado despiadada, por una mayor concentración de la riqueza económica en unas cuantas personas, grupos o naciones; la abierta competencia en todos los campos de la actividad Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 humana y finalmente la responsabilidad y vocación social de la ingeniería de nuestros días. Hasta hace algunos años el campo de trabajo de los ingenieros había llegado a un cierto equilibrio entre los sectores social, gubernamental y privado a través de la actividad empresarial; las nuevas políticas de privatización de una gran cantidad de servicios antes a cargo del sector gubernamental, han cambiado el equilibrio logrado anteriormente y se ha dado una mayor importancia a la actividad empresarial privada, por lo que me parece importante la referencia a un tercer documento: es de la Confederación Patronal de la República Mexicana, denominado “Proyecto valores” y que naturalmente está dirigido al papel que juega el empresario mexicano de hoy. Considera que el empresario es una persona dispuesta a poner en juego su tiempo, conocimiento, trabajo, recursos y esfuerzos para llevar a acabo un proyecto económico que cree riqueza, mediante la producción de los bienes o servicios que la sociedad necesita realmente, a cambio de obtener utilidades. Se justifica inmediatamente la obtención de utilidades y sus límites. Asumiendo que una gran cantidad de ingenieros trabajan en empresas; que la concepción anterior del empresario sea válida, se desprende también la relación que en cierta forma guardan los fines de la empresa y las “Ciencias de la Transferencia”; en tal caso, la empresa sería una respuesta o un medio para el cumplimiento de sus objetivos. La Confederación propone un ideario para el empresario mexicano basado en los valores y después de un breve diagnóstico en el que señala la crisis moral de la sociedad, considera que el retorno a los valores es una inquietud universal. En este aspecto, coincido plenamente con lo expresado en forma unánime en la reunión de la UNESCO, sobre la necesidad de una formación ética 7 �Tres documentos sobre la formación de ingenieros en los ingenieros. Posteriormente habla de los valores intelectuales, la capacidad del hombre; los valores estéticos, referentes a la belleza, los afectivos, relacionados con los sentimientos y emociones humanas; los gregarios, derivados de la natural sociabilidad del hombre; los físicos biológicos, es decir los que forman parte del ser humano como ser vivo; los económicos materiales, es decir lo apreciable por su utilidad, eficacia y oportunidad. Después de enumerar diversas categorías de valores, se hace referencia a las actitudes que deben guardarse para el respeto y consideración de esos valores. Es en este campo de las actitudes en que me quiero detener un poco. Con respecto a los valores éticos se considera que la actitud correspondiente está en actuar “Según el dictado de la conciencia”, “Buscar ser un poco mejor cada día”. Referente a los valores intelectuales, las actitudes deben ser “Compromiso con la verdad” “Inquietud por saber, por investigar y profundizar en lo aprendido”, “Buscar el fundamento de lo que se afirma”. Finalmente, con respecto a los valores económicos “Considerar al trabajo como un medio de desarrollo personal”, “Hacer todo con calidad”. Concluidas las referencias a los tres documentos, procede ahora tratar de dar coherencia a las ideas expresadas en documentos ciertamente diferentes por su origen. Me parece particularmente importante la concepción que de la ingeniería da la OCDE al considerarla “Ciencia de la transferencia”, ya que en esta forma le otorga la misma categoría e importancia de las ciencias puras o básicas y aunque no lo manifiesta el documento, puede 8 asegurarse también respecto a las humanidades y las artes. Esto trae como consecuencia la necesidad de revalorar el papel que juega para la sociedad, además de fundamentar ampliamente la vocación social de quienes lo practiquen. La revaloración del papel de la ingeniería y su ubicación al mismo nivel de las ciencias puras, pero diferente, también debe tener como consecuencia la necesidad de convenir parámetros de evaluación diferentes a los del quehacer de las ciencias puras de la evaluación del ejercicio profesional y de la investigación que se hace en ingeniería. De los objetivos que se le asignan también se desprende el carácter utilitario sobre lo especulativo de la profesión de ingeniero y la necesidad de fomentar la vocación a la ingeniería desde la niñez y con mayor énfasis durante la juventud si lo que requiere nuestra sociedad son mayores satisfactores a sus necesidades de desarrollo social, cultural y económico. Si lo que nuestro país requiere entre otras cosas es una mejor distribución de la riqueza económica, económica y cultural. La tarea social de la ingeniería debe hacerse y cumplirse en un marco de valores aceptados por todos y que tienen relación con: • La capacidad de conocimientos y la necesidad de mantenerlos actualizados. • El trabajo y la disciplina para el trabajo. • El trabajo en equipos inter - multidisciplinarios. • La actuación conforme a una conciencia ética plasmada en códigos de ética profesional. • Valores nacionales en un contexto de internacionalización creciente de las actividades sociales. • Competencia profesional. La formación de estudiantes de ingeniería debe atender las necesidades que se derivan de los valores y características del ejercicio profesional y su vocación Ingenierías, Enero–Junio 1998, Vol. 1, No.1 �José Manuel Covarrubias social, considerando que con una formación básica sólida se da su lugar a los valores intelectuales y de conocimientos, que con la disciplina académica se forma en los valores de trabajo, responsabilidad, y constancia, que con una formación en ciencias sociales, humanidades y en las artes, se tendrá a la formación de una sana conciencia y en la formación de la vocación social. También debe señalarse que el papel que desempeña el profesorado en la educación de valores y actitudes, es fundamental, refiriéndome sin duda al ejemplo que con su vida y su persona representan para los estudiantes. puras y servicios y productos útiles a la sociedad, se requieren conocimientos de esas ciencias puras que se transformen en servicios y productos útiles que se utilicen con sentido común, el menos común de todos los sentidos de acuerdo con Chesterton. Muchas Gracias. Por último quiero mencionar una reflexión que escuché hace alrededor de doce años de uno de los ingenieros más brillantes que ha tenido nuestro país en los últimos años, el Ing. Fernando Hiriart Balderrama. Quejándose de la deficiente formación de los jóvenes ingenieros aseveraba “Me conformo con que sepan bien las leyes de Newton y las de la termodinámica”. Si las han aprendido bien, hago de ellos buenos ingenieros, en caso contrario, es imposible”. Esto lo decía después de muchos años de ejercicio profesional y de dirigir muchísimos grupos de ingenieros. Reflexionando esta aseveración, caí en cuenta que efectivamente, el sentido común en el ejercicio profesional del ingeniero, está dado principalmente en el conocimiento que se tenga del comportamiento de la naturaleza, donde a través de la física y la química y de las posibilidades de la razón humana para modelar ese comportamiento a través de las matemáticas, permitiendo actuar profesionalmente con sentido común, sobre lo que teorías y herramientas poderosas como la computadora indiquen en múltiples ocasiones. Para ser realmente “Ciencias de la transferencia” entre las ciencias Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 El Ing. José Manuel Covarrubias durante su participación en el Simposio sobre “Educación de Valores, Actitudes y Sentido Común en la Ingeniería”, FIME UANL, Viernes 18 de Julio de 1997. 9 �De ciencia a tecnología La interfase humana Miguel A. Palomo González* Resumen: En el presente texto se discuten los conceptos de ciencia y tecnología, la diferencia entre la naturaleza y razón de ser del trabajo científico y del tecnológico y se aborda la problemática de la interfase humana responsable de la transformación de la ciencia en tecnología En nuestros días, la Ciencia y la Tecnología están en las cosas cotidianas, por ejemplo: los productos de limpieza, los detergentes, el horno de microondas, la comunicación inalámbrica, la televisión, el fotocopiado, la computadora, la calculadora y el reloj con pantalla de cristal líquido, etc. Para el usuario poco importa si la Ciencia dio origen a la Tecnología, o si el Desarrollo de la Tecnología generó la necesidad de que la Ciencia resolviera algún problema para lograr la aplicación. Lo que se manifiesta en Productos y Servicios es un trabajo complejo que, en conjunto, pudo lograr la realización de dichos resultados. Aceptamos que la Ciencia y la Tecnología están presentes, son una, están en simbiosis. Pero ¿cuántos conocimientos científicos no se materializan en, o no llegan a ser, una aplicación del tipo Productos y Servicios? ¿Qué es lo que hace que un Proyecto Tecnológico potencialmente factible no se concrete, o logre resultados mediocres, por no utilizar los recursos científicos potencialmente disponibles? No se trata de separar la Ciencia de la Tecnología, sino de analizar la interfase humana que, en principio, permite reducir la incertidumbre en el éxito de Proyectos de Innovación, o de minimizar el fracaso en Proyectos que se están gestando, en el proceso de Vinculación Empresa-Universidad. 10 Existen diferencias en la naturaleza y razón de ser del trabajo científico y del tecnológico. Podemos distinguir dichas diferencias, desde el punto de vista del individuo, sus patrones de comunicación, sus motivaciones personales y su ambiente de trabajo. Analizando dichas diferencias esperamos aportar un entendimiento de los factores, en la interfase humana, que permite minimizar el fracaso en el desarrollo de un Proyecto Tecnológico de Vinculación. Las posibilidades de Vinculación EmpresaUniversidad son potencialmente factibles. Por un lado la empresa se encuentra en un ambiente más competitivo, con presiones de tiempo y costos, por otra parte las Universidades e Institutos de Investigación pueden apoyar y coordinarse con las empresas ya que disponen, en principio, de recursos materiales y humanos técnicamente especializados, capaces de lograr una Vinculación efectiva en el desarrollo de Proyectos Tecnológicos que cumplan con las expectativas de ambas organizaciones. * ¿QUÉ ES CIENCIA? Y ¿QUÉ ES TECNOLOGÍA? Inicialmente podemos hacer una distinción empírica entre Ciencia y Tecnología; la Ciencia es de carácter Público, es decir, es y está disponible para todos, mientras que la Tecnología es privada. La Información Científica se puede localizar con relativa facilidad en Bibliotecas o Centros de Información Públicos (su nombre lo dice) así como en Bancos de Información locales o por vía remota. La Información Tecnológica no es fácil de localizar, requiere un esfuerzo superior y, si se localiza, se encuentra en Centros de Información Privados o Bancos de Información con acceso restringido, no basta con identificarse como en la mayoría de los accesos a la Información Científica. * Profesor en la Jefatura de Ingeniería Industrial, en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. E-mail: mpalomo@ccr.dsi.uanl.mx Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Miguel A. Palomo González Si la Información tiene un costo asociado, en el caso de la Científica el costo es mínimo, posiblemente a nivel del número de fotocopias o de hojas de impresión; mientras que en caso de la Tecnológica el costo depende de lo actual que es la información, entre más reciente es más cara, o del tiempo de consulta en el Banco de Información, en principio no importa el número de hojas obtenidas sino la esencia del contenido y lo que representa, lo anterior puede significar un costo fuera del presupuesto personal o de la Institución. La Ciencia busca incrementar el conocimiento, el saber,1 la Tecnología busca el dominio del “saber-hacer”. La Tecnología es la actividad que incorpora la Ciencia en Productos y Servicios útiles para el hombre, para mejorar su nivel de vida. Bajo estas premisas, sobre la naturaleza y objetivos de la Ciencia y la Tecnología, podemos inferir que los científicos y los tecnólogos tienen diferentes puntos de vista de lo que se debe hacer, ¿cómo hacerlo?, ¿y por qué hacerlo? ¿CÓMO ES EL TRABAJO DEL INDIVIDUO? Ambas, Ciencia y Tecnología, son el resultado de un trabajo arduo, pero la forma en que se da el resultado es diferente. Consideramos que el ambiente de trabajo es diferente per se, el científico se desenvuelve en una atmósfera universitaria, el tecnólogo en un ambiente industrial (aunque éstos contextos no reflejan la complejidad de la Ciencia y la Tecnología, sí nos permiten analizar el cómo de la interfase). en la persona que realiza dichos resultados e inmediatamente los comunica a la comunidad científica, por medio de noticias, publicaciones, conferencias, etc.2. Realizar la investigación no le garantiza al Científico el reconocimiento de la comunidad científica, en los años 1771-1772 Karl Wilhelm Scheele logró aislar el oxígeno a partir de otras substancias, incluyendo el óxido de mercurio, pero sus resultados se publicaron en 1777 (5 años después); por su parte, en 1774-1775, Joseph Priestley aisló el oxígeno, a partir del óxido de mercurio y publicó sus resultados, lo cual ha permitido citar a Priestley como “el primero” en aislar el oxígeno, mientras que a Scheele se le puede recordar por sus otras grandes contribuciones científicas, mas no por tener el mérito de ser el primero en separar el oxígeno. Publicar los resultados de la investigación no basta para tener el reconocimiento de los demás científicos, también es necesaria una amplia difusión; Antoine L. Lavoisier es recordado por sus estudios, en el año 1770, sobre la conservación de la masa en el proceso de combustión; sin embargo Mijaíl V. Lomonosov realizó y publicó trabajos similares en 1740 (30 años antes), en Rusia, pero en aquella época el idioma (ruso) representó una restricción para su comunicación y difusión entre los científicos europeos, Lomonosov es recordado como un gran científico mas no por sus trabajos sobre la conservación de la masa en el proceso de combustión.3 Es decir, el trabajo científico es El Científico es libre de seleccionar sus propios problemas de investigación, dentro de un marco de referencia, los logros son reconocidos Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1 No.1 11 �De ciencia a tecnología importante cuando se publica y/o se da a conocer oportunamente a la comunidad científica. Si en el trabajo científico se tiene la libertad de definir el problema a investigar y es importante la comunicación (publicación) temprana de los resultados y el reconocimiento de los logros, en el caso de la Tecnología las condiciones son diferentes. El tecnólogo está limitado a resolver, y es evaluado, en función de los problemas definidos por la Empresa y la divulgación de los resultados se restringe para conservar la ventaja del desarrollo tecnológico ante la competencia. La Tecnología es importante cuando se materializa en el proceso, en el producto, y cuando tiene impacto en el Negocio. Tanto el científico como el tecnólogo trabajan en un ambiente agresivo, el científico entre individuos que buscan el “prestigio”,4 el tecnólogo entre empresas que buscan lograr un posicionamiento en el mercado. ¿QUÉ INFORMACIÓN MANEJA? Al inicio mencionamos algunas características de la información científica y tecnológica, con relación a su localización, acceso y costo. También podemos decir que la información que utiliza el científico es de tipo básico o ciencia pura, por su parte el tecnólogo utiliza principalmente información de nivel promedio que se relaciona con la aplicación y los beneficios obtenidos, más que sobre el entendimiento del fenómeno natural que ocurre. Los resultados de la Ciencia y el reconocimiento del científico están protegidos bajo la Ley de Derechos de Autor (Copyright), la Tecnología y la propiedad de la Empresa se protegen por medio de la Patente. Al momento de publicar, la Ciencia se apoya en la literatura 12 anterior de otros trabajos publicados y en los resultados del científico. La Tecnología normalmente refleja pocas referencias bibliográficas y patentes, pero hace referencia a los trabajos del mismo autor, muchos de ellos bajo la clasificación de “reportes internos”, publicados o no.5 No es raro que un Artículo científico tenga alrededor de 10 referencias pudiendo llegar hasta 50 o más. Por su lado el Artículo tecnológico puede no tener referencia alguna y en su caso 4-5 o menos, con la característica de ser referencias sobre aplicaciones similares, “testimoniales”, o conceptos de actualidad en la industria. La forma en que se manifiesta la Ciencia puede ser en modelos o algoritmos cuantitativos, diagramas, y explicaciones detalladas del funcionamiento del fenómeno natural y sus resultados obtenidos en la investigación; en pocas palabras es explicativa, y en otros casos puede ser predictiva. La Tecnología se manifiesta codificada o “escondida”, incorporada en el producto o servicio, sólo se habla del beneficio obtenido y sus resultados, además de los principios técnicos en que se basa (dichos principios son generalmente del dominio público). El científico generalmente utiliza las publicaciones especializadas como fuente de referencia para sus trabajos, por lo que normalmente forman la principal proporción del material que lee. El tecnólogo no lee mucho, y cuando lo hace selecciona principalmente el Ingenierías, Enero-Jumio 1998, Vol. 1 No.1 �Miguel A. Palomo González tipo de revistas sobre “Aplicaciones y Comercialización de Tecnología”, las cuales lo mantienen al día sobre nuevos desarrollos y obtiene “señales” de las acciones de la competencia. En contraste, dedica más tiempo al contacto con el cliente, consulta los catálogos de fabricantes de equipo original y los de vendedores (el científico consulta estos catálogos esporádicamente).6 LA COMUNICACIÓN Normalmente el científico pertenece a un grupo o sociedad científica que comparten actitudes e intereses de investigación, sin importar la localización geográfica o la Institución a la que pertenecen. Estos grupos se identifican como “colegios invisibles” en la literatura;7 pertenecer al grupo no siempre está formalizado, se basa en la producción de trabajos de investigación, juzgados por los otros miembros del grupo (al que hacen referencia como “comunidad científica”, en sentido restringido). La selección libre de los objetivos de investigación está determinada por una combinación de las preferencias individuales y las normas del grupo. El objetivo general del grupo es la generación del conocimiento científico; el premio para el individuo es el reconocimiento, por parte de los colegas científicos, basado en el valor y lo riguroso del El tecnólogo trabaja en una trabajo.8 organización orientada al beneficio y sobrevivencia del negocio, la empresa controla los problemas de investigación y evalúa los resultados basándose en el impacto en el posicionamiento del negocio en el mercado. La comunicación oral es diferente, el científico discute su trabajo con sus colegas del grupo, sin temor a que sus ideas sean Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1 No.1 “pirateadas”. El tecnólogo discute su trabajo internamente, no puede comentarlo con alguien del exterior, únicamente previa autorización de la empresa o por que ya está protegido por una patente. El científico asiste a conferencias y simposios científicos con el fin de mantener el contacto con otros colegas y discutir informalmente sus avances de investigación. El tecnólogo frecuenta conferencias y simposios sobre aplicaciones, logros y desarrollos de la tecnología, con el fín de mantenerse al día sobre la tendencia de la industria. Algunos de los organizadores de estos eventos están sensibilizados, sobre los tipos de asistentes, de tal forma que pueden dividir el evento en temas ‘científicos” y “tecnológicos”, programar diferentes fechas para cada uno, o clasificar los expositores en base a los temas. Mientras que la Ciencia expone “lo último” en la frontera del conocimiento, es decir los últimos avances logrados. La Tecnología presenta lo que está listo para ser utilizado como bienes y servicios, sin mencionar que puede pertenecer a 2, 3 o más generaciones tecnológicas que están por venir, es decir, la Tecnología que estamos viendo hoy pudo haberse probado útil a nivel laboratorio años antes (por ejemplo: el primer Horno de Microondas se inventó en 1946). ¿Por qué no se introduce el producto cuando está probado?. Una manera simple de contestar sería: porque el mercado aún no está listo para recibir el Producto/Servicio, posiblemente porque la necesidad no es inmediata o porque no existen las condiciones económicas que lo justifiquen, entonces podemos esperar el momento; otra manera de explicarlo es porque puede existir un riesgo de “canibalismo” entre productos de la empresa, sólo cuando la tecnología está en su etapa de madurez o inicia su etapa de obsolescencia, la empresa puede decidir el lanzamiento de la siguiente generación. Pero cuando la competencia es severa, al hacerse obsoleta la tecnología de la empresa se acelera la introducción de la siguiente 13 �De ciencia a tecnología generación, como en el caso de la Industria de la Computación. LA TRANSFERENCIA DE LA CIENCIA Para que la ciencia se transforme o materialice en tecnología es necesario tomar en cuenta las variables de Tiempo y Costo (variables que son mejor comprendidas por la empresa). En estos casos, en la empresa se habla de Proyectos Tecnológicos, y la Ciencia toma las connotaciones de ciencia Aplicada o Investigación Aplicada, para distinguirla de la Ciencia/Investigación Pura o Básica, la que se considera asunto de las universidades y el gobierno. Pero si la ciencia se construye a partir de la “frontera del conocimiento” y la tecnología a partir del “estado del arte” tecnológico, es de esperarse que encontremos diferentes modelos explicativos de cómo inducir una vinculación entre ciencia y tecnología que desemboque en un proyecto tecnológico exitoso. Sin embargo, es probable que encontremos pocas evidencias de que los éxitos en tecnología sean consecuencia de los avances de la ciencia; pues en la mayoría de los casos la ciencia y la tecnología se desarrollan independientemente,9 y que, en general, el concepto “Science-Push” tiene resultados mínimos. Por otra parte, el análisis de la “novedad” de los conceptos científicos en los Proyectos Tecnológicos de éxito, es decir, la antigüedad de los conceptos científicos utilizados en la tecnología, nos puede ayudar a evaluar el impacto de los avances de la ciencia. Los reportes realizados en la década de los 70’s, muestran que el concepto de “novedad” pueden tener, en promedio, un periodo de antigüedad de 10-12 años.10 Lo anterior hace indicar que los 14 conceptos “Technology-Pull” y “Market-Pull” son los principales modelos que permiten que la ciencia se incorpore a la tecnología, es la tecnología o el mercado los que presentan el problema a resolver por la ciencia, por ser una necesidad o un fenómeno natural mal entendido por el tecnólogo. La ciencia responde con una solución al problema de la tecnología para, a su vez, satisfacer una necesidad latente en el mercado. Visto así, en la medida que el Científico toma en cuenta los Objetivos y Variables que presionan al Tecnólogo y su trabajo científico se orienta a mejorar el Estado del Arte Tecnológico, al menos podemos esperar lo siguiente: sus contribuciones al Conocimiento del Fenómeno Natural tendrán un impacto de más corto plazo en la Tecnología y, al mismo tiempo que genera una Tecnología Competitiva, reduce el riesgo en los Proyectos de Vinculación. REFERENCIAS: 1. Allen T. J.. Distinguishing Science from Technology. En: The Human Side of Managing Technological Innovation. Katz R. (ed.), OUP, New York, 1997, p. 307-319 2. Ladendorf, J. M.. Information Flow in Science, Technology and Commerce. Special Libraries, v. 61, n. 5, may-june 1970, p. 215-222 3. Asimov I… Viaje a la Ciencia. Tikal, México, 1997, p. 72 4. Ladendorf, op. cit., p. 216 5. Ladendorf, op. cit., p. 226 6. Allen, op. cit., p. 313 7. Ladendorf, op. cit. p. 216 8. Ladendorf, op. cit., p. 216 9. Allen, op. cit., p. 317 10. Allen, op. Cit., p. 318 Ingenierías, Enero-Jumio 1998, Vol. 1 No.1 �Geometría de Fractales y Autoafinidad en Ciencia de Materiales ! Ubaldo Ortiz Méndez* Moisés Hinojosa Rivera* INTRODUCCION Al paso del tiempo, la visión que el Hombre tiene de la realidad ha cambiado, la tierra no es plana. El Hombre, después de haber tomado conciencia de la realidad no se conformó con solo contemplarla. Después de observarla trató de comprenderla y así poder describirla. Ahora el Hombre puede decir como es la realidad con mucha precisión. En este trabajo, se busca describir a través de algunos ejemplos, una parte de esa realidad, aquella que tiene que ver con lo material. Para esta parte de la realidad, existen Ciencias ya muy maduras. Las matemáticas y la física, entre otras, son ciencias formales. En ellas tenemos conceptos, teorías, herramientas que nos permiten describir lo material. Sin embargo, a partir de la década pasada, esta descripción de lo material se vuelve más precisa gracias al uso de una naciente ciencia, la Geometría de Fractales. Esta ciencia pertenece a las matemáticas y como las otras geometrías, tiene que ver con las formas que toma lo material.* El objeto de estudio de este artículo son las estructuras de algunos materiales, particularmente las fronteras entre los granos y cómo cambian éstas cuando el material es deformado, además discutimos en este trabajo las características de autoafinidad de las superficies de fractura de los metales. Nos interesa saber por ejemplo qué tan recta es una frontera de grano, cómo cambia la frontera de grano cuando el material es deformado. Se hace uso de esta Geometría porque nuestra visión de la realidad es que “las nubes no son esferas, las montañas no son conos, las líneas costeras no ! Proyecto galardonado con el Premio de Investigación de la UANL. 1996, otorgado en 1997. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol.1, No.1 son círculos”, ni los granos son poliedros, ni las fronteras de grano son líneas rectas. La visión de la estructura de los materiales debe de cambiar. † En la Física, a principios de siglo se demostró que no bastan sólo tres dimensiones para ubicar a la materia, es necesaria una cuarta, el Tiempo. En la actualidad, en este trabajo como ya en muchos otros se ha hecho, ilustramos que para saber cuanto espacio ocupa la materia no son suficientes dimensiones enteras, la materia no está contenida exactamente en una dimensión, ni en dos ni en tres. La materia ocupa parte de esas dimensiones. En la realidad no existen líneas rectas, ni planos ni poliedros como los descritos por la Geometría Euclidiana. En la realidad existen Fractales, objetos geométricos con dimensiones que pueden ser fraccionarias. Los fractales son objetos irregulares, rugosos, porosos o fragmentados y que además poseen estas propiedades al mismo grado en todas las escalas. Es decir, estos objetos presentan la misma forma si son vistos de lejos o de cerca. * Doctorado en Ingeniería de Materiales, FIME-UANL E-mail: uortiz@ccr.dsi.uanl.mx 15 �Geometría de fractales y autoafinidad en ciencia de materiales Así mismo, en este trabajo vemos que la medida de estos objetos que constituyen lo material depende del instrumento de medición. El perímetro de un grano no tiene una medida absoluta, ésta depende de la resolución y de la magnificación a la cual está operando el instrumento de medición. Finalmente como el tiempo y el azar forman parte de toda realidad, estos son incluidos cuando queremos saber como cambian las estructuras al paso del tiempo. GEOMETRIA DE FRACTALES Mandelbrot desarrolló una nueva geometría que permite el estudio de las formas naturales, identificando una familia de formas demasiado irregulares para ser descritas mediante la geometría euclidiana a las que llamó fractales. El término proviene del latín fractus, el correspondiente verbo frangere significa “romper, crear fragmentos irregulares”. El término “fractal” transmite la idea de que un objeto es irregular, se puede descomponer en fragmentos que son parecidos al todo y es de dimensión fraccionaria. La geometría euclidiana describe por medio de fórmulas, asigna dimensiones enteras a los objetos y es adecuada para describir objetos hechos por el hombre. En contraparte, la geometría fractal describe por medio de algoritmos, permite dimensiones fraccionarias y es adecuada para describir formas naturales. Matemáticamente, un fractal es un subconjunto de un espacio métrico para el cual su dimensión de Hausdorff-Besicovitch, DH-B es estrictamente mayor que su dimensión topológica, DT . La dimensión de HausdorffBesicovith no está restringida a tomar valores enteros. Esta definición, sin embargo, excluye algunos conjuntos que son considerados 16 fractales. No existe una definición de los fractales que sea plenamente satisfactoria. Los fractales generalmente poseen algún tipo de autosimilitud, puede decirse que están formados por partes pequeñas que se parecen al todo. Esta similitud puede ser geométricamente estricta o bien puede ser solamente aproximada o estadística. Por ejemplo, el conjunto de Cantor, Fig. 1, está formado por dos copias estrictamente similares de sí mismo y la curva de von Koch, Fig. 2, está formada por cuatro réplicas. Un fractal natural como un árbol está formado por múltiples copias, que son las ramas, aproximadamente similares al todo. A su vez las ramas contienen copias de sí mismas, las subramas. En este ejemplo, la autosimilitud es solo aproximada o estadística y recibe entonces el nombre de autoafinidad. Fig.1.- El conjunto de Cantor, con dimensión fractal = 0.6319. MANIFESTACIÓN DE LA IRREGULARIDAD EN LA MICROESTRUCTURA DE LOS MATERIALES. Los matemáticos han creado curvas irregulares isotrópicas, como la curva de Von Koch, que muestran exactamente el mismo aspecto a cualquier grado de detalle que se les observe, estas curvas son llamadas autosimilares. En la naturaleza no existe la autosimilitud estricta, como no existen círculos ni líneas rectas. La irregularidad es anisotrópica y limitada, solo se presenta la autosimilitud estadística o autoafinidad. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1 No. 1 �Ubaldo Ortíz Méndez, Moisés Hinojosa Rivera grano son aparentemente rectas, como se muestra en la Fig. 4. Fig. 3.- Frontera de grano irregular en una muestra de un acero inoxidable. 1000X. Fig. 2.- Construcción de la curva de von Koch. Su dimensión fractal es de 1.2618. La irregularidad de la microestructura de los materiales se manifiesta de diversas maneras, en la Fig. 3 vemos la irregularidad de una frontera de grano de un acero inoxidable, vista mediante microscopía óptica. En baja magnificación esta irregularidad no es detectable, las fronteras de Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 Fig.- 4. Microestructura de un acero inoxidable, las fronteras de grano muestran fronteras de apariencia recta al ser observadas a la magnificación de 100X. La longitud de una línea euclidiana es fija, tiene un valor único. Sin embargo las fronteras de grano, al igual que otras curvas naturales, muestran que sus 17 �Geometría de fractales y autoafinidad en ciencia de materiales longitudes aumentan al observarlas y medirlas bajo el microscopio a magnificaciones cada vez mayores. La Tabla I muestra este efecto en la medición de la longitud perimetral de un grano en un acero inoxidable. Este efecto lo muestran muchas estructuras naturales, como las líneas costeras, que originalmente fueron analizadas por Richardson, por eso a este efecto se le conoce como efecto Richardson. Al gráfico donde se plasma la longitud medida contra la resolución de medición se llama gráfico de Richardson. En dichos gráficos, una curva euclidiana presentaría una línea asintóticamente horizontal, por tener una longitud que es la misma para cualquier resolución con que se le mida, sin embargo, una curva irregular natural, como una frontera de grano, mostrará una recta con una pendiente que será mayor entre mayor sea su grado de irregularidad o autoafinidad. Tabla I. Longitudes perimetrales para un grano en un acero inoxidable. Magnificación la pendiente de la recta de regresión. La Fig. 5 muestra el gráfico de Richardson para una frontera de grano de un acero inoxidable, el efecto Richardson, que implica autoafinidad, se manifiesta claramente, el valor de la dimensión fractal para este grano fue de 1.046. En la Fig. 6 se muestra el gráfico de Richardson para otro grano de acero inoxidable, en este caso se encuentra que este grano presenta no una, sino dos dimensiones fractales, en intervalos con resolución de medición diferentes separados por un punto de quiebre. A la dimensión fractal que se manifiesta en el intervalo de menor resolución de medición, a la derecha en el gráfico de Richardson de esta figura, se le llama dimensión fractal de estructura ya que describe la irregularidad de la morfología o estructura general del grano. Mientras que a la dimensión fractal que se manifiesta en el intervalo de mayor resolución de medición se le llama dimensión fractal de textura, ya que cuantifica la irregularidad de los detalles finos de la frontera de grano. AISI 304, 30% longitudinal, grano 1 Longitud (micrones) 0.45 50X 127.6 100X 133.3 200X 137.6 400X 142.5 1000X 147.4 El parámetro que cuantifica el grado de irregularidad es la dimensión fractal, D, que a partir de un gráfico de Richardson se puede obtener mediante la relación D=1-m, donde m es 18 0.40 0.35 0.001 0.01 Lamda D=1.046, r=0.99 0.1 Fig. 5.- Gráfico de Richardson para un grano individual en las muestras deformadas a 30%, en las abcisas ¨Lamda¨ es el factor de calibración normalizado con respecto al diámetro de Feret, en la ordenada, LogPeriNorm es el perímetro normalizado. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1 No. 1 �Ubaldo Ortíz Méndez, Moisés Hinojosa Rivera mediante el coeficiente de rugosidad o coeficiente de Hurst. El coeficiente de Hurst, H, en el caso de superficies, está relacionado a la dimensión fractal por la expresión D=3-H. 304, 50% longitudinal, grano 3 0.45 0.40 0.35 0.30 0.001 0.01 0.1 Lamda Estructura, De=1.144 Textura, Dt=1.019 Fig. 6.- Gráfico de Richardson para un grano que manifiesta dos dimensiones fractales, la dimensión de estructura en el intervalo de menor resolución y la dimensión de textura en el intervalo de mayor resolución de medición. La Fig. 7 muestra el efecto que produjo la deformación plástica de tensión sobre una muestra de acero inoxidable. Nótese el alargamiento de los granos en la dirección de aplicación del esfuerzo. Se sabe que la deformación introduce desorden en la microestructura, sin embargo el análisis fractal de las fronteras de grano no muestra diferencias estadísticamente significativas en los valores de dimensión fractal. ¿Existirá algún efecto de la deformación o la rapidez de la misma sobre el punto de quiebre? La irregularidad de las estructuras de los materiales se manifiesta también en las superficies de fractura, que han sido estudiadas mediante la geometría fractal desde mediados de la década pasada. La irregularidad de las superficies de fractura se manifiesta a través de la rugosidad y actualmente se cuantifica Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 Fig. 7.- Granos alargados por deformación en tensión en acero inoxidable. 100X. En la Fig. 8 vemos la superficie de fractura de una aleación de níquel, esta superficie fue obtenida mediante un ensayo de fatiga. El análisis de autoafinidad de superficies de fractura se facilita estudiando cortes de la fractura, de manera que se puedan aplicar los métodos al análisis de los perfiles. En la Fig. 9 vemos los perfiles obtenidos sobre las superficies de fractura de una aleación de níquel para muestras con dos tamaños de grano diferentes. La diferencia de tamaños de grano provoca una variación en la amplitud de la rugosidad, pero en ambos casos el coeficiente de rugosidad tiene el mismo de valor de 0.8, equivalente a una dimensión fractal de 1.2 en los perfiles y de 2.2 en las superficies. 19 �Geometría de fractales y autoafinidad en ciencia de materiales Fig. 8.- Superficie de fractura por fatiga en una aleación de níquel. Se ha especulado que el valor del coeficiente de rugosidad es “universal”, ya que el valor de 0.8 se encuentra en una diversidad de materiales fracturados bajo diferentes condiciones de carga. Sin embargo, cuando el análisis de autoafinidad se realiza a resoluciones de medición de orden submicrométrico, se detecta otro régimen de autoafinidad, de manera análoga a lo que se encuentra en las fronteras de grano que presentan dos dimensiones fractales según la resolución con que se midan. Este régimen de autoafinidad muestra un coeficiente de rugosidad de 0.5 para una diversidad de materiales. El punto de quiebre entre ambos regímenes parece estar relacionado a longitudes características de la microestructura, pero existen aun muchas interrogantes, sobretodo cuando se consideran los efectos de la plasticidad y los efectos cinéticos. 20 Fig. 9.- Perfiles sobre superficies de fractura en muestras de níquel con diferentes tamaños de grano. Los tamaños de grano fueron de 10 y 80 micrómetros. CONCLUSIONES Hemos visto a través de ejemplos la manifestación de la irregularidad en los materiales, las fronteras de grano no son líneas euclidianas, son líneas irregulares que presentan el efecto Richardson, poseen una dimensión fractal medible. Más aún, pueden presentar dos dimensiones fractales en diferentes intervalos de precisión de medición. La dimensión de estructura cuantifica la irregularidad de la forma general de los granos, la dimensión de textura cuantifica la irregularidad fina de las fronteras. De la misma manera, las superficies de fractura son objetos fractales naturales y presentan también dos regímenes de autoafinidad según la resolución de medición con que se analicen. Existen muchas interrogantes sobre los efectos cinéticos en la estructura autoafin de las fronteras de grano y de las superficies de fractura. Pero es claro que Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1 No. 1 �Ubaldo Ortíz Méndez, Moisés Hinojosa Rivera estamos ante el desarrollo de una nueva visión de la estructura de los materiales. En esta nueva visión, la morfología de los materiales está formada por estructuras con formas muy variadas, formas que existen entre las dimensiones enteras. Estructuras que crecen o disminuyen sin cambiar de forma al ser vistas a través del microscopio, estructuras que cambian con el tiempo, tiempo que lo cambia todo. Bibliografía 1. Mandelbrot, The Fractal Geometry of Nature, W. H. Freeman and Co., New York, 1982. 2. Hinojosa, Tesis Doctoral, UANL, 1996, trabajo ganador del premio de investigación UANL 1996. 3. Hinojosa, V. Trejo and U. Ortiz. “Fractal Analysis of the Microstructure of AISI 304 Steel”. Materials Research Society Symposium Proceedings Vol. 407. pp. 411416. Materials Research Society, Pittsburgh, Pennsylvannia, 1996. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 4. Hinojosa, V. Trejo and U. Ortiz. “ Análisis fractal de la microestructura de acero inoxidable AISI 304”, Memorias del XVIII Simposio Nacional de Siderurgia, Instituto Tecnológico de Morelia, pp. 26.1-26.9, Instituto Tecnológico de Morelia, 1996. 5. Hinojosa, R. Rodríguez and U. Ortiz. “Microstructural Fractal Dimension of AISI 316L Steel.” Materials Research Society Symposium Proceedings Vol. 367. pp. 125-129. Materials Research Society, Pittsburgh, 0Pennsylvannia, 1995. 6. Hinojosa, N.A. Rodríguez and U. Ortiz. “Dimensión Fractal de Carburos en Aceros para Herramientas”. Memorias del XVII Simposio Nacional de Siderurgia, pp. 16.1- 16.10. Instituto Tecnológico de Morelia, 1995. 7. Mandelbrot, D. Passoja y A.J. Paullay. Nature, 1984, 304, p. 771. 8. Hornbogen, Fractals in Microstructure of Metals, International Materials Reviews, No. 6, p. 277, 1989. 9. Bouchaud, Scaling properties of cracks, J. Phys. Condens. Matter 9 (1997) 4319-4344. 21 �Sentido común: una filosofía para la vida cotidiana ! Juan Gerardo Garza Treviño* La sabiduría del sabio no es más que sentido común en grado poco común. W. R. Inge. I. ¿QUÉ ENTENDEMOS POR SENTIDO COMÚN? El lenguaje común o coloquial nos recuerda que el sentido común es el menos común de los sentidos. Tal vez para dejar claro que es un atributo que no lo encontramos con frecuencia y que a pesar de ello es no sólo deseable sino necesario en todo ser humano. 4. 5. El sentido común, que los antiguos llamaban buen sentido ha sido preocupación para la humanidad desde la antigüedad. 1. Aristóteles 2. 3. entendió con esa expresión la capacidad general de sentir, a la cual atribuyó una doble función, a) la de constituir la conciencia de la sensación, o sea “el sentir de sentir”, ya que tal conciencia no pertenece a ningún sentido particular.; b) la de percibir las determinaciones sensibles comunes a varios sentidos, como el movimiento, el reposo, la figura, el tamaño, el número, la unidad. Adoptado el concepto del sentido común por Avicena pasó a la escolástica medieval en Santo Tomás y por consiguiente fue utilizado por todos los autores que se inspiraron en Aristóteles.* En el uso de los autores clásicos latinos, el término tiene el significado de hábito, gusto, 6. 7. 8. 9. ! Ponencia presentada en el Simposio sobre “Educación de Valores, Actitudes y Sentido Común en la Ingeniería”, FIME UANL, Viernes 18 de Julio de 1997. 22 * modo común de vivir o de hablar. En este sentido, Cicerón advierte que para el orador es gravísimo defecto, “aborrecer del género vulgar del discurso y de la costumbre del sentido común”. Séneca afirma que la filosofía pretende desarrollar el sentido común. Vico no hizo mas que expresar en una fórmula lapidaria la tradición de los autores latinos. “El sentido común es un juicio sin ninguna reflexión individual, habitualmente sentido por todo un orden, por todo un pueblo, por toda una nación o por todo el género humano”. La escuela escocesa adopta la expresión para designar las creencias tradicionales del género humano, los que los hombres creen o deben creer. El sentido común es para esta escuela el criterio último de juicio y el principio que dirige todas las dudas filosóficas. Dewey destaca el carácter práctico del sentido común “está formado por tradiciones, ocupaciones, técnicas, intereses e instituciones establecidas de un grupo”. René Descartes afirmaba con toda razón al referirse al sentido común, “No basta tener un sano juicio, lo principal es aplicarlo bien”. Kant afirma que el sentido común es la facultad del sentimiento para juzgar acerca de los objetos en general. La inteligencia común de la que habla Kant es el sentido común de los escritores latinos y de la escuela escocesa y es, también, el significado de la expresión en el lenguaje corriente.† Sentido común es en nuestro lenguaje contemporáneo: buen sentido o sensatez. Capacidad de juzgar y obrar acertadamente. Sensatez se aplica a la persona que piensa, habla y actúa de manera acertada o conveniente sin cometer imprudencias. Centro de Valores Eticos, ITESM, Campus Monterrey Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Juan Gerardo Garza Treviño Una persona que tiene sentido común se le llama cuerdo, equilibrado, prudente, razonable. Tiene como atributos la lucidez, la serenidad y el sano juicio. 10. Buen sentido o sentido común es esa sabiduría que tienen las personas independientemente de su preparación o conocimientos para enfrentar la vida. Sentido común es ver o evaluar las cosas con profundidad y acierto. Es descartar lo accidental e ir a lo esencial. Es reducir la complejidad de un problema o situación y replantearlo con meridiana claridad. Sabiduría para juzgar y decidir con oportunidad. II. ¿PORQUE NOS INTERESA EL SENTIDO COMÚN? Entre las razones principales podríamos señalar las siguientes: 1. Requerimos 2. 3. 4. del sentido común como una sabiduría para la vida. Los axiomas para conocernos y conocer a los demás. Como seres humanos necesitamos formular una filosofía personal. Es indispensable poder contar con una serie de criterios que nos ayuden a vivir mejor. III. LOS ENEMIGOS DEL SENTIDO COMÚN. Erich Fromm señalaba con gran conocimiento y sentido común que la época contemporánea se caracteriza por extravíos de la conciencia. Llama a estos extravíos obstáculos para aprender el arte de vivir. Entre otros, hay los siguientes: Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1 No.1 La vida sin esfuerzo y sin dolor La gente se ha convencido de que todo aún las tareas más difíciles deben poder cumplirse con muy poco o con ningún esfuerzo. Vivir bien es vivir sin esfuerzo El ideal de la vida sin dolor es semejante Otro enemigo del sentido común es el de que hay que evitar en toda circunstancia, el dolor físico y particularmente el mental. Los analgésicos, los sedantes o los tranquilizantes son uno de los medios para escapar a cualquier sufrimiento o molestia por mínima que sea. El miedo al autoritarismo y el ideal del capricho. Otro obstáculo en el camino al ser, señala Erich Fromm es el miedo a todo lo que se considere autoritario, impuesto o que exija disciplina. La libertad se ha convertido en un mito, ser feliz es ser libre y ser libre es hacer lo que se quiera. La sabiduría para vivir o el bien vivir se han visto en grave riesgo en el mundo moderno y la postmodernidad. El mundo moderno ha creado una visión reduccionista del ser humano. La vida ha dejado de ser una aventura que se disfruta con la herencia espiritual de nuestros antepasados. El ser humano no tiene que aprender a vivir, las reglas que dominan en el mundo son tres: poder, dinero y placer. ¿Cuáles son las consecuencias de la modernidad? ¿De que ha servido el progreso? • Vacío espiritual y ausencia de sentido en el mundo moderno. • Imperio de lo débil o de lo light. • Mentalidad calculadora que reduce todo a cifras. • Lo importante es lo grande. • La era de los récords o de los guiness. • El dinero no como medio sino como fin. • Reducir todos los ideales a ganar más. 23 �Sentido común: una filosofía para la vida cotidiana • Aburrimiento que debe remediarse con novedades. • El imperio de lo nuevo es lo que vale. • La vida organizada en función de la utilidad. • Individualismo y egoísmo. • Imperio de la información - ausencia de convicciones. IV. LOS GRANDES DEL SENTIDO COMÚN: Imposible hacer un recuento de la sabiduría universal del sentido común. Me referiré sólo a algunos de mis preferidos aceptando de antemano que dejo a otros importantes y destacados sin mención alguna. Juan Huarte de San Juan (1526-1588) Miguel de Cervantes (1547-1616) Baltasar Gracián (1601-1658) Miguel de Montaigne (1533-1599) Juan Huarte de San Juan. Examen de ingenios para las ciencias. Examen de ingenios versa sobre la perfección de los estudiosos. Sus fuentes son los clásicos Platón, Homero, Galeno, Cicerón, Demóstenes. El doctor Huarte redactó miles de sugerencias que descubren su capacidad para calar, en ingenios y actitudes, caracteres y conducta. Miguel de Cervantes. Cualquier página de El Quijote es una muestra de la profunda sabiduría de la vida. Cervantes tipificó hasta por su expresión corporal a sus personajes. Una novela que se vuelve clásica porque su esencia es la vida misma. 24 Baltasar Gracián. El discreto es un ensayo en la que estudia las condiciones que ha de tener el hombre de mundo. Manual práctico para todo aspirante a la discreción. Los temas no podrían ser más sugestivos: El buen genio, el ingenio, señorío en el hacer y en el decir, diligencia con inteligencia, prudencia y entereza. Discreto significaba al hombre cuerdo y de buen seso que sabe ponderar y dar a cada uno su lugar. Miguel de Montaigne. La búsqueda de un arte de vivir. Para Montaigne filosofar es aprender a morir. Cualquiera de sus temas es un descubrimiento a la sensatez. Como nos enseña aquél en el que reflexiona de la educación de los niños, o también el que aborda con las enseñanzas de cada día el tema siempre clásico de la amistad. V. LAS FUENTES DEL SENTIDO COMÚN. Se ha dicho con razón que las fuentes del sentido común son la experiencia, la observación y la tradición. Sin embargo, ¿dónde encontrar las fuentes de esa sabiduría de la vida? En mi búsqueda personal he descubierto una inagotable fuente del sentido común en las sentencias, los proverbios y en los refranes. Un dicho popular, sentencioso y breve, de verdad comprobada, generalmente simbólico y expuesto en forma poética, que contiene una regla de conducta u otra cualquiera enseñanza. (Francisco Rodríguez Marín). Casi siempre hablamos de adagios como la expresión que tiene un sentido doctrinal. A los proverbios les atribuimos un significado moral. En cambio llamamos aforismos a las sentencias que proponen alguna regla de ciencia o arte. En realidad, todos expresan verdades que ayudan a gobernar la Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Juan Gerardo Garza Treviño vida. Son el resultado de la experiencia, su punto de partida fue la observación de algún fenómeno físico o moral, repetido y constante en sus efectos. Los refranes y sentencias siempre dicen la verdad y que son dignos de fe es cosa admitida por el pueblo guiado por el sentido común. Los mismos refranes lo dicen “refranes que no sean verdaderos y febreros que no sean locos, pocos”. El sentido común es el sutil aprendizaje que proporciona la vida. Experiencia aquilatada en una serie de principios para vivir mejor. El sentido común está condensado en esas sentencias anónimas, ideadas y formuladas como una gran conciencia colectiva. Esas frases ideadas y formuladas con la intención de rescatar de la experiencia de la vida diaria, un aprendizaje, una lección o una enseñanza. • Dejar lo cierto por lo dudoso, no es de hombre juicioso. • La gloria se alcanza en palacio, la fortuna en el mercado y la virtud en el desierto. • Hombre refranero, hombre medido y certero. VI. LOS TEMAS PREFERIDOS DEL SENTIDO COMÚN. “La vida observada desde el punto de vista de su origen y de las sucesivas fases de crecimiento y madurez; de las situaciones más comunes en que se encuentra y de las múltiples actividades que desarrolla tales como nacer y crecer, vivir en familia, ser estudiante, cuidar de la salud y enfermar, comer y beber, hablar y callar, participar de la condición humana al vivir en sociedad, trabajar en un oficio o profesión, enamorarse y formar un hogar, practicar la Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1 No.1 religión, sufrir las miserias humanas, envejecer y, por último morir”. Sobre la vida: • Vive bien y no pidas nada. • La vida es siempre demasiado corta para el afortunado y excesivamente larga para el desgraciado. • Nuestra vida depende esencialmente de los que viven con nosotros. • Las fortunas de los hombres son tan inciertas e inseguras como los vientos y las nubes del cielo. • Cuando el hombre empieza a luchar consigo mismo, es señal de que vale algo. Sobre el trabajo: • Quien con amor trabaja a otro lleva ventaja. • No hay cosa fácil que sea que el desinterés no lo haga difícil. El trabajo aleja de nosotros tres grandes males: el hastío, el vicio y la necesidad. • Cuando te sientes a comer, ganado lo has de tener. • Lo bien hecho siempre es de provecho. • No digas todo lo que sabes ni hagas todo lo que puedes. • Música pagada no hace buen son. • El decir y el hacer son dos cosas diferentes. • El que comienza muchas cosas, termina pocas. Sobre la salud: • El médico cura y la naturaleza sana. • Quien bien come y bien digiere, de viejo se muere. • Enfermedad que no estorba para dormir o comer, poco médico ha menester. • Todo es bueno con medida. • El que come hasta enfermarse, tiene que llenar hasta reponerse. • Los tres grandes médicos son la naturaleza, el tiempo y la paciencia. 25 �Sentido común: una filosofía para la vida cotidiana Sobre el dinero - fortuna: • El que desprecia un centavo deseará después un peso. • El hombre que desea más, es siempre pobre. • El dinero que llega con facilidad, también se va fácilmente. • Quien no sabe cuánto gasta, gasta cuanto gana. • Si vives según el orden de la naturaleza nunca serás pobre, y si vives según los caprichos del mundo nunca serás rico. • El hombre totalmente pobre no existe, porque todo pobre posee algo que es suyo. •Es a los ricos a quienes faltan más cosas. Sobre el tiempo y su administración: • No dejes para mañana lo que tienes que hacer hoy. • Lo que no se comienza, nunca se acaba. • La diligencia es la madre de la buena aventura. • La mejor de las horas es ahora. • Cada día es el mejor del año. • Mi tiempo es el campo que yo siembro. • Es mejor una palabra a tiempo que dos después. Sobre la educación: • Comiendo vencemos el apetito, estudiando vencemos la ignorancia. • Para la virtud educación; y para la ciencia instrucción. • Para mucho saber, no basta leer; hay que vivir y hay que ver. • Quién me enseñe solo un día será mi tutor toda la vida. • Aquél que en el estudio no avanza diariamente, retrocederá en la misma medida. 26 Sobre la felicidad: • Toda la felicidad posible de este mundo consiste en cultivar las actividades para las que nos sentimos con vocación y actitudes. • La verdadera felicidad consiste en esperarla. • La felicidad, una larga vida y salud son deseos comunes a todos los hombres. • Ningún hombre es libre si no sabe mandarse a sí mismo. • Si no puedes lo que quieres, quiere lo que puedas. • No hay alegrías sin tristezas. Sobre la muerte: • Si todavía no conocemos la vida, ¿Cómo podemos conocer la muerte? • Eres hijo de muertos y beberás la misma agua que ellos. • La muerte siempre es traidora, no dice ni el día ni la hora. • Morir es acabar de vivir, pero acabar de vivir es otra cosa que morir. • Para morir nacemos, y tal vivimos que parece que no lo sabemos. • El arte de vencer es el de despreciar la muerte. • Se nace para morir; se muere para vivir. Sobre el sufrimiento: • Más enseña la adversidad que la prosperidad. • ¿Por que llorar por la vasija rota? No se puede recoger el agua derramada. • Cuenta por bienes, los males que no tienes. • Hay males que traen bienes y hay bienes que traen males. • Lo más difícil es extraer dulzura de todo aquello que es amargo. • Cuanto piensa uno en sí mismo, menos desgraciado es. • Al mal tiempo, buena cara. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Juan Gerardo Garza Treviño Sobre la vida social: • No esperes nada de aquel que promete mucho. • Es prudente quien conoce a los demás. • Si quieres evitarte disgustos, ignora lo que los demás piensen de ti. • El hombre que está siempre satisfecho de sí mismo, raras veces lo está de otros, y éstos lo están poco de él. moderación, la generosidad, la simplicidad, tolerancia, la buena fe o el sentido del humor. la La prudencia: La prudencia es la disposición que permite discernir correctamente lo que es bueno de lo que es malo. La prudencia la podríamos llamar el sentido común pero al servicio de una buena voluntad. La prudencia tiene algo de instrumental, se pone al servicio de los fines y sólo se ocupa por sí misma de la selección de los medios. La prudencia supone controlar el riesgo, la incertidumbre, el azar, lo desconocido. La prudencia es el arte de evaluar, es el deseo lúcido, razonable. El hombre prudente no sólo está atento a lo que acontece, sino a lo que puede acontecer. Virtud del porvenir incierto, virtud de paciencia y anticipación. La moderación: No se trata de no disfrutar, ni de disfrutar lo menos posible, eso no es moderación, es ascetismo. No se trata de disfrutar menos, sino mejor. Es un gusto esclarecido, dominado, cultivado. La moderación nos torna dueños de nuestro placer, en lugar de ser sus esclavos. Sufrir nuestro cuerpo es una desgracia; disfrutar y ejercitarlo una dicha. Ser temperante o moderado es contentarse con poco, pero no es lo poco lo que importa: importa el poder y la satisfacción. Es una virtud ordinaria y humilde: virtud de norma y de mesura. Es la regulación voluntaria para mantener el equilibrio en vida. VII. ¿QUÉ FUNDAMENTA EL SENTIDO COMÚN? Valores y virtudes son el fundamento del sentido común. La búsqueda de lo valioso o el deseo de mejorarnos con atributos que nos hacen crecer son la clave en la que se sustenta el sentido común. es decir, es inseparable de valores y virtudes tales como la prudencia, la Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1 No.1 La generosidad: La generosidad es lo contrario del egoísmo tal como la magnanimidad es lo opuesto a la pequeñez. El corazón del hombre está repleto de basuras, decía Pascal, porque sólo está repleto de sí mismo. No se trata como en la justicia de dar a cada quien lo suyo, sino de regalarle lo que le falta, lo que tú 27 �Sentido común: una filosofía para la vida cotidiana tienes. Ambas virtudes se complementan en la relación con el otro, pero la generosidad es más subjetiva, más efectiva, más espontánea. Dar cuando se ama, está al alcance de cualquiera. Tal vez ni siquiera sea dar pues no perdemos nada. Los verdaderos amigos decía Montaigne, no pueden prestarse ni darse nada, porque todo es común entre ellos. La generosidad nos invita a dar a quienes no amamos, tanto más cuanto más necesiten y mejor situados estemos para dar. Ser generoso es hacer el esfuerzo de amar y actuar en consecuencia. La generosidad a una ética del amor. El amor es la meta, la generosidad el camino. La gratitud: La gratitud es la más agradable de las virtudes y no es sin embargo, la más fácil. La gratitud nada tiene que dar: sólo el placer de haber recibido. La gratitud es participación. Dar gracias es compartir. Ese placer que te debo no es para mí solo. Esa alegría es nuestra. Alegría en retorno. La gratitud es esta alegría de la memoria. El recuerdo gozoso de lo que fue. La gratitud es el secreto de la amistad no por un sentimiento u obligación sino por la alegría recíproca y compartida. La simplicidad: La simplicidad no es una virtud agregada a la existencia, es la existencia misma, sin agregados, sin falsedades, es la vida insignificante, la verdadera. La simplicidad es lo contrario de la complejidad, de la pretensión, de lo falso. Intelectualmente tal vez no sea otra cosa que sentido común, rectitud de juicio cuando este se encuentra atiborrado con todo lo que sabe o todo 28 lo que cree. Más vale una verdad simple e ingenua como decía Montaigne. Simplicidad es también una virtud moral, espiritual. Transparencia de la mirada, pureza de corazón, rectitud de alma o de conducta. La simplicidad es espontaneidad, improvisación alegre, desinterés, desapego, desdén de demostrar, de ganar, de aparentar. Las virtudes del sentido común están también asociadas con la tolerancia, la buena fe y el sentido del humor. Atributos que cuando se cultivan nos hacen vivir y convivir más cercanos a la vida sencilla y como consecuencia de la felicidad. VIII. LOS OPUESTOS NECESARIOS Y SENTIDO COMÚN. La vida de cada ser humano se entreteje en lo que podemos llamar en el lenguaje de Bertrand Russell: los opuestos necesarios. Aprender a vivir es aceptar que realidades contrarias son indispensables en la vida. El sentido común nos ayuda a combinar estos opuestos y crecer gracias a su interdependencia. Realismo: • Ser realista es aceptar lo que pasa. • Vivir el aquí y ahora. • Definir nuestras metas y objetivos. • Conocer de nuestras limitaciones. Idealismo: • Ser capaces de soñar. • Despertar nuestra creatividad. • Imaginar y crear el futuro. • Ser capaz de tener ideales. Logros con esfuerzo natural: • Crecemos cuando conseguimos logros que se deben a nuestro esfuerzo. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Juan Gerardo Garza Treviño • Nos conocemos en nuestra capacidad de esforzarnos. • Logramos satisfacciones por nuestro trabajo sostenido. Favores y privilegios gratuitos: • Reconocer que recibimos gratuitamente muchas cosas. • Agradecer el apoyo, protección y afecto de los que nos quieren. • Agradecer los bienes que tenemos en salud, conocimientos, experiencias. Creatividad: • Encontrar soluciones constructivas a situaciones conflictivas. • Imaginar, adelantar y prever consecuencias. • Reconocer alternativas que nadie ha imaginado. • Tener iniciativa y proactividad. Disciplina: • Necesidad del apego a un sistema de trabajo. • Orden y compromiso de lo que se hace. • Hábitos que hagan posibles nuestros deseos. de nuestros recursos • Organización limitados. Visión positiva de sí mismo: • Lograr una comprensión de sí mismo. nuestras cualidades y • Apreciar posibilidades. • Reconocer nuestros defectos y nuestros límites. Sentido del otro: nuestra • Desarrollar comprensión. capacidad Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1 No.1 de • Ser capaces de tolerar diferencias de opinión. • Desarrollar nuestro espíritu solidario. • Aprender a disfrutar con los demás. Seguridad en sí mismo. • Superar nuestros temores. • Tomar conciencia de lo que no es capaz de lograr o hacer. • Evaluar nuestro potencial. Audacia: • Aventurarse a nuevas experiencias. • No rutinizarse en lo seguro y conocido. • Aceptar el reto de cambiar y mejorarse. • Apertura a nuevas ideas. Obligaciones sociales: • Reconocerse parte de una sociedad. • Querer ser parte valiosa de los núcleos sociales. • Admitir la obligación de ser solidarios. Valores personales: • Definir nuestros propios valores. • Elegir libremente lo que da sentido a nuestra vida. • Creer en nuestros valores. Disfrutar el placer: • El placer sensible es parte del ser humano. • Tomar conciencia del mismo placer es humanizarlo. • El placer es experimentar sentirse humano entre los humanos. Soportar el dolor: • Convivir con sufrimientos propios y ajenos. • El sufrimiento es una de las experiencias más típicamente humanas. • Optar por el sufrimiento que construye contra el que destruye. 29 �Sentido común: una filosofía para la vida cotidiana Tolerancia a la ambigüedad: • Vivir sin desestabilizarse con problemas no resueltos. • La ambigüedad es parte de la vida. • El riesgo de lo desconocido no paraliza. Claridad de convicciones: • Ideas que sustentan lo que somos. • Creencias que nos dan seguridad. • Convicciones como ideas en las que se cree. Libertad y autonomía: IX. CONCLUSIÓN. 1. Para poseer abundante sentido común es preciso que la razón predomine sobre el sentimiento y la experiencia sobre la lógica. 2. Sentido común es en esencia el instinto de la vida y la oportunidad de su plena posesión. 3. El sentido común es formular a través de la existencia nuestras ideas clave o convicciones. 4. Sentido común es respetar y aprender de la sabiduría de la vida para aprender a crecer y ser más como persona. • Tomar nuestras propias decisiones. nuestros valores como • Clarificar determinantes de nuestras lecciones. • Evaluar las consecuencias de deducir. Compromisos responsables: • Comprometernos responsablemente. • Mantener los compromisos adquiridos. • Ser confiable ante los demás. • No crear expectativas que no podamos cumplir. Autoevaluarse: • La persona madura se autoevalúa con objetividad. • Capacidad para autodiagnosticarnos y comprendernos. • Autoevaluarse es criticarse y mejorarse. Aceptar las evaluaciones de los demás: • Aceptar las opiniones de los demás. • Los demás enriquecen nuestra propia percepción. • Apoyarnos en los demás para poder crecer. 30 El Ing. Cástulo Vela entrega al M.C. Juan Gerardo Garza Treviño un reconocimiento por su participación en el Simposio sobre “Educación de Valores, Actitudes y Sentido Común en la Ingeniería”, FIME-UANL, Viernes 18 de Julio de 1997. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Solidificación de una aleación empleada en la industria automotriz E. Velasco*, S. Cano*, J. Talamantes* R. Colás**, S. Valtierra* y J.F. Mojica* Resumen En este trabajo se presentan los resultados encontrados al estudiar la solidificación de una aleación de aluminio empleada en la manufactura de componentes automotrices. La aleación solidifica en forma unidireccional sobre una placa de acero instrumentada para capturar en forma automática tanto su evolución térmica como la del lingote de aluminio formado. La modelación del flujo de calor en la placa permite encontrar que los coeficientes de transferencia de calor entre el lingote y la placa dependen de los mecanismos y cinética de solidificación del aluminio. INTRODUCCIÓN La industria automotriz se encuentra entre las más desarrolladas, tecnológicamente hablando, en nuestro país gracias a la apertura de los mercados y la imposición de normas y estándares de fabricación y desempeño cada vez más altos. En este sector destaca la participación de Nemak, S.A. de C.V., que compite exitosamente en el mercado mundial de cabezas y blocks vaciados en aluminio, habiendo alcanzado a ser en la actualidad la mayor planta en su tipo en el Continente Americano. La competencia de esta compañía la constituyen un buen número de empresas establecidas alrededor del mundo, lo que fuerza al continuo desarrollo de productos y procesos. Esta búsqueda por la mejora continua ha propiciado el acercamiento entre la mencionada empresa y el Postgrado en Ingeniería de Materiales de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, que ha dado como resultado la colaboración en diversos proyectos de investigación, entre los cuales se encuentra el presente, que tiene como objetivo describir los Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 resultados y conclusiones que se han encontrado al estudiar las condiciones de transferencia de calor presentes *durante la solidificación de la aleación de aluminio empleada por la empresa. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL Los estudios de solidificación de la aleación de aluminio se llevaron a cabo con un dispositivo experimental que consiste en una placa de acero sobre la que se coloca una lingotera en la que se vacía la aleación de aluminio que solidifica en forma unidireccional. La solidificación de la pieza, así como la evolución térmica de la placa se registran mediante la inserción de termopares a diferentes alturas. La superficie superior de la placa de acero fue recubierta con pinturas a base de grafito o de mica y se dispuso de enfriamiento por agua o al aire en su superficie inferior. La fuerza electromotriz generada por los termopares se capturó con un sistema computacional especialmente diseñado para el caso. En la Fig. 1 se muestra, en forma esquemática, el arreglo experimental. Fig. 1. Diagrama esquemático del dispositivo experimental en que se muestra la posición en que se insertaron los termopares. * Corporativo Nemak, S.A. de C.V. ** Doctorado en Ingeniería de Materiales, FIME-UANL. 31 �Solidificación de una aleación empleada en la industria autómotriz Tabla I. Composición química (% en peso) de la aleación de aluminio. Prueba I II III Si 7.79 7.93 8.08 Cu 3.76 3.68 3.63 Fe 0.859 0.912 0.843 Mn 0.491 0.540 0.438 Mg 0.376 0.378 0.353 Zn 0.749 0.663 0.668 Ti 0.172 0.183 0.191 Sr 0.0127 0.0175 0.0102 Tabla II. Condiciones de prueba. Prueba I II III Enfriamiento inferior Aire Agua Agua Temperaturas [C] vaciado agua 635 649 35 696 30 La composición química de las aleaciones se reporta en la Tabla I en tanto que las condiciones de prueba aparecen en la Tabla II. La cinética de solidificación fue estudiada por medio de la tasa instantánea de enfriamiento (dT/dt) [1-3], suponiéndola igual a la primera derivada de una serie de polinomios de segundo grado ajustados por mínimos cuadrados a un número non de puntos experimentales [4]. Los puntos críticos de transformación se dedujeron al graficar la tasa de enfriamiento en función del tiempo y de la temperatura [4]. ambiente 35 31 30 Tiempo [seg] vaciado 12 11 11 total 1650 2800 3100 la superficie inferior de la placa de acero, en tanto que los otros seis corresponden a los datos tomados por los que fueron colocados en la lingotera (en contacto con la superficie de la placa y a 10, 20, 40, 80 y 120 mm de ésta). Cabe mencionar que el termopar en contacto con la superficie inferior de la placa se protegió del enfriamiento directo del agua mediante la colocación de una arandela. La conducción de calor dentro de la placa de acero se calculó por medio de un modelo de diferencias finitas, método explícito, que divide a la placa en m elementos o nodos de igual volumen RESULTADOS Y DISCUSIÓN La Fig. 2 muestra la evolución térmica durante la prueba identificada como II, ver Tablas I y II; dos de las ocho curvas (aquellas por debajo de los 150°C) corresponden a las registradas por los termopares colocados al centro y en contacto con 32 Fig. 2. Temperaturas registradas durante la ejecución de la prueba identificada como II en las Tablas II y III. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �E. Velasco, S. Cano, J. Talamantes, R. Colás, S. Valtierra y J.F. Mojica La Fig. 3 muestra la evolución térmica en la superficie inferior y al centro de la placa de acero en las tres pruebas realizadas. Es interesante observar como la temperatura de la superficie inferior prácticamente no cambia cuando se enfría con agua (curvas c y e), en contraste con el ascenso que se aprecia en la prueba dejada al aire (curva a). Fig. 4. Temperaturas registradas por el termopar localizado sobre la placa. Fig. 3. Temperaturas registradas por los termopares localizados al centro y en contacto con la superficie de la placa. En la Fig. 4 se muestran las temperaturas registradas por el termopar localizado sobre la superficie superior de la placa en las tres pruebas realizadas. La curva de la primera prueba (a) se grafica solamente hasta los 600 segundos puesto que el termopar falló durante el transcurso del experimento. Se observa claramente como la solidificación transcurre a mayor velocidad en la prueba II en comparación con la I y III, debido al enfriamiento al aire en el primer caso y al empleo de un recubrimiento de menor conductividad térmica en el segundo. Un aspecto digno de tomar en cuenta en la Fig. 4 es el cambio en pendiente y curvatura en las Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 diferentes curvas, especialmente en la marcada como b, que exhibe el incremento característico de la reacción correspondiente a la formación del eutéctico de aluminio y silicio [1,3]. La evaluación del coeficiente de transferencia de calor en la interfase placa y la aleación de aluminio se llevó a cabo por medio de un modelo de diferencias finitas, encontrándose la dependencia que se muestra en la Fig. 5 y que es capaz de reproducir en forma exitosa las temperaturas registradas por los termopares insertos y en contacto con la placa. Los valores recomendados por un desarrollador de modelos comerciales [7] se incluyen a forma de comparación. El modelo de transferencia de calor supone que el coeficiente en la interfase depende de la cinética de solidificación, puesto que su valor se mantiene constante mientras la aleación se encuentra líquida, incrementando su valor tan pronto las dendritas de aluminio primario empiezan a crecer. Se supone que el coeficiente se reduce al momento de que se detecta el inicio de la formación del eutéctico y, aún más, al concluir ésta. 33 �Solidificación de una aleación empleada en la industria autómotriz Fig. 5. Coeficientes de transferencia de calor requeridos para reproducir las temperaturas Las suposiciones mencionadas en el párrafo anterior se pueden justificar con ayuda del diagrama que se presenta en la Fig. 6. Las bajas tasas de transferencia de calor encontradas en los períodos iniciales pueden ser debidas a la menor conductividad térmica del líquido [8] en comparación con la del sólido (a). La transferencia de calor se incrementa conforme se genera la red dendrítica (b) dado que la nucleación acontece en la interfase y, a medida que crecen los brazos secundarios, la tasa de transferencia de calor se incrementa. La reducción en el coeficiente a medida que solidifica el eutéctico (c) puede deberse a la contracción de la porción solidificada, a la generación de una capa de menor conductividad térmica (puesto que el Si 34 es peor conductor que el Al) o al calor desprendido por la reacción. El coeficiente disminuye aún más una vez que solidifica la interfase completa y el metal se ha contraído, lo que da origen a una capa aislante de aire [9]. F ig . 6 . M e c a n is m o s d e s o lid ific a c ió n q u e a fe c ta n la ta s a d e tr a n s fe re n c ia d e c a lo r a l m o ld e . Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �E. Velasco, S. Cano, J. Talamantes, R. Colás, S. Valtierra y J.F. Mojica CONCLUSIONES El diseño experimental realizado permite estudiar la solidificación de aleaciones de aluminio en condiciones unidireccionales. Estas condiciones se aseguran al aislar por completo las paredes laterales de la lingotera, con lo que se permite que el calor fluya a través de una placa de acero, previamente instrumentada mediante la inserción de una serie de termopares. Se concluye que la cinética de solidificación afecta la tasa de extracción de calor, encontrándose que los valores más elevados coinciden con la formación de la red dendrítica de aluminio primario. Los valores del coeficiente disminuyen conforme la solidificación del eutéctico toma lugar y, aún más, cuando la superficie de la pieza vaciada solidifica por completo. AGRADECIMIENTO Los autores agradecen el apoyo otorgado por el CONACYT y las facilidades otorgadas por la empresa Nemak, S.A. de C.V. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 REFERENCIAS 1. L. Backerud y E. Krol, Solidification Characteristics of Aluminum Alloys. Vol. 2: Foundry alloys, Skan Aluminum, Oslo, 1990. 2. E. Fras, W. Kapturkiewicz, A. Burbielko y H.F. López, AFS Trans., 101, 505 (1993). 3. J.H. Beynon y R. Colás, Metal. Mater,. 1 (3), (mar. 1994). 4. R.L. Burden y J.D. Faires, Numerical Analysis, PWS, Boston, 1985. 5. C.M. Sellars y J.A. Whiteman, Met. Techn., 8, 10 (1981). 6. L.A. Leduc, Tesis Doctoral, Universidad de Sheffield, GB, 1980. 7. Magmasoft User's Guide, Magma Foundry Technologies, Inc., Arlington Heights, Il. 8. R.W. Powell, C.Y. Ho y P.E. Liley, J. Phys. Chem. Ref. Data, 1, 279 (1972). 9. D. Argo, R.A.L. Drew y J.E. Gruzleski, AFS Trans., 95, 455 (1987). 35 �Los procesos de evaluación externa: El nuevo paradigma en la educación superior José A. González Treviño* Juan Diego Garza González** INTRODUCCION Los procesos de evaluación de programas, instituciones y egresados, han demostrado en muy pocos años ser el nuevo paradigma en las Instituciones de Educación Superior en México. Su puesta en operación, justamente cuando se requiere ofrecer respuestas acertadas y congruentes para enfrentar los enormes retos que presenta la apertura comercial de nuestras fronteras, no podía ser más oportuna. Estas prácticas, que son habituales en otros países, en muy corto tiempo formarán parte de la cultura de las Instituciones de Educación Superior (IES) en México, y sucederá más pronto, en el momento en que éstas se esfuercen en mayor medida en mejorar la calidad de su desempeño y encuentren en ellas la herramienta a la medida. Es recomendable que, dada la diversidad de términos empleados en el campo de las evaluaciones, utilicemos el mismo lenguaje, por esta razón exponemos que, convencionalmente se ha aceptado en materia de educación, que se acrediten las instituciones y los programas y, se certifiquen las personas. Actualmente, está en el ánimo de muchas universidades mexicanas, el lograr la acreditación como instituciones y de sus programas y la certificación de la calidad profesional de sus egresados, como una manera de justificarse ante la sociedad, y como una forma más de obtener ventajas competitivas entre sí. Los resultados de dichos procesos tendrán que revelarse en los años próximos pero, no es aventurado esperar que con esto, se mejore de manera sustancial, la calidad de la educación en México. ACREDITACION DE INSTITUCIONES* En lo que se refiere a la acreditación de Instituciones Mexicanas de Educación Superior, entre las agencias que han sido reconocidas a través de su práctica, se encuentran la Federación de Instituciones Mexicanas Particulares de Educación Superior (FIMPES) y Southern Association of Colleges and Schools (SACS). El ámbito de Federación de Instituciones Mexicanas Particulares de Educación Superior, son las instituciones privadas de las cuales, se estima que en México existen alrededor de 500, incluyendo las poco más de 60 que ya obtuvieron su acreditación (1). Southern Association of Colleges and Schools acredita a Instituciones públicas y privadas inclusive en un espectro mucho mayor que FIMPES, pues opera en 11 estados sureños de la Unión Americana además de Latinoamérica, concediendo la acreditación en caso de haber méritos suficientes, a todos los niveles educativos, no sólo el universitario. En México existen algunas Instituciones que han sido acreditadas por la SACS entre ellas, el Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), la Universidad de Monterrey (UDEM) la Universidad de las Américas (UDLA), y existe la solicitud por parte de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL). Ante la posibilidad de proliferación de Agencias * ** 36 Secretario Académico de la UANL. Secretario de Planeación y Desarrollo de la FIME-UANL Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �José A. González Treviño, Juan Diego Garza Evaluadoras sin control, la Asociación Nacional de Universidades e Instituciones de Educación Superior (ANUIES) en su asamblea de Noviembre de 1997, acordó la creación de un “Sistema Nacional de Evaluación de la Educación Superior” que coordine todos estos procesos. ACREDITACION DE PROGRAMAS El término programa se usa en cierta forma con el significado de carrera. La acreditación de Programas se lleva a cabo en México, mediante los consejos de acreditación. Algunos están todavía en proceso de consolidación, sin embargo, en la rama de Ingeniería y Tecnología, existe ya un trabajo interesante por parte del Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería A.C. (CACEI) que, gracias a la experiencia adquirida por sus fundadores en su paso por Comités de Evaluación han caminado con paso firme. El 15 de Enero de 1996, CACEI entregó el primer dictamen de acreditación al programa de Ingeniería Industrial de la Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas del Instituto Politécnico Nacional (UPIICSA), y, desde esa Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 fecha, ha acreditado más de 10 programas de Ingeniería en nuestro país. Por otro lado, ha logrado ya consolidar su posición de liderazgo basado en un trabajo intenso continuo y sistemático. En esta etapa, el CACEI ha sido apoyado decididamente por la Asociación Nacional de Facultades y Escuelas de Ingeniería (ANFEI), donde ha encontrado un enorme impulso y una plena identificación. En este momento, no parece haber otra alternativa viable para las Escuelas de Ingeniería que desean dar constancia de la calidad de sus programas, mas que someterse a los procesos de evaluación externa, mismos que aun sin ser obligatorios, han tenido una enorme aceptación en la comunidad académica de las Instituciones de Educación Superior. EVALUACION DIAGNOSTICA DE PROGRAMAS Algunas escuelas de ingeniería han optado por solicitar una Evaluación Diagnóstica de sus programas al Comité de Ingeniería y Tecnología de Comités Interinstitucionales para la Evaluación de la Educación Superior (CIEES). Esto les ha dado la oportunidad de conocer, de acuerdo a una visión externa, cuáles son sus fortalezas y debilidades tomando como unidad de medida, el correspondiente marco de referencia. Es indiscutible que dicho Comité llegó con gran oportunidad a atender una necesidad insatisfecha de las 37 �Los procesos de evaluación externa: El nuevo paradigma en la educación superior escuelas de ingeniería pues, a la fecha son innumerables las evaluaciones que se han practicado y más las que están en proceso. con habilidades y conocimientos para ejercer su profesión, como una manera de evaluar la eficacia de los programas.(2) En la Universidad Autónoma de Nuevo León, a principios de 1997, el Comité realizó visitas para evaluar los 8 programas de Licenciatura que ofrece la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, y a fines del mismo año, entregó los reportes provisionales. Los beneficios no se han dejado esperar pues los resultados se están aprovechando en aspectos de planeación estratégica. La UANL, cree firmemente que los procesos de Evaluación, Acreditación y Certificación, representan la opción más clara y más segura para lograr el crecimiento deseado de sus niveles académicos, cumpliendo en consecuencia con uno de sus más importantes objetivos estratégicos de su historia es decir que, en el año 2006, la UANL sea reconocida como la mejor Universidad Pública de México.(3) EVALUACION DE PROFESIONISTAS Por su parte, el Centro Nacional de Evaluación para la Educación Superior A:C: (CENEVAL), ha realizado la integración de los Consejos Técnicos y los Comités Académicos para las distintas especialidades. En el área de Ingeniería, los comités correspondientes, convocaron a los catedráticos de las distintas ramas a enviar reactivos para la elaboración de los exámenes generales de calidad profesional de las distintas especialidades. Dichos exámenes han sido ya aplicados en el área de Ingeniería Civil a quienes lo han solicitado en forma voluntaria y, este año estarán listos los del área de Eléctrica, Electrónica, Mecánica y otras. Indiscutiblemente que los exámenes generales de calidad profesional servirán además de reconocer a los egresados 38 REFERENCIAS 1. El Norte, Mayo 12/98. 2. “La Evaluación en la Educación Superior Mexicana.- Antonio Gago Huges, Ricardo Mercado del Collado. 3. UANL - Visión 2006. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Redes telefónicas públicas conmutadas Oportunidades de desarrollo profesional ! Fragmento Alejandro Calero Talán* Resumen La apertura de competencia en el mercado de larga distancia en México ha generado una demanda significativa de profesionales en el campo de las telecomunicaciones. Aquí se presenta una descripción general de las Redes Telefónicas Públicas Conmutadas (RTPC) y se discuten las características de las oportunidades laborales que se abren para los jóvenes profesionales de la ingeniería eléctrica, electrónica, y de ciencias computacionales en México. INTRODUCCIÓN La introducción de nuevos Operadores de Larga Distancia en México ha inyectado una ola de demanda de profesionales en ámbitos de múltiples disciplinas, desde psicología, publicidad, finanzas, mercadotecnia, desarrollo de software, electrónica, construcción, legal, regulatorio, así como una cada vez más popular disciplina de experto en todo, especialista en nada, mejor conocido como “administrador de proyecto”. No se pretende aquí * reveladoras del presentar estadísticas comportamiento de la explosión de la demanda de profesionales en alguna de estas disciplinas. Tampoco pretende enumerar exhaustivamente las disciplinas involucradas en la apertura de competencia de Larga Distancia en México. Este artículo, en cambio, presenta una opinión abreviada de las áreas de oportunidad que la apertura de telecomunicaciones en México ha creado para los jóvenes profesionales en las disciplinas de ingeniería eléctrica, electrónica, y de ciencias computacionales, para quienes abriguen algún interés de desarrollarse en el campo de su ! Fragmento de la ponencia presentada en la 1ª. Conferencia del Capítulo de Comunicaciones. IEEE Sección Monterrey, 18-III-98 Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 especialidad. Cualquier otra disciplina diferente a estas ramas de ingeniería puede igualmente presentar un valioso campo de desarrollo, lleno de retos y oportunidades. † LOS COMPONENTES DE UNA RTPC La infraestructura necesaria para ofrecer servicios de larga distancia son una red telefónica pública conmutada y los sistemas, procesos, y recursos humanos necesarios para explotar dicha red. La red es pública porque cualquier abonado debería poder suscribirse al Operador de la red, y éste a su vez debería poder completar llamadas a cualquier parte de México o el mundo. La red es telefónica porque sólo está diseñada para conectar circuitos de voz entre dos aparatos telefónicos. La transmisión de datos analógicos, por cierto, viene por añadidura, sin compromiso ni obligaciones. Los circuitos sin conexión permanente típicamente no forman parte de la RTPC aunque la tecnología * Gerente de Planeación y Desarrollo de Servicios Alestra, S.A. de C.V., Tel: 01-8368 21 70 acalero@alestra.com.mx 39 �Redes telefónicas públicas conmutadas - Oportunidades de desarrollo profesional La RTPC está compuesta por ocho elementos fundamentales de telecomunicaciones: 4 1) conmutación 2) señalización 3) transmisión 4) gestión 5) datos 6) equipos terminales 7) servicios 8) tecnología inalámbrica (no ilustrado) Centro de Control de Red 5 Red de Datos 1 conmutación switch switch 3 medio físico de transmisión señalización 2 electrónica de transmisión 3 Local Local Larga Distancia Sin Costo 6 6 6 7 01 - 800 112 - 6222 Figura 1 - Elementos de una Red Telefónica Pública Conmutada ATM (Asynchronous Transfer Mode) puede encontrar rápidamente candidatos que sí lo justifican, por ejemplo, videoconferencia bajo demanda. Finalmente, la red es conmutada porque los circuitos de voz se establecen mediante Centrales Telefónicas que conmutan los recursos de la red para establecer conexiones temporales a bajo costo para los usuarios. Los elementos de conmutación cumplen una función muy sencilla en concepto: establecer una trayectoria de comunicación entre dos abonados. En la práctica, las Centrales Telefónicas presentan una de las áreas más vastas de desenvolvimiento profesional técnico por la Complejidad de sus componentes de hardware y software, y la 40 necesidad de componentes. optimizar el uso de esos Las Centrales Telefónicas frecuentemente recurren a equipos periféricos que agregan inteligencia o servicios a la red básica, por ejemplo, plataformas de operadoras, de tarjetas telefónicas, de detección de fraude, de red inteligente (puntos de control de servicio, ó SCP, por sus siglas en inglés). Algunas de las posibles áreas de desarrollo son: 1. Análisis y dimensionamiento de capacidad de procesamiento. 2. Análisis de enrutamiento congestionamiento de ruta. y Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Alejandro Calero Talán 3. Configuración, aprovisionamiento y mantenimiento de árboles de enrutamiento y análisis de dígitos. 4. Análisis y diseño de variaciones funcionalidad de todo lo anterior. en 5. Diseño de flujos de llamadas a través de etapas de análisis de dígitos, enrutamiento, interacción con periféricos. 6. Detección, diagnóstico y resolución de fallas de todo lo anterior. 7. Invención de nuevas funciones, en caso de que todo lo anterior no sirva, o deba servir mejor (en Alestra le llamamos a esta función Planeación de Tecnología). La señalización es el lenguaje que las centrales telefónicas utilizan para hablarse entre sí y para hablar con los equipos terminales de los abonados. Como existen múltiples fabricantes de equipo telefónico, tanto de centrales como de terminales, es necesario que los equipos sigan “protocolos” de señalización. En México, la interconexión a nivel señalización de Operadores de RTPC puede ser elegida de común acuerdo entre las partes o, en caso de no llegar a ningún acuerdo, cumplir con uno de los dos protocolos normados por la COFETEL. En la práctica, la libertad de elección es arbitraria porque los Operadores nuevos deben interconectarse con una infraestructura dominante, así que las opciones, más bien, las dicta Telmex. Las opciones “libres” son: • Señalización modificada. de canal asociado R2 • Señalización de canal común TUP. Los protocolos de señalización regulados son: • Señalización de canal asociado modificada (Norma de facto). Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 R2 • Señalización de canal común ISUP (Norma Oficial Mexicana NOM-112). El modelo de señalización de canal común en ISUP es el más robusto porque ofrece más funcionalidades para usuarios y Operadores que R2 o TUP. Una auténtica Red Digital Servicios Integrados (ISDN, por sus siglas en inglés), por ejemplo, requiere de señalización digital entre el usuario y el Operador, y ISUP entre las Centrales de la RTPC. Dentro de los límites de la red misma de un Operador, la señalización es el vehículo clave para transportar la información de comportamiento, rutas y fallas de los circuitos. El dominio de la señalización es requisito indispensable en la operación y mantenimiento de una red, así como campo de mejora continua y posibilidades de desarrollo e investigación académica. La transmisión se entiende como el medio físico que conduce las señales portadoras de voz o datos por la red así como también los equipos electrónicos del medio. El medio físico de transmisión puede ser aire, cable coaxial, fibra óptica, satélite, etc. Alestra utiliza principalmente fibra óptica de manufactura avanzada, la única en México preparada para transmitir señales de multiplexación de división de longitud de onda (WDM). Los equipos electrónicos (sistemas) de transmisión optimizan el uso del ancho de banda disponible en el medio. Las principales funciones de los sistemas de transmisión son organizar, segregar y optimizar la utilización de canales en el medio; multiplexar (actualmente en tiempo; próximamente en longitud de onda) múltiples canales de voz para acarreo a alta velocidad; explotar el ancho de banda disponible en el medio; convertir alternadamente señales eléctricas a ópticas (vis.), y restaurar rutas de transmisión en 41 �Redes telefónicas públicas conmutadas - Oportunidades de desarrollo profesional elemento de red deben estar sincronizados con una alta precisión (tasas de error desde 10-9 hasta 10-11). Una vez diseñada e instalada la red de sincronía en una RTPC, el desarrollo en ese campo en particular se basa en monitoreo y mantenimiento. En general, creo que las oportunidades más excitantes y retadoras de desarrollo en el campo de transmisión y sincronía están del lado de los fabricantes. desastres. Las principales áreas de desarrollo en transmisión son: • Análisis y diseño de redes de transmisión. • Instalación y configuración de equipos de diferentes tecnologías (SDH, SONET, ATM). • Mantenimiento de equipo. Una parte integral de las redes de transmisión y conmutación es la sincronización entre ellas. El tráfico de voz y señalización viaja digitalmente a través de la red, de modo que los relojes de cada 42 Los elementos de gestión mantienen vigilancia ininterrumpida sobre los elementos de red; proporcionan mecanismos automatizados, centralizados, y amigables para configurar los elementos de red; optimizan la administración de los recursos de conmutación y transmisión, y hacen eficiente el mantenimiento preventivo y reactivo de la red. En Alestra, los sistemas de gestión de monitoreo están albergados en un moderno Centro de Control desde donde se vigila la red 24 horas al día, 365 días al año. El Centro de Control de Red es uno de los lugares más interesantes para trabajar en una Compañía Telefónica si el individuo tiene una orientación técnica, de campo, de análisis de problemas, y trabajo bajo presión porque el Centro controla una red viva, con la responsabilidad de mantener el servicio telefónico ininterrumpidamente. Los miembros del Centro de Control tienen visibilidad de cada tecnología instalada, cada componente, cada enlace, y por lo tanto requieren de profundos conocimientos a nivel producto, funcionalidades, y teoría, de los elementos de telecomunicaciones que he comentado hasta ahora. La enorme responsabilidad del Centro en general, sin embargo, requiere que cada ingeniero se enfoque en un segmento muy particular de la red. La visión global de la red en el Centro se consigue con la división rigurosa de responsabilidades por segmentos aislados. Este enfoque puede resultar frustrante para algunos individuos. Otros sistemas de gestión, como los de aprovisionamiento, inventario, y seguimiento de Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Alejandro Calero Talán fallas, requieren igual exposición a tecnologías y redes, pero sin la presión fulminante de reaccionar en tiempo real a las fallas de la red. La “programación” cotidiana de las Centrales Telefónicas es, por mucho, una de las tareas que requieren mayor profundización de conocimientos teóricos. La programación de parámetros y análisis de problemas de funcionamiento a los que se enfrentan los responsables de la gestión de las Centrales demanda mucho amor a los manuales de operación, guías de usuario, y documentación técnica. Algunas veces, sin embargo, las tareas se pueden confundir con tediosas sesiones de vaciado de datos y actualización de información de enrutamiento y planes de numeración. Los (como elemento de datos telecomunicaciones, no como servicio) cumplen una función crucial: le dan visibilidad a los equipos y la fibra óptica instalados a lo largo y ancho del país desde un punto centralizado, el Centro de Control. La red de datos otorga al Centro de Control poder de comando sobre los equipos electrónicos; recolecta información de comportamiento de equipos de red; transfiere los registros de bitácora de cada llamada telefónica, de las centrales telefónicas a las plataformas de facturación y procesamiento. El diseño, instalación y mantenimiento de una red de datos para una RTPC no es en nada diferente a redes de datos en otros ambientes (corporativos, académicos), aunque es igualmente importante. La parte interesante de datos es el diseño de soluciones para los clientes consumidores, pero eso significa considerar los datos parte de los servicios. Los equipos terminales son propiedad de los abonados: desde los aparatos telefónicos, los equipos de fax, las estaciones de trabajo o computadoras personales, conmutadores residenciales, hasta los complicados sistemas de Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 telefonía privada de las grandes empresas. Mientras más robusto sea el sistema de telefonía privada de una empresa, menos servicios requiere la empresa del Operador telefónico. Un conmutador empresarial, también conocido como PBX (Private Branch Exchange, por las siglas en inglés) dimensionado a su máxima capacidad puede fácilmente dar servicio de larga distancia por sí solo, con un conjunto sustancial de características de procesamiento. La robustez del PBX se mide, por ejemplo, en el tratamiento de llamadas entrantes; el PBX puede mantener una cola de llamadas en espera si todas las líneas están ocupadas; puede desbordar llamadas a otro PBX si se exceden parámetros razonables de tiempo de espera; puede reproducir anuncios grabados en el contexto específico de cada llamada; puede ofrecer identificación de llamadas; puede ser interconectado con otros PBX, mediante enlaces privados, para crear una red privada con atributos deseables como marcación abreviada, buzón de mensajes de voz, códigos de autorización, etc. La industria de telefonía privada no es nueva, y en cambio, anticipa un crecimiento explosivo durante 1998 en México. Las áreas de desarrollo tradicional han sido, en las empresas usuarias, como administrador de las redes privadas; o con los fabricantes, en el diseño de soluciones de comunicación para las empresas. Sin embargo, con la introducción de tecnología de red inteligente en México, los Operadores de LD están en la posición de ofrecer a las empresas todas las ventajas de una red privada, pero virtual, sin costos de infraestructura. Las empresas eliminan costos significativos de operación, administración, mantenimiento y mejora continua de las redes privadas. Además, los Operadores de LD pueden hacer redes virtuales “a la medida” de las empresas usuarias, ofreciendo en una escala menor, pero igualmente poderosas, las mismas funcionalidades 43 �Redes telefónicas públicas conmutadas - Oportunidades de desarrollo profesional a las empresas pequeñas, que, hasta ahora no habían podido sufragar la inversión de un PBX sofisticado, o una red de PBX. Las nuevas alternativas de desarrollo para profesionales emergen, entonces, en la concepción de nuevos servicios, que como las redes privadas virtuales, son dirigidos a segmentos de mercado específicos, a resolver necesidades de comunicación específicas. Los servicios de telecomunicaciones típicos para los que los Operadores están preparándose son los siguientes: • Larga Distancia Nacional e Internacional. • Asistencia por Operadoras. • Tarjetas Telefónicas, de pre-pago y de facturación mensual. • Servicios No-Geográficos: LD Sin Costo (números 800), Hot Lines (900), Números Universales (500), etc. • Redes Privadas Virtuales, nacionales y/o mundiales. • Líneas Privadas. • Frame Relay. • Internet. • ISDN. La concepción de nuevos servicios, y en general, la evolución de las telecomunicaciones en México depende de tres elementos cruciales, cada uno de los cuales, a su vez, es un campo amplísimo de oportunidades de desarrollo para los nuevos profesionales en Telecomunicaciones. Los elementos son: • El mercado; la oportunidad explotación redituable de avanzados. 44 para la servicios • La tecnología; la disponibilidad y costo de nueva tecnología en los campos que hemos discutido en este artículo. • Las regulaciones; el ambiente adecuado que permita la competencia no discriminatoria. OPORTUNIDADES LABORALES Los nuevos Operadores emprendieron la tarea de introducir servicios de LD residenciales y/o de negocio bajo las recién estrenadas reglas. Algunos Operadores incluso se lanzaron a fundar auténticas mega-empresas, de miles de empleados, en cuestión de dos años o menos. Las oportunidades de desarrollo profesional en las compañías resultantes son muy variadas, dependiendo de la magnitud del Operador, y de la infraestructura que hayan elegido para montar sus servicios de LD. Mientras más infraestructura propia tenga un Operador, más opciones de especialización técnica existen para los ingenieros en electrónica, eléctrica y computación. En la medida en que un Operador se apoya más en sub-contrataciones, reventa, u otros arreglos comerciales, las áreas de desenvolvimiento se enfocan proporcionalmente en aspectos financieros, de coordinación, y “administración de proyectos”; aún así, estas áreas alternativas dependen en gran medida de la visión, entendimiento, y disciplina de ingenieros bien entrenados en telecomunicaciones. Las opciones son amplísimas. Con mi experiencia me atrevería a resumir, a pesar del temor de sobre-simplificar las oportunidades reales en otros ámbitos, los medios ideales de desenvolvimiento para un profesional de la siguiente forma: Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Alejandro Calero Talán • Un profesional con interés en la concepción de nuevos servicios y potenciales de mercado, tiene su mejor medio de desenvolvimiento con los Operadores de servicio telefónico. Su perfil tradicional es orientado a negocios, trabajo en equipo, de habilidad de abstracción de conceptos e identificación de requerimientos, expresión oral y escrita. • Un profesional con interés en la introducción de nueva tecnología tiene su mejor medio de desenvolvimiento en las empresas fabricantes de equipos. Su perfil tradicional es orientado a aplicación de teorías y modelos, de dominio de aplicaciones y funciones de equipos de tecnología sofisticada, trabajo orientado a: resultados, bajo presión, y por cuenta propia si es necesario. • Un profesional con interés en las regulaciones y el fomento de las telecomunicaciones como base del desarrollo de un país tiene su mejor medio de desenvolvimiento en los organismos gubernamentales (o las empresas de consultoría a quienes éstos acuden), que definen las reglas y monitorean la salud de la industria. Su perfil tradicional es de búsqueda de equidad, visión crítica y objetiva, y habilidad de resolución de conflictos. 50 centavos para números gratuitos, el enrutamiento arbitrario de servicios 800 internacionales, el proceso infinito para cambiar de Operador, la contratación masiva de ingenieros seguida por reajustes de personal, etc. Esta turbulencia se extinguirá del todo en tres años más. Desde una perspectiva más prometedora, el conocimiento y la experiencia en la industria de telecomunicaciones se han consolidado. Estamos mejor preparados para desempeñar los retos que tenemos por delante. Las áreas de oportunidad en cada uno de los elementos de evolución de telecomunicaciones han salido a flote y ahora es necesario enfocar más y mejores recursos en su resolución. Los servicios de telecomunicaciones seguirán evolucionando con el fin de incrementar la productividad de las empresas, disminuir costos de operación, y en el fondo, mejorar la calidad de vida de todos mediante sistemas de comunicación ubicuos. La ventana de oportunidades de desarrollo en Telecomunicaciones en México en 1998 y hacia adelante se mantendrá abierta al menos por los siguientes diez años, mientras la industria se estabiliza y prepara para nuevos retos. La turbulencia de la apertura a la competencia en Enero de 1997 sigue haciendo algunos estragos en el mercado, como el cobro en casetas públicas de Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 45 �Actualización profesional continua en la era electrónica ! Salvador Acha Daza* Resumen El presente artículo se propone como objetivos el lograr una mejor comprensión sobre el papel del Ingeniero en el mundo tecnológico actual y el establecer la importancia de la actualización profesional a fin de mantenerse en un ambiente cada vez más competitivo y de rápidos cambios tecnológicos. Para esto se mencionan los medios y las herramientas disponibles en la así llamada "Era Electrónica", a fin de lograr un auto aprendizaje continuo. Abstract This paper has as its goals to have a better understanding about the role that an engineer plays in today's technological world and to establish the importance of professional updating to keep himself in a more competitive environment and with rapid technological changes. To accomplish these goals the paper lists the means and the tools available in the so called "Electronic Era" so that a self continuous learning can be established. inciden sobre la técnica, se deben adquirir a lo largo de la vida profesional, lo cual impone sobre el ingeniero una disciplina de autoaprendizaje y como forma de vida: La actualización constante. La competencia por el trabajo y para la obtención de proyectos, entre ingenieros formados en diversos lugares del mundo, es ya un hecho y se dará cada vez con más intensidad debido a la integración de los bloques comerciales formados por diversos países. En este artículo se plantean preguntas de actualidad relacionadas con la formación del ingeniero y el trabajo que realiza, así como el tipo de actividad que seguramente realizará en un futuro. Esto es importante analizarlo ya que permite establecer la base para los planes de estudio; que es la parte formal de instrucción para un ingeniero; pero sobre todo para hacer énfasis en las habilidades y las características formativas, así como en los principios básicos que se deben adquirir en esta etapa. † La globalización es un fenómeno que debe comprenderse por sus implicaciones sobre la I. INTRODUCCION Para tratar de comprender en la forma más amplia el papel del ingeniero en el mundo actual, y el que debe desempeñar en un futuro, se debe discutir *su formación, así como la necesidad de una actualización continua para mantener al corriente sus conocimientos y habilidades. El desarrollo tecnológico y la obtención de nuevos conocimientos científicos, que tarde o temprano ! Conferencia Presentada en el X Congreso Internacional de Investigación en el Area Eléctrica, CIIAE'97, 28 de Agosto de 1997, Torreón, Coah., México. 46 * Director Adjunto del Doctorado de Ingeniería Eléctrica, FIME-UANL, Apdo. Postal 33-F, Cd. Universitaria, C.P. 66450, San Nicolás de los Garza, N.L., México. Ingenierías, Enero-Junio 1998,, Vol. 1, No.1 �Salvador Acha Daza competencia por los puestos de trabajo y la obsolescencia profesional. De aquí la importancia de la actualización y el aprendizaje continuo, para mantener al día el conocimiento y el lograr nuevas habilidades que hagan al ingeniero más competitivo. Afortunadamente la globalización misma se basa en los medios de comunicación modernos como: la TV, las redes decomputadoras, las redes satelitales, etc., que al mismo tiempo permiten consultar bancos de información y diseminar rápidamente la información y el conocimiento. El desarrollo de la WWW, con sus varios servicios, apoya a las formas tradicionales como son bibliotecas, videocasetes, etc. en la actualización y el aprendizaje continuo. Ahora ya son una realidad la educación a distancia por medios electrónicos los cuales van evolucionado hacia conceptos de enseñanza virtual. II EL INGENIERO EN EL MUNDO ACTUAL Es normal que un estudiante de ingeniería, durante los primeros semestres, se encuentre lleno de entusiasmo, con una gran curiosidad por conocer rápidamente el campo de la ingeniería que ha seleccionado y, no menos importante, es que seguramente tiene un gran deseo de triunfar y desarrollarse profesionalmente. Quizá, en los primeros semestres le parezca lejano el día de su graduación, así como el día en que por fin tendrá sus primeros honorarios. Mientras tanto, en estos primeros años deben establecerse las bases más sólidas posibles en áreas temáticas que se consideran fundamentales para la formación de un ingeniero: MATEMATICAS, FISICA, CIENCIAS COMPUTACIONALES y por supuesto en la COMUNICACION ORAL Y ESCRITA. La enseñanza de la ingeniería Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 siempre ha sido un tema en debate y de polémica, tanto por lo que deben contener los planes de estudio y su énfasis, como por las herramientas a usar para transmitir de la mejor manera posible el conocimiento. A continuación se anotan algunos cambios importantes de los últimos años, producto de las computadoras digitales y su evolución. II.1 Reemplazo de Herramientas En los últimos 30 años se ha tenido necesidad de reemplazar, en los planes de estudio de ingeniería1 tópicos como: Dibujo y Geometría Descriptiva, Regla de Cálculo y Manuales por: Tópicos sobre Graficado por Computadora, Calculadoras Programables y Computadoras Personales, respectivamente. El resultado ha sido que se han introducido cursos formativos en computación y en programación de computadoras. Con esto se trata de enfatizar la necesidad del cambio en los programas de estudio, los cuales deben estar sujetos a un proceso de modificación y adaptación continuo. Dicho lo anterior, es opinión generalizada que se debe lograr en los primeros años de la formación profesional: • Motivación: utilizando para ello problemas de ingeniería; aún con limitaciones en su enseñanza. • Experiencia para resolver problemas. • Presentar soluciones en forma lógica. • Introducir áreas comunes a otras ingenierías, como: química, termodinámica, ondas y vibraciones, probabilidad y estadística, por ejemplo: • El Desarrollo de habilidades básicas para resolver problemas abiertos, o sea, abordar el problema del diseño en ingeniería. 47 �Actualización profesional continua en la era electrónica II.2 Preguntas de Actualidad En nuestros días, así como en otras épocas, surgen cuestionamientos relacionados con la profesión del ingeniero, sus actividades típicas, sus responsabilidades y desde luego el cómo llegar a ser un buen ingeniero. También, se debe formular la pregunta ¿y qué actividades tendrá a su cargo un ingeniero en el futuro: dentro de 10 años, dentro de 15 o en 20 años? Las repuestas a estas interrogantes son relevantes ya que ayudan a establecer objetivos, planes de estudio y un panorama del campo de desarrollo de los futuros ingenieros. Hace más de un siglo, cuando se puede encontrar los principios modernos de la ingeniería, individuos como T. Alva Edison tipificaron los desarrollos tecnológicos y se puede decir que una persona podía tener todo el conocimiento en un campo, desde la investigación, hasta el desarrollo, el diseño y la manufactura. En nuestros días La tecnología es avanzada y sofisticada, por lo cual no es posible que una sola persona conozca todo un proceso en forma completa. Así, se establece el concepto de ingeniería de sistemas y los problemas se resuelven en equipo. II.3 El equipo tecnológico El equipo tecnológico se puede pensar que lo forma un conjunto de: • Científicos • Ingenieros • Tecnólogos • Técnicos • Artesanos y en los extremos de este espectro se observa por un lado a individuos con un dominio de principios científicos y de ingeniería para su aplicación, y en el otro extremo a personas con habilidades y destreza manual. II.3.1 El científico y su actividad La función del científico o investigador es la de acrecentar el conocimiento de la naturaleza y el aplicar de manera sistemática el Método Científico, el cual entre sus pasos principales cuenta el: • Establecer hipótesis. • Planear y conducir experimentos. • Analizar resultados y establecer conclusiones. • Generalizar hipótesis en forma de leyes. • Publicar el conocimiento. Cada uno de estos pasos se adapta, dependiendo del área de conocimiento ya que tiene sus variantes si se aplica en las ciencias naturales, en las ciencias sociales o en las ciencias exactas. II.3.2 El ingeniero y su actividad En cambio el ingeniero tiene un papel social principalmente importante en la aplicación de conocimientos nuevos. La ingeniería es una profesión basada en: las matemáticas y en las ciencias naturales, y su conocimiento se obtiene por el estudio, la experiencia y la práctica. Su responsabilidad social es el tener juicio y criterio para utilizar en forma económica los materiales y las fuerzas de la naturaleza para beneficio de la humanidad. El esfuerzo principal del ingeniero está relacionado con el diseño de dispositivos, estructuras o procesos y sistemas, por lo cual un diseño exitoso siempre sigue una secuencia lógica y satisface una necesidad específica. El diseño en ingeniería sigue varias etapas: • Identificación 48 Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Salvador Acha Daza • • • • • • • • Definición Búsqueda Establecimiento de criterios y restricciones Alternativas Análisis Decisión Especificación Comunicación II.3.3 Las funciones del ingeniero A diferencia del científico, el ingeniero está involucrado en actividades como: • Investigación • Desarrollo • Diseño • Producción • Pruebas • Construcción • Operación • Ventas • Administración • Consultoría • Enseñanza de la ingeniería En la actividad del ingeniero debe prestarse especial atención a la rapidez actual de los ciclos tecnológicos, del desarrollo de productos y de servicios, los cuales normalmente involucran: Y vemos que los productos desarrollados en nuestros días,3 tienen ciclos con tiempos mucho menores. III. LA IMPORTANCIA DE LA ACTUALIZACION En nuestros días se vive un mundo donde las distancias geográficas se han reducido notablemente, las comunicaciones han evolucionado de manera sorprendente y se habla de globalización en actividades económicas y de comercio entre todos los países y regiones del mundo. El conocimiento y las habilidades intelectuales para crear nuevos productos, así como para operar y controlar sistemas cada vez más complejos, se ha convertido en un bien invaluable; los conocimientos y las habilidades ya no tienen fronteras y los ingenieros de todo el mundo empiezan a competir por los puestos de trabajo y por la creación de dispositivos y sistemas en forma global. A lo anterior hay que sumar lo comentado acerca del rápido desarrollo y los ciclos cada vez menores para lograr productos, por lo cual se habla de obsolescencia al reconocer que en aproximadamente 5 años las bases tecnológicas han cambiado prácticamente • Investigación • Desarrollo • Diseño • Producción y prueba • Operación Esto se hace patente en productos que han sido desarrollados en los últimos 30 años, al observar el tiempo que se invirtió para su desarrollo.2 • • • 13 años para el marcapasos 5 años para el transistor 25 años para la computadora digital Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 49 �Actualización profesional continua en la era electrónica en forma significativa. En particular la Ingeniería Eléctrica es la de mayor demanda en casi todo el mundo, y se observa que tiene el crecimiento más rápido. Esto se explica por los avances en electrónica y computadoras lo cual es percibido por los jóvenes como áreas de oportunidad en su futuro. Las especialidades en Ing. Eléctrica están identificadas en grandes áreas como: Comunicaciones, Potencia y Utilización de la Energía, Electrónica, Control y Computadoras. En la gráfica de la Fig. 1 se tienen porcentajes de demanda entre diferentes ramas de ingeniería.1 Química Civil Elect/Comp Indust Mecánica Otras 14% 21% 10% 9% 14% 32% Fig. 1 Gráfica de demanda por tipo de ingeniería. Así, se puede concluir hasta este punto que: los ingenieros deben educarse para resolver los problemas futuros en un mundo cada vez más competido profesionalmente, en donde la respuesta rápida, la solución eficiente y tecnológicamente más confiable será la que predomine. Por otro lado se observa una explosión informativa, la cual se estima que se duplica cada 20 años, así que para formar a un ingeniero el primer paso es la Universidad, pero como se ha comentado debe tenerse claro que un ingeniero debe estar dispuesto a aprender y actualizarse durante toda la vida. 50 IV. MEDIOS PARA EL APRENDIZAJE CONTINUO Si se tiene clara la necesidad de actualización constante, sobre todo para un ingeniero ya graduado, se deben mencionar también los principales medios para encontrar conocimientos nuevos y actualizados. Así, se puede listar a los medios tradicionales, es decir: libros y revistas de la profesión y especialidad, pero aparejado con el desarrollo de las computadoras y las redes de información surge la posibilidad de usar bancos de datos e información de universidades, de institutos de investigación y otras instancias para allegarse información relevante, así como saber el cómo realizar búsquedas eficientes. IV.1 Medios clásicos. Dentro de los medios tradicionales se cuenta a las bibliotecas institucionales, a las bibliotecas personales, los servicios de información, las asociaciones profesionales (IEEE, IEE, etc.), conferencias y los congresos técnicos. IV.2 Herramientas Como herramientas para actualizar el conocimiento se tiene a los libros técnicos, las publicaciones profesionales en versión impresa o en CD-ROM, los libros electrónicos formados a través de (MATLAB, MathCad, etc.), a los paquetes de software interactivo desarrollados con una interfase hombre máquina y poniendo especial atención para un uso amigable. IV.3 Supercarretera de la información Un concepto que se ha desarrollado en los últimos años está relacionado con el uso de la comunicación electrónica, pero su uso requiere de una cierta familiaridad con “acrónimos”, como: ASCII (American Standard Code for Information Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Salvador Acha Daza Medio Oriente 13,776 Africa 27,130 Europa Oriental 46,125 Asia 151,773 Pacífico 192,390 Europa Occidental 1,039,192 3,372,551 Norte América Fig. 2. Número de computadoras por región del mundo, 1995 Interchange), e-mail (correo electrónico), LAN (Local Area Network), etc. El concepto es el de enlazar el mayor número de computadoras (servidores) y sus redes con información relevante que pueda ser consultada por usuarios por medio de computadoras personales y en cualquier parte del mundo. Esto ha evolucionado en el concepto de redes llamada INTERNET. IV.4 Internet Como componentes de Internet se tiene a un conjunto de redes interconectadas con MILLONES de computadoras tipo PC, las cuales se enlazan usando modem-línea telefónica (MTL), y formando a su vez redes locales (LAN). La espina dorsal (backbone) es una red de alta velocidad y con un ancho de banda amplio; ya que puede ser usado para transmisión de varios tipos de información. El servicio completo de internet (FIS) se puede obtener con prácticamente cualquier computadora conectada al "backbone" y se tiene servicio usando protocolos de internet (IP). El número de computadoras por región del mundo se muestra en la Fig. 2, para el año 1995. En la actualidad los números han crecido de manera muy importante; y en nuestros días Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 Latinoamérica significativo. ha tenido un desarrollo IV.4.1 Servicios de internet Dentro de los servicios de Internet se tiene la facilidad de enviar mensajes de caracteres solamente o bien servicios más sofisticados, con manejo de imágenes y fotografías; en color si es necesario y se combina el uso de los servicios básicos con enlaces tipo “hypertext”. Los principales servicios se resumen a continuación: • e-mail (Correo Electrónico) • Paso de mensajes tipo ASCII, entre computadoras (locales y remotas) • Telnet (Trabajo sobre computadora remota) • FTP (Transferencia de archivos binarios) • Archivos de texto, de procesadores de palabras, hojas de cálculo, bases de datos, programas ejecutables, etc. • Web (Nombre común para el servicio más complejo) IV.4.2 Navegando la red, www (world-wide web). 51 �Actualización profesional continua en la era electrónica Para hacer uso de la red y navegar localizando sitios importantes para el usuario se requiere infraestructura apropiada para tener la información deseada, así como servicios de conexión y acceso los cuales pueden ser de dominio público (establecidos por oficinas gubernamentales, por instituciones educativas o de investigación), o bien los servicios por cuota a través de la vía fax-teléfono o por cable. Para obtener un mejor provecho de la información disponible se requiere un FIS (Full Internet Service), el cual se logra generalmente por medio de PC con ambiente Mac, Windows o X-Windows y software conocido como Web browsers (por ejemplo el Netscape). Una vez con acceso a la red para "navegar" en la WWW, se requieren direcciones, con el tipo y formato de los ejemplos siguientes; los cuales pueden ser de gran utilidad en la búsqueda de información para la actualización profesional. • Universidades de todo el mundo http//www.mit.edu:8001/people/cdmello/U.html • El Departmento de Ingeniería Eléctrica, Universidad de Stanford http://wwwee.stanford.edu/ee/dir.ee.classes.html • Librerías • The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., (IEEE) http://www.ieee.org/ • CONACYT http://info.main.conacyt.mx/ • Institutos de Investigación http://axp1.iie.org.mx/ Periódicos • La Jornada en Internet http://serpiente.dgsca.unam.mx/jornada • The Washington Post http://www.washingtonpost.com/wpsrv/front.htm El navegar por la red requiere de habilidad y para obtener el mayor beneficio se debe tener precaución con la información que se baja de diversos sitios (últimamente se han reportado virus asociados), así como con las compras por medios electrónicos. Normalmente los browsers ofrecen ayudas para la búsqueda de información sobre temas y tópicos de las formas más variadas. Si las búsquedas se establecen correctamente, en general son muy eficientes. http://gruffle.comlab.ox.ac.uk/archive/publishers.html • Editoriales de libros técnicos http://www.wiley.com/ Sociedades profesionales (IEEE, IEE, etc.) • The Institution of Electrical Engineers (IEE) http://www.iee.org.uk/ 52 V. CONCLUSIONES En el presente trabajo se revisaron conceptos importantes para establecer la necesidad de la actualización profesional continua del ingeniero y la educación como un modo de vida. Así mismo, se hizo referencia a la formación básica de profesionistas de la ingeniería y a como distinguir las actividades de la profesión ingenieril respecto a las tareas de un científico. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Salvador Acha Daza Para lograr la actualización constante y mantenerse competitivo se mencionaron los medios actuales, en plena era electrónica y el papel que estos juegan para lograr competitividad profesional. Se mencionó como herramienta a la red (WWW), como un medio para tener contacto con bancos de información de la más diversa índole, y que seleccionada apropiadamente, representa una ventana al mundo de la información. En este trabajo, sin embargo, no se mencionan las tendencias como sofware/hardware para lograr una mayor interactividad con el usuario, o bien los servicios de medios con "realidad virtual"; aun cuando en nuestros días estos aspectos se están desarrollando rápidamente. REFERENCIAS 1. Arvide R. Eide, Roland D. Jenison, Lane H. Mashaw, Larry L. Northup, ENGINEERING FUNDAMENTALS AND PROBLEM SOLVING, Second Edition, McGraw-Hill, 1987. 2. Robert T. H. Alden, TRAVELING THE INFORMATION HIGHWAY, A WORKSHOP ON THE USE OF ELECTRONIC COMMUNICATIONS, Prepared for the IEEE Latin America Region Meeting, San Jose Costa Rica, March, 1996. 3. TECHNOLOGY 97, IEEE Spectrum, January 1997. Más información en la página de la Web: htp://www.spectrum.ieee.org Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 53 �Los superconductores Libro de Luis Fernando Magaña Solís Reseña por Julio César Méndez* Sin duda algún día habrá en México trenes levitados, es decir, que “flotarán” sobre sus rieles sin rozarlos al avanzar y por lo tanto podrán alcanzar velocidades similares a las de un avión. Los que hoy son jóvenes, muy probablemente lo verán. Esto será posible gracias a la superconductividad, la cual ya tiene aplicaciones prácticas en algunos países con tecnología más avanzada que la nuestra. ¿Qué es la superconductividad? Esta pregunta se la formula Luis Fernando Magaña Solís en el libro Los superconductores, aparecido con el número 64 de la colección “La ciencia desde México” del Fondo de Cultura Económica y se contesta: “Es un estado de la materia, como lo es el estado líquido o el estado sólido, en el cual no existe resistencia eléctrica. Esto significa que no hay pérdida de energía al pasar la corriente eléctrica por un material superconductor. Pero no es sólo eso, sino que, además, no permite que el campo de fuerza de un imán penetre en su interior (esto último se conoce como efecto Meissner). Esta combinación de efectos eléctricos y magnéticos recibe el nombre de estado superconductor”. ¿Cómo se llegó a descubrir la superconductividad? Bueno, como nos lo explica Magaña Solís, fue un proceso muy largo de estar investigando y experimentando. Comenzó con la licuefacción de los gases, la cual se inició allá por 1845. Aquel proceso se fue desarrollando poco a poco, y ya en sí, la superconductividad es descubierta en 1911 por el doctor H. K. Onnes, de la Universidad de Leyden, Holanda, lo cual le valió el premio Nobel de Física en 1913. Continuaron los avances, pero no es sino hasta fechas recientes que se enuncia la teoría de la superconductividad, que, nos dice Magaña Solís 54 “se basa en la existencia de los llamados pares de Cooper, que son parejas de electrones ligados entre sí y que se forman por la interacción atractiva del tipo electrón-ion-electrón”. *En 1986 se da de nuevo un gran paso adelante con el descubrimiento de los materiales superconductores cerámicos en los cuales se simplifica mucho el alcanzar la temperatura de transición al estado superconductor. Por los avances en la superconductividad, sus sustentadores merecieron el premio Nobel de Física de 1972 y de 1987 respectivamente. Toda esa historia es la que nos cuenta Magaña Solís hasta llegar a la época actual en la cual la superconductividad ya tiene un aplicación práctica, Heike Kamerlingh Onnes descubrió la superconductividad en 1911 * Profesor en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Electrica, UANL. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Julio César Méndez aunque limitada, pudiéndose decir que cuando se aplique en forma extensiva, sin duda cambiará la forma de vida de la humanidad. Entre las posibles aplicaciones de la superconductividad se encuentra la producción de grandes campos magnéticos y dentro de las aplicaciones de los electroimanes superconductores esta la levitación, es decir, utilizar una fuerza magnética para hacer “flotar” vehículos de transporte masivo. Nos dice Magaña Solís que: “Hay, esencialmente, dos métodos posibles para conseguir la levitación. Uno corresponde a la utilización de un sistema atractivo y el otro a un sistema repulsivo”. Y enseguida nos aclara que, en su opinión, el sistema de levitación por repulsión, es el que presenta mejores perspectivas. Aunque mucho menos espectacular que ver “flotar” un tren, otra de las aplicaciones de la superconductividad es la fabricación de cables transportadores tanto de energía eléctrica como de información sin que haya pérdidas de energía en el trayecto como sucede actualmente. Así mismo, tendrá aplicación en la biología, la medicina y la química y en la construcción de circuitos de computadoras. Tan importante es la superconductividad, dice por último Magaña Solís, que incluso países del llamado Tercer Mundo, la India y China, cuentan con un programa muy ambicioso en este campo. En México tenemos pocos especialistas en conductividad, mas contamos con infraestructura: expertos en metalurgia capaces de fabricar los materiales necesarios. Magaña Solís, Luis Fernando Los superconductores Colección “La ciencia desde México” No. 64 Fondo de Cultura Económica México, D.F. 1988, 125 pp. Quienes se encuentren interesados en este tema encontrarán en el libro mencionado una explicación sencilla y amena de sus pormenores. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 55 �Apoyo a la FIME a través del programa FOMES Jesús Moreno López* En la última década de este Siglo XX el Gobierno Federal de nuestra República ha establecido programas de apoyo a las Instituciones de Educación Superior en los que se contempla la capacitación y formación de profesores, así como el apoyo para el equipamiento de laboratorios y otra infraestructura. 1997 de la F.I.M.E., permitió una propuesta más fundamentada, lográndose un apoyo de este programa, por segundo año consecutivo, esta vez de $800,000.00 pesos, pero ahora orientado específicamente a la adquisición de equipo de laboratorio. En 1990 se creó el Fondo para la Modernización de la Educación Superior (FOMES), otorgándose apoyos a 102 propuestas de 32 Instituciones de Educación Superior todas ellas públicas. Las asignaciones aprobadas en ese primer evento se determinaron en base a proyectos en desarrollo, sin la necesidad de presentar un proyecto formal que permitiera su evaluación global. EQUIPO ADQUIRIDO CON EL PROYECTO FOMES 1997 El proyecto FOMES # 972017, permitió a la FIME adquirir el siguiente equipo: A partir de 1991 se presentaron proyectos formales bajo los lineamientos marcados por la Coordinación Nacional para la Planeación de la Educación Superior (CONPES), apoyándose en ese año 352 proyectos de 766 presentados. APOYOS OTORGADOS A LA FIME La Universidad Autónoma de Nuevo León se incorporó en el programa FOMES desde su inicio, en 1990, intensificándose cada año la participación de sus diferentes dependencias académicas. En el caso de la F.I.M.E., en 1996 se preparó un ambicioso proyecto que incluía principalmente propuestas de apoyo a infraestructura y formación docente, obteniéndose una partida de $880,000.00 pesos etiquetada para apoyar programas de formación docente la cual se aplicó durante 1997. Al margen de la cantidad otorgada por FOMES a la F.I.M.E., la preparación del documento para la solicitud de apoyo permitió efectuar un autoanálisis de los requerimientos de nuestra Facultad en cuanto a infraestructura y formación docente, por lo que la preparación de la versión del Proyecto FOMES 56 Cantidad Equipo Ubicación 1 Probador de Relevadores Depto. de Potencia Eléctrica 2 Desfasador Electrónico Depto. de Potencia Eléctrica 1 Analizador de Maquinaria Depto. de Dinámica 1 Máquina de Torsión Depto. de Mecánica de Materiales 1 Durómetro Rockwell Depto. de Mecánica de Materiales Esta infraestructura beneficiará directamente a los alumnos en sus prácticas de laboratorio, y permitirá cumplir con parte de las recomendaciones hechas por los Comités Interinstitucionales para la Evaluación de la Educación Superior (CIEES) con el fin de lograr la acreditación de los programas de las carreras que nuestra Facultad de Ingeniería Mecánica y ofrece.* * Secretario Académico de la FIME-UANL. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Jesús Moreno López Aquí se muestra parte del equipo adquirido con el apoyo del programa FOMES 1997 Desfasador Electrónico marca MULTI-AMP modelo EPS-1000A Probador de Relevadores marca MULTI-AMP modelo SR-90. La parte superior es la unidad de control y la inferior la auxiliar. Durómetro Wilson-Rockwell modelo 500 Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 Máquina de Torsión marca Tinius Olsen modelo LoTorq 57 �Graduados a nivel Doctorado en la FIME en 1997 Roberto Villarreal Garza* DR. FERNANDO SÁNCHEZ TELLO desde sus causas y efectos primarios, hasta el diseño y sintonización de dispositivos de control. Se presenta un análisis completo del efecto de los distintos parámetros del sistema de excitación del generador sobre el comportamiento dinámico global del sistema de potencia. Se muestra el procedimiento para determinar los ajustes del estabilizador, para mejorar la estabilidad transitoria y el comportamiento dinámico ante pequeñas perturbaciones en modos de oscilación locales, así como en modos entre áreas en grandes sistemas interconectados. Egresado en 1983 del Tecnológico de Morelia como Ingeniero Industrial Eléctrico. Obtuvo el grado de Maestría en 1990. Desde 1982 labora para la Comisión Federal de Electricidad en el Centro Nacional de Control de Energía, donde ha estado involucrado en estudios de estabilidad de sistemas de potencia y en el desarrollo y prueba de simuladores digitales para el análisis, operación y control de sistemas eléctricos de potencia. Sus áreas de interés son el estudio de sistemas de gran escala, el diseño de controles robustos, y el control y análisis del comportamiento dinámico de sistemas de potencia. Titulo obtenido: Doctorado en Ingeniería Eléctrica con especialidad en Sistemas Eléctricos de Potencia. Nombre de la tesis: Análisis y control de oscilaciones electromecánicas en sistemas eléctricos de potencia. Fecha de Examen: 25 de Julio de 1997 Asesor: Dr. Florencio Aboytes García Resumen: El contenido de la tesis aborda el problema de las oscilaciones electromecánicas de baja frecuencia en sistemas eléctricos de potencia (SEP´s). El trabajo analiza en detalle 58 Se propone una metodología general para la aplicación de estabilizadores de potencia utilizando los controles de excitación de los generadores. La metodología se basa en un conocimiento amplio de los aspectos físicos del problema de estabilización de redes eléctricas y combina adecuadamente el análisis del comportamiento dinámico del sistema. La metodología incluye la aplicación coordinada de diversos estabilizadores. Los sistemas eléctricos longitudinales presentan características particulares que conducen a fenómenos dinámicos típicos ante distintos tipos de perturbaciones. Esto generalmente impacta el diseño de controles. La tesis analiza en detalle esta estructura longitudinal. Adicionalmente, se aplica la metodología propuesta en dos SEP´s reales con características longitudinales. Se presenta un análisis comparativo entre el estabilizador del sistema de potencia y el compensador estático de vars en la estabilización de oscilaciones y se describen las pruebas de campo que permiten verificar resultados de estudios dinámicos. Finalmente, se presentan las conclusiones del trabajo y se hacen recomendaciones para trabajos futuros en esta área de investigación.* * Sub-Director del Posgrado Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol.1, No.1 �Roberto Villarreal Garza DR. NOÉ GARCÍA SÁNCHEZ ambiente laboral profesional, así como contribuir a la formación de un modelo explicativo de este proceso. Se realizó un estudio de campo, por medio de encuestas, en la población de usuarios finales de tecnologías de información, de empresas y organizaciones del área metropolitana de Monterrey, N.L., México. Se obtuvo una muestra final de 120 observaciones válidas, y se utilizó la técnica estadística de Regresión Lineal Múltiple para determinar las variables significativas en el proceso analizado. Egresado en 1979 como Ingeniero en Administración de Sistemas. Obtuvo la Maestría en Informática de las Organizaciones en la Universidad de Paris-Dathine Francia en 1984. Titulo obtenido: Doctorado en Ingeniería de Sistemas con especialidad en Sistemas de Información. Nombre de la tesis: Análisis de la decisión individual de uso permanente en el proceso de asimilación de nuevas tecnologías de información. Se encontraron variables significativas, que ya habían resultado como tales, en estudios previos en E.U.A. Las principales resultaron ser: 1. La Compatibilidad de la tecnología con el estilo, o forma de trabajar, del usuario potencial. 2. La Facilidad, que presenta la tecnología, para demostrar resultados de su uso. 3. La Compatibilidad de la nueva tecnología con el conjunto de tecnologías que actualmente utiliza el usuario potencial. Fecha del examen: 14 de Febrero de 1997 Asesor: Dr. Oscar Flores Rosales Resumen: Esta investigación se orienta a la solución del problema de lograr un aprovechamiento efectivo de las nuevas tecnologías de información, en empresas y organizaciones. Analiza el proceso de asimilación de estas tecnologías, por el recurso humano, y en forma específica el proceso de decisión individual de usar permanentemente una nueva tecnología de información. Se pretende contribuir a determinar las variables que influyen el proceso de decisión de los individuos de usar permanentemente una nueva tecnología de información, dentro de un Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol.1, No.1 59 �Titulados a nivel Maestría en la FIME Enero–Diciembre 1997 Roberto Villarreal Garza* Ricardo Calvo Altamirano M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño Mecánico, Secuencia de procesamiento de aceros de maquinaria, 17 de Enero de 1997. José Luis Maldonado Flores, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, Aceros y sus aplicaciones, 21 de Enero de 1997. Simona Sánchez Villanueva, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en materiales, Aceros y sus aplicaciones, 21 de Enero de 1997. Eliezer Garza Elizondo, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, Políticas y estrategias para emprender un negocio, 24 de Enero de 1997. Laura Patricia Rodríguez Cavazos, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, Desarrollo de dinámicas de grupos en la cátedra de biomecánica, 7 de Febrero de 1997. Idalia Francisca Hernández Morales, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, Factores que intervienen en la efectividad del entrenamiento a usuarios finales de computadoras, 3 de Marzo de 1997. Rafael Negrete Ruiz, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, Factores que afectan la administración de la tecnología de información en un contexto de pequeñas y medianas empresas, 3 de Marzo de 1997. Xavier Espinoza de los Monteros Anzadua, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, Métricas de Halstead aplicadas a lenguajes de programación orientados a objetos, 3 de Marzo de 1997. Francisco Lázaro De Luna SanMiguel, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Eléctrica, Propuesta de material de estudio para las 60 materias de control I y II que se imparten en la EIME de la UAC, 7 de Marzo de 1997. Jaime Cesar Vallejo Salinas, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, El Proceso de reclutamiento y selección de recursos humanos, 7 de Marzo de 1997. M.C. Luis Gerardo Navarro Guerra, Administración, especialidad en Sistemas, Métricas de Halstead en lenguajes manipuladores de bases de datos, 17 de Marzo de 1997. M.C. Rosa María Reséndez Hinojosa, Administración, especialidad en Sistemas, Aplicación de un algoritmo de flujo estático en sistemas distribuidos que garantiza la equidad en el servicio, 17 de Marzo de 1997. M.C. Basilio Salomón Álvarez Zapata, Administración, especialidad en Finanzas, Proyecto técnico económico para implementar un sistema de televisión por cable Catv en la ciudad de TrujilloPerú, 18 de Marzo de 1997. Romelio Moreno Moreno, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, Fundamentos de operación, mantenimiento y pruebas de equipos eléctricos en la industria, 18 de Marzo de 1997. Juan Alberto Mares Peña, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, Calidad en el servicio del transporte urbano, 15 de Abril de 1997. M.C. Jorge Alejandro Lozano González, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, Políticas y estrategias para emprender un negocio, 17 de Abril de 1997.* Carlos Evaristo Esparza Garces, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, Modelo técnico * Sub-Director del Posgrado Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No. 1 �Roberto Villarreal Garza de la fusión de MgO en un horno de arco eléctrico, 13 de Mayo de 1997. Arturo Torres Bugdud, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, Desarrollo de dinámicas de grupos en la cátedra de biomecánica, 29 de Mayo de 1997. Ráfael León Velázquez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia, Optimización de potencia activa y reactiva en sistemas de potencia, 2 de Julio de 1997. Ramiro Robledo Monsivais, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, Análisis metalográfico y termoquímico de aceros y fundaciones, 15 de Julio de 1997. Hilario Jiménez Favela, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, Análisis metalográfico y termoquímico de aceros y fundaciones, 15 de Julio de 1997. M.C. Elías Eduardo Servín Garza, Administración, especialidad en Producción y Calidad, Implementación del sistema de aseguramiento de calidad: ISO-9002, 18 de Julio de 1997. Jesús González Olivo, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, Implementación del sistema de aseguramiento de calidad: ISO-9002, 18 de Julio de 1997. Eligio Jaime Muñoz, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, Estudio de la operación y la factibilidad económica de una empresa apícola, 21 de Julio de 1997. Jesús Gerardo Herrera Martínez, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, Negociación, 23 de Julio de 1997. María de Lourdes Soto Reyes, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, Los Facilitadores de equipo en una Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 organización de clase mundial, 23 de Julio de 1997. José Ángel Mendoza Salas, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, Operación de una tienda de conveniencia bajo el régimen de franquicia, 28 de Julio de 1997. Leopoldo René Villarreal Jiménez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, Sistemas de comunicación a través de fibras ópticas, 31 de Julio de 1997. Febe Muñoz Gómez, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, Los Conceptos de calidad en la administración de la educación, 31 de Julio de 1997. Jesús Eduardo Escamilla Isla, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, Enfoque de los recursos humanos hacia la calidad, 31 de Julio de 1997. Jacqueline Solís Vicencio, M.C. 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Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, Conectividad de redes de computadoras, 5 de Diciembre de 1997. José Dolores Rivera Martínez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, Conectividad de redes de computadora, 5 de Diciembre de 1997. M.C. Norma Esthela Flores Moreno, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, Importancia de los sistemas de información en la toma de decisiones gerenciales, 10 de Diciembre de 1997. M.C. Jorge Enrique Figueroa Martínez, Administración con Especialidad en Relaciones Industriales, Importancia de los sistemas de información en la toma de decisiones gerenciales, 10 de Diciembre de 1997. Ricardo Garza Castaño, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, Investigación de las necesidades de capacitación de una planta fabricante de transformadores, 11 de Diciembre de 1997. Heriberto Martínez Garza, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, Investigación de las necesidades de capacitación de una planta fabricante de transformadores, 11 de Diciembre de 1997. Sergio Alejandro Valderrábano Salazar, M.C. Eléctrica, especialidad en Control, Control de ruido en equipo industrial, 15 de Diciembre de 1997. Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Roberto Villarreal Garza Javier Martínez Rosan, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, Implementación de sistemas de calidad para manufactura, 16 de Diciembre de 1997. Lilia Nelda Treviño Lara, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño, Síntesis cinemática de un cambiador de páginas semiautomático, 18 de Diciembre de 1997. Sergio Alberto Ramírez Guzmán, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño, Síntesis cinemática de un cambiador de páginas semiautomático, 18 de Diciembre de 1997. César Augusto Leal Chapa, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, Desarrollo de sesiones de trabajo para la programación de microprocesadores, 19 de Diciembre de 1997. José Ángel Castillo Castro, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, Desarrollo de sesiones de trabajo para la programación de microprocesadores, 19 de Diciembre de 1997. del control estadístico del proceso, 19 de Diciembre de 1997. Miguel Carrola González, M.C. Administración con Especialidad en Producción y Calidad, Aseguramiento de la calidad a través del control estadístico del proceso, 19 de Diciembre de 1997. Esteban Báez Villarreal, M.C. Administración, especialidad en Investigación de Operaciones, Desarrollo de un modelo para medición de barreras que afectan la productividad, 19 de Diciembre de 1997. Sergio Javier Pérez Guerra, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, Los Facilitadores de equipo en una organización de clase mundial, 19 de Diciembre de 1997. Fernando Estrada Salazar, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, Una alternativa por computadora a la carta de Smith, 19 de Diciembre de 1997. Saúl Montes De Oca Luna, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, Desarrollo de estación de trabajo basado en maquetas reales redimensionadas para el aprendizaje de microprocesadores, 19 de Diciembre de 1997. Adrián García Mederez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, Desarrollo de estación de trabajo basado en maquetas reales redimensionadas para el aprendizaje de microprocesadores, 19 de Diciembre de 1997. Luis Jesús Chapa Quintanilla, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, Aseguramiento de la calidad a través Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 63 �Reconocimientos al mérito académico y menciones honoríficas. Agosto 97 - Enero 98 Luis Manuel Martínez Villarreal* Continuando con la tradición de reconocer a los alumnos más destacados, a principios de 1998 se entregaron distinciones de conformidad con lo establecido en nuestro Reglamento Interno, en el Título 8º, Capítulo 1º, “Del Reconocimiento al Mérito Académico”, en donde se establece que al terminar sus estudios de licenciatura, a un estudiante por carrera, semestralmente se le entregará un pergamino alusivo en una ceremonia pública y se insertará el nombre y carrera del alumno en una placa instalada en la Biblioteca de la Facultad. Además, con el fin de reconocer a más alumnos brillantes la Comisión de Honor y Justicia en reunión celebrada el día 19 de Abril de 1994, acordó adicionalmente al Mérito Académico otorgar hasta un máximo de 5 Menciones Honoríficas por carrera a los alumnos que cumplen con los requisitos establecidos en el capítulo arriba mencionado. * El Director de la FIME, Ing. Cástulo E. Vela Villarreal, acompaña a los alumnos que recibieron el Reconocimiento al Mérito Académico y las Menciones Honoríficas correspondientes al semestre: agosto 97 – enero 98. * Secretario Administrativo Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. 64 Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol. 1, No.1 �Luis Manuel Martínez Villarreal MERITO ACADEMICO Nombre González Tagle Juan Pablo Mezzetti Fausto Dolores Margarita Solís Márquez Antonio Tijerina González Ramiro César Valadez Guzmán Irma Rosario Carrera I.M.E. I.M.M. I.A.S. I.C.C. I.E.C. Promedio 92.962 91.379 97.105 96.798 96.249 MENCIONES HONORIFICAS Nombre Aguilar Elizondo Héctor Alvárez Cantú Ivvette Catalina Contreras Zuñiga Adrián Elizondo Amaya Jesús David García Vega Cristobal Ernesto Garza Pinal Aminta González Cepeda Rafael Alfonso Hernández Méndez Herber Jara Villanueva Eduardo Rosalio López Genis Olin Nieto Garza César Armando Ponce Peña Yolanda Portillo Salinas Rodolfo Rangel Fernández Perla Adriana Rivera Zapata Huemack Eduardo Ingenierías, Enero-Junio 1998, Vol.1, No.1 Carrera Promedio I.A.S. I.C.C. I.M.E. I.E.C. I.E.C. I.C.C. I.E.C. I.E.C. I.A.S. I.A.S. I.C.C. I.A.S. I.A.S. I.E.C. I.C.C. 90.855 91.167 90.135 94.939 95.39 91.69 94.049 95.207 92.579 91.895 90.964 90.566 95.566 93.939 93.00 65 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 1998 Volumen Volumen de la revista 1 Número Número de la revista 1 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Junio Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 1998, Vol 1, No 1, Enero-Junio Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/1998 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020764 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores FIME FOMES Geometría de Fractales Interface humana Superconductores https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20725/Ingenierias_1998_Vol_1_No_2_Julio-Diciembre.pdf 1292cbc7112566234208fe420ad3277f PDF Text Text ����Los sonidos en silencio Lenguaje acústico básico para tiras cómicas Fernando J. Elizondo Garza* José de Jesús Villalobos Luna* Resumen Los Cómics se han convertido en los últimos años en un fenómeno social, una gran industria e incluso han sido aceptados como arte. En todo el mundo se implementan cursos sobre cómics y como un apoyo a los mismos se presenta en esta ponencia un manual resumido del manejo del sonido en los cómics. Abstract The comics has become a social phenomenon, a big industry and an art. In all the world are implanted courses on comics and as a teaching help we present in this text a resumed manual of sound in comics. I.- INTRODUCCION El desarrollo e impacto social de las tiras cómicas en este fin de milenio han sido impresionantes, por un lado debido al tamaño que ha tomado la industria de los cómics y por otro al reconocimiento social que se les ha dado a algunos cómics al habérseles aceptado como arte. Lo antes mencionado ha generado una gran demanda de cursos sobre cómics, los cuales prestan gran atención al dibujo y al guión, pero lo relativo al manejo del sonido se deja a un aprendizaje por imitación, no a una educación formal. Con el fin de facilitar la educación de la parte "acústica" de los cómics presentamos aquí un Manual Resumido del manejo del Sonido en las tiras cómicas. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 II.- CONCEPTOS BASICOS Los cómics, en general, no son una *fuente sonora, pues no emiten ondas acústicas, no producen sonidos, pero sí pueden hacer que tengamos una evocación, una sensación, de sonido. Para comprender los códigos relacionados con el sonido en los cómics y su interpretación es necesario comprender algunos esquemas básicos. II.1.- El proceso de percepción acústica. Un cuerpo al vibrar produce una onda acústica la que se propaga por el aire hasta llegar a una oreja que lo dirige al interior y lo convierte primero en un movimiento de huesos y membranas, luego en ondas en un fluido, luego en movimiento de células ciliadas y por último en estímulos eléctricos que llegan al cerebro y son interpretados como sonido. II.2.- Memoria Auditiva. El cerebro dispone de memoria auditiva, tanto para almacenar en forma temporal lo que apenas acabamos de oír como de una memoria permanente para el registro de información significativa, de uso en el mediano y largo plazo. El proceso de memorización de largo plazo está determinado por varios mecanismos, interralacionados entre sí: • Impresión.- El sonido produce un efecto emocional brusco. Este proceso está relacionado a los mecanismos de alarma e interacción con el medio ambiente de los sentidos. * Laboratorio de Acústica, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, UANL, A.P. 28 sucursal "F", Cd. Universitaria, San Nicolás, N.L., 66450, México. E-Mail: fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx E-Mail: jovilla@gama.fime.uanl.mx 3 �Los sonidos en silencio: Lenguaje acústico básico para tiras cómicas • Repetición.- De tanto oírlo se aprende. Uno de los mecanismos básicos de aprendizaje. • Correlación.- El sonido ocurre apareado a una experiencia o circunstancia y ésta se memoriza como un todo. • Aprendizaje.- Memorización intencional de un sonido. El proceso de memorización puede darse en dos niveles principales: • Sonoro.- En un primer nivel "de tanto oír algo" lo podemos memorizar como una estructura sonora, por ejemplo una canción. • Sonoro-Visual.- En otro nivel podemos, de tanto observar que un perro siempre ladra, correlacionar en la memoria la imagen abstracta de perro con la imagen lingüística "guau-guau" y con un sonido abstracto de ladrido. Estos procesos de memorización, por lo tanto, pueden producir una memorización correlacionada, esto es, para cierto sonido corresponde cierta imagen o información específica. II.3.- Evocación. El proceso principal para el manejo del sonido en los cómics es el de evocación, que es el uso de la memoria, el recordar, en base a aprendizaje y códigos socialmente aceptados. Para nuestro tema es de gran importancia la evocación por correlación del tipo sonoro-visual. La evocación sonoro-visual se da en las dos direcciones: • Sonoro ! Visual.- Permite que si dentro de nuestra casa escuchamos un ladrido, aun sin 4 verlo, podamos afirmar que se trata de un perro. • Visual ! Sonoro.- Esta es la base del manejo del sonido en los cómics, pues es la que permite que al ver un símbolo lingüístico o visual se recuerde el sonido que corresponde, esto es, que si en el cómics leemos "guau guau" en nuestra cabeza sentimos el sonido del ladrido de perro que tengamos memorizado; que si vemos una imagen de un choque de autos evocamos la secuencia de sonidos que en nuestra memoria tenemos registrados como correlacionados con dicha situación. Esta capacidad puede llegar incluso al nivel de diagnóstico al desarrollarse el aprendizaje de correlaciones más finas entre objetos y sonidos, como en el caso del médico que según el sonido del corazón diagnostica su estado o el del mecánico que sólo escuchando al auto identifica el problema. III.- CONCORDANCIA SONORO-VISUAL Una herramienta básica y de gran ayuda para el manejo del sonido en los cómics es el uso del análisis de concordancia estructural audio/visual de acuerdo a los cánones establecidos en el lenguaje cinematográfico. Este análisis busca que el sonido y la imagen trabajen juntos en paralelo a favor de la estructura interna de la producción. Este procedimiento se basa en la existencia de análogos sensoriales, esto es, que existen estímulos de diferente tipo, por ejemplo visuales y sonoros, que producen una sensación similar, los cuales puestos juntos producen un reforzamiento del mensaje y usado en contrario puede generar una duda o un aumento de tensión en el evento. Como ejemplo un paisaje bonito y tranquilo acompañado de una música clásica y lenta se puede disfrutarse más estéticamente, y acompañado de música estridente puede implicar que algo está por ocurrir. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Fernando J. Elizondo Garza, José de Jesús Villalobos Luna En la tabla I se presentan algunos ejemplos de las analogías usadas en el análisis de concordancia estructural audio/visual los cuales pueden ser fácilmente adaptados al acoplamiento sonoro visual en cómics. Tabla I. Analogías video-audio usadas en el análisis de concordancia estructural en cinematografía y que pueden adaptarse para el manejo del mensaje sonoro en cómics. AUDIO VIDEO Forma general Colocación dentro del marco Peso gráfico Textura Densidad del campo (# de elementos gráficos en el marco) Complejidad del campo Vectores Regular Irregular Inestable Estable Ligero Pesado Ligera Pesada Alto Bajo Alta Baja Gráficos Indicativos Orientación principal de los vectores Cambio vectorial Vertical Horizontal Cambios rápidos (grado de continuidad de línea) Iluminación Cambios lentos Caída Color Tensión alta Tensión baja Forma sonora (timbre, acordes) Tensión del acorde Acordes y ritmo Acordes Magnitud alta Magnitud baja Magnitud alta Magnitud baja Magnitud alta Magnitud baja Baja continuidad Alta continuidad Clave alta Clave baja Rápida Lenta Tonalidad Saturación Brillantez Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 Densidad horizontal (densidad melódica: # de notas en compás) Densidad vertical (densidad armónica) Vectores Escala principal y tendencias armónica Progresión melódica y continuidad rítmica Alta Baja Progresiones melódicas Certeza armónica Excitación Calma Irregular Disonante Consonante Inacentuado Acentuado Definidas Indefinidas Alta Baja Disonancia Consonancia Plana Escala Dinámica (intensidad) Cálido Frío Alta Baja Alta Baja Consonante Disonante Alto Bajo Ligero Pesado Simple Complejo Alta Baja Tono Timbre Dinámica Mayor Menor Alto contraste Fuerte-suave Bajo contraste Parejo Alto Bajo Metales, Cuerdas Flautas, Cañas Fuerte Suave 5 �Los sonidos en silencio: Lenguaje acústico básico para tiras cómicas IV.- SONIDO EN LOS COMICS Los signos empleados para producir las evocaciones sonoras en la lectura de los cómics pueden clasificarse en dos grandes grupos: a) Códigos Sonoros Básicos. b) Códigos para Efectos Sonoros. IV.1.- Códigos básicos. Estos son los encargados de la transmisión del mensaje sonoro explícito. Se subclasifican, en primera instancia, en cuanto a si la transmisión del mensaje es a través de códigos lingüísticos o no. En la Tabla II se presenta una clasificación de dichos códigos. Tabla II IV.1.- Códigos para efectos sonoros. Los que indican propiedades acústicas inherentes al mensaje. Se subclasifican en base a las propiedades acústicas del sonido. En la Tabla III se presenta una clasificación de dichos códigos. Tabla III Clasificación de los Códigos para Efectos Sonoros Fuerte Códigos Efectos de para Volumen Efectos Sonoros Débil En aumento/decremento Otros Efectos de Agudo Tono Grave Ruido Clasificación de los Códigos Sonoros Básicos Narrador Mensajes Diálogos Sonoros Pensamiento Lingüísticos Mensaje Soez Códigos Otros Sonoros Básicos Fenómenos Físicos Mensajes Sonoros Sonidos producidos por animales No Representación de música Lingüísticos y otros códigos Golpes Otros 6 V.- EJEMPLOS A continuación se presentaran ejemplos de dichos códigos. V.1. Códigos Básicos: Mensajes sonoros lingüísticos. Son los diálogos que pueden tener los personajes. Los elementos principales para este tipo de mensajes son el recuadro, el globo y la nube conteniendo palabras o signos lingüísticos (ver figuras 1 a 5). Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Fernando J. Elizondo Garza, José de Jesús Villalobos Luna Fig. 3. Globo que representa el diálogo de un personaje fuera de cuadro Fig. 1. El Recuadro representa lo que un narrador dice acerca de una situación Fig. 4. La Nube representa el pensamiento de un personaje. Fig. 2. El globo representa el diálogo que un personaje dice en cuadro Fig. 5. La serie de símbolos representa una situación de disgusto o las malas palabras que dice un personaje. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 7 �Los sonidos en silencio: Lenguaje acústico básico para tiras cómicas V.2. Códigos básicos: Mensajes sonoros no lingüísticos. Este tipo de mensajes son símbolos aceptados socialmente y van acompañados de una traducción lingüística del sonido. (Figuras 6-12). Fig. 8. Animal más traducción lingüística aceptada socialmente. Fig. 6. Los fenómenos físicos se representan haciendo un dibujo parecido a su forma física y pueden ir acompañados de una traducción lingüística. Fig. 7. Animal más traducción lingüística aceptada socialmente. 8 Fig. 9. Representación de música (concepto válido para otros códigos). Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Fernando J. Elizondo Garza, José de Jesús Villalobos Luna V.3. Códigos de efectos: Efectos de volumen. Fig. 10. Representación del golpe de una puerta por medio lingüístico. Fig. 13. Volumen fuerte: letras o dibujos grandes y gruesos Fig. 11. Representación del golpe de una puerta por medio gráfico. Fig. 14. Volumen débil: Letras o dibujos pequeños y delgados Fig. 12. Representación lingüística de los golpes de una pelea. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 Fig. 15. Volumen creciente o decreciente: aumento o disminución de tamaño. 9 �Los sonidos en silencio: Lenguaje acústico básico para tiras cómicas V.5. Códigos de efectos: Efectos de ruido. Fig. 16. Para representar la fluctuación se hace colocando la traducción lingüística de ese sonido con letras que cambian de tamaño. V.4. Códigos de efectos: Efectos de tono. Fig. 19. Para representar lingüísticamente el ruido producido por un personaje o una cosa se utilizan letras grandes y distorsionadas. Fig. 17. La representación de un tono agudo se hace por medio de letras delgadas. Fig. 20. Para representar un ruido gráficamente se colocan destellos en el lugar donde se produce el ruido. Fig. 18. Para representar el tono grave se utilizan letras gruesas. 10 Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Fernando J. Elizondo Garza, José de Jesús Villalobos Luna BIBLIOGRAFIA [1] FERNANDO J. ELIZONDO, JOSE DE JESUS VILLALOBOS Y EDGAR A. ALVARADO; “El sonido en los comics”, Memoria del IV Congreso Mexicano de Acústica, Guanajuato, México, Instituto Mexicano de Acústica, 18-19 de septiembre de 1997, México. [2] CLIFORD T. MORGAN; "Psicología Fisiológica", Mc Graw Hill Book Company, 1968, España. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 [3] ARTHUR C. GUYTON; "Anatomía y Fisiología del Sistema Nervioso", Editorial Médica Panorámica, 3a. Reimpresión, 1989, Argentina. [4] ROCIO YAZMIN VILLALOBOS LUNA; "Test de Memoria Auditiva", Facultad de Psicología de la Universidad Autónoma de Nuevo León, 1997, Monterrey, N.L., México. [5] HERBERT ZETTL; “Sight, sound, motion: Applied media aesthetics”, Wadsworth publishing company, 1973, USA. 11 �De ciencia a tecnología Parte II: La Interfase Administrativa Miguel A. Palomo González* Resumen Las Instituciones Universitarias siempre han manifestado su interés por los Proyectos de Vinculación Empresa-Universidad para complementar su contribución social. Se habla de que en la Universidad existen los recursos especializados, que también hay que “vender” los proyectos, pero poco se habla del individuo y las condiciones de operación en el Proyecto de Vinculación. El artículo presenta un marco de operación bajo el enfoque de “Satisfacción del Cliente”, de Trabajo de la Empresa, con el fin de asegurar la continuidad y el éxito del Proyecto de Vinculación. Abstract Certainly, the University has been interested in the Industry-University Research Projects as another way to increase his social contribution. We talk about the University’s specialized resources, as well as in the need “to sell” projects to the Industry, but there is less concern on the members and their operation conditions in the Project Cooperation. This paper presents a “Client Satisfaction” operational frame. INTRODUCCION En la primera parte de este artículo (ver: Ingeniería, enero-junio 1998, Vol. 1, Núm.1., p. 10-14) se presentó la diferencia entre la naturaleza y razón de ser del trabajo científico y del tecnólogo, así como la problemática de “la interfase humana” en la transformación de la ciencia en tecnología. En la segunda parte hablaremos de “la interfase administrativa” dentro del contexto dinámico de la empresa, así como de las habilidades de integración y análisis a desarrollar por el científico, y por el tecnólogo, 12 que participan en un Proyecto Tecnológico de Vínculación Empresa-Universidad. * LA ESTRUCTURA ORGANIZACIONAL Tanto el científico como el tecnólogo pertenecen a una Organización y su trabajo se ve influenciado por las políticas, reglas y estructura internas. Las Organizaciones evolucionan con el tiempo y sus características de operación, coordinación, planeación y control cambian, ya sea por la edad y/o por su tamaño. Una manera de clasificar las Organizaciones es en Emprendedora, Máquina, Profesional, Innovadora, Diversificada, Misionaria, o Política1. La Organización Profesional es la que mejor describe el modus operanti, de la Universidad. En el caso de la Empresa hacemos los siguientes supuestos: que se encuentra en una industria competida, que sus Dirigentes reconocen que detrás de una Estrategia de Negocio se encuentra una Tecnología, que la Función de Tecnología está reconocida en la Organización y que se orienta a la Satisfacción del Cliente2; cela dit, la Organización Innovadora es la que describe el modus operanti de la Empresa. * Profesor en la Jefatura de Ingeniería Industrial, en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. E-mail: mpalomo@ccr.dsi.uanl.mx Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.2 �Miguel A. Palomo González En la Organización Profesional los profesionales (los científicos) no solo controlan su propio trabajo, también adquieren suficiente control sobre las decisiones administrativas que los afectan. Para su Coordinación, la Organización depende de la estandarización de sus habilidades. La mayoría de los estándars se originan fuera de su propia estructura, es decir en las asociaciones profesionales (o “colegios invisibles”) a las que pertenecen. La administración profesional enfatiza una autoridad de naturaleza profesional: el poder de la especialización y la destreza. La estructura de desempeño fue diseñada para perfeccionar programas en entornos estables; no son estructuras que resuelven problemas para crear programas nuevos en respuesta a necesidades no-previstas3. En la Organización Innovadora (de los tecnólogos), innovar significa romper con los esquemas preestablecidos, por consiguiente la Organización no depende de ninguna forma de estandarización para su Coordinación. La flexibilidad es un requisito, los procesos de información y decisión fluyen tan flexibles e informales como sea necesario para promover la Innovación. La Organización no puede depender de las habilidades estandarizadas de sus expertos, debe rebasar las fronteras de la especialización, lo cual implica asignar los problemas a Equipos Multidisciplinarios que combinan los esfuerzos, se habla entonces de sinergias. Cada Equipo se forma alrededor de un proyecto específico. Al enfrentarse al problema de un Cliente, el Equipo se involucra en esfuerzos creativos para encontrar una solución única; en cambio, la Organización Profesional ubica o conceptualiza dicho problema dentro de un paradigma conocido, conforme al cual pueda aplicar un programa estándar. Una se involucrará Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1 No.2 en el pensamiento divergente, cuyo objetivo es la Innovación; la otra en el pensamiento convergente, enfocado a la perfección. La Organización Innovadora se encuentra en entornos que son tanto dinámicos como complejos4. LA INTERFASE ADMINISTRATIVA Visto como un todo, el éxito en el desarrollo de un Proyecto de Vinculación Empresa-Universidad, presenta un complejo sistema a administrar, que involucra las objetivos particulares, patrones de conducta y formas de Organización de los actores (Individuos, Empresa y Universidad). El enfoque de “Satisfacción del Cliente” nos permite, en principio, proponer un marco de referencia sobre las habilidades que hay que desarrollar para entender el ambiente y lograr una integración efectiva en el Desarrollo de un Proyecto Tecnológico, con el único fin de reducir la incertidumbre en el éxito, e incrementar la empatía de los actores. Partimos del hecho de que la Empresa, tal y como la hemos definido, es el “Cliente” y que la Universidad es el “Proveedor” (pensar lo contrario implica negar la razón de ser de los actores). a)- Las restricciones de operación del Equipo de Trabajo: El Científico o Representante de la Universidad debe empezar por asimilar el paradigma de que su papel, ante la Empresa, es el de un Líder Científico que se integra al Equipo Multidisciplinario (bajo la supervisión del Líder de Proyecto nombrado por la Empresa). Por lo tanto debemos empezar por entender los principales tipos de presiones a las que está expuesto el Equipo: presión de tiempo, en el presupuesto, cumplir con la calidad o especificaciones, y la Satisfacción del Cliente de la Empresa (MarketPull). Dichas presiones no se presentan en la Organización Profesional con la misma intensidad y al 13 �De ciencia a tecnología Parte II: La Interfase administrativa unísono, por lo que hay que aprender a trabajar bajo este nuevo conjunto de restricciones. si somos buenos o no, simplemente se trata de analizar como contribuir a resultados de una empresa. b)- Análisis del ambiente y habilidades requeridas Puesto que nos interesa proporcionar un servicio satisfactorio, es natural que nos preocupe ¿Qué tan efectiva es la Investigación en la Empresa?, ¿Cuáles parámetros toma en cuenta? La literatura menciona diferentes metodologías y técnicas para lograr la eficiencia interna, sin embargo lo que le interesa a la Empresa, en primera instancia, son los resultados logrados. Dichos resultados pueden ser cualitativos y cuantitativos. Analicemos los siguientes factores prácticos5: Por otra parte, a través del tiempo y las vivencias, los participantes del Equipo han desarrollado ciertas habilidades necesarias para sobrevivir en un ambiente competido. Así mismo, se puede lograr un desempeño eficiente y la integración al Equipo de Trabajo al desarrollar las siguientes habilidades6: • ¿Qué le sucedería al Negocio si la Función de Tecnología no existiera? • ¿Cuántas Patentes por año se generan? • ¿Cuánto representan los ingresos por concepto de Licencias de Explotación de patentes? • ¿Qué desarrollos o mejoras hemos generado que actualmente se utilizan en el proceso? • ¿Cuáles han sido las TIR (Tasa Interna de Retorno) y “Payback’s” (Períodos de Recuperación de la Inversión) en los proyectos implementados? • ¿Por qué han fracasado los proyectos en el Mercado? • Un comportamiento “Problem Solving”, lo cual implica una actitud de “querer hacer” vs. una actitud “más pensante” . • Habilidad para la identificación de problemas, antes de que sean críticos, lo cual depende de la capacidad de observación y la cognoscitiva del individuo. • Saber detectar las oportunidades, esto significa hacer las cosas que permiten maximizar los resultados de la Empresa. • Tener un estilo de trabajo participativo, no se trata de cuestionar sistemáticamente sino de lograr resultados, y esto es una resultante de la capacidad de empatía con el Equipo de trabajo. (falta de coordinación con el Departamento de Mercadotecnia, pobre entendimiento del Mercado, Productos fuera de tiempo, Producto poco competitivo, etc.) No se trata de saber las técnicas o medios utilizados (el fin justifica los medios), ni analizar 14 Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.2 �Miguel A. Palomo González c)- Actores Políticos y el trabajo del Líder: La integración del Científico al Equipo de Trabajo también depende de reconocer los tipos de actores políticos que existen en la Empresa. El Líder de Proyecto enfrenta el difícil problema de mantener la cohesión del Equipo; cada miembro tiene sus propias actitudes, presiones de tiempo, aprendizaje y experiencias pasadas, que traen a la mesa de trabajo. En un Departamento funcional el problema es relativo, puesto que normalmente encontramos gente con un bagage más o menos homogéneo. En adición al problema de mantener unido a un Equipo Multidisciplinario, el Líder tiene que actuar y tomar decisiones bajo incertidumbre, no puede dejarse llevar por la inercia (el Mercado no espera, la competencia no perdona, la Empresa menos), ni aspirar a obtener toda la información necesaria (sólo la justa); su trabajo equivale a caminar en un terreno poco firme y con condiciones de visibilidad poco clara. Las siguientes actividades nos pueden servir para ser un facilitador en las relaciones del Líder con el grupo, y no ser una pieza más que el Líder debe empujar7: • Entender el contexto del proyecto y su impacto en la Organización • La discusión significa avance, sea positivo, si no hay discusión entonces la apatía está presente. • Identifique quién está interesado en el Proyecto y qué espera. • Sea proactivo, más que reactivo. • Identifique claramente el resultado final esperado (suyo y del proyecto) Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1 No.2 • Desarrolle una visión sobre los resultados del proyecto, evalúe los escenarios. Visto desde otro ángulo, el analizar las condiciones de Operación del Proyecto nos ayuda a esclarecer nuestras responsabilidades, y a que nuestras intervenciones y contribuciones sean oportunas en cada actividad que realiza el Equipo (generación de ideas, identificación de proyectos, proposición de soluciones, selección de proyectos, implementación, etc.). Finalmente, es importante identificar los personajes con los que podríamos compartir la mesa de trabajo. Al tratar de entender el comportamiento de los miembros del Equipo podemos tipificar tres tipos de Actores Políticos: los Naïve, los Sensibles y los Tiburones8: • Naïve: le disgusta el juego político; evita el compromiso; dice las cosas como son; tiene fe en la Verdad. • Sensible: considera que la política es necesaria; se compromete con los objetivos del área; establece una red de comunicación informal; usa al sistema para recibir y dar favores; es un negociador. • Tiburón: la política es una oportunidad; el compromiso es con él mismo y a cualquier precio; es manipulador, usa el engaño si es necesario; es conflictivo, utiliza la información a su favor, “cultiva” amistades para usarlas posteriormente. Las habilidades se desarrollan, la capacitación por medio de seminarios son una gran ayuda, pero sin lugar a dudas el mejor método de enriquecimiento de las habilidades es a partir de las vivencias en el ambiente real de trabajo. Involucrarse sí, pero sin perder de vista nuestro objetivo de trabajo, sin olvidar el resultado por el cual somos responsables, sin minimizar la razón por la cual estamos en el Proyecto 15 �De ciencia a tecnología Parte II: La Interfase administrativa de Vinculación. Las experiencias y el aprendizaje logrado nos fortalecerán para el siguiente Proyecto. REFERENCIAS: 1. Mintzberg H. Estructuras, Fuerzas y Formas de las Organizaciones Eficaces. El Proceso Estratégico. Mintzberg H., Quinn J. B., Voyer J. Prentice-Hall, 1997, México, p. 159-183 2. Palomo-González M. A.. Strategie de l’Enterprise Internacionale en Amerique Latine. Institute d’Administration des Entreprises, Grenoble, France, 25 juin, 1982, 270 p. 3. Mintzberg H.. La Organización Profesional. op. cit., p. 308-320 4. Mintzberg H.. La Organización Innovadora. Op. cit. p. 321-336 5. Robb W. L.. How Good is Our Research. Research Technology Management, march-april, 1991. 6. Livingston J. S.. El Mito del Administrador Bien Preparado. Harvard Business Review, en-feb, 1971. 7. Pinto J. K.., Kharbanda O. P.. Lessons for an Accidental Profession. Business Horizons, marchapril 1995, p. 41-50. 8. Ibid. 16 Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.2 �Minería en Nuevo León: Antecedentes de la industria de fundición Javier Rojas Sandoval* INTRODUCCION En Nuevo León, las fundiciones de metales, hierro y acero no se explican sin considerar la existencia de una base minera que le diera sustento. Por ello es importante mencionar la tradición minera nuevoleonesa. Varios pueblos de Nuevo León deben su origen a la actividad minera: Minas de San Gregorio (1577), El Carmen (1614), Real de Santiago de las Sabinas (1693), Santa Catarina (1596), Real de Minas de San Carlos de Vallecillo (1766), Mineral de San Pedro de Boca de Leones (1690).1 Dos autores son de obligada lectura para indagar sobre los orígenes y la historia colonial de la minería en Nuevo León: el capitán Alonso de León cronista del Nuevo Reino de León, quien escribió el texto: Relación y discursos del descubrimiento, población y pacificación de este Nuevo Reino de León; temperamento y calidad de la tierra, publicado por primera vez el año de 1649,2 y Eugenio del Hoyo con su “Historia del Nuevo Reino de León (1577, 1723).3 Para la minería del siglo XIX un texto básico es el de César Morado: Minería e industria pesada.4 MINERIA EN NUEVO LEON El capitán Alonso de León escribió en el capítulo quinto del discurso segundo que en el Nuevo Reino de León existían muchos minerales de plata y plomo. En particular destacaba la gran abundancia de este último metal. Las vetas del mineral argentífero de San Gregorio (hoy Cerralvo) se convertirían en el atractivo principal para los primeros pobladores hispanos que fundaron el Nuevo Reino de León. Le seguía el Real de las Salinas, que para esos años tenía cinco haciendas. Asimismo mencionaba otra en Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 el cerro de las Mitras. También las haciendas de plomo localizadas en Pesquería Chica.* Sobre la cantidad de metal, el mismo cronista maneja datos contradictorios. Menciona que entre los años de 1626 hasta 1648 se habían sacado más de sesenta mil marcos de plata, de cuya cantidad procedían arriba de trescientos quintales de greta y dos millones de pesos.2 El mismo cronista da cuenta de los minerales de Coahuila, que aunque en un principio fueron intentos fallidos, con el tiempo se descubrieron los minerales de Nueva Almadén, hoy Monclova. Así, se integró una vasta región minera que abarcaba Nuevo León, Coahuila y Zacatecas, y que habría de desempeñar un decisivo papel en el desarrollo de la industria minerometalúrgica nuevoleonesa. Entrada a las minas de “El Diente” * Colegio de Historia de la Facultad de Filosofía y Letras, Universidad Autónoma de Nuevo León. 17 �Minería en Nuevo León: Antecedentes de la industria de fundición Eugenio del Hoyo refiere que con Martín de Zavala pueblan el reino un conjunto de inmigrantes cuya característica era su formación minera “de abolengo, grandes conocedores de los metales y su beneficio”. Hubo mineros que entraron con más de diez mil pesos de avíos de minas para sacar plata. El profesor Israel Cavazos señala que: “En el archivo municipal de Monterrey se conserva por lo menos un centenar de registros de vetas, en un término de diez años” Eugenio del hoyo informa que en Cerralvo eran tan abundantes los metales que en poco tiempo se descubrieron no menos de 220 minas.3 Con mayor abundamiento cita al autor Diez de la Calle quien dice que: “Las minas son tan ricas que aun habiendo pocos que las beneficien, se habían sacado y marcado más de 42 mil marcos de plata y más de cincuenta mil quintales de plomo y 300 de greta”.5 La pregunta obligada es: ¿por qué no se desarrolló un emporio minero en la región? La respuesta la da Eugenio del Hoyo diciendo que si bien había abundancia de greta y plomo, más no así de plata. Los yacimientos no eran hondables, por ser mantos y, finalmente, el problema principal fueron los rebeldes indios que no se dejaron someter al trabajo disciplinado requerido por la minería. Un factor adicional sería el tecnológico. Según el mismo autor, el beneficio se hacía exclusivamente por fundición, no llegó a establecerse el sistema de patio, descubierto por Bartolomé de Medina, debido a lo costoso de las instalaciones y las dificultades para transportar los azogues. La fundición sólo era aplicable a unas cuantas clases de minerales y resultaba incosteable para los metales de baja ley. 18 A principios del siglo XIX Simón de Herrera elaboró un informe en el que da cuenta del estado del Nuevo Reino de León.6 En él reporta la situación de la minería. Menciona que tenía noticias de la existencia de minas de hierro por toda la Sierra Madre, pero nadie las explotaba. Minerales de plomo con plata, así como de cobre que podían beneficiarse sin mayores costos. En 1757 se descubrió La Iguana, mina que habría de producir muchos millones en pocos días. La plata de ese mineral se beneficiaba fácilmente al fuego por contener plomo. Los minerales se localizaban en Cerralvo y estaban abandonados. Para el año de 1799 una compañía en Vallecillo denunció catorce minas y descubrió una rica veta. En el Real de la Boca de Leones, también se descubrió un manto de plata de mucha ley. En la Sierra Madre se informa de la existencia de alabastro, yeso de superior calidad. Narra que se suponía la existencia de carbón de piedra por haber mucha pizarra. Esto último explica la instalación cien años después de las famosas plantas cementeras. El auge de la minería nuevoleonesa del siglo XIX estuvo asociado a los cambios que se produjeron a nivel nacional. Durante los últimos años del siglo XIX y los primeros del XX, la minería en México registró un auge importante, después del relativo estancamiento que se había prolongado desde las luchas de independencia de 1810. Fue entonces que se dieron las condiciones internas y externas para que México tuviera un marcado desarrollo minero caracterizado por el crecimiento, la modernización y la diversificación de la industria minera metarlúrgica. Entre las principales condiciones que caracterizaron este periodo destacan las siguientes: los cambios en la legislación minera de 1887 y 1892 modificaron sustancialmente las condiciones de acceso a los recursos del subsuelo, la evolución de la economía internacional favoreció el consumo de metales industriales con el rápido crecimiento de la siderúrgica Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1 No.2 �Javier Rojas Sandoval y la metalmecánica. Asimismo, el desarrollo del sistema ferroviario hizo posible la explotación de yacimientos en zonas incomunicadas, principalmente del norte del país, lo cual disminuyó los costos de transporte y facilitó la importación de maquinaria y la exportación de minerales a Estados Unidos. Todo ello se combinó con una serie de avances tecnológicos que se introdujeron masivamente en México y revolucionaron las formas de producción que se habían conservado casi sin cambios desde el Virreinato. Disminuyeron los costos y fue posible explotar minas abandonadas y nuevos yacimientos de leyes más bajas; se elevó la escala de producción. Bajo el régimen de Porfirio Díaz, la minería alcanzó un auge extraordinario. Hasta 1891-1892 los mineros mostraban interés sólo por la explotación de metales preciosos. Sin embargo, después de este periodo comenzó una explotación más intensa de metales industriales (hierro, plomo y cobre) que sobrepasó a la de oro y plata a partir de 1905. El periodo comprendido entre 1888 y 1903 fue una gran bonanza para los negocios mineros. Entre otras cosas por la Ley Minera de 1892 que autorizaba la plena propiedad del subsuelo y la introducción de mejores técnicas de beneficio. DE MINERIA A FUNDICION Fue en ese marco nacional en el que se produjo un auge de la minería industrial en Nuevo León. Pocos años antes de que se hicieran las primeras solicitudes para instalar las primeras fundiciones, se tenían registradas 123 minas, distribuidas en Monterrey, Cerralvo, Mina, Villaldama, Arramberri, Sabinas Hidalgo, Agualeguas, Carmen, Garza García, Escobedo, Allende, Santiago, Santa Catarina, y Salinas Victoria.7 Por lo que se refiere a la explotación de minas de hierro en Nuevo León, se sabe que uno de los factores determinantes para instalar la Fundidora en Monterrey fue la existencia de abundantes yacimientos minerales de hierro tanto en Nuevo León como en Coahuila. Lo mismo puede decirse del carbón. El término fundiciones hace referencia a diferentes tipos de fábricas. Se les llamaba así a las haciendas de beneficio de metales preciosos como la plata y el oro. Como el plomo estaba asociado con la plata, las fundiciones de plata también procesaban el plomo. Asimismo se beneficiaban el cobre y el zinc. Otro tipo de fundiciones eran las que procesaban el hierro. De acuerdo con el análisis de Isidro Vizcaya sobre los orígenes de la industrialización regional, la instalación de las plantas metalúrgicas en Nuevo León fue estimulada por el arancel McKinley, aprobado por Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1 No.2 19 �Minería en Nuevo León: Antecedentes de la industria de fundición la Cámara de Representantes de Estados Unidos el 21 de mayo de 1890, donde se establecían barreras proteccionistas, lo que obligó a beneficiar los metales en México. Ello explicaría, en parte, la fundación de las plantas: Asarco (1890), Peñoles (1890), Fundidora (1900).7 REFERENCIAS 1. Ricardo Elizondo. Fundación de pueblos de Nuevo León, Archivo General del Estado de Nuevo León. Monterrey, N.L., 1985. pp. 17-22. 2. Capitán Alonso de León, Juan Bautista Chapa y Fernando Sánchez de Zamora. Historia del Nuevo Reino de León, con noticias sobre Coahuila, Tamaulipas, Texas y Nuevo León estudio introductorio y notas de Israel Cavazos Garza R. Ayuntamiento de Monterrey, Monterrey, N.L., 1980, pp.5055. 20 3. Eugenio del Hoyo, Historia del Nuevo Reino de León (1577-1723), Editorial Al Voleo, 1979, pp. 361 y ss. 4. César Morado Macías. Minería e industria pesada, AGENL, Monterrey, N.L., 1991, Cuadernos del Archivo, No. 62. 5. Juan Diez de la Calle. Memorial y noticias sacras y reales del imperio de las Indias Occidentales…, 1ª. Edición Madrid 1646, 2ª. Edición Bibliófilos Mexicanos, 2, México, 1932. 6. José Eleuterio González, Algunos apuntes y datos estadísticos que pueden servir de base para formar una estadística del estado de Nuevo León, Monterrey, Imprenta del Gobierno, 1874, p. 35-40. 7. César Morado Macías, op. Cit., p. 29. 8. Isidro Vizcaya Canales, Los orígenes de la industrialización de Monterrey (1867-1920), Librería Tecnológico, Monterrey, 1971, p. 68. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1 No.2 �Javier Rojas Sandoval Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1 No.2 21 �Minería en Nuevo León: Antecedentes de la industria de fundición 22 Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1 No.2 �Los recursos didácticos en la enseñanza de la física en la ingeniería Juan Antonio Herrera A.* INTRODUCCIÓN El deseo de incrementar la efectividad de las clases de Física, es general dentro de la comunidad docente de nuestra facultad y considero que de todo maestro de la materia. El uso adecuado de los recursos didácticos, es la herramienta que nos permite lograr que en el estudiante se produzca el aprendizaje, de una forma constructivista y sea capaz de aplicar el conocimiento en circunstancias diferentes a las que lo aprendió; se hace necesario clarificar en el desarrollo del tema, la interpretación que sobre recursos se tiene, además de algunas formas en cómo pueden ser utilizados para lograr el fin educativo. FUNDAMENTACIÓN Las corrientes didácticas actuales tratadas en nuestro país y específicamente en la U.A.N.L., marcan tres tendencias que estructuran el contenido de diversa forma y responden a corrientes psicológicas diferentes, a continuación se describirán algunas características de cada una de esas tendencias: * • Didáctica Tradicional: La estructuración de los contenidos se establece de acuerdo a un temario y/o al índice de un libro y no existen más objetivos que cumplir el listado. (Es lo más utilizado en nuestra Institución y otras similares) obedece a la corriente conductista sin especificarlo. • Didáctica Tecnocrática: también conocida como Tecnología Educativa. Donde los objetivos se fragmentan hasta la mínima actividad, jerarquizándolos y clasificándolos también según su actividad ya sea de enseñanza y/o aprendizaje, cayendo en la hiperprogramación, convirtiendo al proceso en una producción continua de cumplimiento de objetivos, eliminando la oportunidad de que el educando realice los procesos de acomodación y asimilación que aseguran un aprendizaje eficaz. Esta tendencia está directamente enfocada a responder al Conductismo ya que obedece al esquema Estímulo-Respuesta, sin considerar los procesos internos que ocurren en el Educando. Las clases tradicionalistas, son las más utilizadas en nuestra institución ya sea por: ignorancia por parte de los maestros de la didáctica, pedagogía y de las diversas concepciones psicológicas hacia la educación, así como las carencias materiales y tecnológicas, también puede ser porque la estructura curricular está diseñada para este tipo de transmisión educativa, esta problemática nos conduce a considerar como una solución remedial a “Los Métodos y Técnicas para Aumentar la Efectividad de las Clases Tradicionales”. Los métodos y técnicas anteriores nos permitirán considerar al educando como un individuo integral en donde las áreas del desarrollo se manifiestan. De acuerdo a las tendencias psicológicas mediacionales (área cognitiva, área psicomotriz y área afectiva). Estas áreas en el proceso enseñanza– aprendizaje (E-A) deben ser tratadas y atendidas ya que se hace necesario que el educando quiera aprender, que pueda aprender y que tenga los conocimientos previos. • Didáctica Crítica, también conocida como Activa. Permite una estructuración flexible que lleve al educando a construir su conocimiento, en donde su proceso de aprendizaje sea activo, asegurando al maestro, que en el alumno se den los procesos de asimilación y acomodación, en base a las actividades desarrolladas y sus conclusiones, * Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 Departamento de Física, FIME-UANL. 21 �Los recursos didácticos en la enseñanza de la física en la ingeniería además de los trabajos efectuados, etc. Esta tendencia responde al Constructivismo. La didáctica crítica permite establecer una escala más equitativa para la medición del desarrollo, no sólo en el área cognitiva (que puede usar la Taxonomía de Bloom) sino también en el área Psicomotriz (habilidad, destreza y pericia) y en el área afectiva (gusto, involucración y compromiso). La didáctica crítica nos lleva a planear la evolución del curso y los recursos a utilizar con el propósito de facilitar el proceso de aprendizaje en el alumno, ya que el primer estímulo que recibe va dirigido a el área afectiva para predisponerlo a que se cubran las otras dos áreas. La planeación del curso y en especial de la clase evita la improvisación y permite la utilización de los recursos didácticos requeridos (se debe contar por parte del maestro con el conocimiento y habilidades para su uso efectivo), que lleven a incrementar la asimilación y acomodación del conocimiento en el alumno. ya dentro de este estado anímico, además le faciliten el proceso de aprendizaje en forma integral. De acuerdo a nuestra concepción sobre recursos didácticos clasificamos a estos cómo: internos al alumno y externos, estos últimos en su mayoría son utilizados por el maestro como métodos, técnicas y recursos audiovisuales e interactivos. Dentro de los recursos didácticos internos al alumno se tienen: Conocimientos previos en el alumno que pueden ser: • Conocimientos estructurados correctamente • Preconcepciones ciertas y erróneas. • Experiencias previas Algunos de los recursos externos como: • Métodos y técnicas para el trato de grupos • Técnicas de Microenseñanza. • Dinámicas de Grupo. • Técnicas de interrogación Recursos Audiovisuales y de interactividad: • Medios eléctricos y electrónicos como: videos, herramientas computacionales, comunicaciones por satélite, proyectores (transparencias, acetatos, cuerpos opacos), etc. • Medios de Escritura: pizarra, rotafolio, láminas, cuadernos, etc. • Equipo y prácticas de laboratorio • Investigaciones: bibliográfica, aplicativas, uso de la red (Internet y/o W.W.W.), etc. • Elaboración de trabajos y ensayos PROPUESTA La utilización de los recursos didácticos pueden llevar al uso de métodos y técnicas, que han probado su efectividad en el incremento del nivel de asimilación y acomodación. Se llamarán recursos didácticos a todos los medios que lleven a los alumnos a motivarse, y 22 El inicio al tema es el momento crítico para el maestro, ya que predispone al alumno a participar o no Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Juan Antonio Herrera A. en ella, por lo que se requiere del conocimiento, por otros maestros. Es imprescindible que al comienzo de una clase se despierte la comunicación y provoque un ambiente de trabajo proactivo. la utilización de recursos que motiven al estudiante como: demostraciones impactantes, experiencias previas al alumno, preconcepciones erróneas, etc., para después mantener el interés y el ambiente de trabajo y si éste es colaborativo qué mejor, cada tipo de sesión se recomienda diseñarla de acuerdo con su naturaleza y utilizar los recursos didácticos que se acomoden mejor a ella y a los objetivos establecidos. Son también recursos didácticos aquellos que establezcan la normatividad del curso como fijar las reglas del juego en la primera clase, entregar la programación del curso que incluya las actividades que se esperan de ellos y el tipo de sesión, así también la forma de su evaluación. Para lo anterior se hace necesario: • Tener claros los objetivos a perseguir y diseñar cada sesión para su realización. • Recordarles a los alumnos lo que se espera de ellos para la próxima sesión. • Los recursos y medios deberán ser variados para evitar el tedio (de acuerdo al tipo de sesión, son los recursos que se han de utilizar). • Siempre concluir, no se vale dejar conceptos en el aire. • Cuando el maestro se dirija a los alumnos, variar los estímulos visuales y auditivos que él genera y siempre ver al grupo y a sus integrantes dirigiéndose a ellos, no al aire. • Aplicar una evaluación de entrada (diagnóstica), para conocer las condiciones cognitivas y las habilidades en los alumnos, Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 y mediante esta herramienta establecer estrategias para subsanar deficiencias. CONCLUSIÓN El uso adecuado de los recursos didácticos en las clases de física, facilita al alumno su aprendizaje, al mantener la motivación durante la sesión, además de ofrecer una gran gama de alternativas de exposición, de trabajo interactivo ya sea personal con material y de equipo, como con otras personas. Permite estructurar diversos tipos de sesiones de acuerdo con los objetivos a alcanzar. Nos permite a los maestros facilitar el proceso E-A y evitar la improvisación ya que es planeada su utilización y metodología, y trabajados los materiales. Para la utilización adecuada de los recursos didácticos por parte de la generalidad de los maestros de nuestra institución se hace necesario el establecimiento de un programa de capacitación estructurado sobre Métodos Didácticos y Técnicas de Microenseñanza con las que se aumente la efectividad de las clases de Física. BIBLIOGRAFÍA 1. María de los Angeles Legañoa Ferrá. Compendio Didáctica de la Física. U.A.N.L., México, 1998. 2. María de los Angeles Legañoa Ferrá. Compendio Didáctica General. U.A.N.L., México, 1998. 3. Herbert J. Klausmeier. Psicología Educativa: habilidades humanas y aprendizaje. Harla México, 1982. 4. Margarita Panza González. Operatividad de la Didáctica. Guernica, México, 1994. 23 �Science & engineering, philosophy and common sense♦ Lorin Loverde* Sometimes when certain connections are made among concepts, the fact of their juxtaposition♦ triggers in the mind interesting implications. Consider the following title of a simposium: "Education of Values, Attitudes and Common Sense in Engineering".1 Certainly, starting out with education and values is a common them of the Enlightenment philosophies of the 18th Century. Adding the concept of attitude is equally a common theme of psychology. However, then come the concepts of common sense and engineering, at which point we begin to wonder. In the paper “Sentido común: una filosofía para la vida cotidiana” the author, Garza Treviño, cites a number of philosophers, from Aristotle to Kant to affirm the importance of common sense. For example, John Dewey noted how it is the traditions, work, techniques, interests and institutions which a group (or society) establishes for itself. The group thus far in human history is always provincial because we do not yet have the one group of humanity as a whole that we need. We want engineers to learn and apply common sense. Lack of common sense is close to being malfunctional and irrelevant in life. However, should common sense be the source of values? And even more importantly, should the people in society who apply science to life be guided by such values? In the negative mode, the answer to both questions is yes. Values without common sense are irrelevant. Engineers without common sense are impractical. HOW DO WE ELEVATE OURSELVES TO EXCELLENCE? Turning the ideas into the positive mode, we have a very different and startling proposition. Should our highest guiding values can be reduced to mere common sense? Engineers who impose science on society can appeal to mere common sense for a defense (even when they are cause of ecological disaster and mindless mechanics). ♦ El presente artículo nos fue enviado con motivo de la publicación en el número 1 de Ingenierías del texto Sentido común: una filosofía para la vida cotidiana del Lic. Juan Gerardo Garza Treviño. El Editor 24 There is a good meaning of common and a lesser meaning. *The good meaning refers to what is common to all, which is what Heraclitus meant by the logos. The lesser meaning refers to the sub-excellent, the lowest common denominator, or the weakest mind of a group. The weakest mind should not be the determiner of our highest values. The whole idea of social and moral progress rests on our continuing to aspire to the highest truth of which we are capable, not * Director Administrativo de Quality de Sabinas. Qslorin@aol.com Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Lorin Loverde what the weakest mind can tolerate. There is no other way to aspire to excellence or to apply excellence to our culture. Common sense is the residue, the settlement on the bottom of the lake after the storm among highest minds is over. Common sense is important not because it leads to greatness but because it is the minimum without which we lapse into irrelevancies. The minimum should not be used to define the maximum, the barely passable should not be used to define the excellent, and the weakest mind should not be used to determine the direction of a civilization. What should? We certainly do not abandon common sense, but how do we elevate ourselves to excellence? We have to avoid the provincialism of common sense. Why do we want to be satisfied with common sense? What is its hidden appeal? One approach is to realize the analogy, science is to engineering as metaphysics is to common sense. This too is a startling juxtaposition. We have established what is common sense, and we know that engineering is the application of scientific laws to practical problems. However, how does science parallel metaphysics? And why is engineering like common sense? Engineering is like common sense in both the good and reduced meanings. Engineering is the application of the logos to practical problems. Yet engineering is also the receiver of knowledge from a past storm of a theoretical conflict in the skys of science. Engineering did not apply any propositions of relativity theory or quantum mechanics in the Eighteenth Century. The storms of Einstein and Plank had not yet occurred. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 Yet engineering is "where the rubber meets the road." This metaphor means that at the point of contact, things are very critical. Engineering is the point of contact between scientific theory models and social needs. Engineers who whistle happily while building atomic bombs and biological weapons are dangerous. Engineers are citizens, and we all as citizens need to aspire to excellence in planetary responsibility. THE TERRIBLE QUESTION Now the most difficult question: how is science like metaphysics? In the answer to this question is also the answer to what might be called "the terrible question" – namely, why does science fail to guide both engineers and citizens with the highest values, the best attitudes, the most noble altruism, the most creative art, and the most equitable form of justice? Scientists would immediately protest the latter question, saying in effect, "But that's not our job!" Yet the terrible question haunts scientists, haunts the engineers who rely on scientific knowledge, and haunts the people who depend on engineering successes to improve their lives...not make them worse. The question is terrible because we rely on science for so much, and even if science refuses to answer the terrible question, it imposes upon us a framework and a horizon within which we have attempted to answer the question. That is, until Heidegger. WHAT IS METAPHYSICS? The answer to that question before the philosophy of Martin Heidegger will not yield the answer to the terrible question. Before Heidegger, metaphysics was a set of the basic propositions of a philosophy. So, before Heidegger the relation between metaphysics and physics (as the first science) was visible: metaphysics formulated the abstract theory structures in the inquiry 25 �Science & engineering, philosophy and common sense of the mind and physics tested the theory structure in the inquisition of nature. Initially, the philosopher was both metaphysician and physists. Later, to a scientist, metaphysics was a source of hypotheses. However, metaphysics was also the foundation of the other areas of philosophy: epistemology, ethics, aesthetics, politics, value theory, etc. These other areas were the foundations of Western Civilization, the soul of our culture, but they were largely ignored by science which aspired to be valuefree. Martin Heidegger 1889-1976 Therefore, metaphysics is larger than science. Eventually, science used up the best hypotheses from metaphysics and went on to develop far better hypotheses and theory structures than the philosophers could provide by inquiries in their minds. Metaphysics was eventually ignored as if it no longer influenced our world picture. That was before Heidegger. Heidegger described the foundations of Western Civilization (metaphysics) as being a detour of some 2,500 years that is still our fundamental framework today. The implications of the Heideggerian revolution are immense and will take centuries to work out. For Heidegger it 26 is not an accident that our word for the application of science to society by engineers is "technology." Our word is the combination of the Greek concept of technê, plus the Greek concept of logos. Technê is a metaphysical term. Heidegger said that we should not be surprised that technology has come to dominate and exploit men through weapons as well as nature through tools. All of that was in technê, in the beginning of metaphysics from the era of Plato. If metaphysics has suffered such a flawed beginning, such a twisted stem, it is no wonder that modern culture has grown crooked, bent, distorted, and dangerous? And insights into the origins of metaphysics are not what you will find in the common sense of today. Heidegger's answer to the terrible question is that metaphysics laid the groundwork for value-free, inhumane, and anti-ecological science from the beginnings of Western Civilization. Heidegger's answer is that metaphysics constructed a powerful but fundamentally flawed system for framing questions and posing answers about the cosmos, God, man and society. Therefore, if we can have some insight into the flaw of the framework of metaphysics, we can have some insight into the flaw of the framework of science and the unfortunate dependence on science by engineering. And further we can surpass common sense and begin to take a better direction for civilization in the future. To get this insight by Heidegger's direct argument is rather complex: • • • • metaphysics posited theory structures metaphysics separated mind from thing, metaphysics substituted the object of knowledge for the thing in nature, and metaphysics turned the object of knowledge into an already-there-ness of self-same, inert objects waiting for man to stumble upon them. Most people cannot understand that argument because it is too fundamental, too far-reaching in its Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Lorin Loverde implications. However, we can back up and get at Heidegger's conclusions by another route. We can begin to ask questions about the approaches we take to knowledge, the scope we demand of knowledge, and the degree to which we want to progress in terms of humanity as a whole. THE GUARDIANS OF THE TRANSITIONS The challenge to each new era of science and culture is to sift among the many, many strange wonders and elaborate on those few that make sense in light of the current historical context. That is why each epoch has to re-interpret the ancient wisdom in its own way. That is also why the previous epochs can be seen to have made such blatant mistakes. Now, in our time, we say arogently how could they have believed such things back then? But back then, deep in history, they looked around their world and it never occurred to them that they could doubt such things. In a few hundred years or a few thousand years, people will say how could they have believed the things they did back in the 20th Century? Consider what it means for the intelligencia of a culture to offer propositions about what to believe. It sounds simple, and it would be if they did not care whether what they said was true. Once the intelligencia feels the call of conscience and stops arbitrarily accepting revelations (or stops presumptuously accepting cultural traditions), then the burden of truth becomes the greatest burden one can imagine. The intelligencia are the guardians of the transitions from the old to the new. There are only two2 ways to proceed in this most important and perilous journey. One is to offer an appeal to the truth and the other is to Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 offer an appeal to faith. It would be convenient if both were the same (as they should be ultimately). The people of truth never know for sure and the people of faith never believe for sure. The people of truth search for what will convenience anyone. The people of faith have finished their search and demand that every one join them. The people of truth reject any imposed logic or arbitrary principle. The people of faith reject any close examination by universal principles that might expose what is too arbitrary. Neither is innocent. Each has attacked and killed the other. One elevated itself through Eros to ascend to the divine. The other was elevated from outside of itself through Agape by God's descent to the human. THE SEARCH FOR IDENTITY Consider, for example, the search for identity among several generations of Latin American writers in the last century of the millennium. They make strange mixtures of European philosophers. The mix could be called merely mistaken, but that would deny their new view which may be precisely their seeing things mixed differently. What is different is their stand against materialism with the attempt to affirm will, spirit, love and sacrifice. That is admirable. But one must ask why a region should bother to search for a partial identity (the Americas) when our real task is the new planetary culture. Alfonso Reyes is correct that the entire human heritage should go into the new culture.3 Yet it will not exactly be a synthesis because the heritage is not adequately dealing with the hidden knowledge that is now finally emerging. The New Planetary Culture4 is an elaboration of ancient wisdom so that with this new insight artists and intellectuals can create new forms for a planetary culture. By definition, a planetary culture is non-tribal, non-national and also nonregional. 27 �Science & engineering, philosophy and common sense Planetary does not mean one planet as if the earth were the center of the universe. Rather, it means wholeness, the inclusionary mode of universal brotherhood. If a nation wants to forge a new culture, the people should not be looking only into their individual past but also into the future of the planet as a whole. This universal outlook will not impose a homogenized culture on the indigenous cultures. Rather, it is a regrounding of cultural forms and practices, cultural thought and action. It is interesting that the nationalists, and even the more encompassing multi-national regionalist, typically do not tend to deal with fundamental philosophical positions. Their inability to deal with philosophy and spiritual knowledge will be a direct influence on their retreating into easier positions of provincialism (and it makes no difference whether it is the provinciality of a tribe, a nation, or a multinational region). When the intelligencia avoid a foundation in truth, they call for faith (in the religious realm) or commitment (in the political realm). Mere historical contingency of a culture does not equal truth. It was probably for this very reason that Karl Marx had to add that the communist ideal is not only historical but is also historically determined. That additional qualification is saying that you might as well agree with the historically contingent and provincial position because it will come to pass inevitably. So there are only two appeals a leader can sound to the people: (1) truth, (2) faith. Truth carries its own intelligibility thereby it is up to the individual humans to figure it out and infer what is the common good for action in light of this truth. Faith is asserted even though it does not carry its own intelligibility. In either faith (religiously) or commitment (the political variation), the primary emphasis is frequently 28 given to a moral code, i.e., rules of action. Then, it becomes up to either the human individuals to figure out or institutional intermediaries to pre-digest for individuals what kind of a foundation would produce (and justify) such rules (that is how we get the theologian trying to figure out why there is evil if God is good). CONTRIBUTE TO THE EMERGING VISION OF THE WHOLE Humanity is one. The ultimate question in regard to regional culture is not whether universals corrode unique national heritage; rather, the question is whose universals will be adopted by the unique and historically developed culture? If the universals are merely Greek, then it is logical that they will homogenize national pride or regional strength. But if the universals are spiritual truths, they give an inclusionary basis for expanding a region, not its mere homogenization. Further, there is a price for avoiding truth. If we do not understand the universal archê of evil, then we unwittingly fall into its path of least resistance. A provincial culture is rich, but by its willingness to stay provincial it lacks a vision to ward off evil, so separatism falls into evil despite all its humanistic and benevolent intentions and efforts. When criticizing provincialism of a tribe or a nation or a multinational region it is not so much a matter of saying what in it is false; rather, it is a matter of saying what is only partially true. Most wide-spread movements attain a shared vision of reality because they each manage to obtain a part of the truth. That part of the truth has power. People rally around it as if it is the common good. The problem is not so much that they are wrong and someone else is right; the problem is that their vision of the truth is only a part of what is true, and someone else's vision of the truth is also a part of the larger universe of truth. Except for the totally selfish Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Lorin Loverde and exploitative positions, almost every widespread religion and culture has a part of truth to contribute to the emerging vision of the whole. Even science cannot lay claim to a finished truth. When Newtonian physics replaced medieval cosmology, the assumption was that we replaced error with truth. But when Einsteinian physics emerged, it did not replace an error, it simply offered a more encompassing truth, applicable on very large and very small scales, where Newton's laws were not accurate, but the Newtonian view is still valid for the scale of objects we call our ordinary world. Often, people assumed that intelligible meant lawful, that lawful meant predictable, that predictable meant determined, and that determined meant unfree. If that sequence of inferences is applied to nature, then nature would be unfree and freedom could arise only if we oppose nature. In the sense used herein, intelligibility means a formerly organized, information bearing continuity or an emergingly organized discontinuity which comes out of creativity, chaos or the abyss. Quantum physicists as well as sociologists found intelligibility in statistical events. Even much of the irrational becomes more intelligible when we identify the unconscious forces or events which drive the behavior. Free will is not something that we have if we somehow manage to formulate a theoretical justification for it in opposition to nature; free will is an ontological aspect. Making things intelligible included making a place for free will, creative change, and the emergence of radical leaps. There is a place for (1) free will and (2) a place for love in (3) nature because all three are aspects of the same ontology. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 The sooner we appreciate that, the sooner we can explore the almost infinite complexity of the whole truth. A COMMON FUTURE When we conceptualize truth to be finite and comprehensible, we imply that God as the origin is finite as well. If the origin is infinite, inclusive, and overflowing, so also must be the truth which comes forth out of it. The cultural provincial is a person who seeks power and does not want to admit to a finite but unending truth; he unconsciously assumes that it is better to have something finite and finished over which the guardians of truth can maintain control for their own exclusinary benefit in politics, religion, science or even art. Therefore, a good assertion of the intelligencia is not the traditional one that "my truth is better than your truth," rather it should be that my truth comes from a unique molding of reality, interpreted by a unique people with a development in history, and so thereby my truth deserves to be given an opportunity to earn a place (unless it is totally exclusionary and without love) in the multi-colored mosaic, in the multithematic symphony, in the multi-cellular cosmic body of evolving truth. In our era, the Latin love song is not the same genre as the North American love song or the Chinese love song or the Iranian love song. The idea is not to destroy any of them that give their peoples a common past but to find reasons which we share to create new songs which we can share for a common future. THE TASK OF EDUCATION It is simple to teach enough to students to understand and appreciate these issues. If engineers, or musicians, or lawyers, or administrators are not educated well enough to even understand the scope and 29 �Science & engineering, philosophy and common sense depth of the questions, how can we expect them to be the guardians of our future? NOTES Science provides theoretical models, and engineering applies the knowledge to everyday life. However, neither engineering nor science can abdicate to a tradition their responsibility to be guardians of the planet and guardians of humanity as a whole. 1. "Sentido común: una filosofía para la vida cotidiana," Juan G. Garza Treviño, Ingenierías, 1998, Vol. 1, No. 1., p. 27. 2. Of course, in addition to these two ways of appealing to people, there are always the techniques of totalitarianism, deception, and coersion. But the question here is not how do you force people to follow but how do appeal to something in them that allows them to follow naturally without force. 3. Stabb, Martin S., In Quest of Identity: Patterns in the Spanish American Essay of Ideas, 1890-1960, The University of North Carolina Press, Chapel Hill: 1967, p. 85. 4. New Planetary Culture: Foundations for the Next Era as Developed in Business, Science, Technology, Social Sciences, Philosophy and Literature is a three-volume work in process by the author. Metaphysics provides theoretical models (forming a partial truth), and common sense applies the knowledge to everyday life. However, that is not enough. There is a great time lag in this process. The common sense applied today is the residue of metaphysics (and tradition) from centuries past. Neither philosophy nor common sense can abdicate to a tradition their responsibility today to be guardians of the planet and a guardian of humanity as a whole. 30 Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Lorin Loverde Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 31 �Estabilización de una clase de sistemas no lineales. Aplicación a un generador síncrono♦ Jesús de León Morales* Salvador Acha Daza* Resumen En este trabajo se propone un algoritmo de control basado en un observador no lineal para estabilizar una clase de sistemas no lineales observables para toda entrada. La aplicación de este algoritmo se lleva a cabo sobre un modelo reducido de un generador síncrono. Resultados en simulación son presentados para mostrar la eficiencia de este algoritmo. 1- INTRODUCCIÓN ♦ El estudio sobre problemas de estabilidad para sistemas de control descritos por ecuaciones diferenciales no lineales afines en el control, y en particular, con aplicaciones a los sistemas eléctricos de potencia, ha atraído recientemente la atención de diversos grupos de investigadores en el mundo, prueba de ello han sido los innumerables artículos en revistas internacionales sobre el tema. Los diferentes enfoques que han sido considerados, y en especial aquellos que se basan en los elementos de la geometría diferencial han permitido el análisis de estabilidad y el diseño de controladores mucho más eficientes que con los métodos anteriores basados en técnicas clásicas de control. La diferencia primordial entre el enfoque basado en técnicas de control clásico y los más recientes que usan métodos de la geometría diferencial es que estos últimos resultan más poderosos, y además ayudan a comprender muchos de los fenómenos que antes eran despreciados o que limitaban su aplicación ♦ Proyecto galardonado con el Premio de Investigación UANL 1997 en la categoría de ciencias exactas, otorgado en sesión solemne del H. Consejo Universitario de la UANL en septiembre de 1998. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 a sólo pequeñas regiones de funcionamiento. El objetivo de este trabajo es presentar un algoritmo de control basado en un observador. Un observador (sensor computacional) es un sistema auxiliar que permite estimar las variables de estado que no son medibles físicamente, y que permite implementar un algoritmo de control a un sistema descrito por ecuaciones diferenciales no lineales en variables de estado.* Los sistemas considerados pertenecen a una clase conocida como sistemas afines en el control, que son observables para toda entrada, es decir, sistemas con la propiedad de que la observabilidad del sistema no se ve afectada por las entradas aplicadas al sistema. Mediante un cambio de coordenadas apropiado (difeomorfismo) es posible, bajo ciertas condiciones estructurales, transformar un sistema no lineal en otro el cual es controlable, además, éste es linealizable mediante un feedback de estado, para posteriormente diseñar un feedback lineal para estabilizar al sistema. Además un análisis de estabilidad del sistema en lazo cerrado será presentado, es decir, se dan condiciones necesarias para garantizar la estabilidad del sistema aumentado; formado por el sistema controlado y un observador. Finalmente, un modelo reducido de un generador síncrono será considerado. A éste se le aplicará el algoritmo de control propuesto y mediante simulaciones se mostrará su buen desempeño. Este trabajo está organizado de la siguiente forma: En la sección 2 se darán algunos conceptos básicos sobre la geometría diferencial, así como definiciones y la notación utilizada. Un modelo reducido de un generador síncrono, además la determinación de las propiedades de contabilidad y de observabilidad son * Programa Doctoral en Ingeniería Eléctrica, FIME-UANL. Apdo. Postal 148-F, San Nicolás, N.L., CP 66451, México. 31 �Estabilización de una clase de sistemas no lineales: Aplicación a un generador síncrono presentadas en la sección 3. La clase de sistemas considerada para la cual es posible diseñar un controlador linealizante-estabilizante será considerada en la sección 4. Posteriormente en la sección 5, se establece el resultado principal de este trabajo, y en la sección 6, se presentan los resultados de simulación, los cuales son obtenidos al aplicar el algoritmo de control al modelo del generador síncrono. Finalmente, las conclusiones y trabajos futuros cierran este artículo. 2. PRELIMINARES MATEMÁTICOS Y DEFINICIONES. En esta sección se presentan matemáticas básicas y definiciones que serán utilizadas a lo largo del trabajo. Para mayores detalles, se invita al lector a que consulte las referencias [1, 2]. Un campo vectorial f sobre un abierto (denominado vecindad) U de Rn es una función que asocia a cada punto p de U, un vector fP del Espacio Tangente. derivada de Lie de la función h a lo largo del campo f, la cual está definida como ∂h L f h = f1 (x ) ∂x ∂ ∂ + .. . + f n ( x ) ∂ x1 ∂xn Si f es una función suave sobre U que es una vecindad del punto p, entonces L f h es llamada la 32 ∂h ∂xn (p) ) i−1 f h , ∀i ≥ 1 o Lf h = h ; y para cualquier otro campo vectorial f0, f2 …, fn, se tiene que: Lf n ... L f 2 Lf    L h  f 1 0  Se define el paréntesis de Lie entre dos campos vectoriales f y g como: [ f , g ]( h ) = L f L g h − L g L f h que en coordenadas locales en una vecindad U, se tiene que: [f ,g]= dg f − dx df dx g dg siendo dx la matriz Jacobiana de g definida por  ∂g 1 " dg  ∂x1 = dx  ∂g n !  ∂x1 ∂h ∂h dx 1 + ... + dx n ∂ x1 ∂xn f = f1 ( x ) (L i Lf h = f La diferencial de una función suave h: U ⊂ R ! R está definida en coordenadas locales como: Si (U , ϕ ) es una carta de coordenadas en una vecindad U del punto p ( p ∈ U ) , y x1 (p), …, xn(p), son las coordenadas locales, un campo vectorial f, el cual está expresado como: f n (x ) Cuando se tienen derivadas de Lie repetidas a lo largo del mismo campo vectorial f, se denota como: n dh = ( p )+ . . . + 1 ∂ g1  ∂x n   ∂g n  ∂xn  Para paréntesis de Lie repetidos se sigue la siguiente notación: o ad f g = g , ad f g = i ad f g = [ i −1 f , ad f [ f , g ]; ] g ; ∀ i = 0 , 1, 2 , . . . Además, Span {f, g} significa el espacio generado por los campos vectoriales f y g. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Jesús De León Morales, Salvador Acha Daza 0  0  z =  : . 0  0  Definición 1: Dos sistemas • . x1 = f1 (x1 ) + g1 (x1 )u . x2 = f 2 (x2 ) + g 2 (x2 )u 1 0 ... 0 : 1 : ... ... . . 0 0 0 0 ... ... • 0  0    0  0  : z +  : u  . .  0 1     1 0    z∈ Rn, z = Ac z + B c u , u ∈ R n donde f1 , f2 , g1 , g2 son campos vectoriales en R con f1(0) = 0, f 2(0) = 0 y g1 (0) ≠ 0, g2(0) ≠ 0, se dicen ser feedback equivalentes si existen dos funciónes suaves k(x) y b(x) con k(0) = 0, b(0) ≠ 0, que definen un feedback de estado de la forma u = k (x 1 ) + b (x 1 )v y un difeomorfismo (cambio de coordenadas) en una vecindad U del origen de Rn x 2 = Τ (x1 ), Τ (0) = 0 3. MODELO DEL GENERADOR SÍNCRONO Considere el modelo de un generador síncrono conectado mediante líneas de transmisión puramente reactivas al resto de la red eléctrica, la cual está representada por una barra infinita (i. e. una máquina que gira a velocidad síncrona ω s constante y capaz de tomar o entregar cualquier cantidad de potencia) está modelado por un sistema de tercer orden. •• tal que el sistema en lazo cerrado . x1 = f1 (x1 ) + g1 (x1 )k (x1 )+ g1 (x1 )b(x1 )v en coordenadas x2 es • dΤ x 2 = dx 1 ( f1 • M δ m + D δ m + PG = PM • ~  ~ x x′ − ~ xd  ′ E ′ a = − d E a′ −  d  V ∞ cos (δ m T do ~ ~ x d′ x d′   )+ E fd donde + kg 1 )# T  dT (g 1 b ) # T − 1 (x 2 +   dx 1 = f 2 (x 2 ) + g 2 (x 2 )u −1 (x 2 )  ) u  Definición 2: El sistema no lineal con una sola entrada se dice ser localmente linealizable por un feedback de estado si es localmente equivalente a un sistema lineal en la forma de controlador de Brunovsky Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 PG =  1 1 1 − E a′ V ∞ sin (δ m ) +  ~ ~  ~ 'd x d′ x x  q  V∞   2  2 sin (2 δ m ) δ m = δ − ∠ V∞ ω s M f u f E fd = 2 rf Hipótesis 1: Se considera el caso donde no hay amortiguamiento, es decir D = 0. Luego, el modelo del generador síncrono tiene una representación de estado como la siguiente: 33 �Estabilización de una clase de sistemas no lineales: Aplicación a un generador síncrono  • δ m = ω •  ω = PM  M   1 −  M    •  E a′ = −  −ωS V∞ − M ~ x′ d E a′ sin (δ m  1 1  − ~  ~ x d′  xq ~ xd E a′ ′ ~ T do x d′ otras variables se consideran no medibles. Entonces, el modelo está representado por: ) • δ = ω −ωS  m  •  ω = m 1 − {m 2 E a′ + m 3 cos (δ m )}sin (δ m   •  E a′ = − m 4 E a′ + m 5 cos (δ m ) + u f  f1 = ω − ω V∞ V PM ; m2 ; m3 = ∞ M M ~ x 'd M ~ xd , ′ ~ T do x d′  ~ x′ − ~ xd m 5 = −  d ′ ~ x d′  T do 2   1   V ∞ ,   ~  xq − ) f 3 = − m 4 E a′ + m 5 cos (δ m ) m )}sin (δ m ) que tiene la forma general 1  ~ x d′  ωs M f =1 2 rf T ' do en donde δ m es el ángulo del rotor del generador referido a la barra infinita, ω es la velocidad angular del rotor, E'a representa un voltaje interno con magnitud proporcional a enlaces de flujo λf, el voltaje de excitación de campo está representado por uf , m1 es la aceleración proporcionada por la turbina y se considera constante; y uf es la variable de control que estabilizará al generador una vez que ocurre un disturbio eléctrico o posiblemente una falla en el par proporcionado por la turbina. Las mi ´s son constantes que dependen de parámetros de la máquina, de la línea de transmisión eléctrica, de la inercia del rotor y del voltaje constante de la barra infinita. Se considera que la única variable del sistema a ser medida es δ m , ángulo del rotor, 34 S f 2 = m 1 − {m 2 E a′ + m 3 cos (δ con la siguiente notación para los parámetros m4 =    f  0 1      = f   2  +  0 u f   f 3   1    donde o en forma más compacta: m1 =  • δ m  •  ω  •   E a′    V 2 sin (δ )cos (δ ) m m  ∞  E fd  ~ x′ − ~ xd   V ∞ cos (δ m ) + −  d ′ ~ ′ x d′  T do  T do ∑  • x = f ( x ) + g ( x )u ,  : NL  y = h ( x ) = C x = x 1 ; donde x ∈ R n es el estado del sistema, con dimensión n. La entrada u ∈ R, y la salida y ∈ R, donde para el modelo del generador síncrono, n = 3, la salida y es el ángulo del rotor δ m m y la entrada está dada por v f = v fe + u , con vfe el valor del voltaje de excitación de campo para un punto dado de operación. Antes se establece el siguiente resultado importante: Teorema 1: Considere el sistema no lineal ∑NL con una sola entrada. El sistema ∑NL es localmente linealizable feedback de estado si, y sólo si, en una vecindad U del origen: (i) S p a n {g , a d f g , . . . , a d (ii) La distribución G N − 2 }= R = Span{g , ad m −1 f g n f g , . .. , ad fn − 2 g } es involutiva y de rango constante n - 1. Por otra parte, el punto de equilibrio (o punto de operación) de este sistema se puede obtener a partir de: f ( x ) + g ( x )u = 0 que para el modelo del generador síncrono resulta ser todas aquellas soluciones que satisfacen Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Jesús De León Morales, Salvador Acha Daza ωe −ω s = 0 ′ + m 3 cos (δ m 1 − {m 2 E ae ′ + m 5 cos (δ − m 4 E ae me )}sin (δ m ) = me )+ u (1) 0 = 0 f G2 donde el subíndice e denota equilibrio. Nota 1: A continuación el punto definido por ( ′ x e = δ me , ω S , E ae ) d im ( G 2 G 1 = {g Span Span      , ad f g Definición 3: Considere el sistema no lineal ∑NL. El espacio de observación θ de ∑NL es el espacio lineal sobre R de funciones en una variedad M que contiene a h y todas las derivadas de Lie repetidas de la forma: (δ   me )   que resulta ser una distribución involutiva de rango 2 en una vecindad del punto de operación ′ ), solución de las ecuaciones x e = (δ me , ω , E ae S algebraicas (1); y además G 2 = Span {g , ad f ( L ∆ k ... L ∆ 2 L ∆ 1 L ∆ 0 h g , ad 2 f g} ) con ∆1, ∆2,…, ∆k como campos vectoriales dentro del conjunto {f, g}. Si se denota por dθ = {dϕϕ∈θ} donde d es la diferencial exterior. }  0   0     0  ,  m 2 sin  1   m 4    3 Por otra parte, se tiene la siguiente u = u f − u fe Nota 2: El modelo reducido del generador síncrono resulta ser controlable y observable, es decir que la controlabilidad del sistema se puede obtener a partir del cálculo de los paréntesis de Lie de los diferentes campos f y g. Para ello se calcula el rango de la distribución G1 = )= lo cual implica que el sistema es controlable, excepto en δ m = 0 , ± π , o múltiplos de estos valores. permite resolver el problema. G 1 me         )     Se puede apreciar que se considera un punto de equilibrio para el modelo del generador síncrono. Como el punto de equilibrio es distinto de cero, y los resultados están determinados a partir del origen, una transformación de coordenadas ξ = x − x e,  0   0      ( ) 0 , δ me  ,     m 2 sin    1   m 4   = Span    − m 2 sin (δ me )   m (ω − ω )cos (δ ) + m sin (δ 4 S me   22   m 4      Definición 4: Se dice que el sistema no lineal ∑NL verifica la condición de rango en Xe si dim (d Θ (x e )) = n Cuando la condición de rango se cumple para todo x∈ Rn, se dice que el sistema no lineal ∑NL es observable en el sentido del rango. Para el modelo del generador síncrono, resulta que dim (d Θ (x e )) = dim {span {d δ m , d ω , + ( − m 2 E ' ae cos( δ me ) + 2 m 2 cos( 2 δ me )) d δ m ′ − m 2 sen( δ me ) d E ae o simplemente (d Θ (x e )) = Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 dim }} {span {d δ m , d ω , m 2 sin (δ me )d E ae′ }} 35 �Estabilización de una clase de sistemas no lineales: Aplicación a un generador síncrono excepto en los puntos donde δm =0±π , o múltiplos de estos valores, ya que en estos puntos se tiene pérdida de dimensión, y en consecuencia pérdida de observabilidad. Dado que el modelo satisface las condiciones del Teorema 1, entonces es posible determinar una transformación que permite representar al sistema (en este caso el modelo del generador) en una forma para la cual se puede diseñar un controlador linealizante. Una transformación feedback linealizante está dada por: x1 = δ m x2 = ω − ω S ′ sin (δ m ) − m 3 sin (δ m )cos (δ m x 3 = m 1 − m 2 E ae ) u = en donde las funciones φ ( x ) yψ ( x ) , coordenadas originales (δ m , ω , E a′ ) , están dadas por: + m 3 {cos 2 fe φ (x ) = L nf h (x ), (δ m ) − − m 2 E a′ (ω − ω S sin (ω − ω S )} ) Así, el sistema se encuentra en una forma de controlador de Brunovsky (ver Definición 1) para la cual el diseño de una ley de control linealizante y estabilizante resulta de manera directa en la siguiente forma: 36 ψ (x ) = L g L nf − 1 h (x ) n u = ∑ i =1 a i − 1 x i = − Lx que tiene una estructura de un controlador proporcional. Los parámetros a i′ s se pueden seleccionar de modo que el polinomio característico: s n + a n − 1 s n − 1 + ... + a 1 s + a 0 = 0 4. ESTABILIZACIÓN DE UNA CLASE DE SISTEMAS NO LINEALES. Considere la clase de sistemas no lineales los cuales son observables para toda entrada y que descritos por •  x1 = x 2 •  x = x 3 ∑ T : 2 . : •  x n = φ (x ) + ψ (x )u )}sin (δ m ) )cos (δ m ) ψ (x ) = − m 2 sin (δ m 1 u L g L nf − 1 h (x ) El control auxiliar u puede ser seleccionado de la siguiente manera: ) − m 5 cos (δ m + presente raíces con parte real negativa.  •  x1 = x 2 •   x 2 = x3 •  x = φ (x ) + ψ (x )u  3  + m 2 {− m 2 u L g L n −f1 h (x ) en donde Escribiendo en forma diferencial resulta que φ (x ) = m 2 m 4 E a′ sin (δ m L fn h (x ) con φ( x) + ψ( x)u como funciones globalmente Lipschitz. Se puede escribir en forma condensada el sistema T como sigue: ∑ •  x = Ax + Φ (x ) + Ψ (x )u ∑ T :   y = Cx Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Jesús De León Morales, Salvador Acha Daza θ S + A T S + SA = C T C donde  0 1 ... 0        .. . : : : .  , Φ (x ) = A = . .    0 0 ... 1       0 0 ... 0    0    :  . Ψ (x ) =  , 0    ( ) ψ x   Para valores de θ suficientemente grandes y x~ es un estimado del vector de estado x. El símbolo (~) será utilizado para indicar el estimado de la variable en cuestión. 0    :  . , 0   φ (x )   Nota 3: Como se puede apreciar, resulta que el observador es una copia del sistema a observar más un término de corrección, S-1 CT, que representa la ganancia del observador. Al observador Ω se le conoce también como observador no lineal de alta ganancia. C = (1 0 ... 0 ) Siendo el objetivo el diseñar una ley de control que permita estabilizar al sistema no lineal considerado. Para ello se aplican las ideas del Teorema 1, considerando la siguiente ley de control expresada como u (x ) = − ∑ in= 1 a i − 1 x i − φ (x ) ψ (x ) que linealiza y estabiliza al sistema ∑ T . Sin Entonces se tiene el siguiente resultado sobre el diseño de un observador no lineal para la clase considerada: Teorema 2: El sistema dinámico Ω es un observador asintótico para el sistema T . Más precisamente, el ∑ error de estimación definido por e = x~ − x , converge hacia cero asintóticamente a medida que el tiempo t tiende hacia infinito, i. e. e (t ) ≤ Ke (t o ) exp {− λ (t − t o )} embargo, dado que no se tienen disponibles en la medición todas las variables del vector de estado, de hecho sólo se mide el ángulo del rotor, entonces es necesario estimar las variables que no son medidas físicamente, para poder implementar la ley de control linealizanteestabilizante obtenida. λ es una constante positiva que puede ser seleccionada arbitrariamente y determina la velocidad de convergencia del observador, t0 es el tiempo inicial, K es una constante positiva. Un observador para esta clase de sistemas puede ser diseñado, i. e. el sistema dinámico descrito por: Nota 5: El modelo del generador síncrono resulta ser observable debido a que mediante el cambio de coordenadas propuesto, el sistema transformado resulta ser la forma T , el cual es observable, y en Ω :  • x = A~ x + Φ (~ x )u − S − 1 C T (C ~ x − y) ~  es un observador para ∑ T , donde S es una Nota 4: La prueba de este teorema está incluida en el Teorema 3 de la siguiente sección. ∑ consecuencia es posible construir un observador tipo Ω. matriz positiva definida simétrica, que es solución de la ecuación: Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 37 �Estabilización de una clase de sistemas no lineales: Aplicación a un generador síncrono • x − S − 1 C T Ce x = M~ •  − ∑ A :  e = A − S 1 C T C e + {Φ (~x ) − Φ (~x − e )}  ~ x { ( ) − Ψ (~x − e )}u (~x ) + Ψ    ( ) donde la matriz M tiene la forma  0   : M =  .  0 − a 0  1 : . 0 − a1 ... . .. ... ...    .  1  − a n − 1  0 : las a's que aparecen de la aplicación del control u (~ x )= Esquema de control en lazo cerrado Fig. 1. (controlador-obervador). − ∑ in= 1 a i − 1 ~ x i − φ (~ x) ~ ψ (x ) dependen del estado estimado, el cual es Ahora se proporcionado por el observador Ω . establece el resultado principal de este trabajo. Teorema 3: Sea u(x) el feedback dado por (1). Asuma 5. PRINCIPIO DE SEPARACIÓN En esta Sección se tiene interés en el estudio de estabilidad del sistema en lazo cerrado descrito en la Figura 1. En otras palabras, se considera el problema de estabilidad de una pareja formada por el observador Ω y la ley de control u(x), cuando el control linearizante estabilizante es considerado como una función de los estimados proporcionados por el observador Ω , en lugar de las componentes del vector de estado verdadero, de las cuales algunas son medibles. Para resolver este problema, se considera el siguiente sistema aumentado descrito en forma general: ∑ A • T −1 ~ ~ ~ ~  x = A x + Φ (x )u Ψ (x ) − S C (C x − y ) • :  e = (A − S − 1 C T C )e + {Φ (~ x ) − Φ (~ x − e )}  ~ ~ ~ { ( ) ( ) } ( ) + Ψ x − Ψ x − e u x   que ∑ Sup u( x ) ∠∞ . x ∈ℜ n A Así el sistema aumentado es globalmente y en forma asintótica estable. Demostración. Considere la siguiente función de Lyapunov V (~ x , e ) = V 1 (~ x ) + V 2 (e ) A partir de la definición de V ( ~x , e ) , se calcula la derivada con respecto al tiempo a lo largo por A . )2 e T e x ) − Φ (~ x − e) = 2 e T S {(A − S − 1C T C )e + {Φ (~ dV 2 (e ) = dt ( d e T Se ∑ • dt x ) − Ψ (~ x − e )}u (~ x )} + {Ψ (~ x ) − Φ (~ x ) − Φ (~ x − e) = −φ e T Se − (Ce )2 + 2 e T S {{Φ (~ x ) − Ψ (~ x − e ) }u (~ x )} + {Ψ (~ Denotando por e s la norma de (eT Se)1/2 y utilizando la desigualdad de Schwart, se obtiene o en forma más compacta 38 Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Jesús De León Morales, Salvador Acha Daza 2 d (e s ) dt para alguna σ constante la cual depende de θ. Finalmente, se tiene ≤ −φ (e s ) 2 + 2 e s Φ (~ x ) − Φ (~ x − e )s d ~ x P + 2 e s Φ (~ x ) − Φ (~ x − e )s ρ dt = −α ~ x P + 2 σ (θ ) e s cuya solución está dada por donde e (t ) s ≤ − e (t 0 ) s exp {− µ (t − t 0 ρ = Sup u (x ). x∈ℜ n con Ahora usando la forma particular de S, φ, y ψ; además del hecho de que son globalmente Lipschitz, se obtiene: x ) − Φ (~ x − e ) s ≤ λ1 e s Φ (~ x ) − Ψ (~ x − e )s ≤ λ 2 e s Ψ (~ para algunas constates λ1 y λ2 , las cuales no dependen del parámetro θ, para θ ≥ 1. θ  d e s ≤ − − λ1 + ρ λ 2  e s   2 dt Seleccionando θ tal que θ − λ1 − ρλ2 = µ > 0, se 2 obtiene: cuya solución está expresada como s { e x p − µ (t − t 0 )} T dV1 (~ x ) ~T  ~ = x P Mx − S − 1C T Ce  +  M~ x − S − 1C T Ce  P~ x     dt adecuadas dV 1 (~ x) 2 x x P e s = −a ~ + 2 σ (φ ) ~ P dt donde (M ~x − S − 1 C T Ce )T P ~x ≤ σ (θ ) ~x K2 = σ (θ ) e (t 0 ) s α µ + 2 { ( )(t − t 0 )} ~ x (t ) P ≤ {K 1 + K 2 }exp − min µ α 2 e (t ) s ≤ − e (t 0 ) S exp {− µ (t − t 0 )} Si se selecciona θ tal que θ > 2 ( λ1 − ρ λ2 ) + α , se puede garantizar que: ~ x (t ) P ≤ {K 1 + K 2 } e x p {− α ( t − t 0 )} 2 6. SIMULACIONES En esta sección se presentan resultados de simulación para el algoritmo de control propuesto, considerando el modelo del generador síncrono. Para ello se han considerado los siguientes valores de parámetros: Por otro lado, se tiene que Reemplazando expresiones tomando la norma, resulta en: σ (θ ) e (t o ) s ~ , x (t 0 ) P + α µ + 2 Esto termina la demostración. ∆ d e s ≤ −µ e s dt ) K1 = En consecuencia, se puede concluir que: Entonces e (t ) s ≤ − e (t 0 )} P e s Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 y m1= m4 = V∞ V PM ; m2 = ; m3 = ∞ M M~ x d′ M ~ xd ; T do′ ~ x d′ 2   1  ~  xq −  ~ x' −~ xd m 5 = −  d ~  T do′ x d′ 1 ~ x 'd       V ∞  donde los valores deben estar en pu, excepto T'do 39 �Estabilización de una clase de sistemas no lineales: Aplicación a un generador síncrono P M = 1; M = 0 . 026525 ; ~ xq = ~ x d = 1 .4; H = 1; ω ~ x d′ = 0 . 8 ; V ∞ = 1 .0; u fe S =1 T do′ = 4 seg = 0 . 375 Por otro lado, se debe considerar que el objetivo del control es mantener el ángulo del rotor del generador referido al bus infinito, lo más cercano a un valor deseado δref. La señal de referencia para el ángulo del rotor del generador δref está dada por a1 = 350.0; a2 = 155.0; a3 = 22.0 θ = 20 Las simulaciones de las diferentes variables así como los de sus estimados se presentan a continuación. Como puede apreciarse en las Figuras 2, 3 y 4, las variables de estado convergen hacia el valor verdadero, tiempo después de comenzar las simulaciones. Además, el ángulo del rotor δm converge también hacia la señal de referencia deseada δref , (ver Figura 2). δ ref = 0 . 3 rad Como sólo el ángulo del rotor del generador es la única variable medible físicamente y por otro lado, la ley de control depende explícitamente de todo el vector de estado del sistema, i. e. de las variables del modelo del generador síncrono, esto impide que la ley de control sea aplicada directamente. Para evitar este problema, se diseña un observador que estima la parte del vector de estado no medible. Reemplazando los estimados en la ley de control propuesta, el esquema de control permite controlar el ángulo del rotor del generador. Fig. 2. Ángulo del rotor y su estimado. Las condiciones iniciales con las cuales se efectuaron las simulaciones, tanto para el sistema como para el observador, están dadas por: (δ m , ω , E a′ ) = (0 . 1, 1 .0 , 1 .0 ) para el modelo del generador síncrono, y (δ~ , ω~ , E~ ) = (0 . 2 , a 0 .8, 0 .9 ) para el observador (los estimados). Los valores de los parámetros del controlador, así como los del observador fueron los siguientes: 40 Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Jesús De León Morales, Salvador Acha Daza Fig. 3. Velocidad síncrona y su valor estimado. Fig. 4. Voltaje interno y su valor estimado. En la Figura 5 se muestra el control aplicado al sistema. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 Fig. 5. Control aplicado al generador síncrono. 7. CONCLUSIONES En este trabajo se propuso un algoritmo de control basado en un observador para una clase de sistemas afines en el control. Condiciones suficientes fueron dadas para garantizar que el sistema controlado y el observador resultaran ser estables. Los resultados de simulaciones mostraron el buen funcionamiento de este algoritmo cuando se aplicó a un modelo reducido de un generador síncrono. Los trabajos futuros sobre el mismo tema son aquellos que consideran el caso cuando los parámetros para una clase de sistemas no lineales. Además, la aplicación de estas y otras técnicas al control de los sistemas eléctricos de potencia sigue siendo un área de gran interés dentro del sector eléctrico, así como de los grupos de investigación relacionados con el tema. 41 �Estabilización de una clase de sistemas no lineales: Aplicación a un generador síncrono 8. BIBLIOGRAFÍA [1] A. Isidori, “Nonlinear Control Systems,” Comunications and Control Engineering, Sipringer-Verlag, Berlin, 1989. [2] H. Khalil, “Nonlineal Systems,” 2nd. Edition, Prentice Hall, 1996. [3] A. Bergen, “Power System Analysis,” Prentice-Hall, 1986. 42 Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Radiotrazadores en el estudio de los procesos químicos Boris I. Kharisov* Resumen Se revisan las principales aplicaciones de los radioisótopos en el estudio de los mecanismos de reacciones químicas y en la determinación de varias constantes de compuestos y procesos químicos. I. INTRODUCCIÓN Es sabido que los átomos de diferentes isótopos del mismo elemento químico se distinguen por el número de neutrones en los núcleos y tienen idéntica estructura de sus capas electrónicas, por eso las propiedades químicas de sus compuestos son muy similares. Al cambiar la composición isotópica de una sustancia, se pueden estudiar más profundamente las propiedades de los compuestos químicos. En comparación con los métodos tradicionales, el “método de radiotrazadores”, MRT (uso de los átomos radiactivos para estudiar las sustancias y procesos químicos) se caracteriza por una mayor sensibilidad, simplicidad del equipo y exactitud de determinación, por eso se usa mucho en varias áreas: química, física, biología, ingeniería, medicina, etc. Existen tres direcciones principales de su uso: 1. Estudio de movimientos de sustancias en varios sistemas. Los radioisótopos se introducen a un sistema, y luego se determina su posición en diferentes partes de ésta. Así se determinan, por ejemplo, los coeficientes de difusión. 2. Estudio de mecanismos de procesos y transformaciones. Así se determinan, por ejemplo, las constantes de reacciones reversibles, sitios de formación y destrucción de enlaces en moléculas, etc. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 3. Determinación de cantidad de sustancias, por ejemplo, determinación de solubilidad de compuestos *poco solubles o su presión de vapor saturado. En esta revisión se describen los métodos principales del uso de los radiotrazadores en varios procesos químicos. II. USOS EN QUÍMICA FÍSICA E INORGÁNICA1 a. Determinación de solubilidad Los métodos tradicionales de determinación de solubilidad de sustancias poco solubles se basan en las mediciones de conductimetría, potenciometría o polarografía, que tienen sus propios desventajas y límites. El uso del MRT para estos objetivos permite usar cualquier compuesto en cualquier solvente (polar o no polar, estable o inestable, volátil, etc.) o sus mezclas, en presencia o ausencia de otros compuestos. Vamos a ver, como se determina la solubilidad de un compuesto, si se conoce su actividad específica. La actividad registrada de los m gramos de un compuesto es Isólida, la actividad del mismo compuesto en V mL de su solución es Isolución. Ya que durante el paso a la solución la composición isotópica de los compuestos no cambia las actividades específicas de este compuesto en fase sólida Iesp.,sólida = Isólida/m y en solución Iesp.,solución deben ser iguales: Iesp.,sólida = Iesp.,solución = Iesp. En el caso, cuando 1 mL de la solución saturada contiene s gramos del compuesto (o sea, su solubilidad s se mide en g/mL), Iesp.,solución = Isolución/Vs Se puede transformar esta ecuación como * Facultad de Ciencias Químicas, UANL. 43 �Radiotrazadores en el estudio de los procesos químicos Isólida/m = Isolución/Vs y determinar la solubilidad como s = Isolución m/(Isólida V) = Isolución/(Iesp..V) Si es necesario determinar la solubilidad como L moles por 1 litro (mol/L), la formula anterior se transforma en: corriente en la espiral 3, y las zonas 1 y 4 se separan. Después de enfriar la ampolla, se determina la actividad I (imp./min) del arsénico desublimado en la zona 4 y el volumen V de ésta. La presión de vapor (en Pa) se calcula de acuerdo con la fórmula p = RT/MV . I/Iesp. (R = 8314 Pa.L/(mol.K), M es el peso molecular del vapor). A veces la ampolla se enfría momentáneamente en el nitrógeno líquido o agua; después de eso, se analiza el contenido de la zona 4. L = 103s/M = 103Isoluciónm/MIsólidaV = = 103Isolución/MIesp.V, donde M es el peso molecular de la sustancia. Si es necesario evaluar la solubilidad del BaSO4 a 25 oC en una solución de NaCl (0.01 mol/L), se usa 133BaSO4 que tiene, por ejemplo, la actividad 5.5•108 imp./(min.g). La actividad de la sustancia, registrada después de haber evaporado 2 mL de la solución, es 2570 imp/min (sin fondo natural). En este caso s = 2570/(5.5•108•2) = 2.3•10-6 g/mL; L = 2.3•10-6.103/234 (peso molecular de BaSO4) = 1•10-5 mol/L. b. Determinación de presión de vapor saturado Frecuentemente se necesitan datos sobre las presiones muy bajas de vapor saturado (< 10-4 Pa). Al usar el MRT, se puede determinar el peso de sustancia en fase gaseosa y la densidad del vapor saturada. Como un ejemplo, vamos a examinar cómo se determina la presión del vapor de As, marcado con 76As que tiene la actividad específica Iesp.. Este se pone a la zona 1 de la ampolla (figura 1), luego la ampolla se vacía y se suelda. La ampolla se calienta en la mufla a temperatura dada (T, K), luego se prende la 44 Fig. 1. El equipo para determinar la presión de vapor saturado 1 – zona donde se coloca el compuesto de estudio, 2 – compuesto (As), 3 – espiral, 4 – zona de condensación, 5 – mufla. Otro ejemplo de aplicación de radioisótopos para determinar la presión de vapor de compuestos volátiles es el uso del 60Co en su aducto volátil Co(acac)2.dipy, reportado en nuestro trabajo anterior2. c. Determinación de coeficientes de autodifusión Para determinar el coeficiente de autodifusión D de átomos o iones de un compuesto o material, sobre la superficie de éste se pone la capa del mismo compuesto conteniendo un radioisótopo (por la electrólisis, evaporación de solución, etc.). La muestra se calienta hasta la temperatura de estudio (T) y se mantiene en estas condiciones durante el tiempo t (para que el radioisótopo se penetre adentro de la muestra). Luego se quitan las capas finas (hasta 100 mcm) de la Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Boris I. Kharisov muestra y se determinan sus actividades. Al saber el espesor de cada capa, se puede encontrar la dependencia de la concentración del radioisótopo a diferentes distancias de la superficie. Por ejemplo, la curva de distribución de 64Cu en el monocristal de cobre metálico se presenta en la figura 2 (T= 1336 K, t = 4.1.104 s). Fig. 2. Cambio de actividad de monocristal de cobre metálico. 64 Cu en el radioisótopo que pasó desde la solución a la capa superficial y se calcula su peso. Una de las fórmulas para calcular el área de superficie S es la siguiente1: S = 8.45•107sV(I0-Isolución)/ρ2/3mIsoluciónM1/3, donde s es la solubilidad de sustancia (g/mL), V es el volumen de solución (mL), I0 es la actividad total en el sistema (imp/min), Isolución es la actividad de la solución, ρ es la densidad de sustancia, m es el peso de la muestra sólida, M es su peso molecular. e. Estudio de la cinética de reacciones entre gases y sustancias sólidas El uso de gases marcados con los radioisótopos puede simplificar considerablemente algunos problemas industriales relacionados con el contacto “gas-sólido” como es el caso de la separación de mezclas de elementos. Como un ejemplo, vamos a examinar como se puede determinar la temperatura del inicio de la reacción entre el cloro gaseoso y el cobalto metálico (figura 3). La concentración C del isótopo a la distancia x de la superficie se determina así: C = C0 exp(-x2/4Dt)/{2(πDt)1/2], donde C0 es la concentración inicial de la sustancia que difunde. d. Determinación de área de superficie La técnica llamada “el método del cambio superficial” se usa para determinar el área de superficie por las reacciones de cambio isotópico entre sustancias sólidas y sus soluciones saturadas (o vapores) que contienen un radioisótopo. Las muestras del estudio están en contacto con la solución hasta que se establezca un equilibrio entre dos fases (0.25-0.5 horas). Luego se determina el número de los átomos del Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 Fig. 3. Equipo para estudiar la cinética de reacciones de cloración. 1 – termopar, 2 – tubo de reacción, 3 – lugar donde se coloca el metal, 4 – mufla, 5 – manómetro, 6 – bomba, 7 – llae para introducir el gas (cloro), 8 – llave para evacuar gases del sistema, 9 – medidor de radiactividad. El metal se coloca en la zona 3 del equipo, luego el espacio se llena con el 36Cl2. Al usar el medidor 9, se 45 �Radiotrazadores en el estudio de los procesos químicos registra la actividad de la fase gaseosa a temperaturas diferentes. Entre la temperatura ambiente hasta la del inicio de la reacción, la actividad de fase gaseosa no presenta cambio; después de empezar la reacción, la actividad baja, ya que el producto CoCl2 tiene la presión de vapor muy baja y prácticamente no pasa a la fase gaseosa. f. Estudio de mecanismos de reacciones inorgánicas En nuestros trabajos recientes,3,4 se describe el uso del isótopo 36Cl para estudiar la interacción entre los cloruros de hierro (FeCl3) y circonio (ZrCl4). Debido a la necesidad de mejorar la purificación del circonio de hierro para los objetivos de la industria nuclear (el circonio se utiliza en la construcción de reactores), este sistema fue estudiado profundamente,3-6 y fue encontrado que a temperaturas mayores de 300oC se forma el hexaclorocirconato de hierro FeZrCl6 y desprendiéndose el cloro libre: FeCl3 + ZrCl4 = FeZrCl6 + 0.5 Cl2 Eso es uno de pocos ejemplos cuando el hierro en el número de oxidación inestable (+2) puede existir a temperaturas altas en presencia de un oxidante tan fuerte como el cloro molecular. El FeZrCl6 existe en estas condiciones debido a peculiaridades de su estructura5. Al estudiar la distribución del cloro-36, introducido al FeCl3, entre los productos de reacción (FeZrCl6 y Cl2), fue encontrado que casi toda la radiactividad (98%) pasa al producto sólido (FeZrCl6): Fe36Cl3 + ZrCl4 = FeZr36Cl3Cl3 + 0.5Cl2 46 Con base a este curioso hecho (el cloro se elimina no del inestable FeCl3, sino del ZrCl4 que es estable hasta 1300 oC), así como en otros métodos físicoquímicos aplicados, fue propuesto el mecanismo de interacción entre dichos cloruros4. Este mecanismo incluye la absorción de las moléculas de Fe2Cl6 (que están en la fase gaseosa) por los cristales del ZrCl4, transferencia de electrón (como resultado, de la formación de Fe(II)), a partir de Fe(III) y la eliminación de un átomo de cloro y formación de un hueco en la unidad de estructura de ZrCl4. Luego se forman los grupos-núcleos de FeZrCl6 (poco volátiles) que crecen desde su vapor. g. Estudio de mecanismos de procesos electroquímicos Como un ejemplo de aplicación del MRT en la electroquímica, se estudió el mecanismo de electroconductividad de mezclas de H2SO4 y C2H5OC4H9 no acuosas. Si el 14C se inserta a los radicales C2H5 o C4H9 en el éter y 3H (T) al ácido sulfúrico, en las condiciones de electrólisis los 14C y 3H se mueven simultáneamente. Por lo tanto, el proceso de formación de iones puede ser descrito por el esquema siguiente: C2 H 5 OC4 H 9 + H2 SO 4 C2 H 5 O C4 H 9 H+ + HSO4 III. USOS EN LA QUÍMICA ORGÁNICA7 a. Estudio de equivalencia de enlaces químicos en moléculas Uno de los métodos (“método de síntesisdescomposición”) se basa en la síntesis de un Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Boris I. Kharisov compuesto que contiene el radioisótopo a partir de las moléculas activa e inactiva y luego el producto se descompone formando las sustancias iniciales. Si la radiactividad se queda (completa o parcialmente) en la molécula que era activa antes de la síntesis, los enlaces en el producto final no son equivalentes. Si la radiactividad se distribuye igualmente entre las moléculas, los enlaces son equivalentes (esta conclusión es correcta únicamente en el caso cuando no hay cambio isotópico en el sistema). Ejemplos: Enlaces no equivalentes. Pb2O3. Síntesis. Na2PbO3 + Na2Pb∗O2 + 2H2O = Pb∗2O3 + 4NaOH Descomposición. Pb∗2O3 + 4NaOH = Na2PbO3 + Na2Pb∗O2 + 2H2O Enlaces equivalentes. Na2HgI4. Síntesis. HgI2 + 2NaI∗ = Na2HgI4∗ Descomposición. Na2HgI4∗ + 2AgNO3 = 2AgI∗ + HgI∗2 + 2NaNO3 Otro método (“método de cambio isotópico”) se basa en la diferencia de velocidades del cambio isotópico de los átomos, que tienen posiciones no equivalentes en la molécula. Por ejemplo, en el cambio isotópico entre PCl5 y Cl2 en CCl4, dos átomos de cloro se cambian rápido y tres más despacio, que corresponde a la estructura del PCl5 presentada en figura 4. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 Fig. 4. Estructura de PCl5. Fig.4. Estructura de PCl5 b. Estudio de la tautomería Es sabido que el cambio de hidrógeno entre los compuestos orgánicos a temperatura ambiente tiene lugar solamente con los átomos H móviles (en los grupos OH, SH, NH), pero no tiene lugar con los H conectados con los átomos de carbono. La ausencia de cambio de hidrógeno entre el glioxal y el agua prueba la ausencia de tautomería del glioxal que pudiera formar los grupos OH: H O C C H H O HO C C O Mientras en el caso del H3PO2, debido a la tautomería, tiene lugar el cambio entre todos los tres átomos de H: H H P OH O H P OH OH c. Estudio de transposiciones moleculares El estudio de la distribución intramolecular de los radioisótopos es el método más propagado entre otros que se relacionan con el MRT. Por ejemplo, dos 47 �Radiotrazadores en el estudio de los procesos químicos mecanismos pueden ser ofrecidos para la siguiente transposición: *CH 3 *CH3 H SO 1. H3C-C C CH-CH3 2 4 -H2O OH HO H3C-C *CH3 2. H3C-C C CH-CH3 OH HO CH COCH3 Se pueden comprobar estas dos rutas mediante la medición de la radiactividad del CO2. CH3 Sin embargo, el ácido oxálico se oxida con KMnO4 formando CO2 solamente a partir del grupo COOH. H2SO4 H3*C-CO CH -H2O CH3 d. Estudio de isomerización Aquí se introduce el radioisótopo a la sustancia que actúa como catalizador de isomerización. Por ejemplo, la izomerización del butileno tiene lugar en presencia de H3PO4. Si se pone el tritio (T) como “marcador” a este ácido, el tritio se inserta al grupo CH3: T O H HO- P - OH CH 2 - CH= CH- CH3 T H 3 P O4 O e. Estudio de procesos “Redox” El MRT permite muy fácilmente determinar los lugares de ruptura de enlaces en los compuestos orgánicos en los procesos de 48 CH3CH2∗COOH → CO2 + HOOC-∗COOH CH3CH2∗COOH ← ∗CO2 + HOOC-COOH Después de oxidar el producto final con HClO, se forma CH3I inactivo. Ya que HClO oxida el grupo CH3, conectado con el grupo CO, el primer esquema es correcto. CH 2 = CH- CH- CH3 oxidación o reducción. Por ejemplo, el C3H5COOH, conteniendo 14C, en el grupo COOH se oxida con KMnO4 en medio básico por dos vías: f. Estudio de la catálisis A veces en las reacciones catalíticas se propone la participación directa del catalizador en transferencia de átomos. Por ejemplo, el AlBr3 provoca un cambio rápido de átomos de bromo entre dos alquilbromuros. Al introducir 80Br a un alquil-participante y registrar la actividad de productos durante un tiempo, se puede comprobar la existencia de este cambio: R´∗Br + Al2Br6 ! R´Br + Al2Br5∗Br R´´Br + Al2Br5∗Br ! R´´∗Br + Al2Br6 IV. CONCLUSIONES En esta revisión se presentan sólo unos ejemplos de las aplicaciones del MRT en varias áreas de química. Adicionalmente, este método se usa mucho en química analítica (titulación radiométrica, análisis de activación, etc.), química física, biosíntesis, medicina y otros campos. El MRT pertenece a las técnicas más cómodas de investigación, aunque tiene algunos límites relacionados con las precauciones que deben seguirse al trabajar con radiactividad. Es un método que puede ser llamado como “universal” debido a su uso en una gran variedad de campos de investigación. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Boris I. Kharisov Referencias 1. Lukianov V.B., Berdonosov S.S et al. Los Radiotrazadores en la Química. Vissh.Shkola: Moscú. 203-259 (1985). 2. Berdonosov S.S., Grigoriev A.N., Kharisov B.I. Determinación de Presión del Vapor del Aducto del Bis(acetilacetonato) de Cobalto(II) con α,α′-dipiridil. Vest. Mosk. Univ., Ser.2 (Khimiya). 24(6), 570-571 (1983). 3. Kharisov B.I., Berdonosov S.S., Kozlovskii V.F. Síntesis y Propiedades de Nuevos Compuestos FeZrCl3Br3 y FeHfCl3Br3. Vest. Mosk. Univ., Ser.2 (Khimiya). 31(6), 593597 (1990). Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 4. Berdonosov S.S., Kharisov B.I., Troyanov S.I., Melikhov I.V. Síntesis de “Redox” de Nuevos Haluros Bimetálicos de Zirconio (Hafnio) y Hierro y su Diagnóstica Radioquímica. Vest. Mosk. Univ., Ser.2 (Khimiya). 35(6), 520-524 (1994). 5. Troyanov S.I., Kharisov B.I., Berdonosov S.S. La Estructura de FeZrCl6, Nuevo Tipo de Estructura para los Compuestos ABX6. Russ. J. Inorg. Chem. 37(11), 1250-1255 (1992). 6. Berdonosov S.S., Kharisov B.I., Nikitin M.I. Determinación de la Constanta de Equilibrio de la Formación del FeZrCl6 a partir de FeCl3 y ZrCl4. Vest. Mosk. Univ., Ser.2 (Khimiya). 33(4), 392394 (1992). 7. Nesmeyanov An.N. Radioquímica. Moscú, 476-495 (1978). Khimiya: 49 �Amortiguadores magnetoreológicos♦ Miguel Cupich Rodríguez* Fernando J. Elizondo Garza* Resumen Se describen las propiedades de los fluidos magnetoreológicos y su uso en amortiguadores para el control de vibración. Abstract This article illustrate the rheological and magnetic properties of magnetorheological fluids and some aplications in fluid damper for vibration control. I.- INTRODUCCION La reología es la ciencia que estudia la deformación de substancias bajo el efecto de fuerzas. Esta se limita normalmente a materiales que no obedecen a la Ley de viscosidad de Newton y a la Ley de Hooke. ♦ En el control de vibraciones es importante la utilización de dispositivos de amortiguamiento y los amortiguadores de fluido viscoso son elementos que aprovechan las propiedades del fluido para proveer una fuerza que contrarreste los efectos de la vibración. La desventaja con estos amortiguadores es que generalmente las propiedades del fluido son constantes y por ende también su coeficiente de amortiguamiento y el valor de la fuerza generada. La amortiguadores magnetoreológicos son dispositivos que utilizan fluidos magnéticos que pueden cambiar sus propiedades mediante un estímulo magnético, lo cual puede ser ♦ Ponencia presentada en el V Congreso Mexicano de Acústica realizado en Querétaro, Qro. el 17 y 18 de Septiembre de 1998 durante la sesión sobre Vibraciones Mecánicas. 50 aprovechado para proveer una rápida respuesta en el control de vibraciones. * Los fluidos magnéticos son materiales que responden a la aplicación de un campo magnético con un cambio en su comportamiento reológico y están formados por partículas magnetizables finamente divididas y suspendidas en un líquido portador, tal como un aceite mineral. Estos fluidos son llamados ferro-fluidos si sus particulas son del orden de 3 a 15 nm. y fluidos magnetoreológicos si están en el orden de 0.05 a 8 micrones. Estos últimos poseen innumerables ventajas con respecto a los ferrofluidos por lo cual actualmente encuentran gran aplicación en los amortiguadores magnetoreológicos. Los fluidos magnetoreológicos responden a la aplicación de un campo magnético con un cambio en su comportamiento reológico. Típicamente, este cambio se manifiesta mediante el desarrollo de un esfuerzo producido monotónicamente que crece con el campo aplicado. De ahí su habilidad para proveer una simple, silenciosa y rápida respuesta en la interface entre controles electrónicos y sistemas mecánicos. Los fluidos magnetoreológicos son menos conocidos que sus análogos, los fluidos electroreológicos. Ambos fluidos son suspensiones coloidales de partículas polarizables que tienen un tamaño del orden de pocos micrones. El descubrimiento inicial y el desarrollo de los fluidos y dispositivos magnetoreológicos puede ser acreditado a Jacob Rabinow en el US National Bureau of Standars1-3 en los cuarentas. La respuesta de los fluidos magnetoreológicos es resultado de la polarización inducida en las partículas suspendidas mediante la aplicación de un campo * Departamento de Dinámica, FIME-UANL. E-mail: mcupich@gama.fime.uanl.mx E-mail: fjelizondo@ccr.dsi.uanl.mx Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Miguel Cupich Rodríguez, Fernando J. Elizondo Garza externo. La interacción entre los dipolos inducidos resultantes obliga a las partículas a formar estructuras columnares, paralelas al campo aplicado. Estas estructuras tipo cadena restringen el movimiento del fluido dando lugar a un incremento en las características viscosas de la suspensión. La energía mecánica necesaria para producir estas estructuras tipo cadena se incrementa conforme crece el campo aplicado, dando como resultado un esfuerzo dependiente del campo. En ausencia de un campo aplicado, los fluidos magnetoreológicos muestran un comportamiento Newtoniano. Así, el comportamiento de fluidos controlables es a menudo representado como un plástico Bingham que tiene un límite elástico variable. En este modelo, el flujo es gobernado por la ecuación de Bingham: • τ = τy (H) + η γ τ > τy (1) para esfuerzos τ arriba del esfuerzo de cedencia dependiente del campo τy . Abajo del esfuerzo de cedencia el material se comporta viscoelásticamente: • τ = Gγ τ < τy Campo aplicado L Campo aplicado Fuerza L Velocidad Presión g g Flujo(Q) (a) (b) Fig.1. Modos básicos de operación de dispositivos de fluidos controlables: a) modo de flujo de presión conducida, b) modo de corte directo. (2) donde G es el módulo complejo del material. Mientras que el modelo de plásticos Bingham ha probado su uso en el diseño y caracterización de dispositivos basados en los fluidos magnetoreológicos, también es cierto que estos fluidos exhiben algunas diferencias significativas respecto a este simple modelo. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 II. GEOMETRÍAS COMUNES EN DISPOSITIVOS MAGNETOREOLOGICOS Muchos de los dispositivos que utilizan fluidos controlables pueden ser clasificados ya sea como de polos fijos (modo de flujo de presión conducida) o de polos móviles (modo de corte directo). En la Figura 1 se muestran estos dos modos básicos de operación. Ejemplos de dispositivos de flujo de presión conducida son servo-válvulas, amortiguadores y absorbedores de choque. Ejemplos de dispositivos de flujo de corte directo son clutches y frenos. III. PROPIEDADES REOLOGICAS Las propiedades reológicas de los fluidos controlables son dependendientes de la concentración y densidad de las partículas, de la distribución de forma y tamaño de las partículas, de las propiedades del fluido portador, de aditivos adicionales, del campo aplicado, de la temperatura y de otros factores. La interdependencia de todos estos factores es muy compleja, aun es importante en el establecimiento de metodologías para optimizar el desempeño de estos fluidos para aplicaciones particulares.4 51 �Amortiguadores magnetoreológicos La figura 2 muestra el esfuerzo de corte en cuatro fluidos magnetoreológicos como función de la densidad de flujo magnético a una velocidad de corte máxima de 26 s-1 . A tal velocidad de corte baja, los datos de esfuerzos de corte son aproximadamente equivalentes a los del esfuerzo de cedencia definido en la ecuación.1 A densidades de flujo magnético bajas, el esfuerzo fluido puede exhibir un comportamiento de acuerdo a la Ley de La Potencia. La figura 3 muestra la viscosidad de los cuatro fluidos magnetoreológicos como función de la velocidad de corte. Puede observarse que la viscosidad del fluido no es estrictamente proporcional a la carga de Hierro. Verdaderamente, la viscosidad del fluido es significantemente una función de la química y composición de los fluidos portadores. Viscosidad (Pa-s) 3 10 -1 2 Esfuerzo (Pa) 5 10 10 1 10 10 4 1.75 -.75 0 10 10 3 -1 10 10 2 10 -2 -1 10 Densidad de Flujo (T) 10 0 Fig. 2. Esfuerzo de corte fluido como función de la densidad de flujo magnético a una velocidad de corte -1 máxima de 26 s . El orden ascendente de los registros corresponden a un incremento en la fracción de volumen de Hierro. En todas las formulaciones optimizadas de fluidos magnetoreológicos para una aplicación específica, la viscosidad del fluido en ausencia de un campo magnético es más significantemente una función del aceite portador, de los agentes de suspensión y de la carga de partículas. 52 10 0 1 10 -1 Velocidad de Corte(s ) 10 2 10 3 Fig. 3. Viscosidad como función de la velocidad de corte a 25° C. 26% Vol. de Hierro (O), 42% Vol. de Hierro ( • ), 40% Vol. de Hierro (!) y 36% Vol. de Hierro (!). IV.- PROPIEDADES MAGNETICAS La comprensión de las propiedades magnéticas de los fluidos magnetoreológicos es importante para el diseño de dispositivos basados en estos fluidos. En muchos de tales dispositivos, el fluido representa la mayor reluctancia magnética dentro del circuito magnético. Estas propiedades magnéticas pueden también probar ser útiles al proveer penetración dentro del carácter y formación de las estructuras de partículas dentro del fluido. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Miguel Cupich Rodríguez, Fernando J. Elizondo Garza En la figura 4 se muestran para los cuatro fluidos magnetoreológicos las curvas de inducción magnética o curvas B-H . 0 10 -1 10 0.8 Β−µo H (T) B (T) 1 -2 10 0.6 10 V.- APLICACIONES DE LOS FLUIDOS MAGNETOREOLOGICOS 5 0.4 0.2 0 -3 fluido y Js es la polarización de saturación del material particulado. Por ejemplo, un fluido que contiene 30% de hierro (Js=2.1 Tesla) se satura alrededor de (0.3)(2.1)= 0.63 Tesla. Pequeña o no puede ser observada histéresis en las curvas de inducción. El comportamiento superparamagnético es consecuencia de las propiedades suaves del hierro utilizado como material particulado en estos fluidos y a la movilidad de estas fases particuladas. 0.2 0.4 0.6 0.8 -2 µo H (T) 10-1 10 100 µo H (T) Fig. 4. Densidad de Flujo Magnético dentro de fluidos magnetoreológicos como función del campo magnético aplicado. Intercalado: Inducción intrínseca como función del campo aplicado. El orden ascendente de los registros corresponden a un incremento en la fracción de volumen de Hierro. Como puede verse, los fluidos magnetoreológicos exhiben propiedades magnéticas lineales hasta un campo aplicado de alrededor de 0.02/ µ 0 A/m, donde µ 0 es la permeabilidad del vacío. En esta región la permeabilidad (la pendiente de B(H) de los fluidos es relativamente constante. Estas permeabilidades varían entre 5 y 9 veces la del vacío. Los fluidos magnetoreológicos comienzan a exhibir una saturación magnética gradual por arriba del régimen lineal. Una saturación completa ocurre típicamente en campos por arriba de 0.04/ µ 0 A/m. La inducción intrínseca o densidad de polarización (B- µ 0H) de un fluido magnetoreológico a saturación completa es φJs Tesla, donde φ es el % de partículas en el Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 Suspensión de asientos para vehículos de trabajo pesado. La figura 5 muestra un amortiguador de fluido magnetoreológico diseñado para utilizarse en un sistema de suspensión de asiento semi-activa en vehículos de carga para travesías largas. Accumulator N2 - 20 Bar Diaphragm Coil Annular Orifice Bearing &Seal MRFluid Wires to Electromagnet Fig. 5. Amortiguador de fluido magnetoreológico Rheonetic RD-1001/4. El amortiguador mostrado en la figura anterior es capaz de proveer un amplio rango dinámico de control de fuerza para muy modestos niveles de potencia de entrada. 53 �Amortiguadores magnetoreológicos Amortiguadores de Vibración. La figura 6 muestra un amortiguador magnetoreológico utilizado en control activo de vibraciones en aplicaciones industriales. Baffle moves chamber Elastomeric MR fluid Diaphragm Magnetic Flux Thermal Expansion Accumulator Fluid Flow 3-Stage Piston MR Fluid Piston Motion LORD Rheonetic™ Seismic Damper MRD-9000 Fig. 7. Amortiguador sísmico de fluido magnetoreológico Rheonetic MRD-9000. 5.1 Coil MR Fluid REFERENCIAS. 1. Rabinow, J. “The Magnetic Fluid Clutch” , AIEE Fig. 6. Amortiguador de vibraciones Rheonetic RD1013-1. Trans., 67 1308-1315 (1948). 2. Rabinow, J. “Magnetic Fluid Clutch” , National Bureau of Standards Technical news Buletin, 32(4) 54-60 (1948). Control de Vibración sísmica en estructuras. La prueba del incremento en el crecimiento de la tecnología de dispositivos magnetoreológicos es que se han diseñado y construido amortiguadores de tamaño apropiado para aplicaciones en ingeniería civil. Para el diseño nominal, fueron elegidos una fuerza máxima de amortiguamiento de 200,000 N y un rango dinámico de diez. La figura 7 muestra un diagrama esquemático de un amortiguador de fluido magnetoreológico de gran escala. 54 3. Rabinow, J. “Magnetic Fluid Torque and Force Transmitting Device”, U.S. Patent 2,575,360 (1951). 4. Guerrero, Carlos “Apuntes de Reología de Polímeros” Programa Doctoral en Ingeniería de Materiales, FIME-UANL 1994. 5. Mark R. Jolly, Jonathan W. Bender, and J. David Carlson “Properties and Aplications of Commercial Magnetorheological Fluids” , SPIE 5th Annual Int. Symposium on Smart Structures and Materials, San Diego, CA, 15 March, 1998. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Manufactura en FIME: Retos y desafíos; Objetivos y metas José Luis Castillo Ocañas* ANTECEDENTES HISTORIA Al hablar de manufactura no nos basamos en su significado original, esto es, hacer las cosas a mano, sino en el de hacer artículos, objetos o piezas por medio de procesos industriales. La idea de contar con un espacio equipado en nuestra Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica para el desarrollo y educación de los conceptos de manufactura nace a principios de los ochentas, visualizándose la necesidad de establecer un Centro Multidisciplinario, dadas las tendencias en la manufactura moderna, el cual además de apoyar a los alumnos de la facultad con prácticas, desarrollara proyectos de investigación y servicios a la industria. * La mecanización se inicia con la Revolución Industrial durante el siglo XVIII, con las primeras máquinas de hilar y tejer en Inglaterra, y a principios del siguiente siglo, en Europa, aparecen las máquinas básicas para moldear y cortar metal. La gama de ramas industriales son muchas; por mencionar algunas: las de alimentos, maquinaria, electricidad, farmacéutica, herramientas, textil, mueblera, etc. Con lo dicho anteriormente se puede establecer que la manufactura está basada en materiales; y como los responsables del estudio de los materiales son los ingenieros, estos tendrán que determinar la posición, resistencia, factibilidad económica y su transformación en un producto que debe de satisfacer alguna necesidad. Es importante hacer notar que pasarían tres administraciones centrales de la Universidad antes de que el CEMIC pudiera consolidarse. En 1981, con apoyo de rectoría, se adquieren 2 máquinas de control numérico marca EMCO de entrenamiento, las cuales vinieron a representar un gran paso pues marcan la transición en la educación sobre máquinas herramientas de las convencionales a las computarizadas. Es conveniente mencionar que la manufactura también es cambiante y a veces lo hace en forma muy acelerada, por lo que esta rama de la Ingeniería se debe adaptar a conceptos como estudios de mercado, desarrollo de productos, y sus costos, y con ello establecer la planeación de procesos con las normas y especificaciones de calidad que el entorno exige. En este texto se desea dejar constancia de los esfuerzos y trabajos de muchas personas para ver realizado el proyecto de la instalación de un Centro de Manufactura Integrada por Computadora (CEMIC) en la FIME. Máquina de entrenamiento de control numérico EMCO modelo COMPAC 5 CNC 4 Este equipo se moderniza en 1987 con la llegada de máquinas CNC de nuevo modelo y 2 * Coordinador de Maestría, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. UANL Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 55 �Manufactura en FIME: Retos y desafíos; Objetivos y metas simuladores/entrenadores de control numérico, así cómo 6 entrenadores/simuladores para dichas máquinas. Cuando se aprobó en 1990 la reforma curricular en FIME, se aprovechó para proponer una actualización en el campo de Máquinas Herramientas, Diseño de Máquinas, Técnicas de Dibujo por Computadora y otras relacionadas con la manufactura moderna. Se comenzó por introducir cursos como: CAD/CAM, Diseño y Manufactura Auxiliado por Computadora, Robótica y CIM (Manufactura Integrada por Computadora), con lo que se dio un gran impulso en lo que respecta al perfil académico de los alumnos de la FIME. En enero de 1994 se adquieren un centro de maquinado vertical marca EMCO modelo VMC 300 un torno industrial EMCO T342, un brazo robot Motoman K6 y dos robots de Eshed Robotec, uno para alimentación de material y otro para control de calidad por medio de micrómetro láser. Robot ESHED Robotec para control de calidad. Robot Motoman K6 alimentador de máquinas CNC. Robot ESHED Scorbot ER IX alimentador de material. 56 Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �José Luis Castillo Ocañas Para interconectar dicho equipo se compró un carrusel alimentador con controles lógicos programables (PLC) para su sincronización y sus respectivos programas de cómputo. Con el fin de acelerar el proceso de puesta en marcha y de preparación de los cursos que se darían a los alumnos, un grupo de cuatro catedráticos de la FIME asistieron a un curso de entrenamiento a la Universidad de Tel Aviv en Israel durante febrero marzo de 1994. Los Ingenieros Alfonso Molina, José Luis Castillo, Roberto Mireles y Eugenio López Guerrero, maestros de FIME, en la Universidad de Tel Aviv, Israel. Con lo anterior el proyecto de manufactura para la FIME, se consolida, inaugurándose formalmente el Centro de Manufactura Integrada por Computadora (CEMIC) en octubre de 1994. La sede de este Centro fue acondicionada gracias a un programa de equipamiento y modernización de Laboratorios, por medio de un apoyo muy importante por parte del Comité Administrador del Programa Federal de Construcción de Escuelas (CAPFCE). Al mismo tiempo se crea la Coordinación de Automatización de Procesos con Alta Tecnología (CAPAT) encargada de la Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 planeación y organización de los cursos académicos para los alumnos de licenciatura. OBJETIVOS DEL CEMIC El Centro de Manufactura Integrada por Computadora busca coadyuvar al cumplimiento de los objetivos de la FIME ofreciendo cursos académicos, programas de desarrollo tecnológico y proyectos de investigación. Se contempla continuar apoyando la modernización de los laboratorios en el área de Manufactura y en esta forma mejorar el nivel educativo de los estudiantes de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica en sus diferentes niveles: licenciatura, maestría y doctorado. El principal objetivo del proyecto en este momento es colaborar con los procesos de evaluación externos a nuestra facultad, preparándonos para cumplir primeramente con los criterios de acreditación de carreras dados por los Comités Interinstitucionales para la Evaluación de la Educación Superior así como también con los criterios de acreditación de instituciones, dados por SACS (Southern Asociation of Colleges and Schools), lo anterior con el fin de lograr la acreditación a la cual aspira nuestra Facultad en todas sus carreras como parte del proyecto UANLVISION 2006 de nuestra alma mater. Se busca atender no sólo a los estudiantes de nuestra facultad sino a la comunidad industrial en general. Se pretende ofrecer servicios de transferencia de tecnología así como asesoría a las empresas en la introducción de nuevas tecnologías, se contempla desde el diseño, simulación e implementación de un concepto, hasta la planeación de su fabricación, utilizando herramientas y máquinas similares a las que se disponen en la industria. De esta manera FIME daría un paso más en el compromiso de colaborar en el desarrollo industrial de nuestra entidad y en consecuencia de nuestro país. 57 �Acuse de recibo Revista IDEAS Publicación trimestral de la Facultad de Ingeniería y Tecnología de la Universidad Autónoma del Estado de México, UAEM. La dirige el Dr. Jozef Wojcik Filipek con la participación de un Comité Editorial. En su número 14 correspondiente a Septiembre de 1998 presenta un Análisis del desempeño hidrodinámico anisotérmico del distribuidor de la máquina de colada continua de acero siendo los autores J. de J. Barreto Sandoval y otros. Así mismo, del director mencionado, el artículo Diseño y construcción del equipo para la preparación de los especímenes para análisis microscópico de los materiales. Incluye también “Cementación sólida” de Malagón Romero y Ramírez Martínez; y un estudio sobre la Resistencia de la mampostería del valle de Toluca, escrito por Francisco Becerril Vilchis y Raúl R. López Millán. Por su parte, Mercedes Ramírez Rodríguez se apunta con El transporte y el reto de la regla de oro de la urbanidad-los espacios comunes, y Lilia Ojeda con Conceptos y enfoques de la logística. Además, Thelma Beatriz Pavón Silva nos habla de La basura ¿qué hacemos con ella?, y sobre Educación a distancia: la educación del futuro, escriben Javier Sánchez Guerrero y otros. 58 Revista Ciencia UANL Publicación trimestral de divulgación científica y tecnológica editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Secretaría Académica y la Secretaría de Extensión y Cultura. La dirige el Dr. Mario César Salinas, el editor es el Ing. Fernando J. Elizondo y el coordinador editorial es el Lic. Margarito Cuéllar. En su número 4 octubre-diciembre de 1998, entre otros textos, Manuel Rojas Garcidueñas nos dice que mientras de escritores mexicanos abundan nombres de calles en Monterrey, de científicos mexicanos sólo encontró una calle con el nombre de uno de ellos. Y sobre esto Edmundo Derbez García explica “Cómo poner el nombre de un científico a una calle”. También se incluyen textos sobre la tragedia de Chernobil, “Cómo escribir un artículo científico” “Proyecto genoma humano en la UANL”. “Asimilación de CO2 en plantas de lechuga bajo películas fotocromáticas”. Además el doctor Juan Antonio Aguilar escribe sobre “Termopares para medir temperaturas en muestras expuestas a microondas” y los doctores Virgilio A. González y Ubaldo Ortíz Méndez efectúan un “Análisis de curvas DSC de polímeros”. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �PROMEP Programa de mejoramiento para el profesorado Jesús Moreno López* A partir de 1990, cuando se integró el Fondo para la Modernización de la Educación Superior (FOMES), el Gobierno Federal comenzó a canalizar apoyos a las Instituciones de Educación Superior (IES) Públicas, a través de programas que estarían íntimamente vinculados a los proyectos de desarrollo de esas instituciones. FOMES, que en su primera partida de apoyo otorgó asignaciones en base al proyecto de desarrollo presentado por las IES, sin obligación de incluir un proyecto formal que permitiera su evaluación, pidió que a partir de 1991 se presentaran proyectos formales bajo los lineamientos marcados por la Coordinación Nacional para la Planeación de la Educación Superior (CONPES). En Mayo de 1995 fue presentado el Plan de Desarrollo 1995-2000, en el que se manifiesta la intención de crear un “sistema nacional de formación, actualización, capacitación y superación profesional del magisterio que asegure las condiciones para garantizar la calidad profesional de su trabajo”. Posteriormente es presentado el Programa de Desarrollo Educativo 1995-2000 en el cual, el capítulo correspondiente a Educación Media Superior y Superior, hace referencia a la importancia del profesorado como sustento del esfuerzo educativo, por lo que se propuso la creación del Sistema Nacional de Formación de Personal Docente Académico, constituyéndose un grupo de trabajo integrado por representantes de las Asociación Nacional de Universidades e Instituciones de Educación Superior (ANUIES), el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), la Subsecretaría de Educación Superior e Investigación Científica (SESIC), los cuales elaboraron el documento para el: Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 Este *programa se diseñó para fortalecer los cuerpos académicos de las instituciones, fijándose como objetivo general “Mejorar substancialmente la formación, la dedicación y el desempeño de los cuerpos académicos”, como un medio para elevar la calidad de la educación superior. El programa consiste en un plan de desarrollo al año 2006, con una etapa intermedia al 2000, de manera que los compromisos contraídos por las instituciones tengan un seguimiento basado en el calendario propuesto. El primer programa de PROMEP incluía la posibilidad de apoyar a las IES tanto para infraestructura como para el desarrollo de docentes, pero en la actualidad está claramente definido que FOMES apoya la infraestructura y PROMEP los programas de formación de docentes. Sin embargo, ambos programas siguen interconectados, por ejemplo en el compromiso de las IES de definir como responsables de los programas para los que se solicita apoyo a través de FOMES a docentes que cumplan con el perfil PROMEP, esto es, que sean especialistas en su campo de trabajo, con posgrado en esa área del conocimiento. La UANL conformó su proyecto general de PROMEP con las aportaciones de las dependencias académicas, incluyendo además aquellos proyectos que los departamentos centrales generaron, estableciéndose entonces un compromiso de participación conjunta entre la Institución y las dependencias. La FIME presentó ante el Programa de Mejoramiento del * Secretario Académico de la FIME. Universidad Autónoma de Nuevo León. 59 �PROMEP: Programa de mejoramiento para el profesorado Profesorado (PROMEP) su proyecto de desarrollo de los cuerpos académicos 1998-2006, ratificándose aquel compromiso en un documento que fue firmado por el Rector de la UANL, Dr. Reyes S. Tamez Guerra, por el Director de la FIME, Ing. Cástulo E. Vela Villarreral y por un representante de PROMEP, el 24 de Junio del presente año. El documento detalla las responsabilidades de la Institución (UANL) y de la dependencia (FIME), y las aportaciones que PROMEP otorgará, así como los lineamientos que la FIME deberá cumplir para ser receptora de esas aportaciones. Las acciones que se señalan abarcan compromisos respecto de los programas educativos, la atención a los alumnos, el mejoramiento del desempeño de los profesores y la infraestructura. Se otorgó, por ejemplo, la cantidad de $3;250,000.00 (tres millones doscientos cincuenta mil pesos) para el equipamiento de laboratorios, con la condición de que estos queden completamente funcionales de acuerdo a las necesidades detectadas. Sin embargo, los apoyos sólo podrán ser otorgados a laboratorios en los que los responsables del equipo, es decir aquellos que lo utilizarían, se comprometieron a darle seguimiento, elaboraron los reportes correspondientes y cumplan con el perfil del PROMEP. 10 amperímetros de gancho digital, 2 equipos de microondas, 5 osciloscopios de 40 MHZ, 1 analizador de redes de 30 KHZ a 3 GHZ opcional a 6 GHZ., 1 cable para puerto de prueba de 7 mm para 50 OHMS., 1 kit de calibración para conectores tipo “N” de 50 OHMS para uso con 8753, 85046ª, 85047ª y 85044ª, 6 multímetros digitales DMM16, 3 osciloscopios TDS340A, 1 trazador de curvas programable TEKTRONIX 570ª, 2 generadores de funciones, 1 sistema de entrenamiento de líneas de transmisión LABVOLT, 1 transformador de distribución LABVOLT, 1 compensador en serie, 1 entrenador de aire acondicionado y aire forzado, 1 sistema de entrenamiento en aire acondicionado y aire forzado y 1 sistema de enfriamiento en bombas de calor. También se aprobó apoyar por única vez que 57 maestros de la FIME inicien o concluyan su postgrado, otorgando una beca a cada profesor, especialmente si ese estudio es realizado en una institución diferente de la UANL y su área está relacionada con el campo de desempeño del docente. La Administración de la FIME está plenamente convencida que los apoyos que se obtengan para mejorar la atención a los alumnos, a través de mas y mejor infraestructura y del continuo desarrollo de su planta docente, desembocarán en una mayor eficiencia, por lo que continuará presentando proyectos ante PROMEP y FOMES, puesto que la experiencia acumulada permite predecir respuestas positivas que seguirán beneficiando a nuestra dependencia. Con este apoyo se adquirió el siguiente equipo: 4 sistemas de tiro parabólico, 4 sistemas de oscilaciones mecánicas, 4 sistemas de ondas mecánicas, 4 sistemas para el estudio de fluidos, 4 baños de temperatura constante, con control electrónico, 4 aparatos para dilatación lineal, con termómetro digital, 2 generadores de Van Der Graff, 8 fuentes de poder, 20 multímetros digitales, 20 amperímetros de gancho analógico, 60 Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �51 Aniversario José Luis Arredondo Díaz * Rogelio G. Garza Rivera ** Desde su fundación la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo león, ha contribuido al desarrollo de nuestro Estado, al formar ingenieros capacitados que satisfagan las demandas del mercado laboral. FIME, a través de sus 51 años, ha sido dirigida por personas con gran visión, con un sentido común que ha logrado que esta facultad sea considerada como una de las mejores Escuelas de Ingeniería en Latinoamérica. deseaban compartir sus experiencias con maestros y alumnos de la Facultad. Se iniciaron los eventos el sábado 24 de octubre, con un almuerzo de la fraternidad en donde convivieron más de 500 ex-alumnos de las distintas generaciones. Del 26 al 30 del mismo mes se llevó a cabo el Simposium sobre Educación, Ciencia y Tecnología con una serie de conferencias en las instalaciones de nuestra Facultad. * La participación de cada Director en su período, ha permitido que la Facultad cada día se desarrolle más y obtenga ese prestigio tan merecido. En el área cultural el grupo de teatro que dirige el Profesor. Miguel Angel Flores, montó la obra “Decir Sí” que fue presentada en el Auditorio Ing. René Mario Montante Pardo. El mundo ha evolucionado en una forma tan acelerada en los últimos años, que debemos estar preparados para estar a la par de la era moderna, es por eso que debemos encontrar la fórmula que logre una formación académica que vincule la investigación científica a proyectos útiles para el sector productivo como a la misma sociedad. En este mes de octubre pasado, festejamos el quincuagésimo primer aniversario de la fundación de nuestra Facultad. Lo hicimos con una serie de actividades en las que participaron personalidades de la Industria y ex-alumnos que actualmente ocupan puestos importantes en las empresas y que Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 Otro aspecto importante dentro de la formación de nuestros alumnos es el deporte por lo cual se realizaron encuentros deportivos con otras instituciones de educación superior, en disciplinas como el voleibol, basketbol, futbol y se llevó a cabo la ya tradicional carrera de los 5 kilómetros en donde participan maestros y alumnos. * ** Secretario de Relaciones Públicas de la FIME-UANL. Sub-Director de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León. 61 �51 aniversario Así mismo se organizó un concurso de oratoria en el que participaron 27 compañeros alumnos, logrando el 1er. lugar el joven Miguel Angel Neira González. También se realizó un concurso de habilidades e inventiva. En diversas ceremonias se realizaron: • Reconocimientos a Ex−alumnos distinguidos • Reconocimientos al Mérito Académico • Reconocimientos al grupo de los 100 (alumnos más destacados). También se efectuaron: • La Exposición industrial • Exposición de carteles del cine mexicano • Muestra Gastronómica de diferentes Estados de México. Como siempre, con una gran asistencia se realizó el concurso “FIME – CANTA” participando 19 grupos y 3 solistas, calificando así: • 1er. Lugar, la alumna: Erika Lucía Váldez Gzz. Luis Eduardo • 2do. Lugar, el alumno: Lozano. • 3er. Lugar, el Grupo Tierra Firme. Las canciones que interpretaron son inéditas y ellos son los propios autores. 62 Corte del listón durante la inauguración de la Exposición Industrial por parte de 2 exalumnos de la primera generación de egresados de la FIME. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �José Luis Arredondo Díaz, Rogelio G. Garza Rivera Al final de esa semana el Ing. Cástulo E. Vela Villarreal, Director de la Facultad, agradeció a todos los maestros, al personal administrativo, a la Mesa Directiva de la S.A.F.I.M.E., a las Sociedades de Estudiantes por Carrera y a las Asociaciones de Estudiantes Foráneos, su colaboración para la realización de todas las actividades en donde se dio una gran convivencia entre todos los que formamos la Facultad. Así mismo dio por clausurados los festejos del 51 Aniversario, invitando a todos a trabajar unidos en bien de la sociedad, y de nosotros mismos para seguir siendo la facultad número 1. Al centro el Ing. Artemio Abrego de Telinor S.A. coordinador de la Exposición de Carteles del Cine Mexicano. Stand de la Asociación de estudiantes de Coahuila durante la muestra gastronómica organizada por las diferentes asociaciones de estudiantes de la FIME. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 63 �Ex-alumnos distinguidos de la FIME Rogelio G. Garza Rivera* Dentro de los eventos celebrados con motivo del 51 Aniversario de la FIME, y contando con la presencia del Director, Ing. Cástulo E. Vela Villarreal, y del Secretario Académico de la UANL, Ing. José Antonio González Treviño, en el auditorio del doctorado de nuestra facultad, el lunes 26 de octubre del presente año, se entregaron reconocimientos a los siguientes ex– alumnos distinguidos: Dr. Raúl Quintero Flores, IME(58-63) Director General de la División Tecnológica HYL S.A. de C.V. Ing. Julián Serrano Gutiérrez, IME(62-67) Director General del Grupo FEMSA División Comercio. Ing. Gilberto Pérez Cabrero !, IM(47-51) Director General GILPER, S.A., alumno fundador de F.I.M.E., reconocido como uno de los mejores técnicos mexicanos en diseño de Moldes e Inyección de Plásticos, en Holanda Portugal España y Japón. Ing. Nicolás Treviño Navarro, IME(57-61) Presidente del Consejo y Director General de Maquinaria y Electricidad Regiomontana, S.A. de C.V., Ex-Rector de la U.A.N.L. y Ex-Director de la F.I.M.E., Lic. en Matemáticas. * Ing. Francisco Alanís Almaguer, IMA(68-73) Director de Ingeniería en la NASA/JSC, (Orbitador), Jhonson Space Center. Ing. Roberto A. González Treviño, IME(60-65) Propietario Asociado (VEMFRISA) Comercialización e Ingeniería en aire acondicionado. * Sub-Director de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León. 64 Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Rogelio G. Garza Rivera Ing. Gumersindo Montemayor Contreras, IME(65-70) Director Corporativo de Calidad del grupo AXA, S.A. De C.V. Ing. Manuel Villarreal Garza, IM(47-51) Alumno fundador de la escuela de Ingeniería Mecánica de la U.A.N.L., Jubilado de la Empresa Cigarrera). Ing. Epitacio Elizondo Selva, IM(47-51) Alumno fundador de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la U.A.N.L., jubilado de la Empresa FEMSA en donde desempeñó cargos importantes (Gerencia, Etc.). Ing. Manuel Fraustro Sánchez, IMA(64-69) Presidente del Colegio de Ingenieros Mecánicos Eléctricistas y Vicepresidente de la Federación de Colegios de Profesionistas. Ing. René Mario Montante Prado, IM(55-59) Desarrolló el algoritmo Montante para el cálculo matricial. Actualmente se reconoce a nivel nacional en las universidades en la materia de álgebra superior. Ing. Alfonso Monso Marcos Flores, IME(60-65) Consultor en planeación y proyectos de energía para diversas empresas, como CEMEX, ATEC, HYLSA, GALVAK, CENTRAL AND SOUTH WEST, ALPRIL Y ENERTEK. Ing. Rafael Garza Jaúregui, IME(67-72) Director zona noreste del grupo LALA. Ing. Héctor Cuéllar Tamez, IME(60-65) Director de Operaciones de Aceros Planos HYLSA. Ing. Javier Bermea Guevara, IMA(68-73) Director General de Empaques TITAN. Ing. Alberto Gerardo Garza Elizondo, IMA(68-73) Asesor de Desarrollo y Administración del Abasto Zona Centro de Cementos Mexicanos, S.A. de C.V. Ing. Guadalupe José González Ramírez, IM(47-51) Asesor profesional de Plantas Despepitadoras de algodón, alumno fundador de F.I.M.E. Ing. Rodolfo de la Garza Treviño, IM(47-51) Alumno fundador de F.I.M.E. Ing. Fernando Peña Garza, IME(59-64) Gerente Regional de Producción Norte de la C.F.E. Ing. José Orlando Solís Barrera, IMA(65-70) Vicepresidente de la Comisión de Capacitación de COPARMEX. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 65 �Graduados a nivel Doctorado en la FIME Enero-Junio 1998 Roberto Villarreal Garza* DR. JOSE LUIS CAVAZOS GARCIA DR. VICTORIANO FRANCISCO ALATORRE GONZALEZ* Título obtenido: Doctor en Ingeniería Especialidad en Ingeniería de Sistemas. con Nombre de la tesis: Efecto de adaptación al estilo de aprendizaje de los estudiantes en un medio ambiente de institución asistida por computadora. Fecha de examen: 18 de Febrero de 1998. Asesor: Dr. Oscar Flores Rosales Título obtenido: Doctor en Ingeniería de Materiales. Nombre de la tesis: Tratamiento térmico en una aleación de aluminio 6063. Fecha de examen: 12 de Junio de 1998. Asesor: Dr. Rafael Cólas Ortíz Egresado en 1972 de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, como Ing. Mecánico Electricista. Obtuvo su primer grado de maestría en Ingeniería Mecánica con especialidad en Diseño en 1992, su segundo grado de Maestría en Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales en 1993 en la misma Institución. Labora en la FIME desde 1972 en el área de materiales ocupando diferentes puestos administrativos. Actualmente es Coordinador del área de Ingeniería de Materiales. DR. JESUS AURELIANO ESQUIVEL CARDENAS Título obtenido: Doctor en Ingeniería Eléctrica. Nombre de la tesis: Análisis de sistemas no lineales, cálculo simbólico y aplicaciones. Fecha de examen: 03 de Junio de 1998. Asesor: Dr. Joaquín Collado Moctezuma * Sub-Director del Posgrado Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, UANL. 66 Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Titulados a nivel Maestría en la FIME Enero-Junio 1998 Roberto Villarreal Garza* María Elena Garza González, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Proyecto de implantación de una materia referente a valores en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica”, 16 de Enero de 1998. motores eléctricos de C.A. por computadora”, 20 de Enero de 1998.* Sergio Gerardo Velázquez Castro, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Proyecto de implantación de una materia referente a valores en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica”, 16 de Enero de 1998. Francisco Javier de la Garza Salinas, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “El compilador interactivo Fifth”, 21 de Enero de 1998. José Guadalupe González Martínez, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Las relaciones humanas, los beneficios sociales y económicos de una escuela de fútbol soccer (Microempresa)”, 16 de Enero de 1998. M.C. Alejandro Trujillo Alvarez, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Las relaciones humanas, los beneficios sociales y económicos de una escuela de fútbol soccer (Microempresa)”, 16 de Enero de 1998. Mario Alberto Martínez Romo, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Las relaciones humanas, los beneficios sociales y económicos de una escuela de fútbol soccer (Microempresa)”, 16 de Enero de 1998. M.C. Guadalupe Elizondo Platas, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Análisis de la psicología del estudiante un enfoque a la autoestima”, 16 de Enero de 1998. Armando Páez Ordoñez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia, “Análisis diagnóstico, rediseño y control eléctrico de Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 Francisco Javier Olvera Rodríguez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño Mecánico, “Certificación de materiales y productos de empaque de una maquina L.S.”, 21 de Enero de 1998. José Wenceslao Báez Martínez, M.C. Eléctrica especialidad en Potencia “Protección en sistemas eléctricos de potencia”, 22 de Enero de 1998. Elva Villarreal Villarreal, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “La evaluación del desempeño docente como el medio para el diseño de un programa de formación, capacitación y desarrollo de los profesores de la F.I.M.E.”, 28 de Enero de 1998. Rosa Alicia Elizondo Callejas, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “Diseño de una infraestructura para la experimentación de circuitos eléctricos”, 3 de Febrero de 1998. Juan Sarabia Ramos, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “Diseño de una infraestructura para la experimentación de circuitos Eléctricos”, 3 de Febrero de 1998. Roberto Javier Gloria de la Garza, M.C. Administración, especialidad en producción y calidad, “Implementación de sistema de calidad “Seis Siema”, 12 de Febrero de 1998. M.C. Miguel Angel Hortiales Rendón Administración, especialidad en Producción y Calidad “Implementación del mantenimiento productivo total”, 23 de Febrero de 1998. * Sub-Director de Posgrado Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica 67 �Titulados a nivel Maestría en la FIME; Enero-Junio de 1998 Francisco Javier Esparza Ramírez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “Diseño y desarrollo de equipo modular para capacitación sobre automatización industrial”, 2 de Marzo de 1998. Jesús Ricardo Cantú González, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Implementación del Mpt. en una industria cement”, 18 de Marzo de 1998. M.C. Yolanda Gutiérrez Pimentel, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Restauración de un departamento de producción”, 30 de Marzo de 1998. Enrique López Guerrero, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia, “Sobre voltajes, causas y medidas de protección”, 2 de Abril de 1998. Silverio Manuel Córdoba Romero, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia “Sobre voltajes, “Causas y medidas de Protección”, 2 de Abril de 1998. Héctor Manuel Alvarado Ramírez, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Productividad en la manufactura e impacto de ciertos indicadores de desempeño”, 24 de Abril de 1998. Arturo Borjas Roacho, M.C. Administración, especialidad en Finanzas “Modelos matemáticos con Aplicación a la docencia”, 24 de Abril de 1998. M.C. Pablo Rodríguez Tristán, Administración, especialidad en finanzas, “Modelos matemáticos con aplicación a la docencia”, 24 de Abril de 1998. Ana María Gabriela Pagaza González, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Marco teórico de las expectativas 68 laborales de los profesionales y su relación con las instituciones formadoras de los mismos”, 24 de Abril de 1998. Ma. Del Carmen Edith Morín Coronado, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Marco teórico de las expectativas laborales de los profesionales y su relación con las instituciones formadoras de los mismos”, 24 de Abril de 1998. Pedro Guerra García, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño Mecánico, “Aplicación de la computadora en la simulación de programas de Control numérico computarizado”, 29 de Abril de 1998. Mónica de León Villagómez, M.C Administración, especialidad en Sistemas, “Medición del desempeño del departamento de sistemas”, 30 de Abril de 1998. Fernando Ramírez Pérez, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Sistema de Implementación ISO 9000”, 8 de Mayo de 1998. Miguel Angel Yescas González, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Estudios en soldaduras de tuberías de aceros al carbón”, 22 de Mayo de 1998. Enrique Manuel López Cuellar, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Análisis Microestructural de cerámicos utilizando microscopía de fuerza atómica”, 27 de Mayo de 1998. Salvador Almaguer Rentería, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Modelación de la fabricación de tubería por el método del elemento finito”, 27 de Mayo de 1998. Víctor Páramo López, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Esferoidización del entéctico en las aleaciones aluminio-silicio”, 27 de Mayo de 1998. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 �Roberto Villarreal Garza Javier Rivera De La Rosa, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Caracterización térmica de Espinel Hgal203 por técnica fotoacústica” 27 de Mayo de 1998. Martha Angélica Flores Váldez, M.C. Administración, especialidad en Finanzas, “Proceso de aprobación de un nuevo proyecto de investigación”, 28 de Mayo de 1998. Juan Angel Garza Garza, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “Diseño lógico programable”, 18 de Junio de 1998. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 Ing. Tomas Norberto Martínez Pérez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en diseño Mecánico, “El método del elemento finito aplicado en la solución de problemas de mecánica de materiales en una dimensión”, 29 de Junio de 1998. María de Jesús Nañez Rodríguez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales “Comportamiento de una aleación de aluminio tratada técnicamente bajo carga de compresión”, 30 de Junio de 1998. 69 �Reconocimientos académicos Enero - Junio 98 Luis Manuel Martínez Villarreal* Continuando con la tradición de reconocer a los alumnos más destacados, se entregaron distinciones de conformidad con lo establecido en nuestro Reglamento Interno. El 29 de octubre de 1998, se llevó a cabo la entrega de Reconocimientos al Mérito Académico y Menciones Honoríficas, correspondientes al Semestre Febrero-Junio de 1998. MERITO ACADEMICO Nombre Flores Silva, Rodrigo Rodríguez Rdz., Manuel G . Treviño Lizárraga, Luis C. Villarreal Solís, Juan José MENCIONES HONORIFICAS Carrera I.E.C. I.M.M. I.M.A. I.M.E. Prom. Nombre 97.915 92.724 92.340 94.365 Carrera Campos Garza, Carlos A. Leal Peña, Juan Enrique Obregón González, Edgar R. Rodríguez Sánchez, Mitzi F. I.M.E. I.M.E. I.M.E. I.E.C. Prom. 91.087 90.913 92.394 90.049 * El Ing. Cástulo Vela Villarreal, Director de la FIME acompaña a los alumnos que recibieron el Reconocimiento al Mérito Académico correspondiente al semestre febrero-junio de 1998. * 70 Secretario Administrativo Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 1998 Volumen Volumen de la revista 1 Número Número de la revista 2 Mes de publicación Mes cuando se publicó Julio-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Semestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 1998, Vol 1, No 2, Julio-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/07/1998 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020765 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Amortiguadores magnetoreológicos Industria de fundición Martin Heidegger Percepción acústica Radiotrazadores https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20726/Ingenierias_1999_Vol_2_No_3_Enero-Abril.pdf a3be10c0d0eb90ade61f8364c40b8d96 PDF Text Text ����El Desarrollo de las obras de construcción J. Guadalupe Lozano Alanís* PREAMBULO * Un destacado escritor ha dicho, y no sin razón, que los pueblos que olvidan de donde vienen no sabrán a donde van. En otras palabras, cuando no se conoce el pasado, difícilmente se podrá construir el presente y más difícil será proyectar el futuro. Más tarde, ante el temor a lo desconocido o a la muerte, construyó templos para invocar a los dioses y levantó monumentos funerarios para recordar a su antepasado común. Es así como las obras de construcción se vuelven inmanentes al hombre y lo acompañan en su devenir histórico.† En esta ponencia trataré de hacer un recuento sintético de la evolución de las estructuras en la vida de la humanidad, desde las chozas primitivas que alojaron a nuestros más remotos antepasados hasta las más atrevidas estructuras modernas. Antes de continuar deseo expresar mi reconocimiento y agradecimiento a los ingenieros Ernesto Treviño y Raúl Salinas, quienes me apoyaron y asesoraron para elaborar la presente ponencia, que hemos titulado: EL DESARROLLO DE LAS OBRAS DE CONSTRUCCION El hombre desde su origen, sintió la necesidad imperiosa de ponerse a cubierto para protegerse de las agresiones del medio físico y natural. Allí, reunidos en su hábitat natural o artificial, y con el impulso generado por el calor humano, nacieron y se desarrollaron las ralaciones con sus semejantes, liga indispensable para mantener la unidad del grupo. * Versión revisada por el autor de la Ponencia que presentó en el XI Congreso Nacional de Ingeniería Estructural, organizado por la UANL y la Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, y realizado del 18 al 21 de Noviembre de 1998. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 A continuación vamos a realizar un larguísimo y apresurado recorrido imaginario por las obras de construcción, siguiendo el itinerario de la huella humana sobre la tierra. En el período arqueológico del Paleolítico Inferior, aparece en la tierra el primer hombre verdadero, el homo erectus, hace más de dos millones de años antes de nuestra era, y después se desparrama por las zonas templadas. Uno de sus primeros impulsos racionales fue buscar refugio en las oquedades de las rocas como fueron las cuevas, cavernas y grutas construidas por la naturaleza; más no se preocuparon por remodelarlas y sólo unieron su habilidad manual e intelectual para estampar en techos y paredes su elemental concepción de la vida y de la naturaleza a través de pinturas rupestres. Casi a finales del Paleolítico Inferior, también llamado “De la Piedra Antigua”, el hombre salió de los refugios naturales, sin abandonarlos por completo, y por primera vez aprovechando el tallo de un árbol, con ramas o cueros como techo a manera de cobertizo, se protegió de los rayos del sol y de la lluvia. * Maestro Jubilado de la FIME y de la FIC. 3 �El desarrollo de las obras de construcción Ahí nació la idea de que con un tallo cortado e hincado en un lugar escogido por él, suspendiendo de su extremo superior ramas y hojas en forma de techo - pared inclinado, podía construir con sus propias manos y con los materiales circundantes, una choza, refugio artificial que por mucho tiempo le serviría de habitación. Este hecho histórico, la construcción de aquella choza primitiva, ocurrido hace alrededor de 400 mil años antes de nuestra era, marcó el inició de las obras de construcción ejecutadas por el hombre. circulares de los escoceses, los palafitos en zonas lacustres, los terramares semejantes a los chalets alpinos y muchos más. Sería interesante que la imaginación registrara en nuestra mente el momento contabilizado en cuatro mil ochocientos años antes de nuestra era, en el que los antepasados primitivos arrastraron, a veces desde muy lejos, enormes piedras macizas o megalitos para hincarlos en algún lugar preestablecido donde efectuaban observaciones astronómicas y rituales místicos; por ejemplo, stonehenge el primer megalito levantado, y los menires u obeliscos en bruto, megalitos que formando círculos o rectángulos constituían un adoratorio. Durante un largo período que corresponde al Paleolítico Medio y Superior, el hombre primitivo siguió utilizando las cavernas a veces combinadas con las chozas de ramas embarradas con lodo levantadas a la entrada de la orquedad. Esto constituyó un tipo de habitación mixto, natural y artificial a la vez, que se usa aún en algunas zonas montañosas. En el siguiente período arqueológico, el Neolítico o de la Piedra Pulida, que se inicia nueve mil años antes de nuestra era y se caracteriza porque el hombre nómada se hace sedentario, se inventa la agricultura, se utilizan los metales y se funda Jericó, la primera ciudad. Para entonces, ya se habían obtenido nuevos materiales de construcción tales como el ladrillo cocido, el adobe, el betún, el mortero de cal y puzolana, entre otros. Con ellos pudieron erigir diversos tipos de construcciones primitivas: las chozas hundidas de los Celtas, las chozas de piedra muy irregular de los irlandeses, las chozas 4 Otros megalitos fueron los dólmenes formados con dos piedras verticales como columnas y una horizontal como viga, que al colocarse varios sucesivos con tierra o piedras pequeñas en la parte superior, formaban un pasillo interior que sirvió de reposo funeral. A finales de la prehistoria y en la edad antigua de la historia, los egipcios, babilonios, griegos, romanos y autóctonos precolombinos de América por citar algunos pueblos primitivos, levantaron edificios habitacionales, templos religiosos y monumentos funerarios, así como importantes obras de infraestructura para las ciudades. Los egipcios, toltecas y mayas construyeron pirámides como monumentos funerarios, para la realeza. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Guadalupe Lozano Alanís Los griegos construyeron la choza redonda, luego cuadrangular, de madera o piedra, que cuando estaba destinada a ser templo, le colocaban columnas en todo su perímetro. Los cretences construyeron palacios de piedra con muchas habitaciones e importantes sistemas de acueductos, drenajes y cloacas. En los orígenes de Roma, las chozas eran de madera, barro y techo cónico de paja, construidas dentro de un recinto cuadrado de piedra, con un lugar abierto en el techo al que correspondía en el suelo una pileta para recoger el agua de lluvia. La domus era la casa de los ciudadanos ricos, mientras que los pobres vivían en casas alquiladas, divididas en estrechos y apiñados departamentos. Las características de la construcción en el México precolombino, fueron el sistema de basamentos escalonados que dieron origen a las pirámides. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 Las manifestaciones constructivas de los mayas, por ejemplo, era de grandes edificios cívico-religiosos: Pirámides, juegos de pelota, palacios y templos. De esa manera se fue desarrollando la construcción en aquellos pueblos antiguos, utilizando materiales de madera en bruto y de piedra natural en grandes bloques superpuestos, sin mezcla. Posteriormente usando bloques de piedra natural y artificial asentados con morteros de cal y arena amasados con puzolana, que permitieron levantar construcciones más sólidas, e inclusive obras en contacto con el agua, como los acueductos y drenajes. Durante las edades medias y moderna de la historia, observamos que, en el desarrollo de las construcciones, en un principio las cargas o fuerza se trasmitían al suelo a través de anchos muros llamados por ello 5 �El desarrollo de las obras de construcción muros de carga. Después, estos muros se transformaron en simples cerramientos de los espacios cubiertos, al ser sustituidos en su función de cargadores, por un esqueleto de elementos constructivos, articulados o conectados entre sí, pero aislados, que trasmiten las cargas al suelo: son las estructuras. En una primera etapa, y en ausencia del hierro amortiguador de estiramientos, los constructores idearon estructuras que por su forma, posición y aptitud de los materiales para trabajar casi totalmente a compresión, evaden en sus miembros, la presencia de tensiones. Entre estas estructuras se encuentran los techos inclinados de dos aguas totalmente de madera que, aunque en cierta medida aceptan tensiones, sólo cubren pequeños espacios, deficiencia resuelta más tarde con las armaduras de madera. También se encuentran los muros anchos de carga construidos de bloques grandes de piedra o de sillar que contribuyen de manera natural al acondicionamiento interior del ambiente; los pilares de gran perímetro y mínima esbeltez, hechos de pedacería de piedra o sillar, que resisten las cargas de compresión transmitidas al suelo, los dinteles monolíticos o de madera que sustentan la parte superior de pared en los vanos o aberturas que ejercen una función semejante al arco romano en los vanos mayores, entre los pilares donde se apoyan; los techos de terrado en posición horizontal, cuyos esfuerzos de tensión son absorbidos por vigas de madera colocadas de 6 canto y muy juntas y las bóvedas y cúpulas que, en función de techos, cubren amplios espacios. Las estructuras antes descritas en forma somera, se pueden observar en las casas y edificios antiguos de Monterrey y en las haciendas aún existentes en Nuevo León. El hierro, inventado 1400 años antes de nuestra era, y el cemento artificial elaborado en el siglo XIX, fueron materiales aplicados a elementos estructurales de la construcción de edificios y obras de infraestructura para las múltiples actividades humanas, hasta las edades media baja y moderna de la historia. En 1856, Henry Bessemer introdujo su sistema de conversión del hierro en acero y para 1890 el hierro forjado constituyó el principal material de construcción para diversas edificaciones de fierro. En 1824, un albañil inglés, José Aspdin, logró producir cemento artificial más eficiente que el cemento natural de puzolana, mezclando apropiadamente piedra caliza y arcilla y calentando luego la mezcla hasta la calcinación total, con ello obtuvo el ahora conocido cemento portland, invento que sirvió de base aglutinante a la integración del mortero o mezcla usada para asentar las piedras naturales o artificiales. De manera semejante al cemento portland, se usó para aglutinar otros materiales pétreos, lo que al fraguar, produjeron la piedra artificial llamada concreto, cuyo desarrollo se inicia en la década de los treinta del siglo XIX. Durante el resto del Siglo XIX, el concreto se utilizó en forma empírica y fue hasta 1905 cuando ya Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Guadalupe Lozano Alanís se aplicó de manera científica en todo tipo de construcciones. La combinación íntima del concreto y el hierro en el diseño de estructuras dio lugar al concreto armado, cuya aplicación técnica en las obras de construcción data de finales del siglo XIX. Aún y cuando esta combinación se ensayó en la década de los sesentas de ese siglo, su aplicación se hacía de manera empírica ya que con la utilización del hierro embebido en el concreto sólo se pretendía dar rigidez a las estructuras sin preocuparse por la resistencia del conjunto, pues se colocaba el fierro en el eje neutro, donde no cumplía ninguna función de esfuerzos. En Francia se dio gran impulso al uso de concreto armado al construir edificios con estructuras completas de concreto y fierro unificados: cimentaciones, vigas, columnas y losas. En Estados Unidos e Inglaterra se dio preferencia a las estructuras y armaduras de perfiles de hierro rígido en lugar del concreto. COMENTARIOS FINALES Hemos hecho un viaje a través de 400,000 años de historia de la Ingeniería Estructural y llegamos hasta nuestros días. Coignet y Monier, al parecer fueron los primeros en aplicar en 1867 el concreto armado en la construcción de maceteros de jardín utilizando tela metálica recubierta con un mortero en ambos lados. Después se aplicó este sistema de estructuras de concreto armado en la construcción de edificios, puentes, presas, y todo tipo de edificaciones. Quiero aprovechar la oportunidad para exhortar a los jóvenes a no pensar que ya todo está hecho, las páginas más importantes de la historia están por escribirse. El día de hoy estamos sembrando semillas que germinarán en los nuevos conceptos estructurales. Así como hemos pasado por la edad de piedra, por la edad del bronce, del acero, del concreto, se nos abren horizontes muy amplios. Estamos entrando en nuevas eras con materiales de resistencias que no soñábamos. Ya estamos usando los materiales preeforzadas, los plásticos estructurales, las fibras de vidrio como refuerzo estructural, las fibras de carbón, la industria Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 7 �El desarrollo de las obras de construcción aeronáutica usa el titanio y el magnesio como materiales de una alta eficiencia por su relación resistencia - peso. Ojalá y que allá por el año 4,000 la historia nos juzgue, y revisando los vestigios de esta civilización del año 2,000 diga: que se notó que nos preocupamos por el bienestar del hombre, dándole seguridad y contribuyendo a realizar las tareas que lo conducen a su realización plena. BIBLIOGRAFIA 1. Eric de Mare. Nuevas técnicas en la construcción. Buenos Aires, Argentina. Librería y Editorial Alsina. 1954. 273 pp. 2. V. Saiz Conde y J.J. Arenasa. Historia del Arte y de la Cultura. Madrid. Ediciones 5.M. 1957. 3. Urqahart, O’ Rourke y Winter. Proyecto y dimensionamiento de las estructuras de hormigón. México. Editorial Reverte. 1962. 645 pp. 4. Daniel Roselle, Historia de la humanidad, libro I, Evolución de su cultura. Cali, Colombia. Editorial Norma. 1973. 279 pp. 5. Hendrik Willem Van Loon, Las Artes. México, D.F. Editorial Diana. 1953. 722 pp. 6. C. González Blackaller y Guevara Ramírez, Síntesis de Historia de México. México, D.F., Editorial Herrero, S.A., cuarta edición reformada, 1968, 409 páginas. 7. Raúl C. Borruat. Elementos de Concreto Armado, Buenos Aires. Editorial Hobby. Edición 1960. 8 Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Acústica vs bombas♦ (Nucleares y Químicas) Fernando J. Elizondo Garza* Resumen* En esta charla se describirán algunos usos de la acústica para la paz, utilizados en el contexto de los tratados contra las armas atómicas y químicas, con el fin de monitorear el uso de bombas nucleares e inspeccionar el contenido de bombas que potencialmente pudieran contener químicos prohibidos. Abstract In this paper is described how acoustics are used for peace in the context of the international treaties that ban the nuclear, chemical and biological bombs. I. INTRODUCCION. La humanidad en el siglo XX se ha caracterizado, entre otras cosas, por haber incrementado su capacidad de matar masivamente. Las guerras pasaron de ser un asunto entre ejércitos, al exterminio masivo que incluye a los civiles en general. Con el desarrollo de las bombas, el rango de acción de un ataque se amplía, prácticamente, a todo el mundo. En este ámbito, el diseño y fabricación de bombas atómicas, químicas y biológicas, con cada vez mayor poder, se convirtió en una competencia entre naciones, y el almacenamiento de éstas para usarse en un eventual ataque, se convirtió en una política militar sobre todo entre las grandes potencias. A mitad de este siglo la humanidad recapacita que este progreso militar ha crecido al grado de tenerse la capacidad de acabar con la vida sobre * Ponencia presentada en el V Congreso Mexicano de Acústica realizado en la ciudad de Querétaro en Septiembre de 1998. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 La nube atómica sobre Hiroshima una hora después del bombardeo del 6 de agosto de 1945 la tierra y empieza un muy largo camino de negociaciones internacionales, que aún no termina, con el fin de prohibir el uso, fabricación y almacenamiento de dicho tipo de armas. En los últimos años se han concretado acuerdos de prohibición de bombas, tanto nucleares como químico/biológicas, acuerdos que requieren de mecanismos de verificación que permitan corroborar el cumplimiento de los mismos.† La acústica ha resultado ser una ciencia de gran utilidad en los procesos de verificación de los tratados de prohibición de bombas. * Laboratorio de Acústica; FIME-UANL. fjelizondo@ccr.dsi.uanl.mx 9 �Acústica vs bombas (Nucleares y Química) II. EL TRATADO CONTRA BOMBAS NUCLEARES El 6 de agosto de 1945 el bombardero B-29 “Enola Gay” dejo caer su carga la bomba atómica “Littleboy” sobre la ciudad de Hiroshima, acelerando el final de la 2ª. Guerra Mundial y creando suspenso y consternación en todo el mundo. Desde la década de 1950, la comunidad internacional ha intentado prohibir los ensayos nucleares. firmado por Estados Unidos y la Unión Soviética el 25 de Julio de 1963. Fue firmado por alrededor de 120 países y prohibía los ensayos nucleares en la atmósfera, bajo el agua y en el espacio exterior. El TPPEN entró en vigor el 10 de octubre de 1963, interrumpiendo los ensayos nucleares Estados Unidos, la Unión Soviética e Inglaterra (Francia y China, que no formaban parte del TPPEN, continuaron su programa de pruebas atmosféricas). A mediados de los años 50, las emisiones radiactivas de los ensayos nucleares atmosféricos, principalmente de los efectuados por Estados Unidos en el Pacífico, provocaron gran preocupación por sus posibles efectos en la salud y el ambiente. En 1954, India representó la primera propuesta para un Acuerdo de Prohibición de los Ensayos Nucleares. En mayo de 1974, Estados Unidos y la Unión Soviética sostuvieron reuniones en Moscú para limitar los ensayos nucleares. El 3 de Julio ambos países firmaron el Tratado Inicial de Prohibición de Ensayos (TIPE) que, a partir del 31 de marzo de 1976, prohibió los ensayos nucleares superiores a 150 kilotones bajo tierra. El TIPE fue seguido por el Tratado de Explosiones Nucleares Pacíficas (TENP) de Estados Unidos y la Unión Soviética, firmado el 28 de mayo de 1976. Ambos tratados entraron en vigor a partir del 11 de diciembre de 1980. El 31 de Octubre de 1958, Estados Unidos, la Unión Soviética y el Reino Unido, iniciaron en Ginebra, Suiza, la Conferencia para la Interrupción de Ensayos Nucleares. Estados Unidos y la Unión Soviética acordaron una moratoria. Durante 1985-90, fue creciendo la presión en el interior de la Naciones Unidas para realizar una enmienda al TPPEN y convertirlo en un Tratado de Prohibición Total de Ensayos Nucleares (TPTEN), CTBT Comprehensive Test Ban Treaty, o sea, pasar de un tratado parcial a uno total. Al final de la Conferencia, los acuerdos fueron pospuestos para ser negociados en un encuentro que se realizaría en París a partir del 16 de mayo de 1960. Pero el 2 de mayo, la Unión Soviética derribó un avión espía estadounidense U-2 y se suspendieron las negociaciones. El 19 de noviembre de 1993, la Conferencia para el Desarme recibió el mandato de negociar el TPTEN, a partir de una resolución tomada por consenso en la Asamblea General de Naciones Unidas. Durante 1961, Estados Unidos y la Unión Soviética finalizaron su moratoria y volvieron a iniciar ensayos nucleares. El siguiente paso para limitar los ensayos nucleares llegó con el Tratado Parcial de Prohibición de los Ensayos Nucleares (TPPEN), 10 La negociaciones sobre un tratado total de prohibición de pruebas nucleares empezaron en la Conferencia de Desarme en Ginebra en enero de 1994. El borrador final, apoyado por 127 naciones, fue enviado a la asamblea general de las Naciones Unidas 2 años después y adoptado el 10 de septiembre de 1996. El tratado fue abierto para firmas el 24 de septiembre de 1996 en las oficinas de la Naciones Unidas en Nueva York. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Fernando J. Elizondo Garza Fig. 1.- Ubicación de las estaciones que conforman el Sistema Internacional de Monitoreo de pruebas nucleares. En una reunión de las naciones firmantes el 19 de noviembre de 1996, una Comisión Preparatoria de la organización para el tratado fue establecida. La Comisión Preparatoria es una organización internacional que ha sido creada para establecer un régimen de verificación global del tratado y para preparar su puesta en operación. III. EL PROGRAMA INTERNACIONAL DE VIGILANCIA El Tratado de Prohibición Total de Ensayos Nucleares estableció, basándose en el Artículo 6 (Verificación) del mismo, un Sistema de Monitoreo Internacional IMS International Monitoring Sistem el cual está configurado en base a cuatro redes diferentes de sensores, una Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 red de comunicación de datos y un centro de datos internacional. Las tecnologías de los sensores son: monitoreo sismológico, monitoreo radionucléico, monitoreo hidroacústico y monitoreo infrasónico. Cada una de las naciones miembros del tratado podrán tener acceso a todos los datos disponibles en el Centro de Datos Internacional IDC International Data Center. Los miembros del Tratado podrán también contribuir con datos suplementarios de sus propios sistemas nacionales de monitoreo al IDC. El sistema de monitoreo sísmico.- Sirve primariamente para detectar explosiones subterráneas. Este sistema consta de una red sísmica primaria de 50 estaciones que pueden enviar datos al centro internacional en forma continua y en una configuración 11 �Acústica vs bombas (Nucleares y Química) hidrófonos detectarán explosiones submarinas, las cuales se propagan rápidamente a grandes distancias en el canal sonoro oceánico. Las estaciones en islas detectarán las señales sísmicas que son generadas por una onda hidroacústica cuando choca con una isla. La sensibilidad en las áreas oceánicas abiertas (lugar predilecto para pruebas clandestinas) se espera que sea de menos de un kilotón, con localización dentro de mil kilómetros cuadrados y con estimación de la profundidad de la fuente. Fig. 2 Sismogramas de explosiones nucleares y terremoto cercana al tiempo real. Aproximadamente 60% de esas estaciones son o serán arreglos de sismómetros, lo que proveen una información mejorada en cuanto a la relación de señal a ruido y en cuanto a direccionalidad. Para eventos detectados por la red primaria que se consideran dignos de una inspección más cuidadosa, podrán ser requeridos datos de la red sísmica auxiliar formada por 120 estaciones. Las estaciones auxiliares son en su mayoría estaciones de tres componentes (no arreglos), pero que se pueden encontrar más cercanas al evento detectado por la red primaria lo cual puede ser de gran ayuda para mejorar la precisión de la localización y para la discriminación de temblores o sismos con respecto a explosiones subterráneas. Se espera que la red primaria y secundaria combinadas tengan un límite de detección para explosiones nucleares subterráneas equivalente a menos de un kilotón de TNT completamente acoplada, con un rango de localización de 100 a 1,000 km2, dependiendo de que tan bien estén caracterizadas las trayectorias de fuente a receptor. La red de monitoreo hidroacústica.Considera 6 estaciones submarinas de hidrófonos y cinco estaciones terrenas. Los 12 La red de monitoreo Infrasónico.- Contempla 60 estaciones, cada una equipada con un arreglo de cuatro graficadores de milibares (tres localizados en los vértices de un triángulo equilátero de 1 kilómetro y el cuarto al centro del mismo. El rango de frecuencias de operación será de .1 a 16 hertz. Contarán con registro digital, un procesador de señales sofisticado y un sistema de reporte automático. La señales detectadas son los componentes de baja frecuencias de las fuertes ondas de impacto producidas por una detonación atmosférica y pueden ser detectadas a algunos miles de kilómetros de distancia en virtud de la guía de onda creada por la reflexión del infrasonido en la tierra y la atmósfera. La red infrasónica se espera que sea capaz de detectar explosiones atmosféricas en el rango de un kilotón a lo largo y ancho del mundo con precisión y sensibilidades que dependen de las condiciones atmosféricas regionales y estacionales. La incertidumbre de localización se espera que se encuentra de los 1,000 a 10,000 km². Los Estados Unidos usaban el infrasonido para detectar las explosiones nucleares atmosféricas, a nivel mundial, desde antes de 1970. México se ha adherido a este tratado contando dentro de la red de verificación con 5 instalaciones de monitoreo, 3 unidades sísmicas auxiliares, una estación hidroacústica y una estación de radionucléico. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Fernando J. Elizondo Garza IV. EL TRATADO CONTRA ARMAS QUIMICAS El uso de armas químicas y la implementación de un tratado para su prohibición es una larga historia: 1915 El primer uso de armas químicas fue en la Primera Guerra Mundial cuando Alemania usó cloro gaseoso en Ypres, Bélgica. 1925 Negociación del Protocolo de Ginebra el cual prohibía durante la guerra el uso de gases asfixiantes, venenosos, etc, sin embargo este protocolo no prohibía su desarrollo, producción y despliegue. 1935 Los italianos usan armas químicas contra Etiopía. A finales de los 30. Los japoneses usan armas químicas en China. Segunda Guerra Mundial. químicas no son usadas. Las armas 1968 Comienzo de negociaciones en Ginebra sobre un tratado para la prohibición de armas químicas. 1972 La discusión general sobre la prohibición de armas químicas comienza en el Comité de Desarme de las Naciones Unidas en Ginebra. 1988 El gobierno Iraquí usó gas venenoso para matar a su propia gente. 1989 Estados Unidos y Rusia firmaron el Memorándum de Wyoming para la Realización de Experimentos de Verificación Bilaterales. 1990 Estados Unidos y Rusia firmaron un acuerdo para detener la producción de armas químicas y para reducir los arsenales de los mismos. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 1992 La Convención de Armas Químicas fue terminada en Ginebra y aprobada por las Naciones Unidas. 1993 El 13 de enero de 1993, fue suscrito en París, Francia la “Convención sobre la prohibición del desarrollo, la producción, el almacenamiento y el empleo de armas químicas y sobre su destrucción” (CWC) el cual fue el resultado de más de 20 años de negociaciones en la Conferencia de Desarme, en Ginebra. 1994 México firmó el convenio el 29 de agosto de 1994, siendo el primer país del Continente Americano en hacerlo. 1997 El acuerdo entró en vigor el 29 de Abril de 1997. La Convención establece en sus primeros artículos lo siguiente: 1. “Cada Estado Parte en la presente Convención se compromete, cualesquiera que sean las circunstancias, a: a) No desarrollar, producir, adquirir de otro modo, almacenar o conservar armas químicas ni a transferir esas armas a nadie, directa o indirectamente; b) No emplear armas químicas; c) No iniciar preparativos militares para el empleo de armas químicas; d) No ayudar, alentar o inducir de cualquier manera a nadie a que realice cualquier actividad prohibida a los Estados Partes por la presente Convención. 2. Cada Estado Parte se compromete a destruir las armas químicas de que tenga propiedad o posesión o que se encuentren en cualquier lugar bajo su jurisdicción o control, de conformidad con las disposiciones de la presente Convención. 13 �Acústica vs bombas (Nucleares y Química) 3. Cada Estado Parte se compromete a destruir todas las armas químicas que haya abandonado en el territorio de otro Estado Parte, de conformidad con las disposiciones de la presente Convención. 4. Cada Estado Parte se compromete a destruir toda instalación de producción de armas químicas de que tenga propiedad o posesión o que se encuentre en cualquier lugar bajo su jurisdicción o control, de conformidad con las disposiciones de la presente Convención. agente dentro de la bomba y discriminar entre rellenos sólidos (explosivos) y rellenos líquidos (agentes químicos). La Espectroscopia de Resonancia Acústica ARS se basa en el concepto de que la manera en que un objeto vibra puede decirnos mucho acerca del objeto en sí mismo. En la ARS activamente se excitan un gran número de resonancias (modos normales de vibración) en un objeto que no tiene vibraciones internas, barriendo lentamente las frecuencias de excitación para obtener un espectro acústico del objeto. 5. Cada Estado Parte se compromete a no emplear agentes de represión de disturbios como método de guerra”. El objetivo es eliminar completamente este tipo de armas bajo un mecanismo multilateral de verificación. El cumplimiento total con este tratado requerirá paciencia, sensibilidad política y sobre todo vigilancia. V. EQUIPO PARA INSPECCION DE ARMAS QUIMICAS En el contexto del CWC los inspectores internacionales tienen que enfrentarse al gran reto que representa identificar bombas químicas en los enormes depósitos de bombas existentes en muchas naciones involucradas en el tratado y que son idénticas desde afuera, pero que pueden contener tanto agentes químicos como explosivos convencionales. La técnica de la Espectroscopia de Resonancia Acústica, Acoustic Resonance Spectroscopy (ARS), se ha convertido en una opción importante para la verificación. El objetivo de la técnica es el identificar rápidamente, en forma no intrusiva, el tipo de 14 Fig. 3 Modos de vibración de una bomba obtenidos con holografía El espectro de resonancia acústica contiene datos acerca de la estructura y composición física del objeto, a partir de la cual puede ser extraída información significativa. El objeto no necesita ser una estructura completamente sólida por ejemplo puede ser un contenedor lleno de fluidos (líquidos, gels) etc. En general, los objetos pueden ser de cualquier tamaño, tan pequeño como de algunos milímetros o tan grandes como un cohete de muchas toneladas. Típicamente los objetos más pequeños (de tamaño en milímetros) tienen frecuencias de resonancias en los Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Fernando J. Elizondo Garza rangos de MegaHertz, mientras que los objetos grandes (de tamaño en metros) pueden tener frecuencia de resonancia tan bajas como algunos cientos de Hertz. En ARS dos traductores acústicos (que pueden estar en un solo dispositivo) son comunmente usados: un transmisor un receptor. El transmisor excita las vibraciones en el objeto bajo estudio. El receptor monitorea las resonancias vibratorias resultantes. La figura 4 describe el principio de la medición. En la parte superior se muestra, como una función del tiempo, la excitación trasmitida a la bomba por unos de los traductores, el transmisor, la frecuencia de excitación es barrida uniformemente desde un valor bajo hasta uno alto. frecuencias. Esta respuesta en frecuencia es obtenida en tiempo real y no a través de un análisis de FFT. El mayor énfasis de la técnica ARS se encuentra en el patrón de frecuencias de resonancia y no tanto sobre las amplitudes de las resonancias. En la imagen central de la figura 4 se muestra el patrón acústico derivado del objeto, en forma de un código de barras. Las diferentes amplitudes de los picos de resonancia son codificadas con diferentes tipos de estilos de líneas punteadas. Uno puede agregar diferentes colores para representar diferentes amplitudes y diferentes espesores de línea para incluir el valor Q de las resonancias. En resumen: • La ARS es una técnica que puede clasificar las bombas químicas en cuanto a su contenido por medio de sus modos naturales de vibración. • La ARS lleva a cabo la clasificación del contenido de una bomba comparando mediciones acústicas realizadas en las bombas con respecto a un banco de patrones previamente evaluado en bombas del mismo tipo. • El ARS es estrictamente un proceso comparativo. Las propiedades y configuraciones de un objeto no pueden ser directamente extraídas a partir de las mediciones. Las propiedades solamente pueden ser inferidas a través de la comparación con un patrón conocido. • El ARS requiere la evaluación previa de cada tipo de armamento. • El tiempo de medición del ARS es rápido, en el orden de los 60 segundos, y requiere muy poca o ninguna preparación de la muestra. F ig . 4 E s p e c t r o s c o p ia d e R e s o n a n c ia A c ú s t ic a . a ) S e ñ a l d e e x c ita c ió n b ) P a tr ó n a c ú s t ic o e n g r á f ic a d e b a r r a s c ) E s p e c tr o d e v ib r a c ió n La parte inferior de la figura 4 muestra una respuesta vibracional acústica típica detectada por el segundo traductor, el receptor. Se pueden observar todas las resonancias que fueron excitadas mientras se efectuaba el barrido de Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 15 �Acústica vs bombas (Nucleares y Química) • La ARS es muy apropiada para la verificación masiva de muestras como en el caso de depósitos de armas químicas. La ARS de una bomba puede llevarse a cabo in situ con un sistema simple y portátil formado por una computadora portátil y un sensor. http://www.ctbto.org/ctbto/summary, 1998, Viena Austria. 4. Greenpeace; "Historia del tratado de prohibición de pruebas nucleares", http://www.enter.net.mx/green/tratado.html 5. CWC; "The chemical weapons convention homepage", http://www.opcw.nl/ptshome.htm 6. CWC; "Convención sobre la prohibición del desarrollo, la producción, el almacenamiento y el empleo de armas químicas y sobre su destrucción”, versión corregida, 27 de enero de 1995 7. CLW; "Chemical weapons chronology", http://www.clw.org/pub/clw/clw/cwchron.html 8. Judy Aita; "Chemical weapons treaty will enter into force in 1997", Daily Washington File, http//www.usis.it/wireless/wf961101/96110106.ht ml 9. Linda Perlstein; "A primer on the Chemical Weapons Convention", The Washington Post, http://www.2020vision.org/cwcprinter.html Fig. 5. Equipo portátil de Espectrometría de Resonancia Acústica para inspección de bombas 10. Dipen N. Sinha; "Acoustic resonance spectroscopy (ARS)", IEEE POTENTIALS, april 1992, pp.10 a 13, USA. BIBLIOGRAFIA 1. Jeremiah D. Sullivan; "The comprehensive test ban treaty", Physics Today, American Institute of Phisics, March 1998, pp. 24 a 29, USA. 2. CTBT Organization; "CTBTO Home Page"; http://www.ctbto.org/ctbto/summary, 1998, Viena Austria. 3. CTBT Organization; "Summary of the comprehensive test ban treaty"; 16 Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Proyectos de vinculación: una metodología Miguel A. Palomo González* Resumen El artículo propone la integración de la Planeación Tecnológica en los Proyectos de Vinculación entre Empresa y Universidad. En el texto, la Universidad esta representada por un Centro de Investigación y Desarrollo (CIyD), el cual se considera debe tener una actitud proactiva a lo largo del proceso de Vinculación. Para la integración se presentan cuatro etapas principales: la identificación de las tecnologías emergentes o críticas, la presentación de un portafolio de proyectos, la elaboración de un plan tecnológico, y la elaboración del programa de proyectos de investigación. Abstract This paper suggest the integration of the Technology Planning into the IndustryUniversity Programs. The University is represented by a R&D Institute (CIyD), wich has a proactive behavior during the cooperation process. For the integration process four main steps are developped: emergent and critical technologies identification, a project listing formulation, a Tecnhnology plan formulation, and a research program elaboration. Palabras Clave (Keywords): Ciencia, Tecnología, Planeación, Proyectos, Vinculación, Administración. INTRODUCCIÓN Cuando hablamos de proyectos de investigación podemos distinguir entre Proyectos Científicos y Proyectos Tecnológicos. El Proyecto Científico esta orientado por la necesidad humana de conocimiento y entendimiento del mundo que nos rodea, lo cual nos lleva a desarrollar una área y especialidad del conocimiento, su metodología es rigurosa, Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol.1, No.2 tiene la bondad de utilizar el Método Científico, una abundancia de datos y condiciones relativamente sin cambios en el tiempo, lo cual permite conclusiones “predictivas”. El Proyecto Científico generalmente se asocia con la Investigación Básica y que es realizada por las Universidades y el Gobierno. * El Proyecto Tecnológico está orientado a resolver problemas prácticos dictados por una realidad económica, social y un contexto tecnológico; su análisis rebasa los límites de una especialidad, lo cual obliga a manejar un conjunto interdisciplinario de áreas especializadas del conocimiento; su metodología se apoya en el Estudio de Casos, porque las condiciones del problema cambian en el tiempo, es decir son dinámicas. En última instancia lo que se busca es generar un conocimiento o marco de referencia sobre la situación particular, es querer ser “explicativos” mas que generalizar, probablemente porque entramos al Area de la Administración de Tecnología, la cual aún se considera un arte y no una Ciencia. El Proyecto * El Dr. Miguel A. Palomo González es Profesor de la Jefatura de Ingeniería Industrial, en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. E-mail: mpalomo@ccr.dsi.uanl.mx 1 �Miguel A. Palomo González Tecnológico se asocia con la Investigación Aplicada y el Desarrollo Tecnológico y que son principalmente realizados por las Empresas. Por otra parte, para la Innovación Tecnológica se considera necesario una gran dosis de creatividad e imaginación. Por otro lado, nos encontramos con la realidad de las empresas en su contexto de “competitividad global”, el cual ha cambiado en el tiempo, y los problemas que esto representa para la empresa. Además, existe la voluntad de realizar una Vinculación Empresa-Universidad que contribuya al desarrollo Tecnológico de las Empresas. Sin embargo, el Proyecto Científico, en si, no parece ser el medio adecuado para lograr una contribución efectiva a la competitividad de las empresas. Tampoco lo será el Proyecto Tecnológico si no se modifica la actitud del Investigador hacia los proyectos y en los métodos de desarrollo de proyectos que utiliza el Centro de Investigación Básica, centrados bajo el objetivo de la búsqueda del conocimiento y el reconocimiento científico. Para lograr una contribución efectiva a la competitividad de la empresa, lo que le falta al Proyecto Tecnológico de Vinculación, desde nuestro punto de vista, es una integración de la Planeación Tecnológica que incluya: el estudio del estado del arte tecnológico en el tiempo, identifique los elementos tecnológicos, su dinámica, interacciones e interdependencias. Una vez integrado el Proceso de Planeación Tecnológica podremos tomar decisiones tecnológicas en conjunto con la Empresa, a nivel de Proyectos Tecnológicos, definir objetivos, asignar presupuestos para el desarrollo de nuevos procesos y/o nuevos productos, adquirir nuevas tecnologías, formalizar proyectos de Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.3 cooperación tecnológica y infraestructura de laboratorios. adecuar la nueva LOS CAMBIOS EN EL CONTEXTO A partir de 1994, la industria mexicana se encuentra en un contexto diferente a años anteriores. Por un lado, México firma el Tratado de Libre Comercio (TLC) con Estados Unidos y Canadá lo que significó, además de establecer un flujo libre de productos y servicios, el hecho de considerar a la industria mexicana con igualdad de recursos (financieros, humanos, de producción y tecnológicos) para exportar, como sus contra partes de Estados Unidos y Canadá. Por otro lado, se aceptó los conceptos de “globalización y competitividad internacional” de la industria mexicana, dando por hecho el poder salir a competir internacionalmente no solo con productos y servicios, sino también con licencias de tecnología e inversiones directas (filiales de producción en el extranjero), sin temor a perder el mercado nacional y con grandes oportunidades de conquistar otros mercados extranjeros. Dejamos de ser un mercado protegido que presentaba ventajas o desventajas aparentes según se vea: relativamente pocos competidores nacionales, cumpliendo estándares nacionales de calidad, costos competitivos a nivel nacional, una administración de productos hasta la etapa de madurez en el mercado y buscando siempre una rentabilidad máxima de los activos de la empresa. A nivel de Investigación y Desarrollo el contexto podría resumirse como: una investigación básica realizada principalmente por universidades y gobierno, un mercado que no exigía un desarrollo tecnológico prioritario, con poco interés por relaciones Empresa-Universidad, y un desarrollo tecnológico por excepción. A nivel de competitividad internacional se dió por entendido, aunque solo sea a partir de una pequeña 2 �Proyectos de vinculación: una metodología muestra de empresas, que en general en la estructura organizacional de las empresas la función de Investigación y Desarrollo Tecnológico (I y D) es igual de importante que la función financiera, o la de mercadotecnia. Además consideramos que teníamos una cultura hacia la I y D similar a los países de las Empresas Internacionales, es decir: que históricamente sus países cumplen con las características de ser economías desarrolladas (con ciertas excepciones), con una tradición de apoyo financiero a la I y D y la promoción de la vinculación Empresa-Universidad, simplemente porque así debe ser. A nivel de la Empresa, se consideró que las empresas tienen la misma o más capacidad tecnológica que sus contra partes internacionales, lo cual no necesariamente es cierto. La inversión en I y D medida como un porcentaje de las ventas totales o en cantidad de dinero, es un indicador de la potencial capacidad tecnológica y su potencial relación con las Universidades. La inversión en I y D, suele ser entre un 3 y 5% de las ventas anuales aunque este porcentaje puede ser mayor dependiendo de las características tecnológicas de la industria, llegando a ser de 15 % o más. Si analizamos la cantidad asignada en dinero, posiblemente refleje mas claramente el nivel de inversión tecnológica que estamos hablando, así podemos decir que en las 100 empresas americanas más importantes en inversión de I y D, la capacidad de inversión tecnológica se encuentra en cantidades que van desde los $100 millones hasta los $7,000 millones de dólares anuales, o más. Si analizamos a las empresas canadienses, las 100 empresas más importantes en inversión de I y D se sitúan con cantidades que van desde los $9.0 millones hasta los $3,000 millones de dólares anuales, o más. Entonces, si queremos 3 hablar de competitividad tecnológica, debemos analizar el porcentaje de las ventas anuales y la cantidad en dólares anuales dedicado a la I y D en el último año, y probablemente encontremos que pocas o ninguna de nuestras empresas privadas se encuentran dentro de los rangos de los 100 competidores internacionales citados, pero que son competitivas a “otros” niveles (suponemos que algo similar sucedió en los últimos 5 años). El hecho es que, en general, la globalización y la competitividad internacional presentan problemas para las empresas1: una demanda sin crecimiento o en disminución; aumento de costos ante mejoras de calidad por certificaciones internacionales; tiempos de proceso más rápidos; procesos mas eficientes; ciclos de vida cortos de los productos en el mercado; administración de la I y D global; y la integración del desarrollo tecnológico a la estrategia de la empresa. La empresa ha tratado de encontrar una solución a estos problemas por medio de la reestructuración de sus negocios y una reducción de niveles y adelgazamiento de la organización; a nivel de I y D, en algunos casos la medida ha sido una Descentralización y en otros casos la Centralización de la I y D, y creando alianzas para el desarrollo de tecnología. COMPETITIVIDAD E INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO En el caso de las Universidades ¿Cuál es su relación, a nivel de I y D, con la Industria?, ¿Cómo contribuye la Universidad a la competitividad de la empresa?. En los dos casos creo que la respuesta es “poca o nula”. Primero debemos entender que el tipo de investigación que se realiza en la Universidad es diferente a la de la Industria. En general la IyD se subdivide en: básica, aplicada y en desarrollo tecnológico. La Investigación Básica es la búsqueda del conocimiento o entendimiento de un fenómeno natural, sin tener una aplicación en mente; la Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.3 �Miguel A. Palomo González Investigación Aplicada es la búsqueda del conocimiento con el fin de lograr un objetivo comercial, en forma de productos, procesos o servicios; por su parte el Desarrollo Tecnológico es el uso sistemático de dichos conocimientos o entendimiento con el fin de producir materiales útiles, componentes, sistemas, o métodos, incluyendo el desarrollo de prototipos, procesos, productos y servicios. Las Universidades y el Gobierno son consideradas las principales fuentes de la Investigación Básica, y la Industria es considerada la principal fuente de Investigación Aplicada y del Desarrollo Tecnológico. Visto así, a nivel institucional las Universidades tienden a contribuir poco a la competitividad de la empresa (aunque su beneficio social es enorme). A nivel individual la contribución hacia la industria también es poca, ya que el principal interés del investigador universitario se orienta hacia “producir publicaciones”. EL CAMBIO DE ACTITUD EN LOS CENTROS DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO La Universidad no tendrá una contribución efectiva a la competitividad de la empresa si antes no realiza cambios estructurales en los Centros de Investigación. Lo anterior implica la creación de Centros de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CI y D) (al lado de los Centros de Investigación Básica) y preparar un cambio de actitud en el personal investigador para trabajar en proyectos con objetivos claros y resultados medibles en el tiempo. No significa un desplazamiento de la investigación básica, sino más bien de dos fuentes de generación de conocimiento, con objetivos y proyectos diferenciados, pero con una interacción científica y tecnológica en el tiempo. Las Universidades seguirán presentando proyectos de Investigación en las tres áreas (básica, aplicada y, desarrollo tecnológico) pero con igual proporción, dejando atrás el paradigma que privilegia la Investigación Básica. Si las Universidades quieren contribuir a la competitividad de las Empresas en el contexto global, el medio son los Proyectos Tecnológicos de Vinculación Empresa-Universidad. Pero si por un lado la Empresa esta dispuesta a colaborar en la Vinculación, por otro lado es necesario mejorar las condiciones universitarias, por ejemplo: Inicialmente, al querer realizar los Proyectos Tecnológicos de Vinculación, entre Empresa y Universidad, podemos imaginar dos actitudes: a) Un cambio de actitud institucional e individual, b) La integración de la Planeación Tecnológica en el Proyecto, con el fin de dar respuesta a los problemas de la integración de la tecnología al crecimiento de la empresa, de proporcionar un balance entre los objetivos tecnológicos de corto plazo con los de largo plazo, y de medir el impacto a corto plazo en el proceso y en el producto. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.3 a) En un extremo la Empresa tiene un problema y lo presenta al Centro de Investigación (CI) para su solución. b) En el otro lado el Centro de Investigación se acerca con un Portafolio de Proyectos Tecnológicos, resultante de una Planeación Tecnológica, que posiblemente sean de interés para la Empresa y su contexto. En el primer caso la Empresa presenta una actitud activa en la Vinculación (mientras que la del CI es pasiva), es decir esperamos a que la Empresa identifique y defina el problema a resolver y lo presente el CI idóneo para su solución probable. 4 �Proyectos de vinculación: una metodología los objetivos del Negocio, y en conjunto identificar y seleccionar los Proyectos Tecnológicos de Corto, Mediano y Largo Plazo. Visto así, una actitud proactiva del Ci y D en la Vinculación es un proceso dinámico que implica desde identificar las tecnologías importantes de la industria hasta la elaboración del programa de investigación. En la situación pasiva del CI, esto seguramente desanima a la Empresa ya que es posible que después de varias presentaciones a diferentes CI, los interlocutores del CI le comuniquen que “otro” CI podría resolverlo y/o que se requiere invertir en equipo y en tiempo para encontrar una posible solución factible. En este caso, la Empresa puede reconsiderar mantener la secrecía de “su” problema, optar por no mas intentos de encontrar un servicio externo y mejor desarrollar sus capacidades internas en infraestructura y personal, de todas formas es “su” problema en “su” industria. Estas condiciones de “intentos fallidos”, “tiempo invertido”, “inversión alta” y “secrecía” pueden reforzar el síndrome de “no interesa si no es inventado en la empresa”. Lo cual, a su vez, alimenta el rechazo hacia los futuros Proyectos Tecnológicos de Vinculación que se le presenten. Consideramos que en el pasado ha prevalecido una actitud pasiva, y que ahora el CIyD debe tener una actitud pro-activa ante la Empresa. El CIyD debe realizar una Planeación Tecnológica que analice y presente los potenciales problemas que amenazan a la Industria, a su vez la Empresa tomará en cuenta 5 EL INTERÉS POR LA PLANEACIÓN TECNOLÓGICA Las Universidades enfrentan un nuevo paradigma al querer contribuir a la competitividad de las empresas, por medio de los Proyectos Tecnológicos de Vinculación. Dichos Proyectos Tecnológicos deben presentar una gran dosis de Planeación Tecnológica que integre los siguientes conceptos: los retos que enfrenta la empresa y un desarrollo tecnológico de producto y proceso, bajo condiciones de tiempo y costo diferentes a años anteriores. El punto de interés de la Planeación Tecnológica es: la visión de los Desarrollos Tecnológicos de la industria en el tiempo, y la contribución que tenga el Proyecto de Vinculación a los objetivos de crecimiento de la empresa. En la Universidad existe en recursos especializados, centrados en una área específica, sin embargo falta la visión generalista sobre la industria, la cual existe en la empresa. En este caso nos interesa presentar una serie de pasos o etapas a seguir para la integración de la Planeación Tecnológica en la elaboración de los Proyectos Tecnológicos de Vinculación entre EmpresaUniversidad. Dicha metodología o pasos se ha revelado útil en la realización de Proyectos relacionados con el proceso o el producto, así como en Proyectos ligados al mercado. Como retos específicos de la empresa podemos mencionar los siguientes: incrementos de calidad en productos, mejoras de productividad en procesos, Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.3 �Miguel A. Palomo González reducción de tiempo de proceso, una reducción continua de costos, y acelerar la innovación tecnológica. Retos que antes del TLC eran menos importantes y en consecuencia exigían una relación mínima entre Empresa y Universidad, favoreciendo que la universidad se orientara a la investigación básica. Ahora debemos hablar de Proyectos Tecnológicos de Vinculación Empresa-Universidad, con tiempos de realización de corto y mediano plazo; con una investigación aplicada en búsqueda del conocimiento con un fin en el producto o proceso, y no solo por curiosidad; un desarrollo de productos y procesos con una ventaja competitiva en costo, calidad, o variables de desempeño. desarrollo, de implementación y de transferencia de tecnología. Con el fin de elaborar la Planeación Tecnológica, el primer paso es situar el Proyecto Tecnológico de Vinculación dentro del contexto económico y social que enmarca el rumbo del Desarrollo Tecnológico de los productos y servicios. En un sentido estricto una Planeación Tecnológica es una presentación del estado del arte tecnológico, es definir objetivos, estrategias y elaborar programas de Tecnología. Como Objetivos de la Planeación Tecnológica: determinar las oportunidades y amenazas en el mercado (implica desarrollos tecnológicos) determinar las barreras tecnológicas claves para la empresa, definir prioridades tecnológicas y sus variables de desempeño para la competitividad de la empresa En general, el estudio del Estado del Arte Tecnológico tiene un interés múltiple para el Responsable de definir el Proyecto Tecnológico de Vinculación y para la Empresa: consiste en una representación de los campos del conocimiento de una tecnología específica; requiere analizar dichos campos para posicionar la tecnología en el momento actual y en el futuro próximo; permite identificar las oportunidades y amenazas para la empresa; así como la integración de las áreas de la ciencia y la ingeniería en el proyecto; visualizar las opciones tecnológicas; la evaluación de los procesos de Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.3 Para la integración de la Planeación al Proyecto Tecnológico de Vinculación proponemos las siguientes etapas generales: 1. Análisis de la Industria y su Tecnología, dentro del contexto socio-económico, 2. Elaborar un Portafolio de Proyectos prioritarios en base a las tecnologías críticas o emergentes en el tiempo, 3. Elaborar un Plan Tecnológico, en base a los objetivos de la empresa, 4. Elaborar el Investigación. programa de Proyectos de Como resultado inmediato del análisis se logra reducir el costo de la IyD, al identificar las tecnologías que ya están próximas a comercializarse (lo cual evita invertir) y, por otro lado, nos permite reducir tiempo en IyD de alto riesgo puesto que la empresa acelera la integración, en el producto o proceso, de tecnologías ya probadas. Como resultante final, nos permitirá integrar el Portafolio de Proyectos Tecnológicos a la Estrategia de la Empresa y justificar la contribución/impacto de las variables de desempeño del producto o proceso al crecimiento de la Empresa, así como identificar aquellas Areas en Ciencia e Ingeniería en las que hay que realizar Proyectos de Investigación Básica, porque no hay conocimiento suficiente o entendimiento del problema particular. Para ilustrar los primeros dos pasos nos hemos apoyado, sin tener en mente una tecnología particular, 6 �Proyectos de vinculación: una metodología en los estudios internacionales sobre Ciencia y Tecnología que se han realizado, esperando que sean de utilidad para mostrar el cómo de la integración de la Planeación Tecnológica. Para el análisis de una tecnología particular, las tendencias y temas tecnológicos serán más específicos y requiere implementar, en la Empresa o en el CIyD, un Sistema de Información Tecnológica para el Monitoreo, Análisis de Tendencias y Administración del flujo de información. ANALISIS DE LA INDUSTRIA El objetivo del análisis global del Estado del Arte de la Industria es para identificar las Tecnologías Genéricas, aquellas Tecnologías que van a provocar cambios importantes en el Mediano y Largo Plazo, y estimar probabilidades de realización, para posteriormente presentar el Portafolio de Proyectos Tecnológicos y asignar prioridades de Investigación y Desarrollo en conjunto con la Empresa. El Estado del Arte Tecnológico implica una descripción del sistema y de su funcionamiento, identificar las limitaciones presentes en funcionalidad (como limites en desempeño), características actuales, costos actuales, y aplicaciones presentes de la tecnología. Debemos analizar la Industria y la Tecnología en términos de tiempo, también debemos distinguir entre lo que es Moda, Tendencia y Megatendencia (2). La Moda es impredecible, de corto plazo y no impacta significativamente la economía o la industria, el personal de Comercialización está mas interesado en la Moda. Por su parte la Tendencia es más a mediano plazo (5 años), le interesa más al personal de Planeación; y la Megatendencia es a 7 largo plazo (10 años o más), y le interesa al Responsable del Negocio y a la Dirección de Tecnología del Negocio. Si orientamos inicialmente nuestro interés en el largo Plazo, sin dejar de reconocer que en la empresa los problemas de flujo de efectivo pueden ser graves, podemos encontrar que existen temas a nivel Económico y Social que se espera impacten en la ultima década de los 90’s, principios del año 2000, y que pueden estar relacionados con el desarrollo de la industria. A nivel macro, J. Nasbitt y P. Aburdene nos presentan las Megatendencias para el año 2000, por ejemplo.3 • Florecimiento de la Economía Global. • Emergencia de un Socialismo de libre mercado. • Estilos de vida globales y nacionalismo cultural. • Resurgimiento de la Cuenca del Pacífico. • Década de las mujeres en el liderazgo. • La era de la biología. • El triunfo del individuo. Algunos de estos temas parecen evidentes gracias a los medios de comunicación, sin embargo falta relacionarlos o explosionarlos con la Ciencia y la Tecnología para después traducirlos al lenguaje industrial, solo entonces es posible que encontremos Areas de interés Científico y Tecnológico cuyos desarrollos en el mediano y corto plazo tendrán impacto en la Empresa. Tomemos los siguientes ejemplos de Tecnologías/Areas que la Agencia Inglesa de Ciencia y Tecnología ha identificado como importantes, o que la Empresa Inglesa debe dominar en la primer década del año 2000 para mantener su Competitividad.4 • Tecnología Optica • Ingeniería Genética y Molecular Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.3 �Miguel A. Palomo González • Bioinformática • Comunicación entre máquinas • Telepresencia/Multimedia • Sensores y procesamiento de información sensorial • Software de Ingeniería • Tecnología seguridad/privacidad, comunicaciones • Administración de la Ingeniería de Procesos en los Negocios • Tecnología Ambiental sustentable • Tecnología de procesamiento de nuevos materiales en A este nivel vamos a centrarnos en las Ciencias de Ingeniería y Tecnología (suponemos que las Ciencias Biológicas o Médicas no se interrelacionan), para limitar y definir nuestro primer borrador del Portafolio de Proyectos Tecnológicos, dependiendo de la industria y del mercado de interés. Posteriormente, si la Empresa lo desea, una Tecnología podrá transferirse a otras aplicaciones o mercados con adecuaciones relativamente importantes. Por el lado de la Industria/Mercado, consideremos como ejemplo que nos interesa lograr una Vinculación con la Industria Manufacturera, y dentro de este rubro con las Empresas de “Comunicación”, de “Procesamiento de Materiales”, y “Fabricantes de Maquinaria y Equipo para la Automatización de Procesos”. En estos casos, la Agencia Inglesa ya tiene identificadas algunas de las áreas específicas que tendrán impacto en las Empresas en el corto y Mediano Plazo, es decir inicio del siglo XXI: Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.3 • En Comunicaciones y Computación. Tecnología Optica: tecnología de display óptica (ej: 3D Display) • En Materiales: nuevos materiales electrónicos, ópticos, ligeros, para altas temperaturas y de alta conductividad, reutilizables, durables, materiales “limpios” (excuye los biomateriales). • En Tecnología de Procesamiento de Materiales: combinaciones y ensambles, reducción de costos de procesamiento, que controlen el comportamiento de los materiales avanzados durante su procesamiento (incluye: soldadura o uniones). • En Precisión y Control. Administración de la Ingeniería de Procesos en los Negocios: incluye re-ingeniería de procesos, ciencias de la administración, JIT, simplificación del proceso (lean), procesos de control de entradas y salidas. Estos conceptos Científicos y Tecnológicos son considerados importantes para la Competititvidad de la Empresa Inglesa, para la primer década del año 2000 y para mantener un liderazgo en los mercados. Es decir, deben ser mas eficientes, tener bajos costos, tener mejoras en calidad, menos consumo de energía y procesos “limpios”. Si la Empresa no desarrolla estas Tecnologías, o sus Proyectos Tecnológicos no se orientan en este sentido, es de esperarse una pérdida de Posicionamiento en el Mercado y que entren a un ciclo de Proyectos de Contingencia. En nuestro caso, también es posible que identifiquemos que la estrategia del negocio sea del tipo “seguir al líder” y se tenga una ausencia de liderazgo tecnológico, lo cual significa que los proyectos serán mas orientados hacia Proyectos Operativos y se siga un plan de “continuo repechage” , es decir “correr detrás del tren tecnológico para tratar de subirse”. 8 �Proyectos de vinculación: una metodología A nivel de Proceso: se requerirá Bases de Datos Estructuradas, Ingeniería Concurrente, Procesos Robustos de Automatización con robots más “listos” y sensores de bajo costo. A nivel de eficiencias: reducir más los tiempos de proceso, reducción del costo en el proceso, mejoras de calidad, incremento en variedad de líneas de producto, con sistemas de producción por lotes, y administración de inventarios mínimos de materias primas. Para dar un ejemplo específico del impacto que tendrá una tecnología emergente o crítica en la Competitividad de la Empresa del año 2000, podemos tomar como ejemplo el tema de “Administración de la Ingeniería de procesos en los Negocios” y, dentro del tema, como área de interés la “Manufactura Flexible Integrada por Computadora” y su impacto en el Negocio y su cadena de valor.5 A nivel de Conceptos: la Empresa debe prepararse para asimilar el cambio de “Manufactura flexible” al de “Manufactura flexible integrada por computadora”, esto significa el uso e integración de computadoras, robots y máquinas inteligentes a lo largo del proceso desde materiales hasta distribución y logística. A nivel de Disciplinas: se deberá profundizar en Teoría de Control, Investigación de Operaciones, Ingeniería Eléctrica, Ingeniería Mecánica, Ingeniería Industrial, y Ciencias Administrativas con énfasis en Administración de Tecnología. 9 A nivel de Mercados y Procesos Industriales: se verán impactados los procesos químicos, farmacéuticos, acero, papel, textiles, construcción, entre otros; principalmente en mercados/productos automotriz Hi-Tec, electrodomésticos, máquinas herramientas, equipo de cómputo y de oficina, construcción y aeroespacial; y se espera que en el mercado mundial las ventas anuales sean del orden de $ 20-40 Mil Millones de dólares. EL PORTAFOLIO DE PROYECTOS En base al punto anterior, el CIyD puede presentar el Portafolio de Proyectos en Ciencia y Tecnología por áreas y tópicos, en cada etapa del Proceso o del Producto, es decir: materiales, proceso, energía, distribución y servicios. En este punto, no se trata de “inventar el hilo negro”, sino de distinguir lo que está en desarrollo a nivel laboratorio, de lo que está probado en la práctica a nivel de prototipo, y de lo que ya está próximo a comercializarse o producción en masa. La Agencia de Ciencia y Tecnología Japonesa nos da algunos ejemplos ilustrativos de tecnologías emergentes o críticas y sus tiempos esperados de realización entre el año 2000 y el 2020.6 Materiales: - Capacidad de memoria de 1 terabit/chip, en desarrollo para el año 2013. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.3 �Miguel A. Palomo González - Celdas solares multicapas con una eficiencia en la conversión de más de 50%, a nivel prototipo para el año 2016. - Los plásticos biodegradables representarán el 10% de todos los plásticos para el año 2009. Electrónica: - Procesador LSI con 10 GIPS de eficiencia y consumo energético de 10 miliwatts o menos, en desarrollo para el año 2014. - Tecnología que permita el procesamiento en masa de modelos, con un mínimo de ancho de línea de 10 nanómetros, a nivel prototipo para el año 2013. - Terminal multimedia portátil e inalámbrica operando a nivel de 100 Mbits/seg., para el año 2011. Información: - Avances en software de tecnología de inspección y verificación que permita un rápido desarrollo del software de gran escala libre de errores, para el año 2012. - Uso de robots que provean soporte en el cuidado médico en el hogar, hospitales, etc., a nivel prototipo en el año 2100. - Uso de sistemas de redes que sean altamente confiables y capaces de proteger la secrecía y privacidad del individuo o grupos, del acceso malintencionado, para el año 2007. Producción y Maquinaria: Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.3 10 - Tecnologías que permitan el almacenamiento directo de la electricidad (magnetos, superconductores, capacitores, etc.) a nivel prototipo para el año 2016. - Tecnología para la producción en masa del hidrógeno por descomposición de substancias orgánicas a través de la aplicación de la energía solar y sistemas biológicos, en nivel prototipo para el año 2021. - Tecnologías de control de estructuras atómicas y moleculares, que permitan el amplio uso de super materiales y materiales de alta funcionalidad, diseñados para operar bajo condiciones extremas, para el año 2019. No hay que olvidar que los tiempos de realización son importantes para la empresa y que, si todo permanece constante, se deben tomar en cuenta. Lo anterior nos permitirá analizar las tecnologías en base a los tiempos de realización, resultados esperados de eficiencia e interrelaciones con otras tecnologías, como resultado tendremos un listado de los potenciales Proyectos Tecnológicos de Vinculación clasificados como: de Desarrollo, de Adaptación, y de Actualización del Proceso o del Producto. El listado de Proyectos se presenta a la Empresa para ser evaluado en base a la Estrategia y Objetivos de Negocio. La Empresa asignará prioridades a su Portafolio de Proyectos Tecnológicos (si existen) y finalmente puede definir los proyectos en: Proyectos Tecnológicos Operativos (Mantenimiento a Producto y Proceso), Proyectos Tecnológicos de Mejoras (Eficiencia en Producto y Proceso), y Proyectos de Innovación Tecnológica (Competitivos y de Liderazgo). EL PLAN TECNOLÓGICO La siguiente etapa es la elaboración del Plan Tecnológico en conjunto, en donde se identifican y definen los objetivos específicos en cada tecnología: en �Proyectos de vinculación: una metodología el desempeño, en variables funcionales, de seguridad, de calidad, de bajo costo, junto con fechas de realización y presupuestos. Los ejemplos anteriores nos muestran la importancia de los siguiente puntos dentro del Plan Tecnológico: a) El nivel de desarrollo de la tecnología en áreas específicas, su tendencia, etapas del conocimiento, tiempos de realización e interrelaciones, b) Lo importante que es definir el objetivo y los tiempos de realización del Proyecto Tecnológico (además del presupuesto) y, c) Que el nivel de un Proyecto Tecnológico no necesariamente debe iniciarse desde la Investigación Básica. Pueden ser a nivel de: Desarrollo e Innovación, de Adaptación y Asimilación, o de Actualización del Proceso y del Producto. EL PROGRAMA DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Una vez definido el Plan Tecnológico con los Proyectos Prioritarios, se abren las opciones de Investigación para el CIyD agrupadas en áreas o disciplinas de investigación, lo cual forma el Programa de Ciencia Básica e Ingeniería de Investigación para la próxima generación tecnológica. CONCLUSIÓN Con una actitud pro-activa, el CIyD presenta a la Empresa un escenario tecnológico que va a impactar a la Empresa en términos de oportunidades y amenazas a nivel de Competitividad en mercados actuales, o de 11 Liderazgo en mercados potenciales o emergentes, así como los potenciales Proyectos Tecnológicos de Vinculación con objetivos que contribuyen a la Competitividad Global de la empresa. Aún con esta visión es posible que las prioridades de la empresa no sean iguales a las prioridades del CIyD, lo importante es que el CIyD puede presentar los proyectos a otra empresa de la misma industria, o re-definirlos e incluirlos como Proyectos Científicos y realizar la investigación con recursos públicos. Finalmente, cuando se menciona que el CIyD debe “presentar” los proyectos a la empresa, podríamos pensar que se trata de “vender productos”, y surge la connotación de que hay que “convertir al Científico en vendedor de productos”, pero esto es una forma simplista de querer ver una extensión de las habilidades del Científico; de la misma forma pensaríamos que a la empresa se le puede ocurrir “que ahora el vendedor debe hacer investigación para poder vender más”. Los roles están claros, hay recursos humanos para la investigación y desarrollo de tecnología (los científicos y los tecnólogos), para promover los proyectos tecnológicos (el administrador de tecnología), y vendedores de productos (agentes del área comercial). Es decir, el CIyD debe pensar en un equipo de vinculación formado sólo por personas con una actitud que faciliten la comunicación con la empresa, y así reducir el riesgo en el Proyecto Tecnológico de Vinculación. Una vez que las prioridades de Proyectos de Investigación son definidas y aprobadas por las partes, es evidente que el CIyD y la Empresa deberán desarrollar las habilidades de los Científicos y Tecnólogos para atacar los problemas no previstos inicialmente y que ahora le interesan a la empresa, por medio de asistencia a cursos y/o seminarios (internacionales) sobre los nuevos temas, con el fin de llenar las “brechas” en conocimientos y habilidades de investigación y desarrollo. Posteriormente viene la Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.3 �Miguel A. Palomo González transferencia de la tecnología al proceso, que incluye la capacitación y asimilación por parte del personal operativo. REFERENCIAS 1. Larson, Ch. Innovation and Global Competitiveness. Sigma Xi Forum on “Trends in Industrial Innovation: Industry Perspectives and Policy Implications”, Arlington, VA., USA, nov. 20, 1997. 2. Kotler P. Dirección de Mercadotecnia. Prentice Hall, 1996, p.152-153 3. Naisbitt J., Aburdene P. Megatrends 2000. Avon Books, 1990, in: Kotler P., op. cit., p. 154 4. UK OST. UK Technology Steering Group Report. London, 1995 5. US Dept. Of Commerce. Emerging Technologies: a survey of technical and economic opportunities. NTIS, Washington D.C., 1990 6. NISTEP. The sixth technology forecast survey. S&TA, June 1997, Japan. Ingenierías, Julio-Diciembre 1998, Vol. 1, No.3 12 �Structure of a modular multilevel system of continuing vocational education of mechanics in Poland Henryk Bednarczyk* Prefacio La educación, preparación, perfeccionamiento y actualización de los ingenieros está estrechamente relacionada con múltiples factores entre los que cabe destacar: las características y condiciones del desarrollo científico y tecnológico de país; la estructura y nivel del sistema económico nacional, el grado de participación en la economía y especialmente el mercado internacional, la flexibilidad del sistema educativo básico, las formas y orientaciones del sistema de educación superior, etc. En suma: el lugar y el lapso definen el marco que guía la forma en que se prepara un ingeniero.* Polonia, posee un sistema educativo con muchas de las condiciones propias de Europa, entre ellas solo 11 universidades entre 100 instituciones de educación superior. El resto son universidades tecnológicas, escuelas de ingeniería, academias de agronomía, de economistas e instituciones de formación de maestros. El sistema de educación superior ha debido adaptarse a las cambiantes etapas que el país vivió durante este siglo. Al derrumbarse el sistema socialista de Europa Oriental y desde 1990 se introducen cambios profundos que apropian la organización a las nuevas condiciones que el mundo entero enfrenta especialmente por la globalización de la economía. La propuesta del Prof. H Bednarczyk presenta una estructura que rompe con nuestras concepciones tradicionales de niveles; nos habla * Ponencia presentada en el Encuentro Internacional de Educación de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, organizado por la FIME del 30 de Noviembre al 4 de Diciembre de 1998. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 de Educación Vocacional como medio de canalización de formación para la población de 25 a 64 años en diversas propuestas de estructuras abiertas y flexibles, que crean oportunidades de preparar los recursos humanos necesarios de acuerdo a las orientaciones internacionales más actualizadas.† Los módulos adquieren nuevas dimensiones en su proyección a la preparación de recursos humanos para el área de la Mecánica que en Polonia está adaptando rápidamente la formación a las cambiantes condiciones que ese país enfrenta. La propuesta debe servirnos de ejemplo para estudiar y meditar sobre la urgente adecuación que nuestro sistema educativo necesita para enfrentar los retos que presenta el cambio de nuestro país por los nuevos compromisos asumidos y las nuevas formas de la economía mundial. ____________________________________________ Abstract A concepto of a modular multilevel system of continuing vocational education is described on the basis of an analysis of modernisation trends concerning the educational system, in particular vocation education. Selected elements of the system and examples of implementation are also presented. CONTINUING VOCATIONAL EDUCATION The conception of general continuing vocational education has been presented in well-known reports “Learn to Be”, “Learning without Limits” and the idea of the learning society” in the “White Paper” of the European Union and J. Delors” report “Education there is hidden treasure in int”. Now and all the more in the increase in the developed societies will have to * Institute de Terotechnology en Radmon, Poland. 28 �Henryk Bednarcyk cope with new challenges. Quick changes of the work contents conerning each occupation and each working stand cause the increase in the work intellectualisation Moreover the employment structure has been changed. skills and attitudes”, Formed, assessed and controlled skills enable to carry out occupational activities or tasks in a defined, logical order in a competent way according to the approved standard at working stands. The efforts undertaken in our country to modernise education, reform it, adjust to integration with the European Unión are necessary. According to the OECD report 13% of the population in Poland at the age of 25-64 years had higher education, whereas respectively in the OECD countries 22 %, USA 32%, Canada 47%, and in Turkey 8% Portugal and Czech Republic 11%. In 1994 only 15% of the same population of Poles took part in different kinds of curses, whereas in the USA 44%, Canada 37%, and the Netherlands 36%. It is necesary to create an open and flexible system of continuing vocational education, in which school and extra school education, formal and informal one will make its integral part. Co operation with the economy will enable to utilise new functions of employment in the process of continuing education. Graduates of all educational kovels shoold have wide-profile base preparation and at the same time the skill of competent perfomance of important occupattional tasks, mobile adjustment to working conditions and own development. Creation of the system of vocational continuing education requires first of all integration of subjects and research we propose the following definition of a module: a separate, curricular didacte una made of one or more modular units, which objectives and educational contents separated according to criteria and thematically integrated from different disciplines of knowledge are formulated in a univocal and measurable way and state intellectual and motor Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 A MODULAR MODEL On the basis theoretical studies, an analysis of experiences, constructing modular curricula and their evaluation below we present basic assumptions of the modular model of vocational education an development. • Modular education integrates conceptions of demonstrative, curricular, individual, problem, structural, algorithmic, many-sided and multimedial teaching. • Modular education is strictly connected with achieving vocational compentencies, what means that during the final test the student must be able to demostrate work executed according to standars. • Education is carried out on the bases of gradual gathering of knowledge, forming skills and attitutdes. Going to the next level (next stage) takes place after crediting each student with the previous module (modular unit). 29 �Structure of a modular multilevel system of continuing vocational educational of mechanics in Poland • • • • 30 Module is a basic didactic unit, which integrates thematically related and ssential educaitonal contenst from a range of scientific disciplines (subjects). As a result of teaching-learning and aequisition of the module’s contents, the student achieves concete, measurable, approved and recongnised skills. Modular curricula integrate the whole multilevel system of continuing vocational education thanks to a flexible choice of the way and pace of education and recognition of previously formed skills. Multilevel system of continuing education may be executed in plenty of variants at schools and beyond it, from basic, trough secondary to higher level of education or only at a particular educational level. In the teaching-learning process, learning, choice of the way, pace and educational methods are stressed. The teacher’s function is changed from a teaching person into an advisor and consultant in the course of choosing active methods and educational aids. • This model can be executed according to the current normative-legal system or with its small modificastions. • Modular educaiton’s objetives will be achieved with a radical change of the educational technology, thanks to teaching-learning individualisation, a bigger share of self-education with the use of active methods and multimedial didactic means, among other educational packages. A modular system of continuing vocational education was elaborated on the basis of jobs from the mechanical branch. Mechanics are an occupational group of specailists in the field of mechanical engineering. The following occupational groups are the subject of out analyses an interest. • Mechanic of machinery and appliances (graduates of two-and three-year basic vocational schools) • Technicians - mechanics (graduates of five-year secondary vocational schools) • Mechanical engineers (graduates of three-year studies and masters engineers graduates of fiveyear studies at higher schools) A multilevel system of mechanics’ education and development takes into account relations between the vocational educational system and the economy, schowwing in what jobs (at what work stands) the graduates could be employed. More and more often graduates are employed in enterprises, in wtch quality assurance systems exist. Employers look for employees with a wide base preparation and master skills or performing the offered work. Certificates and diplomas do not contain such information. Failures of graduates an the necessity or requalifaction already at the beginning significantly points to the necessity of implemeting qualifacition standars and education quality assurance systems and continuons modernisation of educational contents. A modular division of general vocational contents of mechanics’ education (table 1) was elaborated on the basis of many years’ analyses or the contents of mechanics work and work evaluation. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Henryk Bednarczyk Table 1. Modular division of general vocational contents of education at all the levels of mechanics vocational education Number of modules No. Subject (subject blocks) Number for all levels Basic vocational School Technical school on the base of Basic Vocational School Higher school on the base of Primary School Technical School Polish Secondary School 1 Graphics 56 16 14 30 26 56 2 GF 1-19 Electrotechnics and electronics EE 1-8 73 28 29 56 16 72 104 36 30 65 39 63 148 15 76 90 57 147 76 29 30 50 17 68 36 18 16 34 1 35 24 10 13 23 1 23 156 36 28 58 19 59 24 6 10 15 8 19 46 10 20 28 15 43 37 17 18 35 2 37 34 17 16 33 2 34 20 7 9 14 7 20 834 245 309 531 210 676 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Machine bulding BM 1-30 Technical mechanics MH 1-33 Automation and robotics AR 1-12 Measuring technique TP 1-5 Materials technology MT 1-6 Mechanical technology TM 1-7 Computer tecnology TK 1-7 Thermodynamics and hydrodynamics TD 1-8 Economics EK 1-8 Working enviroment of mechanies SP 1-19 Technical maintenance ET 1-5 Σ Subjects blocks 157 Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 Σ 31 �Structure of a modular multilevel system of continuing vocational educational of mechanics in Poland Integration of educational contents, recognition and aproval of knowledge and skills obtained at previous educational stages may cause a singnificatn improvement in educational effectiveness. OUR EXPERIENCES According to our investigations, about 60% to 95% students of mechanical departaments is recruited from technical secondary vocational schools. Partly it proves that the decision about choosing the occupation was made too early and improperly. and conditioned by the implementation of the education quality assurance system based on vocational qualification standards. On the basis of standards it will be possible to obtain the approval of obtained qualifications and skills. The structure and the contents of diplomas and certificates should also be changed or complemented by a document, “passport” containing descriptions of qualifications and a list of obtained and assessed skills, what we propose logether with Prof. St. M. Kwiatkowski. It means that a graduate of technical schould be credited with not 676 modules, as a graduate of Polish comprehensive secondary schools, but only with 210 modules. Experiencies of Institute for Tecrotechnology, executed huge pedagogical experiments with participation of schools and universities from Poland. England. Germany, the Netherlands and France within the framework of international programmes confirm the appropriate direction of new searches. Constructing the system of continuing vocational education is stricly connnected with 32 Experience concerning the implementation of MES modules of International Labour Organisation, an experiment of the technical secondary school, the PHARE IMPROVE Programme, as well as activities of the Institute form Terotechnology concerning the modular system of mechanics education are just the beginnings of creating a new system of continuing vocational education in our country. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �La importancia de la motivación Arnulfo Treviño Cubero* INTRODUCCION Motivar a otras personas es la tarea administrativa más importante que existe. Motivar implica la habilidad para comunicar, desafiar, fomentar, involucrarse, delegar, desarrollar y entrenar, así como informar, resumir y ofrecer una recompensa justa, por ejemplo. Hemos visto en algunos anuncios de la sección de clasificados de los periódicos que los aspirantes para un trabajo determinado deben estar motivados. También hemos visto en el mundo deportivo extraordinarios logros que están íntimamente relacionados con el poder de la motivación. Todo mundo quiere motivarse, sin embargo, no saben exactamente en qué consiste la auténtica motivación. Vivimos en un mundo cada vez más complejo, y tenemos la más refinada tecnología a nuestro alcance. Sin embargo, el mundo real en donde todos trabajamos es, evidentemente, un mundo de gente. El éxito, como todos sabemos, procede de las personas. Si aceptamos que el mundo real en donde vivimos y trabajamos es un mundo de gente, entonces es fundamental alcanzar una comprensión más completa de nosotros mismos, de lo que nos motiva y de cómo podemos estar más motivados. Aquellos que tienen la gran responsabilidad de administrar o liderear a otras personas deben contar con lo necesario para ayudarles a lograr sus propios anhelos o mostrarles cómo pueden motivarse para alcanzar un objetivo común. La motivación no depende mucho de nuestra edad, raza o circunstancias. SE PUEDE, SI UNO CREE QUE PUEDE. La base de toda motivación es la esperanza. La esperanza es un criterio para la motivación de las personas. Es la causa del efecto y el combustible que alimenta el motor. Sin la esperanza nadie se podría motivar nunca.* La motivación consiste en convencer a alguien que debe hacer algo porque él quiere hacerlo. Eso también se aplica a nosotros mismos; si de veras queremos hacer algo, por supuesto que estaremos más motivados. Si alguien afirma que se siente bien de verdad y tiene una expresión de desgano o unos hombros caídos sabemos que no anda bien como dice. ¿Cómo se comunica una persona motivada? Con entusiasmo. Una persona motivada habla del futuro, sobre lo que va a hacer o de sus planes para el futuro. El pasado es utilizado como una experiencia que nos ayuda a reconocer oportunidades y convertirlas en éxitos. Una persona motivada es alguien que fácilmente puede ser descrita como una persona positiva. Un principio de administración dice que cuando premias una forma de comportamiento, recibes más de él. No recibes lo que esperas, lo que pides, lo que anhelas o lo que ruegas. Obtienes lo que premias. Luego, el principio de administración más importante sugiere que lo que se premia y/o reconoce es lo que se cumple. Esto implica que la motivación es una arma de dos filos. Así que, debes detenerte y hacer la siguiente pregunta: ¿Qué es lo que reconozco y premio? Si no logramos premiar los comportamientos correctos, lo más probable es que obtengamos resultados inadecuados e incluso peligrosos. * Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 Coordinador del Centro de Calidad de la FIME-UANL. 33 �La importancia de la motivación LO QUE NO HAY QUE OLVIDAR AL HABLAR DE LA MOTIVACION A continuación se describen 7 puntos que son fudamentales para lograr que las personas estén motivada. 1. Tenemos que sentirnos motivados para poder motivar. No es posible motivar a otra persona si no nos sentimos motivados. ¿Con qué tipo de jefe quisieras trabajar? Un jefe prepotente, pesimista, reprimido o un jefe que llega al trabajo antes que nadie, que es entusiasta, positivo, que siempre tiene alguna noticia para comunicarte, que es leal y enseña con su propio ejemplo, o sea, un Jefe Motivado? Muchísimos jefes exigen y esperan que sus empleados estén más motivados, sin embargo, basta verlos para saber por que no reciben lo que quieren. “Poner un buen ejemplo” ha sido el consejo para los líderes desde los tiempos más antiguos. 2. La motivación requiere una meta.1 Es imposible que cualquier individuo, o de hecho cualquier equipo o grupo de personas, sea motivado sin una meta clara y específica. Sin metas no hay propósito. 3. La motivación, ya establecida, no es eterna. Como dice Richard Denny “Ni la motivación, ni los sentimientos cordiales perduran”. Esta situación es parecida a inflar un globo: si no se ata la boquilla, el aire se saldrá de nuevo. La motivación es, y debe ser, un proceso continuo; 34 no es una vacuna anual. Debemos aceptar que el solo hecho de que un individuo esté motivado el día de hoy no significa que estará motivado mañana. 4. La motivación requiere de reconocimiento.2 El reconocimiento asume muchos modos distintos, que pueden ir desde la carta de agradecimiento hasta la elección política, desde la manera de presentar a alguien hasta el hecho de admirar un florero en casa. Muchas personas se esforzarán más para ser reconocidas que para casi cualquier otra cosa en la vida. El reconocimiento puede ser un cumplido. En las empresas se organizan actos en los que se otorgan reconocimientos para agradecer a los miembros del equipo profesional su desempeño, sus logros, su lealtad, etc. La regla de oro aquí es que no hay que olvidarse de nadie a la hora de brindar reconocimiento. 5. La participación es motivación.3 Cuando las personas sienten que forman parte de un proyecto, su nivel de motivación es mucho mayor. Así que cuando logras involucrar a la gente, crearás un individuo o un grupo de personas más motivado. Pero recuerda que no sólo hay que contar la ideas, también hay que venderlas. Hay que convencer a la gente de que las adopte. Muchos jefes no comparten sus planes, metas y objetivos. No dejan que su gente experimente un espíritu pionero. 6. Ver nuestro progreso nos motiva.2 Cuando vemos que estamos progresando, avanzando y logrando metas, siempre estaremos más motivados. Todos tenemos una flama de motivación, pero a veces no sabemos cómo encenderla. La desgracia puede ser Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Arnulfo Treviño Cubero desencadenada por la actitud de un individuo que tiene la determinación obstinada de seguir siendo igual que antes. Una persona puede afirmar y creer acentuadamente que el suyo es el peor trabajo creado por la humanidad. Sin embargo, otra persona con el mismo trabajo y otra actitud dirá y creerá que es el mejor trabajo creado y que se siente muy afortunado por tenerlo. 7. Crear un ambiente de equipo. El ambiente debe ser bueno. Los siguientes ocho consejos sirven para crear el ambiente adecuado, para que el equipo se torne automotivado de una manera natural. * Establecimiento de una visión. La visión es algo preparado por los directores, como debe ser. Sin embargo, el propósito de esta declaración no les sirve a éstos solamente; debe compartirse con los demás miembros del equipo profesional. * Una misión en común.3 Debe haber una misión en común, un objetivo, o hasta una causa por la cual luchar. Es totalmente imposible motivar a un equipo de personas sin ninguno de estos tres elementos. “La misión común” debe interesar al equipo de personas en cuestión. No sirve para nada fijar una meta que estimule o interese al gerente o al líder de un equipo, a menos que ésta interese o estimule a los demás miembros del grupo. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 * Condiciones positivas de trabajo y un equipo positivo. El ambiente de trabajo debe estar, por supuesto, limpio y cómodo. La gente debe estar orgullosa del lugar en donde trabaja. ¿Cómo se comunican entre sí los miembros del equipo? ¿De manera positiva o negativa? Si la comunicación es negativa, es absolutamente seguro que el equipo nunca será productivo. Es responsabilidad completa del gerente o del líder impedir que la comunicación negativa se transforme en un mal contagioso. Todos conocemos la expresión “Una manzana podrida pudre a las demás”. Es igual con un equipo de personas. Sólo se necesita una persona verdaderamente negativa para que el resto del mismo equipo se torne gradualmente negativo. * La cultura de las prioridades.3 Recibirás más de aquello que premias. Para un equipo motivado es fundamental que todos sus miembros sepan cuáles son sus prioridades individuales mientras trabajan hacia el objetivo del equipo. ¿Qué premia o qué reconoce el gerente? Vamos a ver algunos ejemplos • Se premia a la gente que se ve ocupada y que trabaja muchas horas en lugar de la gente que obtiene resultados. • Se exige un trabajo de calidad, sin embargo, a la vez se imponen fechas límite que no son realistas. • Se exige y se habla acerca de la lealtad a la empresa, sin embargo está no se logrará si no se ofrece seguridad laboral. 35 �La importancia de la motivación La gente siempre se comportará de la manera en que ha sido entrenada por el mecanismo de premiación. buen ejemplo: saben que su propio ejemplo tendrá mucho más influencia que los consejos verbales, los sermones o cualquier otro modo de comunicación. * Recordar al individuo. El significado del individuo sigue siendo importante, aun cuando las personas formen parte de un equipo. Deben sentir individualmente que han recibido un tratamiento justo. Deben sentir que son reconocidos individualmente por sus contribuciones. Deben sentir individualmente que el papel que juegan contribuye a la meta o al logro particular. Deben contar individualmente con el apoyo y respeto del gerente y de sus colegas. Tristemente algunos gerentes creen que su trabajo es decirle a otras personas qué es lo que deben hacer sin tomar en cuenta si ellos mismo lo hacen. La lealtad y el respeto es algo que se gana en la vida y que nunca se debe exigir o esperar de forma gratuita. * Compartir el éxito. Los miembros del equipo deben poder compartir los premios del éxito. Al final del último juego de cada torneo de fútbol, el capitán del equipo ganador recibe el trofeo y a su vez se pasa a cada miembro del equipo. Todos reciben su propia medalla de ganadores, no solamente el capitán o técnico. * Tomar un descanso juntos. Vale la pena que los empleados salgan como grupo. Cuando llevas al equipo a un curso de entrenamiento o incluso a un viaje de placer, lo podrás unir aún más. Estas ocasiones no tienen por qué ser costosas si cuentas con un presupuesto limitado. En su forma más sencilla, el viaje puede ser organizado como un juego de dominó por la noche después del trabajo. BIBLIOGRAFIA 1. Eckles Carmichael, Sarchet. Administración: Curso para Supervisores, Ed. Limusa, 1ª Edición, 1982, 334 pp. 2. Fremont E. Kast y James E. Rosenzweig. Administración en las Organizaciones, Ed. Mc Graw Hill, 4ª. Edición 1994, 753 pp. 3. Harold koontz y Heinz Weihrich. Administración, 10ª Edición, Ed. Mc graw hill, 1995, 745 pp. * El liderazgo motivador. Como dije anteriormente, el respeto se gana y nunca puede ser exigido. Todos juzgamos a nuestros líderes más por lo hecho que por lo dicho. Los gerentes exitosos saben apreciar el poder de un 36 Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Los medios didácticos en las clases de Física María de los Angeles Legañoa Ferrá* Roberto Portuondo Padrón* I. INTRODUCCIÓN En este trabajo se discutirán las funciones didácticas de algunos medios de enseñanza que se utilizan en las clases de Física, su relación con el proceso de asimilación y con los recursos disponibles, así como su contribución al logro de los objetivos propuestos. reciban las orientaciones precisas que les permitan dirigir sus acciones para lograr un aprendizaje. *Pero los alumnos no son tabla rasa, sino que traen al salón de clases una experiencia sociocultural que muchas veces se traducen en preconcepciones erróneas sobre los temas que se van a estudiar.2 En el proceso enseñanza aprendizaje se utilizan diferentes recursos los cuales están en correspondencia con la dinámica del proceso. En las clases de Física adquieren singular relevancia el uso, entre otros, de los experimentos demostrativos, las computadoras, y los medios de laboratorio. Este análisis se centrará en estos últimos, estableciendo su correlación a partir de la asimilación del sujeto en el proceso de aprendizaje. II. FUNCIÓN DIDÁCTICA DE LOS MEDIOS Y RECURSOS DIDÁCTICOS Los medios de enseñanza deben diseñarse integrando un sistema de forma que posibilite que el estudiante transite por tres etapas en su camino de adquisición del conocimiento, el primero relacionado con la contemplación del fenómeno a través de los experimentos demostrativos, el segundo relacionado con el pensamiento abstracto, utilizando para ello los medios computarizados para simular el comportamiento de los modelos y el tercero la práctica con la utilización de los medios de laboratorio.1 Experimentos Demostrativos En las clases teóricas donde los maestros explican los nuevos contenidos es preciso lograr que los estudiantes estén motivados y que Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 Fig. 1 Equipo de demostración para confrontar la preconcepción relacionada con la ley de Lenz Para que se propicie en los alumnos el cambio de sus preconcepciones es necesario que se le planteen conflictos cognitivos, es decir, es necesario confrontar sus preconcepciones con la realidad, lo cual es posible hacer en la clase a partir de la realización de un experimento demostrativo, es por eso que planteamos que la función principal del experimento demostrativo en las exposiciones es provocar el conflicto cognitivo entre la predicción que hace el alumno de lo que va a suceder y la realidad. No todo experimento demostrativo cumple con esa función, es preciso que en el diseño del mismo se tengan en cuenta una serie de requisitos que propicien el surgimiento de ese conflicto cognitivo. Para la realización de estas demostraciones se pueden utilizar diferentes recursos, entre los que se encuentran los experimentos en tiempo real utilizando * Control de Estudios de Ciencias de la Educación, Universidad de Camagüey, Cuba. 37 �Los medios didácticos en las clases de la física microcomputadoras, osciloscopios, equipos de proyección de vistas fijas, equipos demostrativos, etc. En ocasiones no se disponen de los equipos necesarios para hacer la demostración y si existen videograbaciones con las mismas, por eso, una vía alternativa es la utilización del video, el cual tiene las ventajas de la repetibilidad y la variación de los intervalos de tiempo de los fenómenos observados. Otros medios se utilizan también durante las exposiciones para facilitar la comunicación, como son los medios de utilización directa (objetos tridimensionales, gráficos, tableros, impresos) y las proyecciones fijas (imágenes diascópicas e imágenes episcópicas). Medios Computacionales Los alumnos no cambian sus preconcepciones sólo con la confrontación, es preciso mostrarle los nuevos modelos que les permiten cambiar sus modelos erróneos. Los medios computacionales son recursos muy apropiados para cumplir con este fin. La función de los mismos será propiciar el proceso de construcción de los nuevos conceptos a partir de las acciones que los alumnos realizan. Los alumnos llegan a la clase con contradicciones no resueltas, es decir, se ha producido el conflicto pero sólo a partir de realizar un proceso intelectual activo el alumno puede sustituir su preconcepción anterior por un nuevo concepto científico. Para asimilar este nuevo concepto científico el alumno necesita una caracterización completa del mismo, destacando los elementos que lo componen y sus interrelaciones. Estos conceptos y modelos requieren de una representación dinámica para lograr destacar sus rasgos esenciales. Por ejemplo, el concepto de campo 38 vectorial es un concepto abstracto para los alumnos. Muchos alumnos consideran que el campo electrostático inherente a varios cuerpos cargados no se modifica si se introduce otro cuerpo cargado, es decir, no comprenden la esencia dinámica del mismo. Es por ello que un apoyo didáctico que simule el campo inherente a partículas cargadas, donde el alumno pueda variar cargas y posiciones y explorar la configuración que adquiere el campo así como obtener el valor de las magnitudes que lo caracterizan, propicia que el alumno se apropie del concepto de campo electrostático y que establezca las relaciones entre sus componentes. . La capacidad de interactuar con el alumno le confiere una nueva función a los medios computarizados a partir de que el alumno puede variar las condiciones del fenómeno simulado y entonces estudiar diferentes situaciones; lo que posibilita transitar por la etapa de las acciones como materializadas. El estudio de múltiples situaciones las cuales se describen por la misma ley o principio propicia la generalización y por ende contribuye a que el alumno se apropie no de casos particulares sino de las leyes que rigen los fenómenos electromagnéticos. Otra función de los medios computarizados está relacionada con las potencialidades de cálculo de la computadora. El alumno en el proceso de exploración del objeto simulado puede obtener los valores de las magnitudes que lo caracterizan, así como realizar operaciones matemáticas complejas con esas magnitudes que lo conducen al “descubrimiento” nuevas relaciones y a la formulación de nuevas leyes desconocidas para él. Es importante señalar que con la utilización de estos medios el alumno se va apropiando de los modelos fundamentales, es decir, la utilización de estos recursos posibilitan que se produzca el tránsito de la percepción hasta la abstracción, sin embargo se hace necesario que el alumno compruebe que ese concepto científico que Ingenierías, Enero-Abril,1999, Vol. II, No.3 �Ma. de los Angeles Legañoa Ferrá, Roberto Portuondo Padrón él ha asimilado es capaz de explicar los procesos reales con los cuales él se relaciona, por ende, se hace necesario que el alumno utilice medios de laboratorio para establecer el vínculo entre el modelo y el objeto real. permiten interpretar los resultados obtenidos. Por ello que aquí la computadora no es sólo una herramienta que posibilita el cálculo sino que su utilización junto al experimento propicia que el alumno pueda caracterizar el fenómeno real cuantitativamente y por ende surja la contradicción. Además esto provoca que el alumno tenga una representación del objeto más completa cuando establece la vinculación entre el objeto real y la magnitud, propiciando que adquiera el orden de magnitud de las variables que está estudiando. Este nuevo conflicto es muy importante debido a que aquí el alumno aprende a establecer las diferencias entre el modelo y el objeto real, qué características del objeto no consideró en el modelo y qué influencias tienen las mismas en los resultados. El hecho de que cada tipo de medio tenga una función específica, que se relaciona con la asimilación del alumno, hace que sea necesario diseñar los mismos atendiendo a los requisitos que impone su función dentro del proceso. Fig. 2 Un software para el estudio del campo electrostático Medios de Laboratorio En el laboratorio se produce un nuevo conflicto cognitivo, éste es entre el modelo asimilado por el alumno y el objeto real. Aquí nuevamente el alumno hace predicciones de lo que va a suceder a partir de las hipótesis que formula ante el problema planteado. La medición de las magnitudes que caracterizan el fenómeno y el procesamiento de los datos posibilita que el alumno arribe a conclusiones sobre la validez de su hipótesis. Para ello es necesario que el alumno cuente con medios apropiados para facilitar los cálculos y realizar las representaciones gráficas adecuadas que le Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 III. REQUISITOS PARA EL DISEÑO DE LOS MEDIOS ATENDIENDO A SUS FUNCIONES DIDÁCTICAS A continuación plantearemos los requisitos para el diseño de los medios atendiendo a sus funciones didácticas. Experimentos demostrativos En los experimentos demostrativos es preciso cumplir con un conjunto de requisitos que propicien el surgimiento del conflicto cognitivo. Entre estos requisitos podemos señalar como los más importantes los siguientes3: • A partir del conocimiento de las preconcepciones erróneas, determinar los conceptos que se quieren ilustrar en la demostración. 39 �Los medios didácticos en las clases de la física • Determinación entre las diferentes demostraciones relacionadas con el tópico seleccionado de la que pueda generar un mayor aprendizaje del alumno. conceptos y leyes que ocupan un mayor nivel de jerarquía en el cuadro particular de la Física. 2. Las preconcepciones de los alumnos relacionadas con ese tema. Las preguntas se relacionan con esas preconcepciones y se muestran simulaciones para confrontar las mismas. • El momento en la clase más efectivo para hacerla. • Determinación del conocimiento previo que es necesario para la demostración. 3. • Selección del diseño más efectivo teniendo en cuenta los materiales a mano y la audiencia a la que van dirigidos. La diversidad de situaciones relacionadas con el concepto que le permiten llegar a la generalización del mismo. 4. Las potencialidades de cálculo de la computadora que le permite abordar nuevas tareas que no podrían hacerse sin el auxilio de ésta. 5. La interrelación modelo – realidad, mostrando en el modelo los rasgos esenciales y su comportamiento. • Determinación de los pasos en el procedimiento de la demostración que deben ser efectuados. • Determinación de las preguntas que serán apropiadas para motivar y dirigir la observación de los estudiantes y el proceso de razonamiento, antes, durante y después de la demostración. • Determinación de las preguntas de seguimiento que pueden ser usadas para evaluar el desarrollo de la comprensión del nuevo concepto. • Si el aula es muy grande, las medidas que debe tomar para que todos los estudiantes vean la demostración. Software Educativos En el diseño de los software educativos es preciso cumplir con una serie de requisitos que propicien el proceso de construcción de los nuevos conceptos a partir de las acciones que los alumnos realizan y la presentación del fenómeno de múltiples formas. Es necesario tener: 1. 40 La organización del contenido, por tanto su contenido está dirigido hacia aquellos El diseño del software transita por dos etapas: etapa del diseño pedagógico conceptual y etapa del diseño pedagógico detallado. La etapa de diseño se realiza por un equipo de profesionales, que esté integrado por especialistas de la materia, informáticos y pedagogos. El diseño conceptual requiere más experiencia en el área de la materia, en teoría de aprendizaje y en estrategias pedagógicas y motivación, mientras que el diseño detallado requiere un mayor conocimiento de computación y de las posibilidades específicas de las computadoras que se van a utilizar. En el diseño inicial se establecen las características globales del software que se va a desarrollar, los objetivos que debe cumplir, los alumnos a los que va dirigido. En el diseño detallado se establecen las características de todas las secuencias de interacción entre el M.E.C. y el alumno, especificándose todos los detalles relativos a la forma de presentación de información al alumno en pantalla. El producto final de la etapa de diseño es un guión que servirá como base para la etapa de producción.4 Ingenierías, Enero-Abril,1999, Vol. II, No.3 �Ma. de los Angeles Legañoa Ferrá, Roberto Portuondo Padrón Medios de Laboratorio El diseño de los medios de laboratorio debe propiciar que se produzca el conflicto entre el fenómeno simulado y el objeto real, además de que debe desarrollar en los alumnos el método científico experimental, por lo que es preciso que éstos estén interrelacionados con los medios computarizados y a su vez ofrezcan la posibilidad de tener un uso flexible por cuanto los alumnos son los que van a diseñar las tareas experimentales a desarrollar. El diseño de los medios de laboratorio está determinado en gran medida por los recursos con que cuente la institución docente en cuanto a equipos de laboratorio, locales de trabajo, etc. IV. CONCLUSIONES El análisis realizado hasta aquí permite concluir que es necesario que los medios de enseñanza se encuentren estructurados en forma sistémica, para que posibiliten el proceso de asimilación de los alumnos y así alcanzar los objetivos propuestos. Cada tipo de medio posee una función didáctica diferente las cuales están en correspondencia con las diferentes etapas del proceso de asimilación por las que tiene que transitar el alumno. La utilización de software educativo posibilita la construcción de los nuevos conceptos y el proceso de generalización de los mismos. En especial, en la enseñanza del Electromagnetismo y en la Física Moderna son muy necesarios por el carácter abstracto de sus conceptos y leyes. Por otro lado, la utilización de medios computacionales en las prácticas de laboratorio para obtener con rapidez el resultado del procesamiento de los datos y los gráficos de las relaciones entre las magnitudes posibilita que Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 el alumno establezca el vínculo entre el modelo y el objeto real, lo que propicia que se produzcan juicios y razonamientos que completan el cuadro conceptual del alumno. El contenido de los medios debe dirigirse hacia las principales leyes y conceptos asociados a la teoría y para su diseño es preciso investigar las preconcepciones erróneas comunes de los alumnos relacionados con estos temas. Para que éstos sean efectivos es preciso además realizar un diseño pedagógico que se base en las funciones de los mismos dentro del sistema. REFERENCIAS 1. Legañoa, M., “Sistema de medios para la enseñanza del electromagnetismo”, Tesis para la obtención del grado de Maestro en Educación Superior, Universidad de Camagüey, Cuba, 1997. 2. Clement, J.: “Using bridging analogies and anchoring intuitios to deal with students preconceptions in Physics”, J. of Research in Science Teaching, E.E.U.U., 30, 10, 1994, pág. 1241-1257 3. Committee on Undergraduate Science Education: Science Teaching Reconsidered, National Academy Press, http:// www.nap.edu 4. Alessi, S.M; Trollip, S.R.: Computer-Based Instruction: Methods and Developments, Prentice Hall Inc.,Englewood Cliffs, New Jersey, 1985. 41 �Values, Technology and TQM Lorin Loverde* .A previous article posed the question: "Why does science fail to guide both engineers and citizens with the highest values, the best attitudes, the most noble altruism, the most creative art, and the most equitable form of justice?1 In brief, the answer that was offered to that question was that science is like metaphysics in that both of them function by theory structures. It was by this means that science was released from the limitations of ordinary sense data to seek a higher truth.2 However, we need to find the highest means to guide ourselves to these new values. The purpose of this article is to explore the triangle of leadership, values and technology. common good that would allow us to cooperate, coordinate, and achieve together what we cannot achieve apart* • Theoretical possibilities in technology and its economic foundations must be translated into practical application of systems of work and the integration needed when the systems are applied organizationally (rather than individually) There is a powerful management system called Total Quality Management (TQM) to facilitate these three translations. Although there are many detailed techniques in statistics, sampling, and feedback that are used in partial application of TQM, we will concentrate here on the business as a whole: what must occur in the organization from the highest levels to the individual workers. Although these three could be discussed in abstract, the place where they meet and are applied is the workplace. There is a large gap between (a) academic preparation in the technical fields such as engineering or systems, and (b) practical success in a business. VISION TRUST APPLICATION AND Leadership / Vision EFFECTIVE TQM • The triangle of leadership, values and technology can be restated in terms of organizational development as the triangle of vision, trust and effective application. • Hopeful leadership must be translated into a vision of the optimal path into the future– without this we lose our direction, end up in the wrong place, and fail to promote the common good • Abstract values must be translated into deep trust and openness–without this we cannot find our common ground or believe in the 42 Values / Trust Technology / Efective Application The bottom line for organizations is distributed leadership, and it can lead to new values. * Director Administrativo de Quality de Sabinas, Qslorin@aol.com Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Ma. de los Angeles Legañoa Ferrá, Roberto Pourtuondo Padrón Leadership is not the domain of the top management. Leadership must be distributed throughout all levels of the organization because in all the levels are the loci of commitment, dedication, getting the operations done right, corrective action, and the required quality of the end results. He argues that the better organizational system is the mirror image: The purpose here is to throw light on a program that may give some guidance to both engineers and citizens by revealing a path to new values, the best attitudes, the most noble altruism, the most creative art, and the most equitable form of justice. Obviously, we cannot explicate all of that program. We will focus this search in terms of cooperative work. Equally, the contention here is that this program is the best mode for adding value, in the economic sense, and thereby is profitable. 3. An interrelationship of leaders and participators throughout all organizational levels. The following words of Bill Creech about the qualities of leadership are crucial to the business world: "The last quality of the six is the desire to lead–for the right reason. The other qualities depend on that as heavily as they do on courage, because only desire to lead brings them into play. The right reason? To make life better for others, not for oneself." 3 Selflessness is the key. After serving as head of the Air Force Tactical Air Command (TAC), Creech became an internationally renown private consultant to business. He argues against the long-standing and currently dominant management theory of centralization: 1. Top-down authority, 2. Isolated & specialized functions, and divisions by 3. The split between those who manage and those who are managed. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 1. Decentralization and empowerment at the "lowest" levels to analyze and fix problems, 2. Integrated functions based in teams who are responsible for specific accomplishments, and Whenever decision making is removed from those who do the work, the organization suffers from delay in corrective feedback while centralized management takes excessive time to learn of problems, analyze them, and issue the directives that are supposed to fix them (and rarely do fix them). This centralism can work well only where things are so routine and workers are so complacent that the changes of and challenges to the organization are minor and slow in arriving. But the contemporary world market is just the opposite: fast paced, non-routine, complex, everchanging, and requiring companies to compete to retain the best and brightest workers. Living in an environment of world-class competition requires quick response, creativity and the highest quality outputs to survive. We use the term "world-class companies" for those successfully competing in this kind of market. Admittedly, not all companies have to enter that world market; many companies can try to hide and serve only local niches. However, the opportunities are receding for avoiding world-class competitors in these local niches. It is not altruism that will drive companies with top-down central authority to change; it is competition from those who have already changed. There is a pragmatic progression of the phases to build a strong business enterprise: first build the organization and product, second unify the organization, and third develop the base to a higher 43 �Values, Technology and TQM level of human capacity. However, the phases also intertwine. PHASE ONE: BUILD THE ORGANIZATION Good leadership is needed to get started in the right direction. An understanding of corporate culture is needed to organize and lead. Perhaps even more difficult is the intertwining that is based upon the receptiveness of people and their ability to change. One of the most difficult of the human factors is openness versus closeness, the exclusionary mode versus the inclusionary mode. This problem is more than merely psychological resistance to change. Mere psychological resistance can be confronted and managed by many techniques, such as authority, reward/punishment reinforcements, explanation and information, group pressure, etc. More fundamental is an inability of people to constitute an inclusive horizon, action world, or point of view on the new ideas. Leadership can play an important role when the authority figure demonstrates that the new view, even if difficult to understand, is exciting and absolutely necessary. People can respond intuitively and rally to a new cause for an inspiring leader even before they understand what to do. Especially in developing countries, where the educational preparation of the operators is lower, the role of leadership is to go beyond the traditional functions of managers to organize resources and tasks, provide work instructions, and control the processes. Now, real leaders need to • Add to the company the role of a learning organization4 • Identify a safe span of innovation 44 • Clarify the criteria for successful change, and • Introduce feedback mechanisms in the work process that allow the operators to receive as soon as possible knowledge of accuracy of performance Bill Creech In a word, no matter how good are the arguments for change, without that kind of top-level commitment in an organization to continual improvement, one could not merely "motivate" workers or managers into changing permanently their view of new standards and dedicating themselves to a new course of action (which if it fails could subsequently mean that they will be judged to be wrong). The new organization involves a change in power structure, which is why the old centralists resist it so vehemently. They do not want to give up their centralized power by introducing distributive leadership and pushing decision-making down line to worker teams. Tom Peters noted the same problem. "People are everything, have no doubt–though many firms still don't act that way. But I've come to realize that, in a madcap world, turned-on and theoretically empowered people (not to mention genius management strategy makers, even if strategy making did make sense) will never amount to a hill of beans in the vertically oriented, staff-driven, thickheadquarters [centralized] corporate structures that still do most of the world's business. Empower until you're blue in the face. Call in the best consultants and create the best Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Ma. de los Angeles Legañoa Ferrá, Roberto Pourtuondo Padrón strategies. It'll make no difference unless the arteries are unclogged (the "structure" part), then radically rewired (the "systems" part)." 5 However, if the rigid centralists keep their power prerogatives at the top, they lose throughout the organization a future benefit of an emergent property of team organization: the human contributions of adaptability, flexibility, creativity, commitment, problem solving, cooperation, and enthusiasm for getting the myriad of details of the job done right the first time, every time. This change in organizational structure may seem to be simply unnatural; it may seem rather that top-down, centralized organization is the natural path to evolutionary dominance. Against this deeply held Darwinian assumption of those in established roles of power, the disadvantages of top-down impositions are being recognized also by chaos theory and the sciences of complexity in the study of evolution. "Evolution thrives in systems with a bottom-up organization, which gives rise to flexibility," says Farmer. "But at the same time, evolution has to channel the bottom-up approach in a way that doesn't destroy the organization. There has to be a hierarchy of control–with information flowing from the bottom up as well as from the top down." 6 If bottom-up change is not organized in the usual way but seems to at first chaotic, then it also seems to be a threat to the existing organization. This idea from the science of complexity leads us to the problem of how to unify the organization when it is in the midst of such bottom-change? The computer modeling experiments have shown that instead of everincreasing chaos, certain types of complexity reaches new kind of organization. The inferences, such as made by Farmer in the above Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 quote, that can be made from chaos theory are not in the same class as those that can be made from quantum theory. The principles of "chaos" theory are basically that turbulent types of events can be generated in computer models and mapped in three-dimensional plots which reveal variations which tend to stay within certain boundary conditions. The "strange attractor" which holds turbulent activity within certain ranges means that higher-level chaos is perhaps best thought of as a stage through which some activities can go and after which a new creative alternative order is possible.7 Thus, in management and leadership situations, going into chaos can be the means by which people and organizations are stripped of prejudices that otherwise organize and limit their experience -- and thereby they can emerge out the other side with creative new ideas and dynamic new energies. PHASE TWO: UNIFY THE ORGANIZATION One of the main tasks of Phase Two is the work of good leadership to forge this common purpose out of all the diversified and even conflicting individual and separate purposes in the organization. There are several levels on which to define the common good. The first and least inclusive level is that of the company as a whole: everyone in the company must share in the common good, not just the managers, executives, not even just the stockholders. Companies that exclude workers or types of workers from the common good will lose the benefit of those workers' dedication, enthusiasm, innovation, and commitment to quality. The next level is the common good of those outside the company in the local environment and community where the company has the most direct impact. The third level is the common good of national and international organizations, where the company realizes that it is part of humanity as a whole, part of 45 �Values, Technology and TQM the planet as a whole, and part of the change process into the new planetary culture. Leadership sets forth the common good. Yet leadership also has to win the acceptance of the common good by having the hearts and minds of the people accepting shared values and binding principles. In an organization the people need some fundamental shared values in order to know whether they are going in the right direction, doing the things that matter. In the old paradigm capitalism, the touchstone values were things like efficiency by the many and profit for the few. People at all levels have to be able to have a gut feel for whether what they are doing at the moment is in touch with the overall values by which they will be judged. The overriding question is if someone with greater authority finds out what you are doing, will he approve and reward you because you share the same values or will he disapprove and punish you because he has different values? For Phase Two it became necessary for the organization to have not just good managers but excellent leaders, allowing the work to proceed 46 with a common purpose. It must be kept in mind that the division of the Action Plan into phases is for practical purposes. For a particular company it may be preferable to work out the problems of leadership first among the top management team, then proceed to constitute the company and begin with the problems of organization and production. Traditional societies will be said resist the forces of change more strongly. But if traditionality would make TQM impossible, then why did Japan, which was a highly feudal society, embrace and succeed with TQM? We cannot answer that question here, but the fact that they did proves that even the most rigid of societies with traditional values that favor centralism and dominance at the top level can both change and become more world-class competition because they changed. This fact emphasizes again that it is survival in the world-class market, not mere sentimental altruism, that is driving the development of organizations to introduce more distributive leadership. Then other feedback loops are set in motion: universities upgrade the philosophy of education to teach students how to think, families upgrade their beliefs about parenting to emphasize trust and cooperation, government upgrades its philosophy of power to make room for innovation and entrepreneurship, and finally the investment banking identifies and invests in promising entrepreneurial companies. PHASE THREE: DEVELOP THE NEW BASE INTO A HIGHER LEVEL OF HUMAN CAPACITY Now in Phase Three of the organization action plan, those empowered teams that serve the common good need to rise to a higher level. The action plan in phase three is based on learning and self-development. However, the problem is that self-development begins with incompetence during infancy and gains greater and greater levels of Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Ma. de los Angeles Legañoa Ferrá, Roberto Pourtuondo Padrón competence through the motivations of selfinterest. Thereby, the problem is that the individual begins (starting with infancy) as a "me-first" individual. Developmentalism of stages of consciousness moves from selfishness to altruism, from "me-first" to "us-first," from "my needs" to "our needs." The action plan for the organization needs to find ways • To assist people in developing consciousness, • To assure commitment by all individuals concerned through the best possible values, • To shape power of the corporate culture which embodies and communicates the way to do things in the organization, • To select the right symbolic actions that represent the depth of opportunities for improvement • To recognize that we are all working towards the distant evolutionary goal which is a transformation into group consciousness that is the means by which we can obtain the common good. right Transformation occurs at a higher level than development; we all have the genetic material for developmental stages to unfold. Transformation begins to use consciousness itself as that which changes, so we can change without relying on genetic pre-programming of options. How can we introduce new organizations, new institutions, new art, and new culture? It takes many dedicated people, immense resources, and hundreds of years. It is important to realize that we already have the infrastructure needed for implementation of these new Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 programs. In tropical "Third World" countries, people might say–who cares: we have enough to eat without struggling so much. Unfortunately, with population explosion and dwindling resources, it takes either reduction or renewable technological processes to survive when populations double more often then the nation can tolerate. The keys to the beginning in our era are capital markets and internet access. One gives the centripetal structure needed to pool capital resources in needed concentrations and the other gives the centrifugal structure needed to disperse, interchange and multiply information. In the formative phase, the small percentage naturally has difficulty affecting the inertia of the majority. That difficulty is enforced by two factors: individual resources and dispersion. With these technological keys, capital markets and internet access, even a few individuals can make a disproportionate impact on the culture and accelerate the normal change process by distributing information and opportunities more rapidly than would happen randomly. DISTRIBUTED OWNERSHIP Finally, we must remember the economic foundations. It is true that we must distribute leadership. In the future phase we also must make decisions about distributing ownership. When ownership is in the hands of the few, then the many who do the work are less motivated. To have TQM direct us to the common good, we need the many to participate in the magic of ownership. Communism offered an hypothesis: if no one owned anything, than everyone would own everything. That communistic ideology is a theory of altruism which unfortunately collapsed in application when the many still failed to benefit from the common good. 47 �Values, Technology and TQM FIVE PILLARS OF TQM the people by providing a system of work. It is organizations that compete in the market place, and it is world-class organizations with higher values that will survive. REFERENCY 1. Loverde, Lorin, "Science & Engineering, Philosophy and Common Sense," Ingenierías: Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, México, Julio-Diciembre, 1998, Vol I, No. 2, p. 24. Distributed ownership in a capitalist society is not too difficult to imagine. Workers, like managers, can buy stock in their company with their labor, often called "sweat equity" among venture capitalists who already place a high value the intangible assets of expertise, dedication, and commitment to total quality. In sum, it is perhaps ironic that the traditional engine of selfishness called capitalism is becoming the progressive engine of higher values. It is not the religious call for altruism and charity that is driving the change; rather, it is the sheer economic necessity to produce at a lower cost a higher quality product (or service). Engineers, programmers, and other technical people (including lawyers, doctors and other professionals) find themselves on the cutting edge of implementation of knowledge in society. If the professionals fail, it does not do much good for the theoretical sciences to succeed. Likewise, if the organizational structures fail to distribute leadership and ownership, it does not do much good for the professionals to succeed. It is organizations that shape the lives of most of 48 2. Loverde, Lorin, "An Invitation to the Histories of Truth," Ciencia UANL, Vol. II, No. 3. 3. Creech, Bill, The Five Pillars of TQM: How To Make Total Quality Management Work for You, Truman Talley Books/Plume, New York: 1994, p.357 4. Chawla, S., and Renesch, Jorh, The Learning Organization: Developing Cultures for Tomorrow's Workplace, edited by Productivity Press: Portland, Oregon, 1995. 5. Peters, Tom, Liberation Management: Necessary Disorganization for the Nanosecond Nineties, Alfred A. Knoppf, New York: 1992, p. 13. 6. Waldrop, M. Mitchell, Complexity: the Emerging Science at the Edge of Order and Chaos, Simon & Schuster, New York: 1992, p. 294. 7. Wheatley, Margaret J., Leadership and the New Science, Berrett-Koehler Publishers, San Francisco: 1992, p. 126. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Aplicación del método de elemento finito al análisis nodal Martha Guerrero*, Sergio Valderrábano S.*, Rolando Campos R.*, Miren Ainhoa Isasi Larrea** Abstract The first four natural modes of vibration of a beam with type I section subjected to different conditions were studied. Results were obtained analytically, experimentally and numerically. The later ones by using commercial finite element packages (Patran™ and Abaqus™). A comparison of the three techniques used is presented as well as the advantages of the finite element method (FEM). A brief introduction to FEM is presented, and an overview of the chances of research using this technique. Resumen Se estudiaron los primeros cuatro modos transversales naturales de vibración de una viga de perfil tipo I sometida a diferentes condiciones de empotramiento. Los resultados se obtuvieron analíticamente, experimentalmente y numéricamente, esto último usando paquetes comerciales de elemento finito (Patran™ y Abaqus™). Se hizo una comparación de las diferentes técnicas empleadas, y un análisis de las ventajas del método de elemento finito. Se explican las generalidades teóricas de la técnica numérica, sus alcances, aplicaciones y las oportunidades de investigación utilizando esta técnica. INTRODUCCIÓN Los métodos numéricos son técnicas mediante las cuales es posible resolver, aproximadamente, complejos problemas matemáticos de integración, diferenciación, resolver sistemas de ecuaciones y encontrar raíces de ecuaciones, por medio del simple uso de operaciones aritméticas.1 Ya que casi todos los procesos físicos se pueden representar Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 matemáticamente mediante ecuaciones o algún conjunto de ecuaciones, es por lo tanto posible resolver problemas complicados con técnicas numéricas. Dentro de los métodos numéricos existe una gran variedades de éstos, dependiendo de la aplicación que tiene el método y del concepto del que se parte para hacer la simplificación, es decir, cambiar el problema complejo por una serie de operaciones aritméticas. El método de elemento finito es un método numérico, que surgió como tal en la década de los 60’s,2 desde entonces a la fecha ha pasado de ser una herramienta novedosa a necesaria tanto a nivel académico como industrial. Se le ha aplicado en casi todos los campos del saber con éxito, alcanzando sus mayores aplicaciones en el campo de la ingeniería. El éxito del método también se debe al surgimiento de computadoras más rápidas y con mayor capacidad de almacenamiento y manejo de datos, aunado al desarrollo de programas especializados. La aplicación que se presenta aquí concierne el campo de las vibraciones. El estudio de las vibraciones se refiere a los movimientos oscilatorios de los cuerpos y a las fuerzas asociadas a ellos. Dicho estudio es muy importante dentro del diseño mecánico. VIBRACIONES* Todos los cuerpos que poseen masa y elasticidad son capaces de vibrar. La mayoría de las máquinas y estructuras experimentan vibración hasta cierto grado y su diseño requiere de consideraciones de su conducta oscilatoria.3 Las vigas son elementos estructurales de suma importancia, ya que forman parte del esqueleto de edificios y puentes. Dichas estructuras se encuentran sujetas a fuentes de vibración externa, que pueden ser producidas por motores, compresores, etc. * Facultad de Ing. Mecánica y Eléctrica, UANL. ** Universidad del País Vasco, España. 49 �Aplicación del método de elementos finito al análisis nodal Si alguna de las fuentes de vibración presenta alguna frecuencia que coincida con una de las frecuencias naturales del elemento estructural, dicho elemento entraría en resonancia, la cual se caracteriza por una amplitud de vibración excesiva, que puede dañar o incluso destruir la estructura.4 La falla de estructuras de puentes, edificios o alas de avión traería resultados desastrosos. Por lo tanto, es necesario conocer las diferentes frecuencias naturales o modos de vibración de los elementos estructurales, para evitar las condiciones de resonancia. MÉTODO DE ELEMENTO FINITO El concepto básico de este método es el de dividir el continuo en un número finito de elementos (de allí su nombre), es decir discretizar el continuo y resolver sobre cada uno de los elementos las ecuaciones del sistema para después ensamblar la solución total.5 El método fue propuesto primero en 1943, pero no fue hasta 1956 que se presentaron los primeros resultados obtenidos con este método y en 1960 se le llamó al método como se le conoce ahora.6 Para construir un modelo numérico se define un número finito de puntos, los cuales podrán estar unidos después por líneas para formar superficies y sólidos y de esta manera la geometría a estudiar. Estos puntos son llamados nodos, éstos se encuentran en las fronteras de los elementos que se generaron por la discretización del continuo, además son los responsables de mantener la continuidad al mantener unidos a los elementos. El sistema es ahora un conjunto de elementos unidos mediante nodos. Ahora bien, las ecuaciones aritméticas que reemplazan a las ecuaciones diferenciales que gobiernen al sistema objeto de estudio, se 50 conocen como ecuaciones de discretización.7 Para llegar a ellas se utilizan diversas técnicas matemáticas, las más comunes son: aproximación directa, método variacional, método de residuos ponderados, series de Taylor y balance de energía, estos métodos han sido discutidos extensamente en otro documento.5 Para obtener la solución de un problema mediante el método de elemento finito se siguen los pasos genéricos: generación de la geometría, discretización del sistema, selección del tipo de elemento, asignación de las propiedades del material o materiales, definición de cargas y condiciones frontera, y solución del conjunto de ecuaciones.8 En la siguiente sección se explica como se construyeron tanto el modelo numérico como el experimental. METODOLOGÍA Se estudiaron los modos de vibración natural de una viga de acero comercial, con las siguientes características, módulo de elasticidad 200x109 N/m2, relación de Poisson 0.3 y densidad 7850 kg/m3. La forma de la sección de la viga era tipo I, las dimensiones de la viga se presentan en la Fig. 1. La viga estaba sujeta a diferentes condiciones de sujeción, simplemente apoyada, es decir sólo colocada sobre soportes en alguno de sus extremos, o empotrada; en este caso se le restringe de cualquier movimiento a alguno de sus extremos. Aquí se verán tres casos, el de la viga simplemente apoyada en sus dos extremos (biapoyada), el de la viga simplemente apoyada en un extremo y empotrada en el otro (apoyada - empotrada) y el de la viga empotrada en sus dos extremos (biempotrada). La longitud de la viga variaba de acuerdo a las condiciones de sujeción. Para la viga biapoyada y biempotrada se consideró una longitud de 3.60 m, para la viga apoyada - empotrada de 3.40 m. El caso de la viga biempotrada fue estudiado solamente en forma teórica y numérica. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Martha Guerrero, Segio Valderrabano S:, Rolando Campos R., Miren Ainhoa Isasi Larrea ________ 9.2 cm _________…. 0.75 cm 18.3 cm distribución lineal de masa en kg/m, L es la longitud total de la viga en metros. 15.5 cm __ 4.25 cm _ Fig.2 Arreglo experimental utilizado. Fig. 1 Dimensiones de la sección de la viga. Para el análisis experimental se utilizó un sistema generador de vibraciones y uno de medición. La Fig. 2 muestra el arreglo utilizado. Este arreglo es el que se utiliza para las prácticas de vibraciones de licenciatura y ha sido descrito en otro documento.9 Para cada tipo de sujeción de la viga se obtuvieron los cuatro primeros modos de vibración transversal, a cada modo de vibración le corresponde una frecuencia natural, éstas se obtuvieron de forma teórica mediante la Ec. (1).10 f ni = Ci EI qL4 (1) Donde i es el modo de vibración, fni es la frecuencia natural del modo i en Hertz, Ci la constante experimental que depende del modo de vibración y del tipo de empotramiento o soporte, E el módulo de elasticidad en Pascales, I el momento de inercia de área en m4, q es la Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 Para el modelo numérico se utilizaron en este trabajo los paquetes de elemento finito Patran™ y Abaqus™ instalados en una estación de trabajo Silicon Graphics INDY 5500 que trabaja con plataforma UNIX y sistema operativo IRIX 6.2. En este caso el paquete Patran™ es el preprocesador, donde se llevan a cabo los siguientes pasos: construcción del modelo, generación del mallado, selección de las propiedades del material, imposición de condiciones frontera y selección del tipo de análisis, además el preprocesador es la interfase gráfica que permite importar la geometría a una base de datos que el procesador, en este caso el paquete Abaqus™, utiliza para resolver todas las ecuaciones de los elementos finitos que se involucran en el modelo. La forma y el tiempo para resolver las ecuaciones dependen de la asignación de criterios que se especifique. El postprocesador, nuevamente el Patran™, es la interfase gráfica que interpreta los resultados generados por el procesador, Abaqus™. Estos resultados pueden ser manipulados y transformados 51 �Aplicación del método de elementos finito al análisis nodal para visualizar de manera más clara el proceso y poder obtener conclusiones. Los resultados se presentan de una manera gráfica mediante mapas de colores y animaciones. Para simular las diferentes condiciones de sujeción se procedió a imponer condiciones restrictivas de desplazamiento en los nodos de los elementos localizados en los extremos de la viga. Para cada extremo apoyado se impidió el movimiento traslativo en los ejes x, y y z. Para cada extremo empotrado se impidió el movimiento traslativo y rotacional en los mismo ejes. Los resultados obtenidos por la tres técnicas son presentados y discutidos en la siguiente sección. RESULTADOS En la Tabla I se resumen las constantes CI para los primeros cuatro modos de vibración transversal encontradas mediante la Ec. (1) para los tres casos analizados. TABLA I Constantes CI: Modo Constante Ci Biapoyada Apoyada - BiempoEmpotrada trada 1° 1.57 2.46 3.46 2° 6.28 7.95 9.82 3° 14.1 16.6 19.2 4° 25.2 28.4 31.8 Los resultados de frecuencia teóricos, experimentales y numéricos, obtenidos de los modos de vibración transversal natural de una viga de acero comercial de sección tipo I, sujeta 52 a diferentes condiciones, biapoyada; apoyada empotrada y biempotrada, son presentados en la Tabla II. En la Tabla III se presentan las discrepancias entre los resultados encontrados por la técnica numérica y la teórica, y en la Tabla IV las diferencias entre los resultados teóricos y los experimentales, en ambos casos en por ciento de error relativo. TABLA II Resultados de frecuencias. Valores de frecuencia en Hz. Modos de Teóricos vibración Experimentales Numéricos Viga Biapoyada 1° 13.263 13.6 12.985 2° 53.051 48.8 51.642 3° 119.111 105.7 117.98 4° 212.879 168 198.03 Viga Apoyada - Empotrada 1° 23.298 18 22.704 2° 75.292 57 73.046 3° 157.213 115 152.01 4° 268.966 251 259.67 Viga Biempotrada 1° 36.992 -- 37.113 2° 104.990 -- 101.43 3° 205.276 -- 196.64 4° 339.989 -- 319.64 El máximo error encontrado entre la técnica numérica y los resultados teóricos es del 6.97% en el cuarto modo de vibración de la viga biapoyada, en general se notó una tendencia a aumentar el error Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Martha Guerrero, Segio Valderrabano S:, Rolando Campos R., Miren Ainhoa Isasi Larrea conforme se encuentran modos de vibración más complejos. Aún así los resultados obtenidos con el modelo computacional son buenos. Sin embargo los errores encontrados entre los resultados teóricos y los experimentales, en el caso de la viga biapoyada son aceptables hasta el tercer modo de vibración, en el cuarto modo, al igual que los cuatro modos de vibración de la viga apoyada empotrada, los errores son altos. Esto se puede deber, en ambos casos a una mala calibración del equipo utilizado, además de ciertas consideraciones en el sistema de la viga apoyada empotrada. TABLA III Error relativo porcentual entre el método teórico y el numérico. Modos de Biapoyada vibración Apoyada Biempoempotrada trada 1° 2.10% 2.55% 0.33% 2° 2.65% 2.98% 3.39% 3° 0.95% 3.31% 4.21% 4° 6.97% 3.45% 5.98% TABLA IV Error relativo porcentual entre el método teórico y el experimental. Modo Biapoyada Apoyadaempotrada 1° 2.48% 22.74% 2° 8.01% 24.29% 3° 11.26% 26.85% 4° 21.08% 6.68% Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 La Fig. 3 muestra los resultados numéricos para el tercer modo transversal natural de vibración de la viga biapoyada. La Fig. 4 muestra el segundo modo de vibración transversal para el caso de la viga apoyada empotrada y la Fig. 5 presenta el primer modo transversal de vibración natural de la viga biempotrada. Además de los resultados aquí presentados fue posible observar, mediante el modelo numérico, modos de vibración natural longitudinales y torsionales. CONCLUSIONES. En general, este es un ejemplo sencillo de lo que se puede hacer con el método de elemento finito. El método presenta ventajas sobre el tradicional método de prueba y error, ya que es posible modelar situaciones muy complejas que experimentalmente sería muy costoso llevar a cabo, además se pueden estudiar un número infinito de posibilidades, que sería imposible analizar en planta, en el caso industrial, o experimentalmente, en el caso presentado. También presenta ventajas sobre el método analítico (teórico), porque en ocasiones el proceso a simular es tan complejo, que se imposibilita encontrar una solución exacta, mientras que con el método de elemento finito es posible encontrar una variedad de soluciones aproximadas. Otra de las ventajas de los resultados aquí expuestos, es el hecho de que mediante el análisis numérico es posible observar las vibraciones torsionales y longitudinales, las cuales no se observan en el estudio experimental; además de obtener valores de las amplitudes, cosa que no es posible con la teoría utilizada, ni con el arreglo experimental. 53 �Aplicación del método de elementos finito al análisis nodal Fig. 3 Tercer modo transversal natural de vibración de la viga biapoyada. Fig. 5 Primer modo transversal natural de vibración de la viga biempotrada En la actualidad el método de elemento finito se utiliza en la Facultad de Ingeniería Civil, para el estudio de estructuras y en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica para hacer predicciones de vibraciones, comportamiento térmico, problemas de calor, pruebas mecánicas, estudios de fatiga, problemas de corrosión, entre otros. La mayoría de los estudios realizados son para satisfacer alguna necesidad del sector productivo de la sociedad, o bien como parte de alguna investigación básica. Las futuras aplicaciones de este método dependerán en gran parte de las necesidades de nuestra sociedad y de profesionistas debidamente calificados para desarrollar este tipo de trabajos. Fig.4 Segundo modo transversal natural de vibración de la viga apoyada - empotrada. 54 AGRADECIMIENTOS Los autores de este artículo desean expresar su agradecimiento al Conacyt, por el financiamiento proporcionado para que se llevara a cabo este estudio, Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Martha Guerrero, Segio Valderrabano S:, Rolando Campos R., Miren Ainhoa Isasi Larrea así mismo se agradece a la F.I.M.E por todo el apoyo brindado. 6. S. Kobayashi, S-I Oh, T. Altan, Metal Forming and the Finite Element Method, Oxford University 1989. BIBILOGRAFIA 1. S.C. Chapra, R.P. Canale, Métodos numéricos para ingenieros, McGraw Hill, 1988. 7. O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor, The Finite Element Method, Vol. I, Fourth Edition, McGraw Hill, 1989. 2. K.H. Huebner, E.A. Thornton, T.G. Byrom, The Finite Element Method for Engineers, Third Edition, John Wiley & Sons, Inc. 1995. 3. R.F. Steidel Jr., Introducción al estudio de las vibraciones mecánicas, CECSA, 1989. 4. W. T. Thomson, Teoría de vibraciones. Aplicaciones, Prentice Hall, 1983 5. S.V. Patankar, Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, Hemispher Publishing Corporation 1980. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 8. P. Sargent, H. Shercliff, Modelling Material Processing; A state of the art review and proposals for change: New needs in training, data and software technology, Department of Engineering, Cambridge University, Octubre 1993. 9. F. J. Elizondo Garza y M. Cupich Rodríguez, Instructivo del laboratorio de vibraciones mecánicas, Departamento de Dinámica de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la U.A.N.L. 10. J.P. Den Hartog, Mecánica de las vibraciones, CECSA, 1976. 55 �Maestría en la enseñanza de las ciencias Rogelio G. Garza Rivera* ANTECEDENTES La SEP ha iniciado junto con las Instituciones de Educación Superior un programa para mejorar la calidad de la enseñanza. Es el Programa de Mejoramiento del Profesorado (PROMEP), el cual tiene como propósito que los profesores de educación superior sean profesionales de lo que enseñan y de la enseñanza, de modo que las instituciones alcancen niveles competitivos en el marco internacional. La Universidad Autónoma de Nuevo León, consciente de que vivimos tiempos de cambios, de procesos de globalización y desarrollo tecnológico, ha decidido tomar acciones concretas que le permitan enfrentar con éxito los retos actuales y futuros y así continuar como una institución pertinente y competitiva, formadora de los profesionales y científicos que requiere el nuevo entorno.1 Para lograr lo anterior la Universidad estableció el proyecto “UANL Visión 2006” que en el aspecto de formación del profesorado establece que todos los maestros deberán tener: • Postgrado. • Formación didáctica. • Actualizados disciplina. • Habilidad en el uso de la computadora y paquetes de cómputo. • Dominar un segundo idioma. en los Avances de su LA MAESTRÍA EN LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EN LA U.A.N.L. Uno de los principales retos que se ha fijado nuestra Universidad como meta es el de elevar el 56 nivel académico de sus maestros del nivel mediosuperior y superior hacia el nivel del postgrado. En este sentido la Secretaría Académica, en Coordinación con las Facultades de Filosfía y Letras, Ciencias Químicas, Ciencias Biológicas y Ciencias Físico Matemáticas se constituyeron como corresponsables de la elaboración y operatividad del programa de Maestría en áreas específicas denominado: *Maestría en la Enseñanza de las Ciencias con Especialidad en: Física, Química, Matemáticas y Biología, dando inicio en Enero de 19972, con personal docente integrado por calificados maestros de la Facultad de Filosofía y Letras (UANL), DE LA Universidad de Camagüey, Cuba, y la Universidad de la Habana, Cuba. La maestría tiene como objetivo general consolidar la infraestructura docente en las áreas de física, química, matemáticas y biología de nuestra Universidad, mediante un programa de maestría congruente con nuestros planes de desarrollo y competividad internacional. Los Objetivos Particulares del programa son: • * Impulsar la superación académica del magisterio. Sub-Director de la FIME-UANL. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Rogelio G. Garza Rivera • Fortalecer las acciones iniciadas en la reforma académica. • • Proporcionar metodologías didácticas modernas en las áreas respectivas. Proponer y apoyar modificaciones curriculares • Facilitar la actualización disciplinaria conforme a los estándares internacionales. • Integrar acciones de desarrollo académico. Se busca desarrollar en los egresados de la maestría un perfil profesional que además de actitudes y valores sólidos incluya las siguientes habilidades y destrezas. • Elaborar materiales didácticos • Diseñar Sistema de Evaluación para las asignaturas de su especialidad Elaborar diagnósticos especialidad. curriculares en su • Evaluar Procesos de enseñanza-aprendizaje de su especialidad • Desarrollar e impulsar acciones de vinculación entre la enseñanza de los aspectos teóricos y experimentales de su especialidad. La maestría ha sido planeada para que los alumnos de tiempo completo terminen el programa en 4 semestres consecutivos a partir de la fecha de inscripción, mientras que, los alumnos de tiempo parcial la realicen en 6 semestres consecutivos a partir de la fecha de inscripción. Alumnos de la primera generación de la Maestría en la Enseñanza de las Ciencias de la UANL con especialidad en Física Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 57 �Maestría en la enseñanza de las ciencias RESULTADOS A dos años de su inicio las expectativas se han cumplido. Ya que a enero de 1999 más de 140 profesores han terminado satisfactoriamente los créditos del programa (ver tabla 1) y a partir del mes de febrero se inició el proceso de la obtención del grado tal como lo dispone el reglamento de exámenes de estudios de postgrado. En el programa han participado como alumnos, maestros de las siguientes dependencias de la UANL: Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Civil, Química, Físico Matemáticas, Facultad de Enfermería, Facultad de Ciencias Políticas Salud Pública, Biología, Ciencias de la Tierra y de las Preparatorias Alvaro Obregón, Técnica Médica, Pablo Livas, Preparatoria No. 1, 2, 3, 7, 7 Ote., 8, 9, 15, 16, 17, 18, 20, 21, 23, 24, por mencionar algunas. TABLA I ESPECIALIDAD ALUMNOS QUE TERMINARON ALUMNOS EN PROCESO QUIMICA 24 12 FISICA 47 18 MATEMASTICAS 37 26 BIOLOGIA 37 19 TOTAL 145 75 ALCANCE Y PERSPECTIVAS Próximamente iniciará el Programa Doctorado en la Enseñanza de las Ciencias. La tendencia demanda un preparación avanzados y teoría de la 58 requeridas para el ejercicio del trabajo docente y la aplicación del método científico en el proceso de enseñanza - aprendizaje. Todo ello es necesario en áreas tales como las ciencias básicas así como lo es la especialización en el trabajo de investigación científica. Es claro que este esfuerzo representa sólo el 1er. paso para la formación del docente y en todas las áreas se deberán implementar programas de ciencias sociales y humanísticas y por supuesto para la formación de maestros especializados en la enseñanza de las ingenierías. REFERENCIAS 1. Reyes Tamez. Et al, UANL-Visión Secretaría Académica, UANL. 2006. 2. Maestría en la Enseñanza de la Ciencia. Secretaría Académica, Facultad de Filosofía y Letras, UANL. 1996. de mundial en el ámbito educativo, personal docente con una sólida científica y pedagógica, con profundos conocimientos en la enseñanza, con las habilidades Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Entrevista al Dr. Jaime De La Ree López Ingeniería Eléctrica de Potencia: Perspectivas para el siglo XXI♦ Por el Dr. Héctor J. Altuve Ferrer* Dr. Jaime De La Ree López Es originario de Hermosillo, Sonora. Recibió su título de Ingeniero Electricista en el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey en 1980. Posteriormente recibió los grados de Maestría y Doctorado en la Universidad de Pittsburgh en 1981 y 1984 respectivamente. Hoy en día el Dr. De La Ree es Profesor Asociado del Departamento de Ingeniería Eléctrica de Virginia Polytechnic Intitute and state University (Virginia Tech), donde ha laborado los últimos 14 años. Su área de interés es en sistemas eléctricos de potencia, con énfasis en mediciones precisas y aplicaciones de las mismas en las áreas de control y protección. El Dr. De La Ree es miembro del Instituto de Ingenieros en Electricidad y Electrónica (IEEE), y participa activamente en el trabajo de las Sociedades de Ingeniería de Potencia y de Aplicaciones Industriales de este Instituto, así como en su Comité de Protección. ¿Cuáles son las perspectivas de la ingeniería eléctrica de potencia para el siglo XXI? * La realidad es que la ingeniería eléctrica de potencia debe, como otras ramas de ingeniería básica, como son la ingeniería civil, mecánica térmica, etc., ser considerada como una de las ramas de trabajo de vital importancia para el desarrollo de cualquier grupo social. Es verdad que hay otros campos de la ingeniería eléctrica que parecen ser más glamorosos o de un valor actual mayor que el de potencia; sin embargo, ♦ Entrevista realizada en el marco del Encuentro Internacional de Educación de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, organizado por la FIME del 30 de noviembre al 4 de diciembre de 1998. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol.II, No.3 Presentación del Dr. De La Ree (Izq.) por parte del Dr. Altuve (Der.) durante el “Encuentro Internacional de Educación de Ingeniería Mecánica y Eléctrica” todos y cada uno de estos sistemas avanzados de comunicación, cómputo, control, etc., dependen para su operación correcta de un sistema de potencia de suministro robusto y confiable. † ¿Qué requerimientos curriculares establecen esas perspectivas? El sistema de potencia, constituido por la generación, transmisión y la distribución, es sin duda, uno de los sistemas más complejos en operación hoy en día. El uso de sistemas avanzados de protección, supervisión, medición, comunicación y control es indispensable para la operación confiable y correcta de este sistema. El constante incremento de la carga, unido a la lentitud de crecimiento de la capacidad de generación instalada, han llevado al sistema de potencia a límites de operación que requieren sistemas de protección y control no sólo de tipo local, sino global. Esto en cierta forma nos indica que los * Profesor - Investigador, Doctorado en Ing. Eléctrica, FIME-UANL. 59 �Entrevista al Dr. Jaime De La Ree López, Ingeniería Eléctrica de Potencia: Perspectivas para el siglo XXI ingenieros en potencia deberán tener conocimientos amplios en energía y potencia, pero también en los otros campos de la ingeniería eléctrica, como son las áreas de comunicación, control y protección digital, y sistemas avanzados de cómputo. ¿Qué especialidades dentro de la ingeniería son preferidas por los estudiantes en la actualidad? ¿Es la ingeniería eléctrica de potencia una de las especialidades preferidas? El mercado de trabajo actual está sin duda ligado a sistemas avanzados de cómputo para los estudiantes de ingeniería, puesto que es fácil entender que resultarán en un empleo casi seguro al final de los estudios profesionales. Por otra parte, el proceso de desregulación de las empresas eléctricas en los Estados Unidos, ha resultado en la reorganización de estas empresas con un gran énfasis en los aspectos económicos de la operación del sistema y la venta de energía y, en cierta forma, al menos durante un corto período de tiempo, en una pérdida del interés en los aspectos ingenieriles de las mismas. Por supuesto, este proceso ha de persistir por un corto período de tiempo, al final del cual el interés por la ingeniería en estas empresas, regresará a su nivel normal y se necesitará personal capacitado en todos los aspectos mencionados anteriormente. ¿Qué puede hacerse en su opinión para atraer el interés de los estudiantes hacia la ingeniería eléctrica de potencia? Posiblemente las universidades no pueden hacer mucho para despertar el interés de los estudiantes mientras el mercado de trabajo para estos ingenieros sea el actual. Es necesario inicialmente recibir el apoyo de la industria en lo referente a información del tipo de ingenieros que la misma necesita, las oportunidades de 60 trabajo disponible y, si es posible, las perspectivas a futuro de sus necesidades. Mientras tanto, las universidades pueden trabajar en hacer los cambios de estructura curricular que les permitan adaptarse en forma rápida a los cambios industriales. Para citar un ejemplo, la universidad de Iowa y Virginia Tech están trabajando en forma conjunta para desarrollar un “WWW Site” el cual incluye temas relacionados con la ingeniería eléctrica de potencia en forma modular. Estos módulos podrán ser utilizados por los usuarios para desarrollar cursos de instrucción en diferentes tópicos de esta área de la ingeniería. Para más información en este último tema, los interesados se pueden comunicar conmigo por correo electrónico jreelope@vt.edu y les regresaré a vuelta de correo la dirección de WWW para que puedan inspeccionar los módulos que hasta el momento han sido desarrollados. Dr. Jaime De La Ree López Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol.II, No.3 �Encuentro Internacional en Educación de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Jesús Moreno López* Este encuentro se celebró del 30 de Noviembre al 4 de Diciembre de 1998 y en él participaron 11 conferencistas extranjeros (científicos y tecnólogos), provenientes de Estados Unidos, Canadá, Francia, Inglaterra y China, así como 14 conferencistas del estado de Nuevo León y 4 de otros estados del país. desempeñarán será altamente demandante. Hizo notar, por ejemplo, que la sociedad del Siglo XXI será primordialmente una sociedad de información, generada en mayor cantidad y rapidez, por lo que la enseñanza universitaria deberá permitir que nuestros futuros egresados tengan la capacidad de discernir lo que es importante y lo que es superfluo. * Los días 30 de Noviembre y 1 de Diciembre de 1998 se dictaron 11 conferencias de tres tipos: En las conferencias relacionadas con las tendencias de la ingeniería se analizó tanto el futuro de las diferentes áreas de la ingeniería, como los desarrollos tecnológicos que se presentarán, así como la problemática de su enseñanza. Uno de los aspectos en los que se insistió con frecuencia fue en la necesidad de vincular la enseñanza de la ingeniería con la práctica. También se hizo énfasis en la formación integral de los profesionistas, así cen la conveniencia de aplicar una enseñanza que permita el desarrollo de habilidades de inter-relación personal, como comunicación oral y escrita, trabajo en equipo y la participación en proyectos interdisciplinarios. a) Conferencias relacionadas con la educación universitaria y su futuro. b) Conferencias relacionadas con las tendencias de la ingeniería y su enseñanza. c) Conferencias relacionadas con la problemática de la acreditación de los programas de ingeniería. En la conferencia “La Universidad en el Siglo XXI”, dictada por el Prof. G. Rhoades, de la Universidad de Arizona, EUA, se planteó que algunos modelos educativos en la enseñanza de la ingeniería tienen enfoques básicamente orientados a la educación mas que a la investigación, en otros se aplica una tecnología educacional más acorde con los criterios de ABET, insistiendo en una educación integral, mientras que en otros se hace énfasis en la creación de nuevos productos y nuevos sistemas. El Prof. Rhoades hizo notar que el desarrollo de la universidad mexicana debería estar basada en nuestros rasgos culturales, buscando solucionar los problemas propios de nuestro país. Por su parte, el Maestro Javier Mendoza, de la ANUIES en su conferencia “La Universidad Mexicana del Siglo XXI”, describió los distintos escenarios (demográficos, políticos, económicos, sociales) que a su vez son los retos que la universidad mexicana deberá enfrentar, es decir que el entorno en el que los futuros egresados se Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 En las mesas redondas, además de analizar lo expuesto en las conferencias, los ponentes del sector industrial hicieron patente la conveniencia de que los profesores tuvieran una práctica profesional, a través de estancias en la industria o proyectos de servicio y desarrollo tecnológico, y “join ventures” entre las universidades y la industria. A la vez, se validó la importancia de ofrecer una formación integral, que favorezca el desarrollo personal y profesional, así como el autoaprendizaje. Las conferencias sobre acreditación, impartidas por el Dr. George Peterson, Director Ejecutivo de ABET (Accreditation Board for Engineering and Technology) y por el Ing. Fernando Ocampo Canaval, Director del Consejo del CACEI (Comité de Acreditación para la Enseñanza de la Ingeniería), permitieron comparar los modelos de acreditación aplicados en Estados Unidos y * Secretario Académico de la FIME, UANL. 61 �Encuentro internacional de la ingeniería mecánica y eléctrica México, percibiéndose que en Estados Unidos, participa activamente la industria en los procesos de acreditación a diferencia de México, en donde primordialmente son académicos los involucrados en las evaluaciones. Talleres sobre acreditación Se efectuaron dos talleres sobre los aspectos relacionados con la acreditación, el primero con la participación del Dr. Miguel García, de la U.A.N.L., el Dr. George Peterson de ABET, y el Ing. Fernando Ocampo Canaval, de CACEI, y el segundo, con la participación del Dr. Eleuterio Zamanillo, Consultor en Educación Universitaria, el Ing. Jesús Moreno López Secretario Académico de la FIME y el Ing. Juan Diego Garza González, Secretario de Planeación y Desarrollo de la FIME. En el primer taller se describió, por parte del Dr. García, los aspectos en los cuales está trabajando la U.A.N.L. para lograr la acreditación ante SACS, haciendo notar que el interés de la institución es buscar una evaluación de los resultados en función de la misión y 62 objetivos de la Universidad, a fin de ser la primera institución de educación superior pública del país en lograr la acreditación ante aquel organismo, mencionando que uno de los principales retos de nuestra institución es demostrar que la enseñanza universitaria contempla una formación integral, por lo que ya se ha buscado incorporar al curriculum de licenciatura materias formativas, en un programa llamado de Materias Generales; también se señaló como reto adicional el procurar que todos los docentes de la U.A.N.L. tengan un postgrado en su campo académico de desempeño. El Dr. G. Peterson abundó en los criterios de acreditación considerados por ABET, especialmente los relacionados con los alumnos, los maestros y los resultados de la institución; en el caso de los alumnos señaló que la enseñanza de la ingeniería debe contemplar conocimientos sólidos de ciencias básicas, previos a los de la ingeniería que será su área de trabajo; los maestros, por su parte, deberán esforzarse por desarrollar una enseñanza que claramente permita la aplicación de los conocimientos, además de desarrollar mecanismos que faciliten la educación integral y el desarrollo de habilidades y actitudes positivas en los estudiantes; nuevamente se enfatizó que para el año 2000, ABET tomará en cuenta la eficiencia en el cumplimiento de los objetivos, comparando los resultados con lo que la institución declara que pretende lograr. Por su parte, el Ing. Fernando Ocampo señaló que desde 1995 hasta la fecha, en nuestro país se han evaluado 14 programas de ingeniería de los que 13 han sido acreditados; describió además las principales diferencias entre el modelo de acreditación norteamericano y el mexicano y ejemplificó con algunas de las experiencias de evaluación, las dificultades a las que pueden enfrentarse las instituciones al solicitar la acreditación de sus programas. En el segundo taller, el Ing. Juan Diego Garza, basándose en un documento de CACEI, describió la Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Jesús Moreno López metodología que se sigue para la acreditación de los programas de ingeniería, haciendo notar la importancia de la evaluación previa que los CIEES efectúan, puesto que ante ese diagnóstico la institución puede desarrollar acciones sobre puntos específicos que deben corregirse o mejorarse. El Ing. Jesús Moreno López hizo notar que, en el último año, en la FIME se hizo un profundo análisis de sus procesos educativos y describió algunos aspectos del diagnóstico resultante; también describió en forma general los programas formativos que se incorporarán a los currícula de todas las licenciaturas de la UANL, señalando además la importancia de mejorar todos los procesos de enseñanza– aprendizaje, especialmente lo relacionado con la formación de profesores. El Dr. Eleuterio Zamanillo presentó algunos de los resultados del autodiagnóstico de la FIME, referentes a la eficiencia en las asignaturas de los primeros semestres, así como la eficiencia terminal; por otra parte, señaló resultados de los estudios de demanda de nuestros egresados, y la posición de la FIME en el contexto regional y nacional; posteriormente, describió el modelo de currículum propuesto para la reforma académica, que debe ser flexible e incorporar asignaturas tanto formativas como de ciencias básicas, y por supuesto ingenierías básicas y de aplicación, en función del perfil buscado en cada carrera. Talleres de análisis sobre las tendencias de la Ingeniería Los días 3 y 4 de Diciembre se desarrollaron siete talleres; los temas fueron: Eléctrica, Mecánica, Materiales, Térmica y Fluidos, Automatización y Control, Electrónica y Comunicaciones y Computación. En ellos se analizó la información obtenida en los días anteriores, especialmente en los aspectos de Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 prospectiva de las ingenierías, su futuro, los retos de su enseñanza, los requisitos académicos y las características de los maestros. De hecho, con estos talleres se inició el análisis de los programas actuales, con el fin de incorporar modificar los programas de las asignaturas que no correspondan con la realidad actual y los requerimientos futuros. Conclusiones 1. Lo expuesto sobre tendencias, metodología de la enseñanza, formación humana y profesional de estudiantes y profesores, valida lo que previamente se había concluido en la FIME con base en los autodiagnósticos. 2. También valida lo que se ha contemplado para la reforma académica, es decir que debe ser integral, revisando todos los procesos del sistema de la FIME (académicos, administrativos, financieros, de infraestructura, etc.) 3. Es importante que todos los sectores de la FIME estén involucrados y comprometidos en esta REFORMA ACADÉMICA INTEGRAL. 63 �Titulados a nivel Doctorado en la FIME Julio de 1998 - Enero de 1999 Roberto Villarreal Garza* DR. MARÍA IDALIA DEL CONSUELO GOMEZ DE LA FUENTE Resumen En el trabajo que presentó se estudia el comportamiento involucrado en el procesamiento de dos materiales cerámicos (CaZrO3 y MgAl2O4) bajo un campo de microondas en la frecuencia de 2.45 GHz. Con este propósito se mezclaron materiales en proporciones estequiométricas 1:1 molar y se corrieron experimentos en una cavidad resonante de microondas con una fuente de energía de hasta 3000 Wats de potencia, alcanzándose las temperaturas termodinámicamente necesarias para llevar a cabo los procesos de reacción del circonato de calcio y del espinel alúmina-magnesio. Egresada en 1989 de la Universidad Autónoma de Tamaulipas como Lic. en Docencia Superior con especialidad en Físico Matemático. Se analizaron metalográfica, química y microscópicamente las muestras obtenidas, los resultados obtenidos proporcionaron los datos necesarios para sugerir los mecanismos de reacción involucrados mediante el análisis de un diseño de experimentos en el que intervienen las variables requeridas para la obtención de los procesos observados (masa, grado de compactación y potencia aplicada). Obtuvo la Maestría en Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de nuevo León en 1994. Ha impartido cátedra de Matemáticas en: FIMEUANL 1994-95; ITESM 1994; UAT 1990-92. Ha participado en congresos nacionales e internacionales y actualmente es candidata a Investigadora dentro del Sistema Nacional de Investigadores. El análisis se complementó mediante el procesamiento de dos materiales con estructuras cristalinas similares a las tratadas aquí, como son el titanato de bario y el espinel alúmina-cinc, encontrándose que las diferencias están en función de los elementos que reaccionan. * Título obtenido: Doctor en Ingeniería de Materiales Nombre de la tesis: Tratamiento térmico en una aleación de aluminio 6063. Fecha de examen: 18 de Noviembre de 1998. Asesor: Dr. Juan Antonio Aguilar Garib * 64 Sub-Director de Postgrado, FIME-UANL. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Titulados a nivel Maestría en la FIME Julio 1998 - Enero 1999 Roberto Villarreal Garza* Jesús Díaz Ayala, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño Mecánico, “Diseño de una práctica de laboratorio de física: fuerza en equilibrio”, 13 de Julio de 1998. Tomás Lozano Ramirez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Compatibilización de materiales plásticos mezclas PET-HDPE”, 15 de Julio de 1998. Leticia Flores Moreno, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Diseño de un programa de formación para la facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica”, 15 de Julio de 1998. Antonio Ibarra García, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Perfil académico actual requerido en el sector empresarial del ingeniero mecánico administrador y del ingeniero administrador de sistemas”, 27 de Julio de 1998. M.C. Arturo Rodríguez García, Administración, especialidad en Diseño Mecánico, “Perfil académico actual requerido en el sector empresarial del ingeniero administrador y del ingeniero administrador de sistemas”, 27 de Julio de 1998. Ramón Patricio Venegas Hernández, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Perfil actual requerido en el sector empresarial del ingeniero mecánico administrador de sistemas”, 27 de Julio de 1998. Juan de Dios Esparza Rentería, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño Mecánico, “Control de ruido en sistemas de aire acondicionado”, 28 de Julio de 1998. María Margarita Cantú Villarreal, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales “Aplicación práctica de un assesment center”, 28 de Julio de 1998. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 Patricia Rodríguez González, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Aplicación práctica de un assesment center”, 28 de Julio de 1998. José Eloy Vargas Rocha, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Térmica y Fluidos, “Sistemas de potencia oleohidráulica”, 28 de Julio de 1998. Eduardo A. Castillo Montemayor, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia, “Teoría electromagnética”, 28 de Julio de 1998. Iris Nancy Méndez Cavazos, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Perfil requerido del egresado de ingeniero mecánico electricista”, 6 de Agosto de 1998. Alejandro Leopoldo Zambrano de la Garza, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Administración de proyectos de construcción”, 7 de Agosto de 1998.* Elías Ramón Leal Rangel, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Análisis comparativo de métodos de reclutamiento y selección de personal”, 13 de Agosto de 1998. Elisa Sánchez Cabello, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Uso de multimedia como herramientas de apoyo en la enseñanza de la física en el laboratorio en educación media superior”, 17 de Agosto de 1998. Maricela Esther Covarrubias, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “La calidad como meta de la organización”, 19 de Agosto de 1998. Rafael Sanmiguel Flores, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “La calidad como meta de la organización”, 19 de Agosto de 1998. * Sub-Director de Postgrado de la Facultad de Ing. Mecánica y Eléctrica, UANL. 65 �Titulados a nivel Maestría Julio 1998 - Enero 1999 Ciro Calderón Cárdenas, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “Redes locales y Conectividad”, 24 de Agosto de 1998. María Norma Martínez Lozano, M.C. Administración, especialidad en Finanzas, “Tratado de libre comercio de América del Norte”, 24 de Agosto de 1998. M.C. Eduardo Pérez Martínez, Administración, especialidad en Finanzas, “Alianzas estratégicas de las empresas”, 3 de Septiembre de 1998. David Cavada Hernández, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “Autosintonización de lazos de control PID en controladores”, 15 de septiembre de 1998. Felipe de Jesús Díaz Morales, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Implementación de un sistema de aseguramiento de calidad para la empresa DYMO PLASTICOS, S.A., con el fin de obtener la certificación a la norma ISO-9002”, 28 de Septiembre de 1998. Daniel Posadas Sánchez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia, “Aplicación de redes neuronales artificiales a la protección de distancia”, 5 de Octubre de 1998. Laura López Chávez, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Análisis de la psicología del estudiante un enfoque al aprendizaje”, 8 de Octubre de 1998. Erendida Judith Martínez Alcantar, M.C. Administración, especialidad en Investigación de Operaciones, “Análisis de la competividad del egresado de F.I.ME. de la U.A.N.L.”, 9 de Octubre de 1998. Nahum Azael Rodríguez Quiroga, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, 66 “Efectos de los carburos en el desgaste del acero AISI D2”, 13 de Octubre de 1998. Oswaldo Luis Montelogo González, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Estudio de microestructuras denoríticas mediante análisis fractal”, 26 de Octubre de 1998. M.C. Juan Antonio González Guevara, Administración, especialidad en Producción y Calidad, “La calidad como factor de decisión para la adquisición de un automóvil nuevo”, 26 de Octubre de 1998. Manuel Amarante Rodríguez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Control, “Ambiente computacional para simulación, análisis y diseño de sistemas de control automático”, 30 de Octubre de 1998. Marco Antonio Escobar Vera, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Telecomunicaciones, “Diseño de una red de comunicaciones para la monitorización de disturbios eléctricos en sistemas de potencia”, 7 de Noviembre de 1998. José Paz Pérez Padrón, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Control, “Análisis de estabilidad de redes neuronales dinámicas”, 19 de Noviembre de 1998. Alfonso López Delgado, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia, “Elementos CUFP en sistemas eléctricos para el control generalizado de flujos de potencia”, 26 de noviembre de 1998. Joel González Marroquín, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Térmica y Fluidos, “Determinación experimental de coeficiente de transferencia de calor para convección libre y forzada”, 11 de Diciembre de 1998. Jesús Luis de la Torre Saldaña, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Térmica y Fluidos, “Efectos de la presión del vapor sobre el coeficiente de Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Roberto Villarreal Garza transferencia de calor por convección libre”, 11 de Diciembre de 1998. Ariadne Beatriz Sánchez Ruiz, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Proyecto para un programa de capacitación para maestros de sistemas operativos de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica”, 15 de Diciembre de 1998. José Encarnación Castillo Barrera, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Térmica y Fluidos, “Normalización en el diseño y construcción de bombas centrífugas horizontales para procesos”, 17 de Diciembre de 1998. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 Humberto Figueroa Martínez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica “Autoevaluación y comprobación de calidad de aprendizaje en electrónica”, 18 de Diciembre de 1998. Dolores Estela Santa María Estrada, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “Interconectividad e interoperabilidad de redes de computadores”, 18 de Diciembre de 1998. José Florencio Silva García, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “Autoevaluación y comprobación de calidad de aprendizaje en electrónica”, 18 de Diciembre de 1998. Romualdo Vega Cepeda, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Formación de recursos humanos para las empresas en el siglo XXI”, 27 de Enero de 1999. 67 �Elecciones para Director Benito S. Garza Espinosa* En el mes de octubre de 1998 la Dirección de la F.I.M.E., recibe una copia del oficio girado al Dr. Reyes S. Tamez Guerra, Rector de la U.A.N.L., por la Junta de Gobierno que preside el Ing. Jorge M. Urencio Abrego, recordando que el 23 de abril de 1999, vence el periodo del Ing. Cástulo E. Vela Villarreal como director de la F.I.M.E. y que se proceda a iniciar lo correspondiente a la próxima elección para director. En cumplimiento de lo requerido, el día 21 de octubre de 1998 se celebra junta extraordinaria de maestros, en la que se nombran los representantes para la Comisión de Vigilancia Electoral, quedando integrada por los siguientes maestros: M.C. Benito S. Garza Espinosa, M.C. Abel Montemayor Alanís, e Ing. Graciano González Alanís. Al mismo tiempo el alumno José Francisco Treviño Casas Presidente de la S.A.F.I.M.E. convoca a junta de representantes alumnos en donde se eligió a Máximo Rodríguez Espiricueta, Germán Corrales González y Ricardo Hernández Moreno, quienes, con los maestros mencionados integran la Comisión de Vigilancia Electoral, quedando como Presidente el M.C. Guadalupe Evaristo Cedillo Garza en su carácter de consejero maestro. El día 26 de octubre la Comisión de Vigilancia Electoral publica la convocatoria para el registro de candidatos a la elección de director de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica para el periodo 1999-2002. El 28 de octubre de 1998 a las 8:00 horas quedó instalada la Comisión de Vigilancia Electoral en la biblioteca de esta facultad. El 29 de Octubre, el Ing. Cástulo E. Vela Villarreal solicita su registro ante la Comisión de Vigilancia Electoral, en compañía de un grupo de maestros, siendo aceptado su registro el día 30 de octubre por cumplir con todos los requisitos y normas de la convocatoria. Siendo las 18:00 horas el día 30 de octubre se cerró el registro de candidatos a la elección de director, quedando como único candidato registrado el Ing. Cástulo E. Vela Villarreal. * El día 4 del mes de noviembre en el Auditorio Jorge M. Urencio Abrego (aulas 2 Segundo Piso) se reúne la Comisión de Vigilancia Electoral para dar inicio a la votación de maestros y alumnos en urnas transparentes y selladas y contando con la presencia de los Miembros de la Comisión de Honor y Justicia del H. Consejo Universitario para dar fe de la votación, la cual se llevó a cabo en un ambiente de calma y tranquilidad notándose una gran participación de maestros y alumnos. Siendo las 20:15 horas del día 4 de noviembre de 1998, se da por terminada la votación iniciándose de inmediato el conteo de votos, que arrojó los siguientes resultados: 99.76% para el Ing. Cástulo E. Vela Villarreal 0.24% votos anulados 100% Total A las 19:00 horas del día 9 de noviembre de 1998 se celebra en el gimnasio Ing. Santiago Tamez Anguiano la Junta Directiva Extraordinaria en la que el Presidente de la Comisión de Vigilancia Electoral da un informe de los resultados del proceso, y se nombra a los Ing. Rogelio G. Garza Rivera y Luis Manuel Martínez Villarreal, para completar la terna que se envía a la Junta de Gobierno. * Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol.II, No.3 Secretario Particular de la FIME-UANL. 69 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 1999 Volumen Volumen de la revista 2 Número Número de la revista 3 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Abril Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Tetramestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 1999, Vol 2, No 3, Enero-Abril Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/1999 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020766 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Henryk Bednarczyk IDC Infrasónico Medios didácticos PROMEP https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20727/Ingenierias_1999_Vol_2_No_4_Mayo-Agosto.pdf b52306d59e50bebe259792df515d54f7 PDF Text Text ����Teóricos vs prácticos♦ Isaac Bonola Alonso* Resumen En este artículo se replantea la vieja discusión entre la enseñanza general y la especializada como opciones de formación del estudiante. Se hace un breve relato de cómo esta situación ha llegado a influir en la ingeniería en México y como esto, a su vez, ha afectado en el desarrollo social del país. Finalmente, se hace una reflexión sobre la necesidad de una nueva estructura de la carrera de ingeniería. De frente al nuevo milenio, la enseñanza de la ingeniería se encuentra hoy ante una vieja cuestión sobre la cual Platón y Aristóteles discutían hace más de 2000 años ¿Qué es más real y digno de crédito: una idea engendrada por la mente, o una impresión de algo exterior generada por los órganos sensoriales? Considerando únicamente los principios de la ingeniería, aunque quizás este razonamiento pueda abarcar otras áreas, los teóricos y los prácticos (los racionalistas y los experimentalistas) han renovado un viejo debate, cuya conclusión puede definir el curso de la enseñanza de la ingeniería del futuro. sector económico e incorporar cada vez más profesionales al proceso del desarrollo moderno. Esta fue la etapa heroica de la ingeniería civil y petrolera. Actualmente, la mayoría de las escuelas de nivel superior siguen planes de estudio con un amplio contenido teórico-científico, más acordes con los nuevos tiempos, en los que se requieren grandes cuadros de ingenieros de todas las ramas para las funciones gubernamentales, industriales y académicas, sin soslayar su función original de generadora de infraestructura, que realicen investigaciones, apliquen sus resultados a los métodos de producción y consumo y, al mismo tiempo, desarrollen sus complejas habilidades profesionales.* Para el área de la ingeniería, esta nueva perspectiva de la enseñanza ha traído sin duda muchas ventajas, ya que ha permitido la formación de verdaderas escuelas del conocimiento, en las que los egresados han pasado de ser ingenieros ejecutores de técnicas ya conocidas a verdaderos innovadores y revolucionadores dentro de la ingeniería. En la♦ historia de la enseñanza de la ingeniería en México hubo un período en que fueron necesarias para el desarrollo del país escuelas que enfatizaran la formación empírica que, aunque con bases científicas, subrayaban la orientación práctica de sus egresados hacia tareas bien definidas en las diversas ramas productivas del país, con el fin de ampliar el M.C. Isacc Bonola en el XXIII Congreso de la ANI ♦ Este trabajo fue presentado en el XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería realizado del 19 al 21 de mayo de 1999 en Monterrey, N.L., México. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 * Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. ibanola@chac.imta.mx 3 �Teóricos vs prácticos El advenimiento de este sistema de enseñanza, sin embargo, contribuyó a crear una subdivisión dentro de la ingeniería que hasta el día de hoy no se ha podido reagrupar plenamente, dando lugar a dos especialidades: los ingenieros teóricos y los ingenieros prácticos. El distanciamiento entre los ingenieros de la práctica y los ingenieros teóricos, se ha manifestado en diversos foros, como el de la XIX Reunión Nacional de Mecánica de Suelos en 1998, en comentarios tales como: la diferencia entre el ingeniero de la práctica y el investigador (refiriéndose al ingeniero teórico) radica en que el primero corre los riesgos mientras que el segundo sólo los imagina, con su debida contraparte "teórica" manifestada en el afán de los investigadores de crear manuales de análisis y diseño muy sencillos recordando que están orientados hacia el ingeniero de la práctica. En este mismo sentido, no puede dejar de mencionarse la eterna rivalidad entre los ingenieros "politécnicos" y los "universitarios". La pregunta obligada es entonces: ¿verdaderamente existen dos ingenierías? De acuerdo con el ingeniero Rico Rodríguez,1 sí; Una de ellas está enfocada a darle a la sociedad las obras que requiere; otra, a conocer los misterios de la naturaleza implicados. Y si esto es cierto, ¿cuál de las dos es mejor? Estos mismos cuestionamientos han alcanzado las aulas y han confundido a los alumnos de las diversas escuelas de ingeniería que, a su vez, reciben clases tanto de Tirios como de Troyanos. Cuantas veces durante el período de formación académica no se escucha decir de algunos maestros de ingeniería haciendo referencia a otros: es un excelente científico, lástima que sus teorías no tengan nada que ver con la realidad, y al revés: tiene mucha 4 experiencia en la práctica, pero sus métodos empíricos dejan mucho que desear. Incluso, en el ámbito profesional actualmente: ¿Cuántos resultados de los centros de investigación de nuestro país han redundado en productos útiles a la sociedad?, y de estos ¿cuántos han sido aceptados y aplicados por los ingenieros de la práctica? Este tipo de planteamientos ha ido inhibiendo a los jóvenes estudiantes, potenciales ingenieros, que antes que terminar defendiendo la postura de su asesor con argumentos de los que quizás ni él ni su asesor estén convencidos, prefieren dedicar sus esfuerzos a empresas menos excluyentes, ya sea de uno u otro lado. Haciendo un poco de historia con el fin de ver la manera en que el país ha ido tratando de terminar con este debate, se encuentra que, atendiendo a la polémica que abrió en México el positivismo a fines del siglo pasado, existen algunas posiciones que no sólo reclaman la incorporación de contenidos científicos a la educación, sino también reclaman el sentido útil de los mismos, detectándose al mismo tiempo producciones pedagógicas con una fuerte reminiscencia idealista, que hacen de lado afirmaciones como las de Barreda2, en el siglo pasado, que insistía en una educación científica cuando expresaba: Todas y cada una de las ciencias mencionadas (matemáticas, astronomía, física, química, botánica, zoología, historia y literatura) tienen una utilidad e importancia inmersa en la educación, no sólo profesional sino general. Inclusive, Zea,3 en 1976, sostiene que la inclusión del positivismo en México posibilitó el ingreso de concepciones utilitarias de origen sajón a nuestro país, cuando expresa: El positivismo era una doctrina para hombres prácticos, hombres que, como los sajones, han hecho de sus países grandes pueblos... los mexicanos necesitan complementarse con las Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Isaac Bonola Alonso cualidades de la raza sajona: el sentido práctico de la vida y la capacidad del trabajo material. De acuerdo con Díaz Barriga,4 la reflexión educativa en México no saldó esta cuestión que, según él, permeó también la historia de este siglo. "Los conceptos sin contenido real son vacíos; los datos sensoriales sin conceptos son ciegos... La inteligencia no puede ver. Los sentidos no pueden pensar. Es sólo por su unión que se puede producir el conocimiento". A los ojos de este autor, es este un punto primordial a resolver en la enseñanza de la ingeniería de cara al nuevo siglo y milenio. La solución de este debate debe dar como resultado un nuevo desarrollo curricular de la carrera de ingeniería que integre ambas necesidades del hombre, de modo que sea más atractiva para los potenciales ingenieros del nuevo siglo, pero sobre todo que responda a las necesidades de la sociedad. No se trata de que los ingenieros teóricos olviden sus protocolos y metodologías dejando sus laboratorios y computadoras, sino que tengan un poco más de responsabilidad y conciencia social; ni tampoco que los prácticos abandonen sus proyectos para atiborrar los posgrados del país, sino que sean un poco más receptivos y abiertos a las nuevas posibilidades que proporciona la ciencia. Es necesario juntar a todos en la misma mesa y llegar a un acuerdo sobre lo que se quiere de las escuelas de ingeniería del nuevo milenio, si es que se quiere que éstas resistan con dignidad los embates de este mundo globalizado. En el siglo XVIII, el filósofo alemán Emmanuel Kant deslizó una tercera posibilidad. Adoptando una posición intermedia entre ambas escuelas reflexionó: Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 Emanuel Kant, 1724-1804 Bibliografía: 1. Rico Rodríguez, Alfonso. Un enfoque personal del estado actual de la mecánica de suelos. XIV Conferencia Nabor Carrillo, Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos, 1998. 2. Barreda, G. "Dictamen sobre la ley orgánica de instrucción pública del Distrito Federal del 2 de diciembre de 1867", en La educación positivista. Porrúa, Sepan Cuantos, No.335. México, 1978. 3. Zea, L. El pensamiento Latinoamericano. Ariel, México, 1976. 4. Díaz Barriga, Angel. La profesión ¿Un referente en la construcción curricular? 5 �Modelado de sistemas de inyección de combustible Krishna K. Busawon* David A. Díaz Romero* Resumen El principal propósito de este artículo es dar a conocer un nuevo modelo para sistemas de inyección de combustible. El modelo incorpora los efectos de intercambio de calor entre mezclas de gas y otras partes físicas del sistema. En este modelo, los múltiples de admisión y salida son vistos como dos reactores interconectados a través de los cuales fluyen gases a distintas temperaturas. El modelo propuesto puede posteriormente utilizarse para discutir algunos problemas encontrados en el control y estimación de parámetros de los sistemas automotores. 1. INTRODUCCIÓN Durante las dos décadas pasadas, el modelado dinámico de motores ha sido objeto de intensa investigación. Esto es debido a varias legislaciones sobre emisión de gases y regulaciones sobre economía de combustibles, lo que ha requerido políticas de control de motores más complejas. del sistema. Sin embargo, ésta representación no puede ser utilizada con propósitos de control en tiempo real. Consecuentemente, una búsqueda para modelos simples bajo hipótesis razonables ha sido la labor de varios trabajos (véase 1,2,3,4,5). La mayoría de *estos trabajos solamente consideran la ecuación de presión-estado en los múltiples de salida y entrada y minimizan sus cambios de temperatura. Esto es debido a que en general, la transferencia de calor en el múltiple de admisión se considera pequeña para casi todos los modos operativos. Además, los tiempos de cambio de presión relativa en el múltiple son mucho más largos que los tiempos de cambio de temperatura relativa. Sin embargo, en ciertos casos, especialmente durante las condiciones de arranque y cuando la recirculación de gases es considerada, los efectos de temperatura en los múltiples no son necesariamente despreciables. En este artículo, se dará un modelo global de las temperaturas y presiones en los múltiples para un sistema de inyección de combustible cuando la recirculación de gases es Es bien sabido que la relación Aire/Combustible (A/F por sus siglas en inglés), la ignición y el control de recirculación de gases de combustión, afectan de manera directa las emisiones y la economía de combustible en los automotores, a este respecto, un modelado adecuado de la dinámica del múltiple de admisión es de particular importancia. Un modelado cuidadoso de la dinámica de los múltiples que coincida con los diversos fenómenos involucrados dentro de estos, tales como el fenómeno acústico, caracterizado por la geometría de la boquilla y el temporizado de la válvula, normalmente serán dados en términos de parámetros distribuidos de la representación 6 * Doctorado en Ingeniería Eléctrica, Area de Control y Robótica, de la FIME - UANL. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Krishna K. Busawon, David A. Díaz Romero considerada. Los múltiples de admisión y salida son vistos como dos reactores interconectados a través de los cuales fluyen gases a distintas temperaturas. El modelo se obtiene al calcular los balances de masas y energía en los reactores bajo suposiciones usuales de gases ideales y presión-temperatura uniformes. Se muestra que cuando la temperatura del gas de combustión, la temperatura del múltiple y la temperatura ambiente son iguales, la ecuación clásica de presión en los múltiples empleada en varios trabajos (vér 2, 3, 5) es obtenida. Este artículo se estructura de la siguiente manera: En la siguiente sección, se dará un modelo general de ecuaciones de presión y temperatura para los múltiples de admisión y salida. Después algunas simplificaciones son hechas con el propósito de derivar un modelo razonable para control y observación. 2. MODELADO DEL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN El propósito de esta sección es dar una relación dinámica de la presión y temperatura de los múltiples de admisión y salida sin considerar Ingenierías, Mayo-Agosto vol. II, No.4 las dinámicas del proceso de combustión dentro de los pistones. Podemos considerar los múltiples de admisión y salida como dos reactores separados en los cuales fluyen gases a distintas temperaturas. El modelo se deriva de la siguiente representación esquemática, en la cual: P, T , V , representan la presión, temperatura y volumen del múltiple de admisión respectivamente. Pegr , Tegr ,V ´, representan la presión, temperatura y volumen del múltiple de salida. M , M ´, masas de gases en los múltiples de admisión y salida. • m ai , razón de flujo másico de aire ingresando al múltiple de admisión (razón de flujo en la garganta). • m o , razón de flujo másico de gas abandonando el múltiple de admisión (razón de flujo del motor). • m egr , razón de flujo másico de gas de combustión que entra al múltiple de admisión. • m e , razón de flujo másico de gas entrando al múltiple de salida. 7 �Modelado de sistemas de inyección de combustible • m in , razón de flujo másico de gas de combustión entrando a la válvula de recirculación(EGR). • La combinación de lo asumido en i) y iii) implica que dh = c p dT . Por lo tanto, (hai − h ) = ∫T m out , razón de flujo másico de gas de combustión abandonando al múltiple de salida. entalpías hai , ho , hegr , he , hin , hout , h´, h , c p dT = c p (Tai − T ) T ai y (h egr − h ) = c p (Tegr − T ) . asociadas a los respectivos flujos de gases. Resultando: 3. BALANCE DE MASA Y ENERGÍA EN EL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN m ai c p (Tai − T ) + m egr c p (Tegr − T ) = φ p + Mc p • Balance de energía: • • m ai hai + m egr hegr d = φ p + m o ho + (Mh ) dt como φ p = k (T − Tai ), donde k es una constante que depende de la conductividad térmica de las paredes del múltiple de admisión. 4. BALANCE DE ENERGÍA Y MASA EN EL MÚLTIPLE DE SALIDA paredes del múltiple de admisión. Balance de masa: Balance de energía: • • m ai + m egr = m o + dM dt • (2) m ai (hai − h ) + m egr (hegr − h ) = φ p + m o (ho − h ) + M • • dh dt Donde φ´ p mezcla ho = h; hout es perfecta = hin = h´ . y d (M ´h´) dt (4) representa las pérdidas de calor de las • • • m e = m ín + m out + dM ´ dt (5) uniforme: iii) La mezcla tiene un calor específico global c p y es independiente de la temperatura. 8 • paredes del múltiple de salida hacia el medio exterior. Balance de masa: Asumimos lo siguiente: i) Los gases son ideales: dh = c p (T )dt ii) La • m e he = m in hin + m out hout + φ´ p + Combinando ambas ecuaciones obtenemos: • dT dt (3) puede ser modelada eventualmente La función φ p • (1) Donde φ p representa las pérdidas de calor en las • • Combinando las ecuaciones (4) y (5) obtenemos: • • • me (he − h´) = min (hin − h´) + mout (hout − h´) + φ´ p + M ´ dh´ dt Utilizando las suposiciones citadas obtenemos: Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Krishna K. Busawon, David A. Díaz Romero (he − h´) = ∫T Tegr e c p dT = c p (Te − Tegr ) m e (Te − Tegr ) • dTegr dt Por lo tanto, dTegr m e c p (Te − Tegr ) = φ´ p + M ´c p dt = M´ • Como antes ( φ´ p ) puede (6) modelarse la conductividad térmica de las paredes del múltiple de salida. 5. UN MODELO SIMPLIFICADO PARA CONTROL En esta sección utilizaremos las anteriores ecuaciones para derivar un modelo con propósitos de control y observación, haciendo unas cuantas hipótesis más. Estas hipótesis son motivadas por realidades prácticas. Por lo asumido en (i), PV = MrT , donde r es la constante del gas. Por lo tanto, dP Mr dT rT dM = + dt V dt V dt r V • • • • • φ   m ai (Tai − T ) + m egr (Tegr − T ) − p  + rT  m ai + m egr − m o    cp  V    (7) De una manera similar, PegrV ´= M ´rTegr y M ´r dTegr rTegr dM ´ = + dt V ´ dt V ´ dt • φ´ p  rTegr  • dPegr • r  •  + m e (Te − Tegr ) − m e − m in − m out   V ´  c p  V ´   (8). También tenemos: = Ingenierías, Mayo-Agosto vol. II, No.4 φ´ p M ´c p (9) y, como φ´ p = k´ Tegr − Tai , donde k´ depende de = − dT m ai (Tai − T ) m egr (Tegr − T ) φ p = + − dt M M Mc p • • (10) En suma tenemos: • •  dP r  • φp  =  m ai Tai + m egr Tegr − m o T −   c p   dt V   • • φ´ p r  •  dPegr = m e Te − Tegr m in − Tegr m out −  dt V ´  cp  •   dTegr m e (Te − Tegr ) φ ´ p = −  M´ M ´c p  dt •  •  dT m ai (Tai − T ) m egr (Tegr − T ) φ p + −  dt = M M Mc p      Ahora, si asumimos que: iv) Las pérdidas de calor a través de las paredes es despreciable, de manera que φ´ p = φ p = 0 . v) La temperatura de la mezcla de gases que abandona los pistones es igual a la temperatura del gas de escape, i.e. Te = Tegr . Entonces obtenemos: 9 �Modelado de sistemas de inyección de combustible • • dP r  •  =  m ai Tai + m egr Tegr − m o T  dt V   dT rT m ai (Tai − T ) rT m egr (Tegr − T ) = + dt PV PV (11) • • (12) dPegr dt = rTegr    m e − m in − m out  V´   • • • AGRADECIMIENTOS (13) dTegr dt =0 (14) NOTAS: de la mezcla de gases y la conductividad térmica son conocidas, se puede lograr un modelo más exacto. También es interesante notar que el proceso de combustión es tomado en cuenta en el modelo por medio de la temperatura Te . Por lo tanto la exactitud del modelo puede ser mejorada midiendo la temperatura Te , pero esto implica la utilización de otro sensor. Esto es básicamente una restricción a lo asumido en v). Es claro que cuando Tai = T = Tegr , obtenemos la ecuación clásica de presión en los múltiples, utilizada en varios trabajos (véase eg. 2,3,4,5). Es bien sabido que en la operación en condiciones de reposo, la recirculación de gases no se considera. En 10 Agradecemos al Profesor Christian Jallut del departamento de Control Automático de la Universidad Claude Bernard Lyon I por la gran cantidad de charlas muy útiles e interesantes al respecto. REFERENCIAS 1) Lo asumido en iv) y v) tiene un motivo práctico. De hecho, si el valor medio de c p , 2) este caso, un análisis más cercano de la ecuación (12) muestra que la temperatura del múltiple tiende a la temperatura ambiente en condiciones de estado estacionario. En tal caso la hipótesis de que la temperatura es uniforme a través de todo el motor es muy razonable. Sin embargo, cuando la recirculación de gases es considerada, esta última suposición no será necesariamente verdadera. 1. Chaumerliac, V., Bidan, P., and Boverie, S., “Control-oriented spark engine model”, Control Eng. Practice, No. 3, pp. 381-387, 1994. 2. Crossley, P.R., and Cook, J. A., “A nonlinear engine model for drivetrain system development,” IEEE International Conference “Control 91”, Conference publication No. 332, Vol. 2, Edinburgh, U.K., 1991. 3. Dobner, D. J., “An engine model for dynamic engine control development”, ASME Paper No. WA11:15, 1986. 4. Hendricks, E. and Sorenson, S. C., “Mean value modeling of Spark Ignition Engines”, SAE Technical Paper No. 900616, 1990. 5. Powell B.K. “A dynamic model for automotive engine control analysis”, Proc. of the 18th IEEE CDC, Florida, 1979. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Ruido producido por peregrinaciones religiosas en Monterrey José de Jesús Villalobos Luna* Fernando J. Elizondo Garza* Resumen En esta ponencia se presentan los resultados de las mediciones del ruido generado por las peregrinaciones realizadas como parte de las fiestas religiosas tradicionales de la Virgen de Guadalupe en la ciudad de Monterrey, N.L. México. Se discute la problemática y se presentan conclusiones. Abstract In this paper are shown the results of measurements of the noise produced by religious pilgrimage in the context of the traditionals “Guadalupe´s Virgin” christian celebration in the city of Monterrey, Mexico. The noise implications are discussed and conclusions are presented. I.- INTRODUCCION México es un país de fiestas en las que la población participa con mucho fervor y alegría. Esa alegría generalizada se puede observar en las Fiestas Patrias para conmemorar Aniversarios de la Independencia o de la Revolución así como en las Fiestas Religiosas para conmemorar el aniversario de algún Santo Patrono de alguna comunidad o del país. fiestas no solo existe contaminación por ruido debido a altavoces, tambores, cornetas, silbatos, cláxones, etc., sino que también existe contaminación por aguas residuales desechadas en la vía pública por vendedores ambulantes, puestos fijos de comida o la falta de servicios sanitarios. Existe contaminación del aire debido a que se quema carbón para preparar comidas, problemas de olores, etc.* En esta presentación se analiza el problema de ruido que se genera en la zona alrededor de la Basílica de Guadalupe de la ciudad de Monterrey, Nuevo León, Cuya área metropolitana alberga aproximadamente 2;200,000 habitantes. II.- ANTECEDENTES La Basílica de Guadalupe (ver figura 1) festeja a la Virgen de Guadalupe cada año el día 12 de Diciembre, pero las festividades comienzan desde dos meses antes, es decir a partir del 12 de Octubre. Durante este período se establecen en las calles aledañas a la Basílica de Guadalupe negocios fijos y semifijos, dedicados a la venta de comida, dulces tradicionales, artesanías, ropa, artículos electrónicos, juguetes, etc. Estas festividades no causan gran problema en comunidades pequeñas en donde participan cientos de personas, pero la situación se vuelve crítica cuando en éstas participan varios miles de personas durante una larga temporada. En esta circunstancia dichas festividades representan, desde el punto de vista de contaminación, una problemática muy grande en las comunidades urbanas donde las festividades religiosas son de más larga duración. En estas Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 Fig. 1. Basílica de Guadalupe (frente) Santuario de Guadalupe (fondo). * Laboratorio de Acústica de la FIME-UANL jovilla@gama.fime.uanl.mx fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx 11 �Ruido producido por peregrinaciones religiosas en Monterrey También se instalan juegos mecánicos. A lo anterior hay que sumar uno de los eventos más importantes en las festividades: las peregrinaciones. Estas se realizan de la siguiente manera: a) Un grupo de personas se reúne en algún punto de la ciudad, etc. Debido a lo anterior hay personas de todas las edades pero sobre todo hay personas de la tercera edad, las que necesitan tener paz y quietud. Aunado a todo lo anterior en las calles principales de la colonia transitan rutas de camiones urbanos que se dirigen del centro al sur de la ciudad. b) Parten de ahí caminando juntos (peregrinación) detrás de danzantes o “matachines” hacia la Basílica de Guadalupe, (ver figuras 2,4,5,6 y7). c) Al llegar a la Basílica, danzan (ver figura 3), cantan y dan sus ofrendas. d) Las personas que forman estos grupos son generalmente: personal de alguna empresa, institución o comunidades religiosas de diferentes partes de la ciudad o fuera de ésta. La colonia Independencia, en donde se localiza la Basílica de Guadalupe es de las primeras que se formó en la ciudad por lo que las personas que en ella habitan tienen muchos años de vivir ahí, sus padres y abuelos vivieron ahí, Fig. 3. Matachines en la “Explanada del Papa” de la Basílica de Guadalupe III.- FUENTES DE RUIDO Las principales fuentes de ruido presentes durante el desarrollo de las peregrinaciones son: 1. Las peregrinaciones que al marchar por las calles con rumbo a la Basílica de Guadalupe; utilizan como fuentes de ruido: tambores, Fig. 2. Rutas (sombreado) por donde se dirigen las peregrinaciones a la Basílica de Guadalupe. 12 Fig. 4. Danzantes. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �José de Jesús Villalobos Luna, Fernando J. Elizondo Garza Fig. 5. Uso de altoparlantes. silbatos, cohetes, etc. 2. Los cánticos, gritos y voces de las personas participantes en las peregrinaciones, resultan significativos o no dependiendo del número de peregrinos y del uso o no de altavoces. 3. Al mismo tiempo que están transitando las peregrinaciones también transitan por la misma calle camiones de rutas urbanas, motocicletas, etc, generando ruido debido a los motores, ductos de escape, cláxones, etc. 4. Los altavoces que utilizan los vendedores de algunos negocios para anunciar su Fig. 7. Danzantes y “Viejo de la Danza”, generalmente con silbatos y cornetas. mercancía. IV.- MEDICIONES Para llevar a cabo las mediciones se utilizó el siguiente equipo: • Analizador estadístico de ruido, Tipo 4427, Marca Brüel & Kjaer con registrador de papel metalizado. • Preamplificador, Marca Brüel & Kjaer, Tipo 2639. • Micrófono omnidireccional de ½ pulgada tipo 4185 y tripie, Marca Brüel & Kjaer. El equipo se colocó en la ventana abierta de una casa habitación, en el límite del predio apuntando hacia la fuente, en este caso hacia el centro de la calle. La distancia del micrófono al carril de la calle por el que circulaban las peregrinaciones es de 4 mts. Fig. 6. Danzantes con tambores al frente y tráfico de automóviles y camiones urbanos al fondo. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 Se eligió este punto de medición debido a que en este lugar es donde coinciden la mayor parte de las peregrinaciones y tráfico, por lo que ésta es la zona más afectada por el ruido (ver figura 8). 13 �Ruido producido por peregrinaciones religiosas en Monterrey se efectuaron tanto en días hábiles como en fines de semana. De cada muestra se obtuvo: nivel de ruido promedio en dB(A), Leq. del período, L1, L10, desviación estándar, gráfica dB(A) vs tiempo e histograma de distribución de frecuencias. Las mediciones se realizaron con tiempo de respuesta slow. También se registró la cantidad de vehículos que circularon por el punto de medición durante cada muestra. Además se identificaron y registraron como puntos de mediciones críticos o significativos los picos o niveles de ruido por arriba de los 90 dB(A). V.- RESULTADOS Con los datos obtenidos se procedió a su análisis. Fig. 8. Croquis de la zona de medición. Las mediciones se efectuaron en los días del mes de Diciembre de 1997 de mayor afluencia de personas y peregrinaciones. Se tomaron muestras de 15 minutos cada hora, de las 10 a las 14 hrs. y de las 17 a las 21 hrs. Las mediciones Con el fin de determinar el efecto en general de las peregrinaciones en cuanto al ruido en el punto de medición, se separaron las muestras de ruido tomadas cuando pasaban peregrinaciones de las que se tomaron en una condición normal sin peregrinaciones. Los valores de !, Leq, L1 y L10 obtenidos para cada muestra fueron promediados en las condiciones “con” y “sin” peregrinaciones y se obtuvo la diferencia. Los resultados se muestran en la Tabla 1. Tabla 1. Niveles de Ruido en dB(A) tomados en el punto de medición elegido. Número de NIVELES DE RUIDO dB(A) Muestras PROMEDIOS BASADOS EN: Consideradas ! Leq L1 SIN PEREGRINACIONES 15 72.9 76.8 86.6 79.1 CON PEREGRINACIONES 32 75.1 79.6 89.4 82.8 +2.2 +2.8 +2.8 +3.7 DIFERENCIA 14 L10 Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �José de Jesús Villalobos Luna, Fernando J. Elizondo Garza F ig . 9 . R e g is tr o d e l n iv e l s o n o r o e n d B ( A ) v s tie m p o ( m in ) e n e l p u n t o d e m e d ic ió n S IN P E R E G R IN A C IO N E S F ig . 1 0 . R e g is tr o d e l n iv e l s o n o r o e n d B ( A ) v s tie m p o ( m in ) e n e l p u n to d e m e d ic ió n C O N P E R E G R IN A C I O N E S En la Tabla anterior se puede observar que en general la presencia de peregrinaciones incrementa los niveles de ruido promedio alrededor de 2.2 dB(A), y que la diferencia en los promedios usando los descriptores Leq, L1, L10 es mayor (+2.8 a 3.7 dB(A)) por ser estas más sensibles a los picos de ruido. En la figura 9 y 10 se muestran dos segmentos de registros de ruido vs. tiempo representativos de las condiciones sin y con peregrinaciones. Puede observarse un claro incremento en el número de picos de ruido, un ruido de fondo similar y el incremento-decremento producido durante el paso de las peregrinaciones. Se analizaron y clasificaron los picos de ruido por encima de 90 dB(A) ocurridos durante las peregrinaciones, la mayor parte de ellos de muy corta duración. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 dB(A) 108 106 104 102 100 98 96 94 92 90 88 cohetes altavoces claxones tambores acelerones FUENTES DE RUIDO PRINCIPALES Fig. 11. Niveles de ruido en dB(A) alcanzados por las fuentes principales En la figura 11 se muestran agrupados por fuente los niveles de ruido de dichos picos. En la figura anterior se puede observar como las fuentes de ruido que producen los picos de ruido más altos al paso de peregrinaciones son los ruidos de cohetes alcanzando niveles de hasta 106 dB(A), 15 �Ruido producido por peregrinaciones religiosas en Monterrey altavoces de 101 dB(A) y de cláxones de 100 dB(A) seguidos de tambores y acelerones. En la figura 12 se presentan los promedios de los valores de los picos medidos en dB(A). dB(A) 95.5 95 94.5 94 93.5 93 92.5 92 91.5 91 90.5 Claxon Altavoces Cohetes Tambores Acelerones FUENTES DE RUIDO PRINCIPALES Fig. 12. Nivel de ruido promedio en dB(A) producido por las fuentes principales En esta figura puede verse que en términos de “promedio” el orden de la influencia es diferente. Los picos de ruido de cláxones, altavoces y cohetes promedian entre 94 a 95 dB(A) mientras que los tambores y acelerones 92 dB(A). Puede apreciarse la influencia de los cláxones de los automóviles y camiones urbanos. El motivo por el que los automovilistas o camioneros accionan sus cláxones es que quieren pasar lo más rápido posible antes de que las peregrinaciones les obstruyan el paso por las calles. Otra razón es que los camioneros suben pasaje precisamente en estas calles y los automovilistas quedan detrás de los camiones, comenzando a accionar sus cláxones para exigir que los camioneros muevan sus unidades y les permitan pasar. El problema se agrava cuando al mismo tiempo circulan las peregrinaciones y el tráfico de camiones urbanos y automóviles por alguna 16 de estas calles conflictivas volviéndose crítico el problema. VI.- CONCLUSIONES Las fiestas religiosas son muy importantes para las personas creyentes y no sería justo, ni fácil, tratar de eliminar las festividades o las peregrinaciones. El problema no está en que se celebren o no las fiestas, sino que las personas que participan en ellas se olvidan de la responsabilidad que tenemos todos los ciudadanos de mantener sin contaminación de cualquier tipo nuestro entorno, respetar el lugar en que viven otras personas y respetar su tranquilidad. Desde el punto de vista de ruido se encontró que las peregrinaciones aumentan el nivel de ruido en 2.2 dB(A) y el nivel de ruido equivalente en 2.8 dB(A). El efecto de los picos altos es mayor, incrementando el nivel L10 en 3.3 dB(A). De hecho puede observarse que aumentan significativamente el número de picos de ruido al paso de las peregrinaciones registrando los cohetes un nivel de ruido de hasta 106 dB(A), los altavoces de hasta 101 dB(A), los tambores de las danzas de hasta 97 dB(A). Hay que hacer notar que el ruido producido por el tráfico durante el paso de las peregrinaciones también tiene un efecto importante. En promedio las fuentes de ruido de mayor influencia tuvieron un orden diferente siendo los cláxones producidos por los automóviles y camiones urbanos los más importantes con un nivel de ruido promedio de 94.9 dB(A) seguido por altavoces con un nivel de ruido promedio de 94.5 dB(A), cohetes y tambores de las peregrinaciones con un nivel de ruido promedio de 94.4 dB(A) y 92 dB(A) respectivamente y por último los acelerones o arrancones de los vehículos con un nivel de ruido promedio de 92 dB(A). Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �José de Jesús Villalobos Luna, Fernando J. Elizondo Garza VII.- PROPUESTA • Hacer conciencia de los efectos secundarios indeseables de las peregrinaciones. • Promover entre los peregrinos el respeto a la comunidad por donde pasen en su recorrido, evitando contaminar e incomodar a las personas. BIBLIOGRAFIA 1. Cyril M. Harris, Handbook of acoustical measurements and noise control, 3ª. Ed, M:C. Graw Hill, 1991, USA. 2. ITESM, Información de la Ciudad de Monterrey, http://dch.mty.itesm.mx/mty/a/mtyinfogral.html • Condicionar los eventos a una logística que minimice los efectos indeseables de las celebraciones. 3. Silvia Ruano, Reafirman fidelidad guadalupana, Periódico EL NORTE, Sección D, 13 de Octubre de 1995, Monterrey, México. • Establecer horarios de peregrinaciones. • Prohibir las peregrinaciones a altas horas de la noche. 4. Mons. J. Guadalupe Galván Galindo, Santuario de nuestra Sra. de Guadalupe en Monterrey., 1987, Monterrey, México. • Impedir el uso de altavoces por parte de los vendedores. • Impedir el uso de altavoces con música o mensajes durante las peregrinaciones. • Controlar (disminuir) la cantidad de cohetes que se harán explotar. • Usar cohetes de tecnología menos ruidosa. • Hacer las adecuaciones viales necesarias durante el período de las festividades para disminuir los efectos indeseables. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 5. Joaquín Palacios Roji García, Agustín Palacios Roji García, GUIA ROJI CIUDAD DE MONTERREY 1997, Ed. Guía Roji, 1997, México. 6. Samir N. Y. Gerges, Ruido, fundamentos y control, Primera Edición en Español, 1998. 17 �Investigación de Operaciones en acción: Aplicación del TSP en problemas de manufactura y logística José Luis González Velarde* Roger Z. Ríos Mercado** Resumen En este artículo se describe uno de los problemas más famosos y difíciles en la teoría de optimización. Se hace una breve reseña de métodos que se han propuesto para su solución, se presentan también algunas aplicaciones prácticas, en particular el Problema del Agente Viajero, y se esboza brevemente el significado de la expresión Complejidad Computacional. Palabras clave: Investigación de Operaciones, Optimización, Algoritmo, Heurística. 1. INTRODUCCIÓN La ciencia de la toma de decisiones, mejor conocida como Investigación de Operaciones (IO), nació hace ya más de cincuenta años cuando George Dantzig inventó el método Simplex para resolver problemas de optimización lineal, es decir, problemas cuyas variables de decisión son continuas y relacionadas de manera lineal. Aun cuando en sus orígenes, esta naciente área de la ciencia fue motivada por aplicaciones de carácter militar, la IO fue alcanzando un alto grado de interés entre investigadores y profesionistas en los campos de ingeniería, matemáticas aplicadas y administración, quienes motivados por los diversos y complejos problemas de toma de decisiones que surgían en varias áreas del quehacer científico e industrial, comenzaron a estudiar y desarrollar metodologías de solución para problemas de diferentes características. Fue así como nacieron posteriormente las ramas de optimización no lineal (relación no lineal entre las variables de decisión), optimización discreta (variables enteras) y optimización entera mixta (en variables continuas y discretas), por mencionar algunas. Aplicaciones de IO *se encuentran en prácticamente todos los niveles y en todo tipo de industrias. Es evidente que las corporaciones aspiran a tomar decisiones que les reditúen beneficios económicos, y normalmente, estas decisiones se encuentran restringidas de forma muy compleja. Estos atributos son únicos de modelos de IO. En las últimas décadas el impacto de IO en la industria ha sido impresionante, convirtiéndose en ganancias (o ahorros) con frecuencia multimillonaria en los diversos ramos industriales. El presente es el primero de una serie de artículos que pretenden introducir al lector con problemas y metodologías de IO (clásicas y recientes) y cómo éstas se usan para resolver problemas reales que surgen en los diversos campos de la ciencia: ingeniería química, ingeniería civil, ingeniería eléctrica, administración, economía, ciencias computacionales, estadística y matemáticas aplicadas entre otras. Así mismo se pretende ilustrar la importancia de saber evaluar las ventajas y desventajas que surgen entre la obtención de soluciones de alta calidad contra los recursos * Profesor visitante, Universidad de Colorado, Escuela de Graduados en Negocios y Administración. ** Investigador Asociado, Texas A&M University, Departamento de Ingeniería Industrial. 18 Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �José L. González Velarde, Roger Z. Ríos Mercado empleados para obtenerla (tiempo de cómputo, requerimientos de memoria). En este artículo, en particular, tratamos un problema clásico de IO como lo es el Problema del Agente Viajero (TSP, por sus siglas en inglés: Traveling Salesperson Problem) y su aplicación para resolver el problema de programación de tareas que se presenta en la manufactura, y el del ruteo de vehículos en el ramo de la logística. En la Sección 2 introducimos al lector con el TSP, describiendo la razón por la cual este problema, tan sencillo de formular, es muy difícil de resolver y mencionamos brevemente las técnicas más eficientes para resolverlo. En la Sección 3, planteamos algunas de las aplicaciones más importantes del TSP en varios tipos de industrias. Concluimos en la Sección 4 con comentarios finales. 2. ¿QUÉ ES EL TSP? El TSP,1 uno de los problemas clásicos de optimización, se formula de la siguiente manera. Un agente viajero, partiendo de su ciudad de origen, debe visitar exactamente una vez cada ciudad de un conjunto de ellas (previamente especificado) y retornar al punto de partida. Un recorrido con estas características, es llamado dentro de este contexto un tour. El problema consiste en encontrar el tour para el cual la distancia total recorrida sea mínima. Se asume que se conoce, para cada par de ciudades, la distancia entre ellas. La Figura 1 ilustra un tour en una instancia de ocho ciudades. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 Fig. 1. Un tour en un TSP de ocho ciudades. El problema en sí es fácil de formular. Sin embargo, al igual que muchos otros que se presentan en el campo de optimización, es sumamente difícil de resolver (por resolver, nos referimos a encontrar la solución óptima al problema y probar desde luego que ésta es efectivamente la mejor solución posible). El establecer cuándo un problema es “fácil” o “difícil” (la cual es una de las áreas más importantes en los campos de optimización y computación) está íntimamente ligado al tiempo de solución del problema. Sin entrar en detalles técnicos, decimos que un problema es “fácil” de resolver cuando es posible encontrar un algoritmo (método de solución) cuyo tiempo de ejecución en una computadora crece de forma “razonable” o moderada (o polinomial) con el tamaño del problema. Por el contrario, si no existe tal algoritmo decimos que el problema es “difícil” de resolver. Esto no implica que el problema no pueda resolverse, sino que cada algoritmo existente para la solución del problema tiene un tiempo de ejecución que crece explosivamente (o exponencialmente) con el tamaño del problema. La consecuencia directa de un algoritmo que tiene una función de tiempo exponencial es que a medida que aumenta el tamaño del problema, el tiempo requerido para la solución aumenta de forma exponencial, lo cual limita bastante el tamaño de 19 �Investigación de operaciones en acción. problemas que pueden resolverse en las computadoras modernas. Técnicamente hablando, determinar si un problema es fácil o difícil se denomina establecer la complejidad computacional del problema, y esto es todo un arte, especialmente para demostrar que un problema es de los difíciles. Para un estudio más a fondo sobre complejidad computacional, recomendamos la obra de Garey y Johnson.1 Veamos un ejemplo. Supongamos que tenemos una instancia del TSP con n ciudades. Una forma (poco inteligente) de resolverlo es por enumeración exhaustiva. Es decir, formamos todas las posibles combinaciones de tours (en este caso (n-1)!, donde n! = n(n-1)(n-2)…(2)(1) ) y calculamos la distancia total para cada tour, eligiendo aquel que tenga la mínima distancia total. En este caso el problema ha quedado totalmente resuelto porque estamos exhibiendo todos los tours posibles. El tiempo de ejecución de este algoritmo es a grosso modo f(n)=(n)! Tamaño n 10 20 30 40 50 60 Esta forma, como puede verse, deja de ser viable una vez que consideramos conjuntos de ciudades mayores. En el caso n=5, por ejemplo, tenemos que calcular 4!=24 tours lo cual puede hacerse en fracción de segundos en cualquier computadora. Al considerar un conjunto con n=50 ciudades, el número posible de tours es 49!, el cual es un número tan gigantesco que no alcanzaría a resolverse en varios meses ni en las computadoras más potentes de hoy en día. Hay que notar que la función factorial f(n)=n! es una función que crece exponencialmente a medida que crece el valor de n. Claro, esto no prueba que el TSP es difícil, ya que muy bien pudiera existir otro algoritmo que lo resolviera cuyo tiempo de ejecución fuera polinomial. En este caso, sin embargo, ya se ha demostrado que tal algoritmo polinomial no existe y que el TSP pertenece a esa clase de problemas difíciles. La Figura 2 (tomada de1) ilustra las diferencias de crecimiento de diferentes funciones de tiempo (columnas). Las cifras que se muestran son tiempo de procesamiento en computadora que procesa 1 millón f(n)=n f(n)=n2 f(n)=n3 f(n)=n5 f(n)=2n f(n)=3n .00001 seg .00002 seg .00003 seg .00004 seg .00005 seg .00006 seg .0001 seg .0004 seg .0009 seg .0016 seg .0025 seg .0036 seg .001 seg .008 seg .027 seg .064 seg .125 seg .216 seg .1 seg 3.2 seg 24.3 seg 1.7 minutos 5.2 minutos 13 minutos .001 seg 1.0 seg 17.9 minutos 12.7 dias 35.7 años 366 siglos .059 seg 58 minutos 6.5 años 3855 siglos 2 x 108 siglos 1.3 x 1013 siglos Fig. 2. Comparación de varias funciones polinomiales y exponenciales. 20 Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �José L. González Velarde, Roger Z. Ríos Mercado de operaciones de punto flotante por segundo. Nótese el crecimiento explosivo de las funciones exponenciales (últimas dos columnas). La simplicidad de su formulación aunado a la dificultad en resolverse fueron los factores que atrajeron a investigadores en las áreas de matemáticas discretas a estudiar el problema y desarrollar técnicas especiales. En 1990, la instancia del TSP de mayor tamaño que había sido resuelto era una de 318 ciudades.2 Hoy en día existen métodos basados en técnicas de ramificación y corte/acotamiento, las cuales explotan muy efectivamente la estructura matemática del problema, que han sido muy exitosas. En 1998, se reportó la instancia más grande que se ha resuelto de 13,509 ciudades,3 lo cual evidencia el tremendo progreso logrado durante la década de los noventa. Algunas de estas técnicas serán tratadas con más detalle en artículos posteriores. Desde luego que hay también razones prácticas que hacen importante el TSP. Muchos problemas reales pueden formularse como instancias del TSP, como se verá en la siguiente sección. 3. APLICACIONES DEL TSP Describiremos ahora algunos problemas que se presentan de forma natural en algunas empresas. El primero tiene que ver con la programación de tareas en una máquina. Muchas veces en algún taller de manufactura, se cuenta con una sola máquina en la cual se pueden procesar diferentes tareas, una a la vez. Ahora bien, para procesar cada una de estas tareas, la máquina requiere de cierta configuración característica de la tarea, pueden ser: número y tamaño de diferentes dados, colocación de cuchillas a cierta distancia unas de otras, colorantes para alguna fibra, etc. De manera que una vez que una tarea ha sido terminada, es necesario preparar la máquina para procesar una nueva tarea, aquí será necesario invertir un cierto tiempo, y este tiempo dependerá de la tarea recién procesada y de la próxima. Si las características de una tarea son similares a las de otra, es plausible pensar que el tiempo que se requiere para pasar de una configuración a otra será pequeño, en comparación del tiempo requerido para pasar de una tarea a otra con características muy diferentes. Desgraciadamente durante las labores de preparación de la máquina, ninguna de las tareas se puede ejecutar, así que este tiempo es tiempo perdido, y se está desaprovechando la capacidad de la máquina, esto representa un costo de oportunidad para la empresa. Es importante entonces encontrar el orden en el cual se deben de procesar estas tareas con el fin de reducir al mínimo todo este tiempo perdido. Aún cuando este problema parezca no tener ninguna relación con el TSP, se puede formular de la misma manera. Cada tarea puede ser vista como una de las ciudades a visitar, y el tiempo necesario para cambiar la configuración de la máquina corresponde a la distancia que hay entre una ciudad y otra. Encontrar la manera de ordenar las tareas para minimizar el tiempo total de preparación es equivalente a diseñar la ruta, esto es, el orden en el cual se deben de visitar las Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 21 �Investigación de operaciones en acción. ciudades para minimizar la distancia total recorrida. Esto nos da una idea de lo crucial que resulta tener buenas soluciones para el TSP en un ambiente de manufactura. Un segundo ejemplo lo podemos encontrar dentro de la logística de distribución de mercancía a los clientes. Generalmente, algunas empresas que distribuyen bienes perecederos necesitan hacerlo en un tiempo corto, un esquema muy común es que la empresa disponga de un almacén central, en el cual se concentran los bienes a distribuir, y una flotilla de unidades de transporte se encarga de visitar a los clientes para hacer entrega de la mercancía. Analicemos los componentes de este problema, en primer lugar tenemos que las unidades de servicio son limitadas, la forma en la que se podría efectuar la entrega de mercancías en el menor tiempo posible, sería enviar una unidad a cada uno de los clientes. Pero, lo más realista sería pensar que no se tienen tantas unidades como clientes, ya que esto resultaría sumamente oneroso. Si la empresa dispone de una sola unidad el costo fijo se reduce bastante, y el problema de determinar la ruta que debe de seguir el vehículo para entregar en el menor tiempo toda la mercancía es ni más menos que el TSP. Pero aquí hay dos problemas en los que tenemos que pensar: en primer lugar, puede ser que el tiempo mínimo (si es que se puede determinar) resulte demasiado largo, p. ej. si se trata de entrega de leche, esta debe de estar entregada por la mañana, que es cuando los clientes la requieren, y con una sola unidad de entrega, podría darse el caso que los últimos clientes la fueran recibiendo por la tarde. Por otro lado, las unidades tienen una cierta capacidad de almacenamiento, y puede ser que 22 se necesiten varias para poder cargar con toda la mercancía que debe de ser entregada. Así pues vemos que este problema contiene dentro de sí muchos más. Primero: determinar cuál es el tamaño ideal de la flota de vehículos. Segundo: determinar cuáles son los clientes que deben de ser asignados a cada unidad para hacer la entrega. Y finalmente: cuál es la ruta que debe de seguir cada una con el fin de terminar con el reparto en el menor tiempo posible (TSP). Para complicar más las cosas estos problemas no son independientes, sino que la solución de uno determina la de otro. Este problema se conoce como el problema de ruteo de vehículos (VRP: Vehicle Routing Problem). Muchas aplicaciones más pueden encontrarse en el libro de Lawler et al.2 La Figura 3 ilustra un ejemplo de ruteo. Fig. 3. Ejemplo de un ruteo factible en un VRP (una central de abasto, ocho clientes y tres unidades de servicio). Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �José L. González Velarde, Roger Z. Ríos Mercado 4. CONCLUSIÓN En este artículo hemos presentado al TSP, uno de los problemas clásicos de IO, así como su aplicación en problemas logísticos y de manufactura. Hemos también señalado cómo es que la búsqueda de procedimientos para resolver efectivamente problemas como éste, conlleva a un significativo avance en la operación óptima de las empresas o industrias donde se presentan este tipo de problemas. Con respecto a esto, es importante señalar lo vital que resulta la labor de equipo para enfrentar y resolver exitosamente problemas de toma de decisiones. Se requiere de personal que tenga el conocimiento y entendimiento del fenómeno/problema que se pretende resolver, así como también personal experto en IO que tenga la preparación técnica suficiente para modelar, y proponer/desarrollar técnicas adecuadas de solución explotando la estructura matemática del problema. Una comunión exitosa se traduce en un impacto significativo de carácter económico para la empresa. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 Lo más alentador es que, a pesar de los marcados avances en cuestión de teoría, metodologías y aplicaciones, aún hay una amplia área de oportunidad para efectuar avances todavía mayores en esta importante área del conocimiento. Otros modelos, metodologías y aplicaciones serán tratados en artículos posteriores. REFERENCIAS 1. M. R. Garey y D. S. Johnson. Computers and Intractability: A Guide to the Theory of NPCompleteness. Freeman, New York, 1979. 2. E. L. Lawler, J. K. Lenstra, A. H. G. Rinnoy Kan y D. B. Shmoys, editors. The Traveling Salesman Problem: A Guided Tour of Combinatorial Optimization. Wiley, Chichester, 1985. 3. Optima, 58, Mathematical Programming Society Newsletter, Junio 1998. 23 �El desarrollo histórico de la formación de constructores Gaspar Barreto Argilagos* Resumen Se analiza el desarrollo histórico de la actividad de construcción, y su reflejo en la formación de los constructores, con la aplicación del método histórico en particular, y del materialismo dialéctico e histórico en general, para descubrir regularidades y tendencias que permitan comprender peculiaridades de la Didáctica Especial de la Ingeniería Civil en la actualidad, así como pronosticar tendencias y perspectivas y así concluir que la formación de este profesional deberá considerar el incremento del poder transformador del hombre, lo que obliga a análisis de impacto ambiental y social de las obras de construcción; las posibilidades que brinda la automatización y su influencia en la toma de decisiones ingenieriles; el incremento de la importancia del Inglés y de la Computación para adquirir información laboralmente imprescindible; dar mayor importancia a la realidad histórico-concreta del lugar donde ocurre el proceso de formación, y a su interacción con el mismo; y las regularidades ya encontradas en la Didáctica de la Educación Superior, así como sus particularidades en el caso de la Didáctica Especial correspondiente, que son analizadas a lo largo de la evolución histórica de esta Ciencia Técnica. Palabras Claves: profesional. Ingeniería Civil; formación Abstract The historical development of construction, as human activity is analyzed, with the use of the materialistic and historical method, and, particularly, the historical method. This paper attempts to discover regularities, tendencies, and better comprehension of current Special Civil Engineering Didactics, and its future behavior. In the formation of Civil Engineering students, should be taken in consideration the analysis of social and environmental impacts due to human technical and constructive intrusion in nature. It is also discussed the possibilities of computer techniques and its influence in getting professional decisions. So, the learning and application of English language and new computer methods are absolutely necessary in this career. Social and economical realities should be introduced , and interactions between the University and living area processes. Key Words: Special Civil Engineering Didactics; professional training.* INTRODUCCIÓN Los comienzos del tercer milenio estarán caracterizados por un vertiginoso avance de la ciencia y de la técnica, acompañado por un incremento nunca visto en la información disponible en cualquier campo de estudio, a la cual se tiene ya, acceso inmediato a través de las autopistas informáticas, todo lo cual * Profesor Titular de la Facultad de Construcciones de la Universidad de Camagüey, Cuba 24 Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Gaspar Barreto Argilagos puede designarse como Revolución CientíficoTécnica e Informática. civiles tiene que tomar en consideración el desarrollo en el tiempo de la actividad constructiva: La rapidez de los cambios hace imprescindible reconocer la obsolescencia de considerar que un profesional pueda formar a nuevos profesionales de su perfil, de la misma manera que fue empleada para formarle cuando fue estudiante. Hegel fue el primero que vinculó y analizó el concepto de sistema con las ideas del desarrollo, llegando a la conclusión de que la estructura del sistema del saber debe ser análoga a la estructura del desarrollo del proceso del conocimiento. El materialismo dialéctico demostró que esta es una característica común de todos los sistemas tanto espirituales como materiales y que, por tanto, la estructura de todo sistema es análoga a la estructura del proceso de su desarrollo. Ya en el siglo pasado, José Martí advertía la necesidad de que la educación pusiera al hombre a la altura de su tiempo, y en las últimas décadas se ha enfatizado que el diseño del plan de estudios, y de las asignaturas, tiene que tomar en consideración las tendencias del desarrollo, para que el estudiante, al graduarse, no se encuentre con que la realidad se ha ido por delante de su preparación. Esto resulta más sencillo, si se analiza el proceso de desarrollo de la formación de un profesional determinado, y se encuentran regularidades y tendencias, lo cual permite comprender mejor los procesos actuales, y pronosticar los futuros con mayor precisión. El presente trabajo realiza estas búsquedas en el caso concreto de la Ingeniería Civil. DESARROLLO La Didáctica de la Ingeniería Civil ha ido desarrollándose durante milenios de manera espontánea, asistemática, ya que las actividades de la construcción son la respuesta a necesidades humanas fundamentales “[…] presentes ya entre los nómadas que buscaban abrigo entre piedras, maderas, hojas, tierra o hielos amontonados, y que se expresan con mayor plenitud en los constructores de pueblos” La necesidad social de construcciones implica la formación de constructores, y una investigación acerca de la teoría requerida para la formación de ingenieros Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 Para los efectos pedagógicos, resulta útil considerar cuatro períodos en el desarrollo histórico de la construcción, y el autor propone: 1.- Primitivo: la construcción como actividad de subsistencia. 2.Antiguo y Medieval: surgimiento y desarrollo del oficio de constructor. 3.- Moderno y Contemporáneo: surgimiento y desarrollo de la profesión universitaria de constructor. 4.- Actual y perspectivo: surgimiento y desarrollo de la Revolución Científico–Técnica e Informática. Período primitivo. La construcción como actividad de subsistencia La actividad de subsistencia es característica durante un período inicial que duró milenios, y era principalmente dirigida a que el grupo humano lograra 25 �El desarrollo histórico de la formación de constructores protección contra la intemperie, las fieras y otros hombres, con recursos del lugar y esfuerzo propio. Las pocas habilidades requeridas se desarrollaron imitativamente, dentro del grupo humano inmediato. No existía todavía un oficio diferenciado, y por tanto no había que pasar un adiestramiento especial. Esto obedecía a que la actividad constructiva era extraordinariamente sencilla, con diseños que, aunque frecuentemente geniales, se repetían luego durante siglos con variaciones casi imperceptibles. La imitación a veces partió de observar a los animales, como ocurre con el túnel de acceso al igloo, que reproduce el que cava el oso polar para llegar a su refugio. Primó una gran adaptación al medio natural, que resultaba omnipotente ante el grupo humano que, con instrumentos de trabajo elementales, aprovechaba rudimentariamente los materiales del lugar. El diseño, centrado en la protección del hombre, de su vida, su salud, su bienestar, es lo que queda impreso como huella de este período, junto con el racional aprovechamiento de los materiales propios del lugar, y el ajuste a sus condiciones y características. “tekton”, que significa constructor, se forma la palabra “arquitecto”, con la que suelen designarse los más calificados constructores de la antigüedad. En realidad, los maestros del oficio eran, a la vez, arquitectos e ingenieros, sin que se produjera la división entre esas carreras hasta el siglo XVIII. Aquí interesa que, desde el surgimiento del oficio y durante milenios, los maestros constructores formaron a sus aprendices principalmente “a pie de obra”, con evidente hipertrofia del componente laboral en contraste con el componente académico, de muy escaso desarrollo. Sería inútil hablar del componente investigativo, muy en embrión, aunque su presencia es indudable; siempre hubo búsquedas, aportes de mayor o menor envergadura en los campos de las formas, las técnicas y los materiales. De gran importancia en el desarrollo histórico de la construcción, y del proceso histórico de la formación de constructores, resulta el hecho de que la brillante civilización griega cometió un serio error: “El no haber dado los filósofos griegos un uso más práctico a sus considerables conocimientos se debió, en gran parte, a su renuncia a considerar la resistencia de un edificio digna de estudio científico”. Sabían mover grandes y pesados cuerpos con grúas análogas, en principio, a las Período antiguo y medieval: surgimiento y desarrollo del oficio La importancia de la construcción civil forzó el precoz surgimiento y desarrollo del oficio al ocurrir la división del trabajo. Puede señalarse cómo la antiquísima civilización egipcia dejó abundante testimonio de que daba excepcional importancia a la formación de sacerdotes, médicos, escribas y constructores. Al tomar del griego el término arché, que puede interpretarse como “materia prima”, y 26 Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Gaspar Barreto Argilagos modernas, y alcanzaron un extraordinario desarrollo en el campo de la geometría, pero el mismo autor antes citado plantea que incluso “... las columnas estrechamente espaciadas del Templo de Diana, en Efeso, construido por Dinócrates en el año 330 A.N.E., quizás considerado con justicia una de las ‘Siete Maravillas del Mundo’, como ejemplo de ingeniería estructural carece de valor.” Por tanto, hubo un exagerado desarrollo del diseño geométrico, en comparación con un escaso desarrollo del diseño resistente. Por lo general, los aprendices eran jóvenes humildes, que debían llevar una vida laboriosa y austera, durante años, para ir asimilando los conocimientos y habilidades del oficio, dirigidos por un maestro. La historia recoge el caso excepcional de Pedro el Grande, Zar de Rusia, que, con el fin de iniciar la modernización de su inmenso país, viajó por el occidente de Europa como aprendiz de múltiples oficios, pero, desde luego, con recursos económicos no soñados por los verdaderos aprendices de la época. Su biografía ofrece abundante información acerca de cómo transcurría la formación laboral en diferentes oficios, que luego han derivado en Ciencias Técnicas. Período moderno y contemporáneo. Surgimiento y desarrollo de la profesión universitaria de constructor Desde el siglo XII habían comenzado a surgir universidades en la Europa occidental urbana, contándose entre las más antiguas las de Bolonia, París y Oxford. En ellas podían encontrarse Facultades de Teología, Filosofía, Derecho, Medicina, Farmacia, e incluso de Matemática y Astronomía, pero ninguna de Construcciones. Así que, aunque el oficio de constructor fue uno de los primeros, la profesión quedó atrasada con respecto a otras Carreras. Sin embargo, la Revolución Industrial, como expresión del desarrollo de las fuerzas productivas y de las relaciones de producción, planteó problemas constructivos nuevos y en cantidades nunca vistas, los que forzaron la investigación y el empleo de nuevos materiales y técnicas, introdujeron cambios en la geometría y también consideraciones económicas fuera del alcance de los viejos maestros de obra. La necesidad económica y social se impuso y, al fin, las universidades abrieron sus puertas para acoger por primera vez a los futuros constructores. Aunque puntualmente puede indicarse un lugar, la Escuela de Puentes y Calzadas de Francia, y una fecha, 1747, lo Este período incorpora el diseño geométrico, y con él, diversos elementos matemáticos; el surgimiento del gremio de la construcción y de sus regulaciones; las concepciones estéticas, que incluyen la regla de oro o proporción aúrea como piedra angular; y, fundamentalmente, el oficio de constructor. Todo esto, junto con la esencia heredada del período anterior, se incorpora al período moderno, que hace suyo ese núcleo, transformándolo y enriqueciéndolo. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 27 �El desarrollo histórico de la formación de constructores decisivo es que a mediados del siglo XVIII comenzaron a enseñarse Ciencias Técnicas en Universidades europeas, y así la Ingeniería Civil se transformó en profesión. Resulta evidente el brusco cambio que implicó, desde el punto de vista pedagógico, la formación de los constructores en aulas universitarias. Los antiguos maestros de obras habían vivido de su oficio, no de enseñarlo. Los aprendices se formaban en la obra, no en aulas. Los diseños constructivos, que antes se habían logrado, a veces, al azar, y que luego se conservaban celosamente como secretos, ahora cedían el paso a la investigación y la divulgación científica. Todo esto se reflejará en una rápida atrofia del componente laboral, enorme desarrollo del componente académico y cierto avance en el componente investigativo. Ocurre un relativo aislamiento respecto a la práctica constructiva, e incluso un cambio profundo dado por el hecho de que uno de los sujetos del proceso ya no era un aprendiz, que siempre fue un operario, un trabajador; ahora se trata de un estudiante universitario, básicamente un intelectual. A fines del siglo XVIII se funda en Francia el Instituto Politécnico, su máximo exponente en la formación universitaria de ingenieros. En esta dirección, el enfoque francés ponía el énfasis en la formación "… de profesionales con un buen dominio tecnológico, que dieran respuesta a la situación que el proceso industrial requería. La investigación científica se relegó a otras instituciones sociales. Este modelo se extrapoló a la América Latina con la agravante de que las instituciones científicas no se crearon". No fue totalmente dañina esa copia que hizo América Latina: con todos sus defectos, las universidades francesas, sobre todo en 28 cuestiones de ingeniería, estaban por delante de otras universidades europeas, ventaja que se hacía notable con respecto a las españolas. Hasta los ingleses, que bloquearon a la Revolución Francesa primero, y a Bonaparte después, tuvieron que apresurar transformaciones cuando, después de Waterloo, descubrieron que sus ingenieros tenían 50 años de atraso respecto a sus colegas franceses, según apunta Cowan. Y es que el modelo francés era, en aquellos momentos el más avanzado. Incluso es posible que el Instituto Politécnico y la Escuela de Puentes y Calzadas, al mantenerse al margen de las universidades clásicas, añosas y sabias, pero profundamente escolásticas y poco inclinadas a los cambios, hayan podido progresar con mayor rapidez. El tránsito de la formación en el oficio, a la formación universitaria en la profesión, fue matizándose por otras situaciones importantes. Por primera vez se forman como constructores jóvenes aristócratas o burgueses, muchas veces sin intención alguna de ejercer la profesión. Estudiaban para administrar mejor sus bienes, mejorar sus relaciones, adquirir mayor relieve social, o simplemente para complacer a sus padres, por mencionar algunos de los nuevos motivos. Además, aunque siempre ayudó para iniciar el aprendizaje contar con cierta influencia económica o social, la formación universitaria se fue haciendo más elitista. Por eso no debe extrañar la queja de un profesor ecuatoriano que expresa, muchos años Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Gaspar Barreto Argilagos más tarde, ya en nuestros días, que "… la educación media y superior no prepara a los estudiantes para insertarse con aceptables habilidades en el mundo del trabajo". Mientras que el aprendiz costeaba su formación con su trabajo, el estudiante universitario requirió una formación más costosa, y la relativa atrofia del componente laboral planteó la necesidad de afrontar los gastos de manera privada, o pública, con un marcado incremento en los cambios, los que pueden apreciarse en: ♦ Acceso más difícil y costoso a los estudios. ♦ Aprendizaje en condiciones de campus. ♦ Impartición más académica y cara, no amortizable con trabajo. Se produjo la separación de las dos carreras de la construcción. Ya en 1818 se funda la Real Institución de Ingenieros Civiles de Inglaterra, y en 1834 el Real Instituto de Arquitectos Británicos, comenzando un deslinde en sus campos de acción y esferas de actuación que todavía continúa. El impetuoso desarrollo de la mecánica teórica, la resistencia de materiales y de la modelación geométrica, matemática, física y mecánica de las obras se aprovecha por ambas carreras, con diferencias más o menos marcadas. La Ingeniería Civil se desarrolla como Ciencia Técnica; la Arquitectura, “como la más útil de las artes y la más bella de las ciencias”. En Cuba, el colonialismo español, al retirarse, dejó con instrucción superior a uno de cada 121 blancos y a uno de cada 2627 negros cubanos; dos tercios de la población era analfabeta y no había ni un ingeniero graduado en nuestra tierra, que fue capaz de tener ferrocarriles antes que Asia, Africa y el resto de América Latina; antes Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 que Canadá y que la mayoría de los países europeos; antes que la propia España. Enrique José Varona, en su reorganización de la Universidad de La Habana dijo: "He introducido cuatro nuevas escuelas: la de Pedagogía, la de Ingenieros Civiles y Electricistas, la de Cirugía Dental y la de Derecho Público…". Cuba tuvo su primera graduación de Ingenieros y Arquitectos con gran retraso, en 1907. Este período incorpora el diseño resistente, que fue posible gracias a la asimilación de ciencias como el Análisis Matemático, la Física y la Resistencia de Materiales, por ejemplo. También presencia el nacimiento de los análisis de impacto social y ambiental. Ocurre una verdadera revolución en el campo de los materiales de construcción y de las maquinarias y equipos utilizados en las obras. Se caracteriza, esencialmente, por la formación universitaria de los Arquitectos y de los Ingenieros Civiles, como principales profesionales de la Construcción. Actual y perspectivo: de la Revolución Científico – Técnica e Informática La didáctica de la formación de las habilidades laborales del Ingeniero Civil, a principios del siglo XXI, no se opone de manera antagónica, sino que niega dialécticamente, los logros alcanzados a lo largo de los períodos anteriores en esta dirección. El período primitivo, aporta la influencia de la comunidad y sus tradiciones, en el proceso formador, y el gran peso de la práctica en el mismo; el segundo período, la atención casi individualizada del Aprendiz, por su Maestro, y su evaluación en el oficio, y para el oficio; el tercero, los cursos universitarios con toda la carga de su rigor científico. Todo nuevo progreso incluye esta riqueza, transformada por la nueva realidad. Básicamente, la ingeniería es un proceso de toma de decisiones para la solución de situaciones problémicas 29 �El desarrollo histórico de la formación de constructores dentro de sus campos de acción. Al respecto, conviene tener en cuenta que: Como regla general, el proceso de toma de decisiones se considera compuesto de las siguientes etapas: I. Surgimiento de una situación problémica. II. Planteamiento del fin. III. Obtención de la información necesaria y análisis de la misma (elaboración). IV. Confección del modelo del fenómeno sobre la base de la información obtenida. V. Elección del criterio valorativo de las variantes de acción. VI. Elección de la variante óptima. VII. Corrección de la decisión durante su realización”. Puede demostrarse que sólo las dos primeras etapas no han sufrido cambios radicales en la actualidad. Las posibilidades de que el profesional se mueva por las “autopistas informáticas”, de que tenga acceso a bancos de datos alrededor del mundo, de intercambiar criterios con otros especialistas y de procesar automatizadamente la información disponible, modifican por completo la tercera etapa. La cuarta, por su parte, se revoluciona al poder usar con facilidad y rapidez modelos más precisos, que con anterioridad cedieron ante otros menos exactos, pero más adecuados para trabajarlos a mano, sin el auxilio de la automatización. Tampoco deben olvidarse las técnicas de representación y animación. Las facilidades para aislar o combinar criterios valorativos, junto con la velocidad y comodidad con que se analizan variantes en número antes no permisible, introducen cambios notables en el modo de actuación para la elección de la variante óptima. 30 Pero aquí hay que resaltar algo: ahora resulta insuficiente el tradicional análisis técnico-económico; es imprescindible incorporar el análisis del impacto social y ambiental, debido a la magnitud del poder transformador alcanzado por el hombre No se trata sólo de la aparición de nuevos materiales, o de nuevas técnicas, sino de transformaciones profundas en el modo de actuación del profesional, que a su vez fuerzan transformaciones en las características de su formación, en especial, de su formación laboral. CONCLUSIONES En estos finales del siglo XX, el problema de cómo formar laboralmente al ingeniero civil tiene que tomar en consideración, al menos: ∗ El nivel de desarrollo científico-técnico alcanzado, que incrementa el poder transformador de la actividad del hombre en sociedad. ∗ Las posibilidades que brinda la automatización de múltiples procesos, y su influencia en la toma de decisiones ingenieriles. ∗ Las variaciones en el modo de actuación de este profesional, tanto actuales como previsibles a corto Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Gaspar Barreto Argilagos y mediano plazo que incluyen el aumento de la importancia del Inglés y de la Computación para adquirir información actualizada, laboralmente imprescindible. ∗ La realidad histórico-concreta del lugar donde ocurre el proceso de formación, y su interacción con el mismo. ∗ Las regularidades ya encontradas en la Didáctica de la Educación Superior, y sus particularidades en el caso de la Ingeniería Civil. 7. Cfr. Alvarez, C. La Universidad como Institución Social: Universidad Andina ″Simón Bolívar″. Sucre, Bolivia, 1996. 8. Ibid., p. 24. 9. Cowan. H. Op. cit., p. 10-11. 10. L. Achig. El sistema educativo en el Ecuador. Educación Superior.(La Habana, Cuba) #3, 1994. 11. Enrique José Varona. La instrucción pública en Cuba. Su pasado. Su presente, en : Enrique José Varona. Trabajos sobre educación y enseñanza., p. 183. 12. Ibid. REFERENCIAS 1. Cfr. Torres, M. Nuevas tendencias en la enseñanza de la ingeniería. Educación Superior. (La Habana. Cuba.) #3, 1994. 13. Cfr. Pérez Cerezales, E. El desarrollo de la habilidad modelar en la carrera de Ingeniería Civil. Trabajo de maestría no publicado. Universidad de Camagüey, 1997. 2. Cfr. Castañeda, E. La formación de profesionales de ingeniería. El Ingeniero Civil. (Lima, Perú) 16 (100): EneroFebrero, 1996. 14. Instituto de Filosofía de la Academia de Ciencias de la URSS y Departamento de Filosofía de la Academia de Ciencias de Cuba, op. cit., p. 300301. 3. Barreto. G. Perfeccionamiento componente laboral en la carrera Ingeniería Civil. Trabajo de grado maestría no publicado. Universidad Camagüey, 1996 4. Instituto de Filosofía de la Academia de Ciencias de la URSS y Departamento de Filosofía de la Academia de Ciencias de Cuba. La dialéctica y los métodos científicos generales de investigación: Editorial de Ciencias Sociales. La Habana, 1982. T. II, p. 39. 15. Cfr. Cuba, Ministerio de Educación Superior. Dirección de formación de profesionales. Documento base para la nueva etapa de perfeccionamiento de los planes y programas de estudio. La Habana. 1995. (La Habana. Cuba.) #3, 1994. del de de de 5. Cowen, H.D. Esquema histórico de las ciencias de la construcción: ISPJAE. La Habana, 1983. p. 18. 6. Ibíd. p. 10. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 16. Cfr. Castañeda, E. La formación de profesionales de ingeniería. El Ingeniero Civil. (Lima, Perú) 16 (100): Enero-Febrero, 1996. 31 �Proyectos aplicados a la industria y su documentación ♦ Rafael Colás* Resumen La vinculación entre academia e industria ha sido desde hace más de doce años una labor ardua y continua por parte del Doctorado en Ingeniería de Materiales de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Estos esfuerzos han sido retribuidos con la incorporación de estudiantes graduados en funciones de investigación y desarrollo en diversas industrias y con las ocasiones en que los proyectos y trabajos conjuntos han obtenido el Reconocimiento al Mérito en el Desarrollo Tecnológico Tecnos. En este trabajo se describen las labores realizadas en este tenor, así como la forma en que éstas han sido documentadas . INTRODUCCIÓN El Doctorado en Ingeniería de Materiales ♦de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León se creó hace más de una década como respuesta a la demanda de la industria local de tener un grupo académico que apoyara los proyectos y propuestas de desarrollo tecnológico que se contemplaban ante la apertura comercial del país, al tiempo que formara recursos humanos de alto nivel con la ♦ Ponencia presentada en la conferencia "La Documentación Tecnológica: herramienta estratégica para el desarrollo de ventajas competitivas". Tecnos ´99, Monterrey, mayo 7 de 1999. 32 capacidad y creatividad requeridas para el cumplimiento de estas funciones. Entre los objetivos primordiales del Programa Doctoral se ha tenido el de la vinculación entre academia y empresa. El enfoque que se ha dado no ha sido el tradicional, en el que se limita la participación a la solución de problemas de corto plazo, o a la impartición de cursos de capacitación y actualización. Se ha buscado desde un inicio la trascendencia en el ámbito industrial mediante el establecimiento de proyectos conjuntos de investigación, en los que participan tanto profesores del Programa como estudiantes de posgrado y licenciatura. La industria se ha visto beneficiada no sólo con la solución de los problemas solicitados, sino con la incorporación de los estudiantes a la planta industrial, una vez que estos se han graduado, lo que enriquece la base tecnológica de las empresas. Este tipo de !colaboración se ha visto recompensada a través del Reconocimiento al Mérito en el Desarrollo Tecnológico Tecnos, galardón que le ha sido otorgado a diversos proyectos y publicaciones generados entre investigadores del Programa Doctoral y empresas de la localidad. El objetivo de este trabajo es el de resumir las metodologías empleadas y actividades realizadas en los proyectos, así como describir la forma en que estos fueron documentados. PROYECTOS Y PUBLICACIONES GALARDONADOS Las labores y funciones de investigación de los profesores y estudiantes asociados con el Programa Doctoral que han sido galardonadas con el Reconocimiento al Mérito en el Desarrollo Tecnológico Tecnos, son múltiples, entre ellas se encuentran: * Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León, A.P. 149-F, 66451 Cd. Universitaria, N.L. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Rafael Colás - Proyecto Tecnológico 'Cédulas de flexión en molino para optimizar planicidad'. Categoría Institución-Empresa Grande 1994. - Proyecto Tecnológico 'Simulación del vaciado en molde semipermanente de piezas de aluminio'. Categoría Institución-Empresa Grande 1996. secciones de entrada y salida de la cinta en un dado pase o reducción. En la Fig. 1 se indican, en forma esquemática, los posibles tipos de ondulaciones que pueden ser encontrados en función de los diversos tipos de sección transversal que se presenten. El proyecto involucró la calibración y ajuste de un - Publicación Tecnológica 'Modelación de la fatiga térmica de una aleación de aluminio'. Categoría Institución-Empresa Grande 1996. - Proyecto Tecnológico 'Investigación conjunta para mejorar las características de láminas de acero'. Categoría Institución-Empresa Mediana 1998. - Publicación Tecnológica 'Mejora en el formado de codos sin costura a través del análisis de su perfil de calentamiento' Categoría Institución-Empresa Mediana 1998. - Publicación Tecnológica 'Modelación matemática de la laminación en caliente de cinta de acero'. Categoría Institución 1998. Cédulas de flexión en molino para optimizar planicidad Este proyecto se realizó en una empresa local líder en el campo de la siderurgia. El objetivo fue el de obtener los niveles de presión a ser aplicadas por el sistema de flexión de rodillos instalado en un tren continuo de seis castillos destinado a la fabricación de cinta de acero de bajo carbono. El proyecto se inscribió dentro del programa de posgrado como una Tesis de Maestría. 1 El problema de planeza se asocia con la presencia de ondulaciones a lo largo de la cinta, éstas se pueden presentar al centro, orillas o en alguna otra posición. El origen de dichas ondas se encuentra en la incompatibilidad entre las Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 modelo computacional diseñado para calcular la distorsión que sufre el entrehierro en una estación o castillo de laminación en base a diversos parámetros y condiciones de proceso.2,3 El trabajo en planta involucró el diseño de pruebas críticas, dada la dificultad y costo involucrado en su ejecución, para ajustar el modelo. Este, una vez calibrado, se ejecutó repetidamente para elaborar una base de datos, en la que se documentó la variación del perfil de la cinta en función de diversos parámetros de proceso con la cual se obtuvieron una serie de relaciones estadísticas4 que fueron implantadas en el sistema de control del molino. Simulación del vaciado en molde semipermanente de piezas de aluminio Este proyecto de investigación se llevó a cabo en conjunto con una empresa líder en el campo de la fundición de piezas de aluminio destinadas al sector automotriz. El objetivo principal de este proyecto fue el 33 �Proyectos aplicados a la industria y su documentación de determinar las condiciones de vaciado que afectan los parámetros requeridos para poder simular el proceso en forma exitosa. Posteriormente, este proyecto derivó hacia la necesidad de profundizar en el conocimiento básico del proceso de solidificación y la interacción entre las variables que intervienen en él. Las actividades principales realizadas como parte de este proyecto se encuentran ampliamente documentadas en diferentes Tesis de Maestría y Doctorado 5-7. En la Fig. 2 se muestra la evolución térmica registrada durante la ejecución de una serie de pruebas de solidificación de la aleación de aluminio. Las pruebas consistieron en el vaciado de lingotes de aluminio sobre una placa de acero instrumentada mediante la inserción de termopares en su centro y en sus superficies. La placa se protegió de la aleación mediante el recubrimiento con pinturas a base de grafito o de mica. La superficie inferior de la placa se dejó enfriar al aire o con agua. La información mostrada en la Fig. 2 se empleó para determinar los coeficientes de transferencia de calor que se presentan como resultado de la cinética de solidificación y del tipo de recubrimiento y enfriamiento usados. Esto se 34 logró mediante la elaboración de un modelo que calcula la conducción de calor a través de la placa de acero.8 Los coeficientes que reprodujeron en mejor medida las mediciones se muestran en la Fig. 3. Modelación de la fatiga térmica de una aleación de aluminio La publicación10 referente al trabajo de modelación de fatiga térmica en una aleación de aluminio se generó a partir del proyecto descrito en la sección anterior. El objetivo fue determinar la magnitud del daño a que está sujeta una pieza cuando se somete al ciclaje desde la temperatura ambiente hasta los 300°C, temperatura a la que permanece la pieza por un par de minutos. El dispositivo experimental que se empleó como base de la modelación mantiene fija las dimensiones de la pieza, de tal forma que cuando ésta se calienta y se dilata queda sujeta a esfuerzos compresivos. Si el material llega a sobrepasar el límite elástico, que depende de la temperatura, cambiará de forma y al enfriarse, quedará sujeto a esfuerzos tensiles. Por esta razón, fue necesario generar un modelo con el que se obtuviera la dependencia de las ecuaciones constitutivas con la temperatura para la aleación de interés, Fig. 4. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Rafael Colás acero. Los objetivos que se plantearon fueron los de determinar la ruta óptima para la producción de cinta de acero de bajo carbono de bajas pérdidas magnéticas y la optimización del espesor obtenido por galvanizado electrolítico. Los resultados encontrados son alentadores puesto que se considera que el mercado de acero es maduro, por lo que el posicionamiento en el mismo se logra por medio de reducciones en el precio o por la mejora en la calidad de sectores de alta contribución marginal. La deformación en la pieza, Fig. 5, se calculó con un programa computacional de diferencias finitas, método explícito, que determina el gradiente térmico en base a la conductividad del material y el ciclaje térmico impuesto a la pieza. La vida útil de la pieza se evalúa a partir de la máxima deformación tensil que llega a ser alcanzada en la pieza como resultado del ciclo térmico. Investigación conjunta para mejorar las características de láminas de acero El proyecto se llevó a cabo con una empresa de la localidad especializada en la laminación en frío y galvanizado electrolítico de cinta estrecha de Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 Uno de estos últimos lo constituye el de los aceros destinados a la fabricación de las armaduras de los motores eléctricos con potencias menores a un caballo de fuerza. Este tipo de máquinas son empleadas en todo tipo de aparatos electrodomésticos y transformadores de baja potencia (como los usados en balastras, radios y computadoras), lo que les significa un sector de alto consumo y crecimiento. El procesamiento de estos materiales es especialmente crítico, dado que las propiedades finales dependen tanto de la composición química inicial del acero y de la distribución de inclusiones exógenas que pudieran ser introducidas durante el proceso de aceración, como en el proceso subsiguiente de laminación en caliente y en frío. A este tipo de materiales se les imparten dos reducciones en frío seguidas por sus correspondientes recocidos. La primera reducción se emplea para obtener las dimensiones solicitadas por el cliente, en tanto que la segunda tiene como objetivo obtener un tamaño de grano basto que reduce fuertemente las pérdidas magnéticas.11-13 Cuando el procesamiento aplicado en la práctica es el correcto, es factible asegurar las propiedades que el cliente solicita, tal y como se muestra en la Fig. 6, donde se grafican los niveles de pérdidas magnéticas registradas en una serie de muestras de acero procesadas siguiendo la ruta propuesta (en dicha figura aparece sombreada la región con las propiedades solicitadas). 35 �Proyectos aplicados a la industria y su documentación Mejora en el formado de codos sin costura a través del análisis de su perfil de calentamiento El artículo técnico14 describe el proceso de trabajado en caliente empleado en la fabricación de codos sin costura utilizados como uniones soldables en tuberías de alta presión. Entre las diferentes variables que intervienen en el proceso de fabricación de estos codos, la más importante es la temperatura, ya que la evolución de ésta determina el tipo de microestructura, así como los cambios que ésta sufrirá. El proceso parte de preformas cortadas de tubos sin costura de aceros de bajo y medio carbono. Las partes a deformar se montan sobre un mandril y se introducen a un horno, en el que la temperatura se mantiene por encima de los 1000 °C, lo que se logra por medio de una serie de quemadores de gas natural, debido a esto, la atmósfera resulta ser altamente oxidante, por lo que el tiempo de permanencia de las piezas dentro del horno se reduce al mínimo. captura de temperatura controlado por computadora, en dicha figura se puede apreciar tanto la variabilidad en temperatura, lo que resulta del calentamiento directo de los quemadores, como la diferencia en el tiempo de permanencia a temperaturas superiores a los 1000°C, lo que implica la heterogeneidad en la microestructura y, por ende, la de las propiedades en la pieza y la variabilidad en el espesor de pared de la pieza formada. Una vez detectado este tipo de efectos se decidió modificar el patrón de calentamiento del horno, lo que se logró al modificar su configuración y ajustar la combinación de los quemadores. Como resultado de estas acciones se obtuvo el patrón de calentamiento En la Fig. 7 se registra la evolución térmica registrada en la superficie de una preforma destinada a la fabricación de codos de 406 mm. En este caso se emplearon seis termopares tipo K (cuatro de ellos al inicio de la preforma y los restantes al final) conectados a un sistema de 36 Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Rafael Colás registrado durante el formado de codos de 254 mm, que, como se puede apreciar en la Fig. 8, es más homogéno y corto, lo que permite obtener un producto de mayor uniformidad en espesor en menor tiempo. Modelación matemática de la laminación en caliente de cinta de acero El artículo15 que describe la modelación matemática del proceso de laminación de cinta de acero describe las actividades relacionadas con la elaboración de las relaciones matemáticas, toma de datos y verificación de resultados del proceso de producción en caliente de lámina de acero de bajo carbono que se dispone en una empresa de la localidad. El modelo toma en cuenta los diferentes fenómenos de transferencia de calor que se ejemplifican en la Fig. 9. Se considera que la cinta pierde calor hacia el medio ambiente por radiación y convección, por conducción a los rodillos y otros elementos de trabajo y por ebullición y convección forzada al entrar en contacto con el agua de los dispositivos removedores de la costra de óxido o para el enfriamiento acelerado. Se supone que estos mecanismos se llevan a cabo a través de una Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 capa de óxido que crece cuando el material está al aire y disminuye su espesor al ser la cinta laminada. El modelo también considera que la mayor parte de la energía empleada en la deformación del acero se convierte en calor. La solución del problema de transferencia de calor requirió de la elaboración de un modelo basado en el método explícito de diferencias finitas. Se supuso que los fenómenos a la frontera que intervienen en la cara superior son iguales a los que se presentan en la inferior, lo mismo que para las caras laterales, con lo que el modelo se redujo a la conducción de calor en una cuarta parte de la sección transversal. El modelo también requirió de la elaboración de los algoritmos que predijeran el crecimiento de la capa de óxido, la respuesta mecánica del acero a la reducción impuesta durante la laminación y al comportamiento microestructural del acero entre y durante los pases. El modelo se basó en un tren continuo de seis castillos, instrumentado con pirómetros en sus lados de entrada y salida y con celdas de carga en cada uno de las seis estaciones reductoras. Este equipo se empleó para calibrar y validar las suposiciones empleadas en las diferentes porciones del modelo. En las Figs. 10 y 11 se 37 �Proyectos aplicados a la industria y su documentación para suministrar la información depende del sector al que se entregue. Si se trata de un trabajo académico el informe puede seguir los lineamientos a describir en las secciones siguientes, en cambio, si se trata de los resultados a entregar a una empresa es conveniente que el documento contenga la siguiente estructura: - Objetivo. - Resumen ejecutivo. - Actividades realizadas. - Memoria de cálculo o de trabajo. - Actividades a llevar a cabo. - Programa de trabajo. - Referencias. muestran, respectivamente, las correlaciones encontradas en las temperaturas de salida de láminas de diversos espesores y anchos (se grafican los valores registrados en las porciones frontal, central y final de las láminas) y las fuerzas de separación o laminación registradas en cada uno de los seis castillos (en este caso sólo se ilustran los valores al centro de la cinta). DOCUMENTACIÓN A lo largo de este trabajo se ha hecho mención a la presentación de los resultados en una forma permanente, para que estos sean consultados en un futuro. Se han mencionado tesis de postgrado e informes y artículos técnicos, sin embargo, en este lugar conviene describir la forma en que se elaboran estos documentos. Informes técnicos El informe técnico está constituido por la documentación entregada o presentada como resultado de la ejecución de un proyecto de investigación. El formato que se debe de emplear 38 - Anexos. El objetivo debe de contener en forma sucinta el fin buscado en el trabajo, puede contener las metas intermedias a conseguir y pretende despertar el interés para la lectura y análisis del documento. El resumen ejecutivo es muchas veces la única porción del documento que llega a ser revisado por el personal administrativo de la empresa y es, por esta razón, la parte fundamental del trabajo. Este resumen debe describir en forma concisa y detallada las actividades realizadas y sus logros alcanzados, así como conclusiones del estudio y las actividades a ejecutar en un futuro próximo. La descripción de las actividades realizadas y la memoria de cálculo o de trabajo constituyen el cuerpo principal del informe. En este punto conviene no pasar por alto ningún detalle que pudiera ser relevante para el trabajo. Es conveniente presentar los resultados en forma gráfica más que con tablas (debe considerarse que el personal que solicitó la ejecución del trabajo no tendrá el tiempo de graficar o analizar la información presentada en forma tabular). Se debe contemplar la posibilidad de que los datos numéricos, las deducciones largas y complejas y los programas de cómputo elaborados se presenten en anexos al fin del informe para no dificultar Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Rafael Colás la lectura del mismo. Al final del cuerpo del informe se debe incluir un listado con las actividades a realizar durante el siguiente periodo de trabajo. - Resumen. El programa de trabajo constituye una forma rápida de revisión del grado de avance y cumplimiento con respecto a lo propuesto. El programa se puede llevar por medio de gráficas de avance, diagramas de barras o cualquier otra técnica que permita poner en evidencia el desempeño del grupo de trabajo. - Planteamiento del trabajo o del desarrollo experimental. Tesis de grado La tesis constituye por sí el documento comprobatorio de la seriedad con la que un alumno llevó a cabo sus estudios. El grado de complejidad del trabajo y de la responsabilidad del estudiante debe depender del nivel de estudio, sin embargo, esto no debe ser razón para juzgar como de menor calidad a una Tesis de Licenciatura al compararse con una de Maestría o Doctorado. Es común que el tesista forme parte de un grupo de investigación y que se le asigne un trabajo que ya ha sido iniciado por alguien anteriormente. En estos casos es práctica corriente que al nuevo miembro del grupo se le recomiende leer una o varias tesis realizadas con antelación a su incorporación y es aquí donde se centra el valor de estos documentos, puesto que ellos deben de contener toda la información como para que el nuevo miembro del grupo de investigación continue con el trabajo, una vez que haya leído y analizado las tesis anteriores. La estructuración de la tesis sigue la de un libro, en el que su contenido está dividido en capítulos, cada uno tratando de temas diferentes, pero unidos entre sí. La división recomendada para este tipo de documento puede ser la siguiente: Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 - Introducción. - Revisión del estado del arte. - Presentación de resultados y su discusión y análisis. - Conclusiones y recomendaciones para trabajos futuros. - Referencias. - Anexos. El resumen debe contener en forma concisa una descripción detallada del trabajo llevado a cabo, se debe incluir una pequeña introducción referente al marco de uso y aplicación del conocimiento, el o los objetivos buscados, la metodología de estudio y los principales resultados y conclusiones a que se llegó. La justificación del trabajo, tanto científica, como técnica o económica debe ser descrita en la introducción, se debe resaltar la falta de conocimiento en un área determinada y, como respuesta a tal, se presenta la tesis. La introducción también puede contener una breve descripción de los temas a ser tratados en los siguientes capítulos. La revisión del estado de arte puede ser dividida en uno o más capítulos, según la temática a tratar. La revisión bibliográfica no debe limitarse a una cita continua y cronológica de trabajos anteriores, sino que es deseable hacer una discusión y relación crítica del conocimiento, tratando de concertar los diferentes resultados u opiniones de diversos autores. Se recomienda que el autor de la tesis ponga en evidencia el vacío en el conocimiento, mencionado en el párrafo anterior, mismo que se cubrirá, o al menos se intentará hacerlo, con los resultados de la investigación encomendada. Es buena práctica incluir una sección con las conclusiones a que se lleguen al final de cada capítulo. El conocimiento previo debe ser reconocido y citado como referencias. 39 �Proyectos aplicados a la industria y su documentación Las actividades realizadas por el escritor de la tesis se pueden presentar en uno o más capítulos, en ellos se debe describir en forma amplia las hipótesis planteadas para resolver el problema de investigación y la metodología seguida. El trabajo realizado puede ser del tipo experimental, teórico o computacional, por lo que la forma en que se describan las actividades dependerá fuertemente de la orientación de la investigación, sin embargo, como cada una de ellas tiene una metodología propia, ésta debe ser presentada y descrita en forma amplia para dar la posibilidad a que los resultados sean comparados por otros autores. Puede ser que el desarrollo de una técnica experimental o un algoritmo de cómputo sea tedioso y requiera ser separado del cuerpo principal del documento para pasar a descrito en un anexo o apéndice. Es también recomendable se presenten en anexos los programas de cómputo que se hayan tenido que realizar. Los resultados encontrados pueden ser una serie de observaciones relativas al comportamiento de una o más variables al ser manipuladas en forma sistemática o bien pueden ser los datos numéricos que arroje un programa de cómputo. En algunos casos es recomendable que los resultados y su análisis y discusión se presenten en conjunto en un sólo capítulo, sin embargo, conforme se incrementa el grado de profundidad y conocimiento en un área, se recomienda que se separen los resultado de su discusión y análisis. Es también recomendable que cuando los resultados de la experimentación sean muy numerosos, éstos se presenten en anexos a la tesis. La discusión de los resultados no sólo implica su descripción y racionalización en término de la variación sistemática de los experimentos o modelos, sino su comparación con el estado del arte anterior. Esto es importante no sólo cuando 40 hay disparidad de opiniones, sino cuando se investiga la frontera y se busca expandir el conocimiento. Es importante y muchas veces olvidado que cuando se propone una nueva técnica de análisis, se deben realizar comparaciones con las técnicas tradicionales en condiciones equivalentes, de otra forma el proponer algo nuevo y revolucionario puede pasar por charlatanería. Las conclusiones están constituidas por los resultados más trascendentes e importantes del trabajo. No se debe incluir ninguna información que no se haya tratado con anterioridad en algun capítulo anterior del documento. En un párrafo anterior se hizo mención de la práctica común de que los estudiantes se incorporen a grupos de investigación y que se les asigne alguna labor particular. Es también común que a medida que aparecen nuevos resultados, se descubren nuevas incógnitas que no son cubiertas en el esquema de una sola tesis, de ahí que se recomiende presentar un listado de las acciones que sería conveniente realizar en un futuro. Publicación técnica La publicación técnica puede tratarse de un artículo publicado en extenso en las memorias de algún tipo de evento como son congresos, convenciones o simposia, o puede tratarse de un trabajo publicado en alguna revista especializada. Normalmente los editores o responsables de la publicación establecen los lineamientos que deben contemplarse al someter un manuscrito y pueden cambiar de revista a revista o de evento a evento. En general se recomienda que el artículo siga el siguiente formato: - Resumen. - Palabras clave. - Introducción o antecedentes. - Procedimiento experimental o de cómputo. - Presentación de resultados y su discusión y análisis. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Rafael Colás - Conclusiones. - Referencias. Se puede apreciar que este lineamiento es parecido al descrito en la sección anterior y, por lo regular, la fuente de un artículo técnico es el trabajo realizado para la elaboración de una tesis. Sin embargo, se debe de tener en cuenta que cuando se escribe un artículo se está elaborando un documento con características individuales propias, no con una mera transcripción del trabajo anterior. Sobre las Referencias Las referencias constituyen la forma aceptada de dar crédito o reconocimiento a trabajos previos, leídos y empleados por los autores de los diferentes tipos de documento. La información a contener una referencia es la mínima indispensable para que pueda ser encontrada por alguien que consulta un documento y se interesa por el trabajo previo en que se basó el autor. Existen varias formas de escribir las referencias, algunas más completas que otras, el que suscribe el presente utiliza la siguiente: El resumen debe contener la información mínima que describa el trabajo, puede contener alguna referencia a los antecedentes y a la metodología empleada en la solución del problema a tratar, así como las principales conclusiones a que se arribó al término de la investigación. Las palabras claves pueden no ser requeridas o necesarias en todos los casos, pero éstas son críticas en revistas indexadas, puesto que se usan para clasificar al trabajo en los bancos de información en que está inscrita la publicación. - Artículo en revista: Nombre de autores, nombre abreviado de la revista, volumen (subrayado), número de la primera página del artículo y año (en paréntesis) de la publicación. La seccción introductoria o de antecedentes puede ser tan concisa o tan extensa como el autor del trabajo considere correcto. Es necesario dejar claro cual es el marco de referencia del trabajo a ser presentado a lo largo de las siguientes secciones y contener la información y conocimientos que serán utilizados al analizar y racionalizar los resultados de la investigación. Se recomienda que en el último párrafo de esta sección se presente el objetivo del artículo. - Tesis: Nombre del autor, título de la tesis, institución que otorgó el grado y fecha en que se sometió el documento. El cuerpo del artículo lo forman la descripción de la metodología de estudio, la presentación de los resultados y su análisis y discusión, así como las conclusiones del trabajo y debe seguir los mismos lineamientos descritos en la sección anterior. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 - Artículo en congreso: Nombre de autores, nombre abreviado del congreso o evento, nombre de los editores y de la editorial, año de la publicación y número de la primera página del artículo. - Libro: Nombre de los autores, título del libro, editorial, ciudad y año en que fue publicado. - Informes técnicos: Nombre de los autores, título del informe, institución a que están afiliados los autores y fecha en que se publicó. - Comunicación personal: Nombre y año en que se le comunicó al autor del documento alguna información de tipo personal. COMENTARIOS FINALES En este trabajo se han descrito una serie de actividades realizadas en colaboración entre una universidad pública y una serie de industrias de diversos tamaños. En estas labores se ha mantenido una relación 41 �Proyectos aplicados a la industria y su documentación en que las empresas participantes han ganado en conocimiento, experiencia o en la solución de problemas que los afectaban, a la vez que a los participantes por parte de la academia se les ha retribuido en su trabajo y se ha permitido la publicación de resultados en foros y revistas nacionales e internacionales. 6. Sigifredo Cano Rodríguez, Análisis térmico y microestructural de una aleación Al-Si tipo 319. Maestría en Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales, FIME-UANL, noviembre 1996. 7. Eulogio Velasco Santes, Estudios microestructurales de una aleación Al-Si tipo A319. Doctorado en Ingeniería de Materiales, FIME-UANL, marzo 1997. AGRADECIMIENTOS El autor del presente trabajo agradece las facilidades otorgadas por parte de las empresas que han apoyado tanto los trabajos descritos, así como aquellos otros que se encuentran en ejecución. Las actividades resumidas no hubieran sido realizadas sin la participación de los estudiantes involucrados, quienes son los principales impulsores de estas labores. 8. E. Velasco, J. Talamantes, R. Colás, S. Cano, S. Valtierra y J.F. Mojica, 1st Int. Non-Ferrous Proces. and Techn. Conf., T. Bains y D.S. MacKenzie (eds.), ASM Intl., 1997, 203. 9. Magmasoft User's Guide, Magma Foundry Technologies, Inc., Arlington Heights, Il. REFERENCIAS 1. Patricia del Carmen Zambrano Robledo, Planeza de cinta de acero laminada en caliente. Maestría en Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales, FIMEUANL, marzo 1996. 2. R. Colás, Steel Techn. Int. 1993, 5 (1993), 191. 3. P. del C. Zambrano y R. Colás, Modelling of Metal Rolling Processes, The Institute of Materials, Londres, 1993, 502. 4. 5. 42 P.C. Zambrano, R. Colás y L.A. Leduc, Control of Profile and Flatness, Institute of Materials, Londres, 1996, 143. 10. E. Velasco, R. Colás, S. Valtierra y J.F. Mojica, Int. J. Fatigue, 17 (1995), 399. 11. F.E. Werner y R.I. Jaffee, J. Mat. Eng. Performance, 1, 227 (1992). 12. H. Matsuoka y O. Honjo, Soft and Hard Magnetic Materials With Applications, J.A. Salsgiver, K.S.V.L. Narasimhan, P.K. Rastogi, H.R. Sheppard y C.M. Maucione (eds.), ASM, Metals Park, 1986, 159. 13. R.P. Dunkle y R.H. Goodenow, Soft and Hard Magnetic Materials With Applications, J.A. Salsgiver, K.S.V.L. Narasimhan, P.K. Rastogi, H.R. Sheppard y C.M. Maucione (eds.), ASM, Metals Park, 1986, 41. 14. A. Rodríguez, M. Mezzetti, R. Colás, G. Olvera y P. Fodor, Industrial Heating, 65 (abril 1998), 51. 15. R. Colás, Mat. Sc. Techn., 14, (1998), 388. Jesús Talamantes Silva, Modelación de la transferencia de calor en una aleación Al-Si tipo 319. Maestría en Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales, FIMEUANL, septiembre 1996. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Examen general para egresados de carreras de informática-computación Edgar Danilo Domínguez Vera* INTRODUCCION Las “auditorías académicas” a las instituciones educativas por parte de organismos externos representan un modo diferente de contemplar nuestro papel como institución de educación superior cuyo objetivo es la de formar recursos humanos para el mercado laboral profesional. Durante el presente artículo, ubicaremos cuáles son las políticas a nivel nacional que se están implementando con la finalidad de mejorar y estandarizar el nivel académico en las instituciones educativas. Se utilizó el término “auditoría académica” porque los procesos de evaluación, acreditación y certificación son una minuciosa inspección del proceso enseñanza-aprendizaje, infraestructura, ambiente laboral y demás que se da en una institución educativa, con respecto a una serie de parámetros de calidad previamente establecidos, donde esta inspección la realizan personas externas a la propia institución educativa que está siendo “auditada”. ANTECEDENTES A raíz de la firma del Tratado de Libre Comercio (TLC) se estableció que grupos de profesionales, de los países signatarios, deberán reunirse para llegar a los acuerdos particulares correspondientes al comercio transfonterizo de servicios profesionales.1 condiciones mínimas que garanticen, en los egresados, el perfil de profesional que demanda el mercado de trabajo, acorde con un modelo específico de conocimientos tecnológicos. Así, se concluyó *que era necesario crear un grupo específico para atender los asuntos relativos al TLC. De esta forma, el 21 de abril de 1993 se creó el Comité Mexicano para la práctica Internacional de la Ingeniería. Posteriormente, en junio de 1993, se llegó a la conclusión de que la creación de un sistema de acreditación mexicano contribuiría a elevar la calidad de la educación en nuestro país. Luego, con el apoyo de la Asociación Nacional de Facultades y Escuelas de Ingeniería (ANFEI), se logró que las autoridades de la Secretaría de Educación Pública aceptaran la implantación del sistema mexicano de acreditación en ingeniería. De esta manera nació el Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería (CACEI), como una organización no gubernamental (ONG), con personalidad jurídica y patrimonios propios, en la que participan los colegios de ingenieros y las instituciones educativas correspondientes. En México, esos grupos son los colegios de profesionales: agrupaciones gremiales y reconocidas por la Ley de Profesiones. Después de varias reuniones se conoció a detalle el sistema de acreditación en los Estados Unidos y Canadá. Este, implica evaluar tanto los planes y programas de estudio, como las propias instituciones educativas. Se verifica si satisfacen las Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No. 4 * Coordinador de Sistemas de la FIME-UANL edoming@gama.fime.uanl.mx 43 �Examen general para egresados de carreras de informática-computación EVALUACIÓN, ACREDITACIÓN Y CERTIFICACIÓN Antes de seguir adelante, es conveniente enfatizar que estos tres conceptos se refieren a tres procesos diferentes. Se hace esta aclaración porque en ocasiones se utilizan como sinónimos o en forma indistinta. En primer lugar, la Evaluación es un proceso de diagnóstico, dentro de una institución de educación superior, que intenta conocer la relevancia social de los objetivos (de un programa de estudios) planteados, el grado de avance con respecto a los mismos, así como la eficacia, impacto y eficiencia de las acciones realizadas.2 En México, el organismo que realiza las evaluaciones se llama “Comités Interinstitucionales para la evaluación de la Educación Superior” (CIEES). Este organismo está organizado en varios comités entre ellos el Comité de Ingeniería y Tecnología. En segundo lugar, la Acreditación en un programa educativo es el reconocimiento público de su calidad, esto es, la garantía de que dicho programa cumple con determinado conjunto de estándares de calidad.3 En México, el organismo que hace las acreditaciones, para el caso de la ingeniería, es el Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería (CACEI), al igual que CIEES, está organizado en varias comisiones técnicas como por ejemplo: Ingeniería Mecánica, Electrónica y Comunicaciones, Civil, Química, Industrial etc. 44 En tercer lugar, la Certificación, es un reconocimiento público de que una persona cuenta con los conocimientos y habilidades necesarios para desempeñar una profesión. En México, los organismos que realizan las certificaciones son el Centro Nacional de Evaluación para la Educación Superior, A.C. (CENEVAL). y el Consejo de Normalización y Certificación de Competencia Laboral (CONOCER). La diferencia entre estos dos últimos es que la certificación de CENEVAL se dirige a recién egresados y el CONOCER a todo individuo que desee una certificación de su desempeño laboral. En el caso del CENEVAL, para que una persona pueda ser certificada, necesita haber concluido sus estudios en un campo específico, por ejemplo, si concluí la carrera de ingeniero civil puedo ser certificado para esa área de conocimiento exclusivamente. Con el CONOCER no es así, una persona pudo haber concluido o no alguna carrera, pero gracias a los años trabajo cuenta con la experiencia suficiente como para ser certificado en alguna área, por ejemplo, un técnico electricista con muchos años de trabajo, de experiencia y capacitación puede ser certificado como ingeniero electricista, sin haber estado en alguna aula universitaria. Más aún, si un contador terminó su carrera como contador, pero por azares del destino se especializó en el trabajo de la abogacía, puede ser certificado como Licenciado en Derecho. En resumen, la evaluación se hace sobre instituciones educativas y/o planes y programas de estudio. La acreditación se hace, principalmente, sobre planes y programas de estudios, y la certificación se hace sobre personas. En todos los casos, dichos procesos los realiza un organismo externo a la institución educativa. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No. 4 �Edgar Danilo Domínguez Vera ACREDITACIÓN DE LOS PLANES Y PROGRAMAS DE ESTUDIO DE INFORMÁTICA Y COMPUTACIÓN ASOCIACIÓN NACIONAL DE INSTITUCIONES DE EDUCACIÓN EN INFORMATICA (ANIEI) Para este caso en particular y dado que la carrera de Ingeniero Administrador de Sistemas cae en este rubro, las cosas cambian ligeramente. Sin lugar a dudas, esta asociación ha jugado un papel fundamental en los procesos de acreditación y certificación, sobre todo por su publicación, con respaldo del INEGI, del documento titulado “Modelos Curriculares”, del cual nos ocuparemos a continuación. En primer lugar, en organismo análogo al Accreditation Board Technology (ABET), acreditaciones para los estudios de ingeniería. Estados Unidos existe el CACEI. Este se llama for Engineering and mismo que hace planes y programas de Por otro lado, el organismo que realiza las acreditaciones en planes y programas en informática y computación se llama Computer Science Accreditation Board (CSAB). En México, habrá algo parecido, pues ya se conformó el Comité Nacional de Acreditación de Informática y Computación (CONAIC). Este organismo quedará totalmente instituido en los próximos meses y cuenta con el apoyo de CIEES, CACEI, INEGI y ANIEI, entre otros. Lo único que resta es que se aprueben los criterios de acreditación, por lo que los invito a visitar la página WEB para enriquecer estos parámetros de calidad. La justificación de este nuevo organismo es porque hay carreras como Licenciado en Ciencias Computaciones, Licenciado en Sistemas Computacionales o Licenciado en Informática, entre otros, que no pueden ser acreditadas por CACEI ya que este último se ocupa solamente de carreras de ingeniería. Entonces, el CONAIC acreditará todo programa de Informática y Computación, ya sea de licenciatura o de ingeniería, siempre y cuando el perfil de la carrera sea, principalmente, en estas áreas (Informática y Computación). Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No. 4 ANIEI, asociación fundada en 1982, se ha preocupado por la estandarización de los planes y programas de estudio de Informática y Computación. A tal efecto, ha editado por tercera ocasión el documento de Modelos Curriculares, cuyo objetivo es que sirva de base para la creación y reforma de planes y programas de estudio de la carreras de Informática y Computación. El principal problema que se observó, a nivel nacional, en las carreras de informática y computación, mismo que sirvió como detonador para la creación de los modelos curriculares fue el siguiente. Hay actualmente en el país, más de 470 instituciones educativas que imparten, por lo menos, una carrera relacionada con la informática y computación, así mismo, hay registradas, ante la Secretaría de Educación Pública, más de cuarenta nombres diferentes de carrera que involucran a la informática y computación. Esto representa un problema para los empleadores pues no pueden distinguir, fácilmente, entre los cuarenta nombres de carrera, cual les puede ayudar más de acuerdo a sus necesidades. Por otro lado, esta diversidad de nombres diferentes de carreras y la falta de estandarización en este rubro, llevó a algunas instituciones educativas a manejar los nombres de las carreras con fines mercantilistas, por ejemplo, se encontró 45 �Examen general para egresados de carreras de informática-computación principios que caracterizan a las ciencias formales y está preparado para elaborar, teórica y prácticamente, modelos de realidades complejas, cuidando su consistencia, eficiencia y rendimiento. una carrera que se llamaba “Ingeniero en Cibernética Aplicada”, obviamente, este nombre atraía a un número considerable de alumnos, sin embargo, cuando se revisó el plan de estudios, se llegó a la conclusión que el perfil era de un Licenciado en Informática. De este modo, la ANIEI logró unificar criterios y encontró que, básicamente, todas las carreras de Informática y Computación caen en uno de los cuatro perfiles siguientes: a) Licenciado en Informática. Profesional que posee una preparación rigurosa en la teoría, práctica y metodología computacionales, además de un entendimiento actualizado de la tecnología computacional, que combinará con el conocimiento de la estructura y operación de la empresa, la industria o la institución. Deberá contar con disposición y capacidad para trabajar y dialogar en forma interdisciplinaria y grupal. d) Ingeniero en Computación. Profesional que maneja de manera fluida los principios teóricos, los aspectos prácticos y metodológicos que sustenten el diseño y desarrollo de sistemas complejos, especificación de arquitecturas de hardware y configuración de redes de cómputo y teleproceso. Por otro lado, en los Modelos Curriculares se identifican ocho áreas del conocimiento en que deben estar preparados los estudiantes y/o egresados: 1. Entorno Social. Comprende conocimientos, normas, experiencias y motivaciones que hacen posible la buena integración de las unidades de informática y su personal en las organizaciones y en la sociedad en general. Se incluyen tópicos de administración, economía, contabilidad, derecho, sociología y psicología. 2. Matemáticas Las matemáticas brindan una excelente e imprescindible base de tipo formativo para el desarrollo de habilidades de abstracción y la expresión de formalismos, además de proporcionar conocimientos específicos fundamentales para la informática y la computación. 3. Arquitectura de Computadoras Estudio de la teoría, técnicas, tecnologías y métodos para comprender el funcionamiento de los sistemas digitales y las computadoras, así como de los principios físicos que los sustentan, b) Licenciado en Sistemas Computacionales. Profesional que posee una formación sólida en técnicas de análisis y diseño de sistemas de información, y en la configuración de ambientes de servicios de cómputo y redes, así como dominio de herramientas de ingeniería de software, con el fin de construir programas y sistemas de aplicación competitivos. c) 46 Licenciado en Ciencias de la Computación. Profesional que profundiza en los fundamentos de la construcción de software de base y aplicaciones, mantiene un estudio riguroso en los Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No. 4 �Edgar Danilo Domínguez Vera con el objeto de formular algunas de sus especificaciones y saber integrar equipos diversos para fines particulares. 4. Redes Estudio de la fusión de los dominios tradicionalmente considerados como hardware y software, y formas de distribuir y compartir recursos de cómputo, procesos e información. 5. Software de Base. Estudio, definición y construcción de las piezas de software que hacen posible el funcionamiento de las computadoras en diferentes niveles operativos. Por su importancia formativa y metodológica, esta área de conocimiento resulta fundamental para los desarrollos de la industria de los programas para computadoras. 6. 7. Programación e Ingeniería del Software. Cuerpo de conocimientos teóricos prácticos, y conjunto de metodologías para la buena construcción de programas y sistemas de software, considerando su análisis y diseño, confiabilidad y funcionalidad, costo, seguridad, facilidades de mantenimiento y otros aspectos relacionados. Tratamiento de la Información Área de conocimientos en la cual se conjuga una multiplicidad de tópicos computacionales de teoría, técnica y metodología, requeridos para la construcción de una amplia gama de soluciones de información, imprescindibles para el adecuado funcionamiento de todo tipo de organizaciones. 8. Interacción Hombre-Máquina. Estudio de los dominios de aplicación conducentes a lograr formas superiores de expresión e interacción entre el hombre y la computadora, con el fin de buscar mejores y Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No. 4 novedosas maneras de tecnología en la sociedad. integración de la Ahora bien, como podemos ver entre los perfiles de ANIEI no está el nombre de Ingeniero Administrador de Sistemas y esto podría ocasionar algún “ruido”, por lo que es pertinente aclarar que no es obligación que la carrera tenga el mismo nombre que el perfil. Por ejemplo, una carrera se puede llamar Licenciado en Sistemas Computacionales y Administrativos (LSCAITESM) pero la institución educativa puede elegir el perfil de Licenciado en Sistemas Computacionales. Por otro lado, si bien es cierto que la carrera de Ingeniero Administrador cae en el perfil de ANIEI llamado Licenciado en Sistemas Computacionales, sin embargo, entre los perfiles de ANUIES cae en el de Ingeniero en Informática. Con esto se desea decir que en el caso de la informática y computación, y sobre todo en el perfil de la carrera de I.A.S. la diferencia entre una licenciatura y una ingeniería no es tan tajante como en otras áreas profesionales. Hay personas, en cierta manera desinformadas, quienes han comentado que si la carrera de I.A.S. cae en el perfil de ANIEI de Licenciado en Sistemas Computacionales, esta carrera o bien debería cambiar de nombre o bien salir de la FIME y ubicarse en otra facultad. Estos argumentos no están sólidamente documentados. Por un lado, hago la aclaración que los modelos curriculares están hechos de tal forma que pueden encajar para una licenciatura o para una ingeniería, esto se hace con darle más peso a unas áreas del conocimiento que a otras. Por otro lado, la UANL cuenta con los cuatro perfiles. El primer perfil de Licenciado en Informática lo tiene FACPYA con el nombre de Licenciado en Informática Administrativa. El 47 �Examen general para egresados de carreras de informática-computación Segundo perfil de Licenciado en Sistemas Computacionales lo tiene FIME con el nombre de Ingeniero Administrador de Sistemas. El tercer perfil de Licenciado en Ciencias de la Computación lo tiene FCFM con el nombre de Licenciado en Ciencias Computacionales, y el cuarto perfil de Ingeniero en Computación lo tiene FIME con Ingeniero en Control y Computación, y hasta cierto punto con Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones. En última instancia, si la carrera de I.A.S. habrá de cambiar en algo, esto lo deben decidir los maestros del área, todo sustentado con bases razonables y de conveniencia para la carrera, para FIME y para la UANL. Continuando con Modelos Curriculares, se hace una matriz cruzando los 4 perfiles con las 8 áreas de conocimiento. Quedando como sigue en porcentajes. A. Licenciado en Informática. B. Licenciado en Sistemas Computacionales. C. Licenciado en Ciencias de la Computación. D. Ingeniero en Computación. Entorno social Matemáticas Arq. Computadoras Redes Software de Base Prog. e Ing. Software Trat. Información Inter. Hombre-Máquina A 27.5 12.5 7.5 7.5 7.5 17.5 12.5 7.5 B 20.0 15.0 7.5 10.0 7.5 17.5 15.0 7.5 C 10.0 25.0 10.0 10.0 10.0 20.0 5.0 10.0 D 10.0 17.5 17.5 12.5 12.5 17.5 5.0 7.5 CENTRO NACIONAL PARA LA EVALUACIÓN DE LA EDUCACION SUPERIOR (CENEVAL) Y COMITÉ NACIONAL PARA LA ACREDITACIÓN DE INFORMÁTICA Y COMPUTACIÓN (CONAIC) Aunque ya abordamos el tema del CENEVAL, habremos de recordar que éste es el organismo que certificará a los egresados de las diferentes carreras profesionales. De esta manera, el CENEVAL tomó a los modelos curriculares como base para hacer el Examen General para egresados de Informática y Computación. El CENEVAL tendrá cuatro diferentes exámenes, uno por cada perfil de los modelos curriculares, de tal forma que un egresado puede solicitar ser certificado, en el perfil que más se parezca al de su carrera. De hecho, el CENEVAL no llama a los perfiles como lo hace ANIEI, para CENEVAL son los PERFILES A,B,C y D. De este modo, el egresado sólo pide ser certificado en el perfil A,B, C, o D. Es interesante notar que el CENEVAL para la elaboración del examen se organizó en ocho comités académicos de acuerdo a las áreas del conocimiento de los modelos curriculares de ANIEI. Actualmente, este examen no existe, está en proceso de creación, pero estará a disposición de los interesados para septiembre de 1999. De esta forma, el Examen General para Egresados de Informática y Computación es opcional y exclusivamente para aquellos egresados con un máximo de tres años de haber terminado su carrera. La aplicación de dicho examen dura 16 horas durante 2 días. Por otro lado, el CONAIC ha tomado como base a los modelos curriculares de ANIEI para el 48 Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No. 4 �Edgar Danilo Domínguez Vera establecimiento de sus estándares de calidad. Como se mencionó, este organismo quedará finalmente conformado una vez que se aprueben los criterios de acreditación, entonces comenzará a realizar acreditaciones. Se tiene contemplada que la asamblea que aprobará los criterios se realice en noviembre del año en curso. Como dato adicional el CONAIC cuenta con el apoyo total de INEGI y del CACEI, con quien incluso, con este último, compartirá oficinas en los inicios de sus trabajos. COORDINACIÓN DE SISTEMAS DE LA FIME Ahora bien, como es sabido, la antes coordinación de administración y sistemas de la FIME, fue dividida como parte de la reestructuración administrativa emprendida por el director. De esta forma, ahora existe la Coordinación de Administración con el M.C. Sergio Pérez Guerra al frente y la Coordinación de Sistemas con un servidor de ustedes como responsable de esta área. CONCLUSIONES Los Modelos Curriculares es un documento que en el caso de la carrera de Ingeniero Administrador de Sistemas, no podemos dejar de lado ya que es la base para los organismos de acreditación y certificación. Por otro lado, hay varios maestros que estamos involucrados en los organismos de evaluación, acreditación y certificación como lo son: M.C. Ana Cristina Rodríguez Lozano que está en CIEES. M.C. Juan Angel Garza Garza que participa en CONAIC, ANIEI y CENEVAL, y un servidor, M.C. Edgar Danilo Domínguez Vera que está involucrado en ANIEI y CENEVAL. Los invitamos a visitar las páginas WEB de los distintos organismos para mayor información. Para plantear el organigrama de esta nueva coordinación se siguieron las políticas nacionales, de tal forma que quedó como sigue: Departamento de Informática, con la Ing. Ofelia Garza Cavazos como jefa y con dos academias. a. ANIEI http:://gama.fime.uanl.mx /~aniei/ b. CENEVAL http://ceneval.edu.mx/infocomp/ c. CONAIC http:://gama.fime.uanl.mx/conaic/ d. CONOCER: http://www.conocer.org.mx REFERENCIAS a. Academia de Programación e Ingeniería de Software. 1. Comité Mexicano para la Práctica Internacional de la Ingeniería. Junio, 1994. b. Academia de Tratamiento de Información e Interacción Humano-Computadora. 2. Marco de Referencia para la Evaluación. Comités Interinstitucionales para la evaluación de la Educación Superior. Comité de Ingeniería y Tecnología. CIEES. Octubre, 1994. 3. Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería. Folleto Informativo. Departamento de Computación, con el Ing. Arturo del Angel Ramírez como jefe y con dos academias. a. Academia de Arquitectura de Computadoras y Redes. b. Academia de Software de Base. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No. 4 49 �Examen general para egresados de carreras de informática-computación M.C. Edgar Danilo Domínguez Vera es Maestro de tiempo completo de la U.A.N.L-F.I.M.E desde 1991. Es Ingeniero Administrador de Sistemas egresado de la F.I.M.E. - U.A.N.L. en 1990. Terminó la Maestría en Ciencias de la Administración con especialidad en Sistemas en 1999. Actualmente es Comisario de la Asociación Nacional de Instituciones de Educación en Informática (A.N.I.E.I.), en donde desempeñó como vicepresidente de la región #2 (Coahuila, Nuevo León y Tamaulipas) de 1996-1998. Forma parte del Comité Académico de Programación e Ingeniería de Software del Centro Nacional de Evaluación para la Educación Superior (CENEVAL). En la actualidad, también se desempeña como Coordinador de Sistemas en la FIME, donde ha ocupado los cargos de Jefe del Departamento de Informática de Servicios Académicos de 1996-1999, de Jefe de la Carrera de I.A.S. de 1993-1996 y auxiliar del jefe del Departamento de Sistemas de 1991-1993. Para mayor información e-mail: edoming@gama.fime.uanl.mx, tel. of. 329-4020 ext. 5863. Celular: (044-8)183-4605. 50 Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No. 4 �La educación de los ingenieros Conclusiones y reflexiones ♦ Roger Díaz de Cossío* EL CONGRESO CON OJO DE PÁJARO Después de un periodo de inactividad, la Academia Nacional de Ingeniería organizó un congreso interesante con un tema vital. La educación en ingeniería: Perspectivas al inicio del tercer milenio. La respuesta fue entusiasta, aunque dispareja la cobertura. Se presentaron 59 trabajos agrupados en 5 temas (aparte de las ponencias llamadas magistrales). Los trabajos fueron elaborados por ingenieros e investigadores de 18 instituciones, 17 nacionales y una extranjera. De las nacionales, 15 fueron de instituciones públicas y 2 instituciones privadas. De las instituciones públicas, 3 fueron centros de investigación y desarrollo tecnológico y el resto provino de universidades e institutos tecnológicos. Aunque la representación fue grande, quizá impresionante para un congreso de este tipo, no puede decirse que agrupe todas las tendencias de nuestro país. Profesiones, de 237 instituciones, tanto públicas como privadas y sólo tenemos aportaciones parciales de 17 instituciones. (El número de carreras diferentes está entre 250 y 300, según como se agrupen los nombres; por ejemplo ingeniero industrial mecánico con ingeniero industrial, etc.) * El congreso ha sido un enorme generador de ideas e inquietudes diversas, pero de ninguna manera producirá conclusiones absolutas o centrales para guiar la educación de los ingenieros durante el próximo siglo. Quizá esto nunca pueda darse. Ojalá pudiéramos tener más diversidad, pero sobre esto comentaré después. notables: muchas Hay♦ausencias universidades importantes de los estados, Sonora, Sinaloa, Veracruz, etc.; de los 76 tecnológicos, sólo 3 presentaron trabajo (además de 2 trabajos sobre la organización general); la Universidad Autónoma Metropolitana, con novedosas carreras de ingeniería quedó subrepresentada con un solo trabajo. Una ausencia sensible fue la del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, por su uso de la telemática, pionero en nuestro país. En 1998 se registraron en México títulos de 1259 carreras de ingeniería en la Dirección General de Dr. Roger Díaz de Cossío en el XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería ♦ Trabajo presentado como "Conclusiones del Congreso" al concluir el XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería, realizado en Monterrey, N.L., México, el 21 de mayo de 1999. 50 * Investigador, Instituto de Ingeniería de la Universidad Autónoma de México. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Roger Díaz de Cossío El resto de este texto está dividido en dos partes: en la primera haré comentarios sobre algunos temas, tanto específicos como generales, que pude discernir del conjunto de los trabajos presentados. En la segunda parte expresaré algunas reflexiones sobre la educación escolar de los ingenieros en México, que está fuertemente limitada por la rígida estructura y las tradiciones de control de la educación superior mexicana. La escuela de ingeniería, o un trabajo inicial para algunos que nunca se titulan, es un primer periodo formativo en nuestra vida. Nada más. El ingeniero aprende, se educa toda su vida o no llega a ser ingeniero. ALGUNOS TEMAS La Formación y el perfil. Hay acuerdos generales sobre la formación escolar de los ingenieros: todos deben tener una base sólida en las ciencias, matemáticas, física, química y, en algunos casos biología; deben conocer las ciencias de la ingeniería y algunas aplicaciones. El perfil teórico de egreso, como lista de buenos deseos, está más o menos definida: los ingenieros deben ser creativos, prácticos, cultos, sensibles a los problemas sociales, capaces de trabajar en equipos interdisciplinarios y de aprender cosas nuevas toda su vida, con poder de comunicación oral y escrita y, desde luego, estar al día en la telemática. ¿Se puede lograr esto sometiendo a los estudiantes a repertorios de materias, una tras otra, durante varios años, con enfoques básicamente disciplinarios? Bien se pregunta ¿Queremos teóricos o prácticos? José Luís Fernández Zayas es el único que propone enmarcar la formación en un concepto de nación mexicana y en un plan de desarrollo a largo plazo, cosa hasta ahora no lograda. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 El mundo interconectado. La globalización afecta la formación de ingenieros, pero también se puede decir que los ingenieros han sido los artífices de la globalización; quizá no los mexicanos, pero sí los de los países desarrollados con sus artefactos y sistemas. Este es un tren donde los ingenieros mexicanos deben montarse aceleradamente. No se debe pensar solamente que globalización y la competencia mundial en manufacturas y sistemas obligan ahora a los ingenieros mexicanos a trabajar mejor y por lo tanto a estar mejor educados, y al corriente de las últimas tecnologías. Los ingenieros mexicanos deben hacer esfuerzos para desarrollar sus propias tecnologías, de calidad mundial y que se adapten a nuestra circunstancia nacional. Esta es una tarea complicada que apenas se está haciendo porque nuestra cultura empresarial, salvo honorables excepciones, consiste, en usar tecnologías importadas y existen en nuestro país barreras a la innovación tecnológica difíciles de romper. Las barreras son económicas, políticas, culturales y educativas. Todas son salvables y los ingenieros tienen que ser los arietes de punta para romperlas. Cómo enseñar. Es interesante la idea de crear estudios especiales de posgrado para formar profesores de ingeniería, donde se combinen materias de pedagogía y didáctica con materias de ingeniería. Aquí el problema es ¿queremos formar profesores de ingeniería que se dediquen toda su vida a ello? ¿Qué no practiquen la profesión? Una diplomado estaría bien como requisito previo para los futuros profesores. Es el eterno debate entre qué enseñar y cómo enseñarlo, que ahora se relativiza porque está incluido en qué aprender y cómo aprenderlo, con el énfasis en el que aprende y no en el que enseña. La ética y la filosofía. Temas por lo general ausentes de la formación inicial de los ingenieros, vale la pena introducirlos con más énfasis en los currículos de estudio, quizá no tanto en cursos iniciales o en el conjunto de materias malamente llamadas 51 �La educación de los ingenieros humanísticas, sino en algunos de los problemas de aplicación. Los jóvenes profesionales se enfrentan a ellos rápidamente sin saber si hacen bien o hacen mal frente a ciertas situaciones, conflictos de intereses, a los dilemas entre los medios y los fines de un trabajo. Nuevas carreras. Bienvenidas sean las carreras en ingeniería mecatrónica, telemática y biónica. El instituto Politécnico Nacional tiene la tradición de innovar con nuevas carreras de ingeniería. Fue la primera institución que estableció la ingeniería electrónica en 1939. las nuevas carreras se forman de conocimientos existentes en otras carreras de ingeniería y disciplinas científicas afines. Se tiene que hacer un esfuerzo colosal para fundarlas por la rigidez de las que ya están implantadas, de donde se podrían haber derivado con mayor naturalidad. Flexibilidad. Un asomo de flexibilidad se aparece en la nueva concepción de los programas de maestrías y doctorado en ingeniería de la UNAM. Ya los programas de estudio no serán tan rígidos y heliocéntricos como antes. Por primera vez se podrán tomar materias en varios soles (instituciones) diferentes. Así los programas en energía, materiales, agua y medio ambiente. Todavía las combinaciones de estudios y disciplinas están regimentadas y limitadas, pero ya no tanto como antes. Enseñanza por problemas. Se está intentando organizar el currículo de algunas de las ramas de la ingeniería, especialmente ingeniería mecánica, alrededor de problemas integradores de conocimientos de diversas disciplinas. Para países como el nuestro el modelo es costoso porque implica una gran cantidad de personal de tiempo completo y un número reducido de alumnos en cada cohorte, altamente motivados. Además de un gran 52 ingeniero de la práctica que dirija los problemas, que deben ser reales y por lo tanto interdisciplinarios, complejos y con más de una solución. Vinculación con el exterior. El asunto de la vinculación de la enseñanza de la ingeniería con la práctica, o con la industria, como se dice generalmente, tiene una larga historia en nuestro país y únicamente éxitos aislados en grupos pequeños. Tradicionalmente, en el siglo pasado y hasta la mitad del presente, eran los grandes ingenieros de la práctica los que daban las clases. De alguna manera se transmitía la conciencia de la realidad a los alumnos. Esto ha cambiado totalmente por la masificación de la enseñanza y el advenimiento de académicos de tiempo completo, que alejan de la realidad a los alumnos. Al mismo tiempo los planes de estudio se han rigidizado y reglamentado cada vez más, de modo que es difícil tener opciones abiertas de estudio-trabajo y la práctica que pudiera aceptar estudiantes no está necesariamente en la misma región geográfica que los centros de enseñanza. Nunca se ha podido formar a los estudiantes de ingeniería como a los de medicina. En el nivel de posgrado ha sido más fácil encontrar vinculaciones con la industria, pero todavía son escasas, muy escasas, en México. No hay costumbre ni cultura en las empresas para este tipo de colaboraciones. Diversas universidades han establecido centros de vinculación y desde luego muchos institutos de investigación han tenido éxito, como el de Ingeniería de la UNAM. Evaluación. El término evaluación se entiende de muchas maneras vagas y difusas, especialmente si se aplica a la educación. Estamos continuamente evaluando alumnos, examen tras examen, materia tras materia, asignando números, luego sacando promedios y luego decidiendo que, si estos son altos, los alumnos merecen aprobar, entrar a una institución o recibir una beca. En el fondo no sabemos realmente lo que estamos haciendo y nuestra conciencia queda tranquila por los promedios. ¿Aprendió el alumno? ¿Será un ser Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Roger Díaz de Cossío creativo o feliz? ¿Será un gran ingeniero? Lo único que se puede decir con certeza es que los alumnos que lo hicieron bien, entendido esto como tener números altos, aprendieron a contestar exámenes. Nada más. Con la masificación, con los miles de alumnos esta situación ha empeorado, porque ya no hay tiempo de evaluar individualmente, donde grupos de profesores podían intercambiar opiniones sobre una misma persona. Nosotros mismos, como profesores, tenemos siempre dudas sobre la evaluación. ¿Me habrán entendido? Después seguimos con la evaluación de los profesores. En muchas universidades se les pide a los alumnos que los evalúen. Esto de alguna manera es más eficaz, aunque a veces los admiradores no le dan suficiente peso, no hay sanción para una mala calificación de los alumnos y muchos profesores no la toman en cuenta. Calidad. La pregunta que sigue es ¿podemos alcanzar calidad a través de una sucesión de evaluaciones, exámenes? La calidad es un término relativo, no absoluto, se define por comparación. Es extraordinariamente difícil aplicarla a seres humanos. ¿Calidad con respecto a qué? ¿La vida futura presente o pasada? Es por eso que principalmente los estadounidenses, que desean establecer estándares para todo (por eso el béisbol es su deporte más popular), llaman calidad a las cosas periféricas de las instituciones educativas: que si se tiene profesores de carrera con posgrado en números suficientes, que si las instalaciones están bien, que si las bibliotecas son buenas, que si los planes de estudio cumplen ciertas condiciones y balances, etc. etc. Le están apostando a variables que tienen una correlación positiva con la calidad de los egresados, pero Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 nada más. Nunca medimos la historia de vida de los egresados y además ¿cómo definimos a un egresado exitoso? Por eso, cuando hablamos de calidad o de estándares y, más aún, de estándares internacionales, tenemos que ser muy cuidadosos y tomar todo con tres o cuatro granos de sal. Aquí no se pueden hacer copias ciegas de lo que hacen otros. Tenemos que encuadrar los conceptos de calidad y estándares a nuestra realidad social. Nuevas tecnologías. Ya es un lugar común y hasta un cliché decir que estamos en medio de una revolución tecnológica. Absolutamente cierto, pero ésta es una revolución hecha por otros, por otros ingenieros y científicos. Salvo muy contadas y honrosas excepciones como el Tecnológico de Monterrey y el Instituto Politécnico Nacional existe poca conciencia de la necesidad imperiosa de sumarse a la revolución. Si no lo hacemos pronto, nos arrasará y como dijo Josué González3 acabaremos todos, el próximo siglo, comprando paquetes de la Universidad Microsoft para impartir nuestros cursos y lecciones de ingeniería. Futuro triste si no nos ponemos las pilas. Vista de una sesión de trabajo en el XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería 53 �La educación de los ingenieros REFLEXIONES Salvo honrosas excepciones, veo con preocupación una actitud de conformidad excesiva en las facultades, escuelas e institutos que imparten carreras de ingeniería. Sin duda hay inquietudes y deseos de superación, pero se manifiestan dentro de la estructura dada de nuestras instituciones de educación superior, estructura que por definición impide la innovación y el cambio acelerado que deben tener nuestras universidades sobre todo sus áreas técnicas y científicas. Veamos. El sistema educativo superior mexicano está formado por agrupaciones de carreras, no por colecciones de centros interdisciplinarios donde el conocimiento y los estudios se comparten. Como he dicho en otros foros las carreras son férreos tubos de acero donde solo se puede entrar por abajo y salir por arriba si se cumplen innumerables requisitos minuciosamente detallados. Es mucho más fácil crear una nueva institución desde el principio que modificar 3 temas de una materia de un plan de estudios aprobado por lo más altos consejos. No hay lugar para prueba y error, para desarrollar con naturalidad nuevas disciplinas y especialidades, para nombrar experimentalmente a un profesor en un campo nuevo y observar su desarrollo a través de varios semestres, porque esa materia no figura en el plan de estudios donde hasta las materias optativas deben aprobarse por los consejos universitarios o sus equivalentes. Las propuestas de modificación de planes de estudios llevan años en su aprobación. No se confía en los directores de escuelas y carreras, parece que se les consideran autómatas que por obligación tienen la de administrar con cuidado como van fluyendo los alumnos de curso en curso además de mantenerlos tranquilos. Una vez en una 54 carrera, los alumnos no pueden escoger, no tienen libertad alguna. En nuestro sistema es tarea de romanos pasar de una carrera a otra, luchando con requisitos absurdos de acreditación, materia específica por materia específica. No se diga cuando por cualquier razón un alumno quiere cambiarse de institución. Esta ya es una labor de superhombres. Mas vale comenzar de nuevo si cumplo las fechas, días precisos, de inscripción que no pueden ser violados. Esto es general de todo el sistema, pero catastrófico en áreas técnicas y de ingeniería que deberán cambiar con tanta rapidez y no lo hacen. Siguen igual año tras año. Pero no sólo esto. Casi todo el sistema de educación superior particular, ahora ya muy importante, esta ferozmente regimentado. En la ciudad de México sólo la UNAM y la SEP, tienen facultades para dar validez oficial a los estudios y no permiten ningún cambio que no sea aprobado por ellos, por ejemplo, en la Universidad La Salle, la carrera de ingeniería mecánica eléctrica tiene que ser idéntica a la de la UNAM. Los cambios se autorizan cuando el Consejo Universitario de la UNAM autorice sus propios cambios. Lo mismo sucede con los planes controlados por la SEP, que incluso debe autorizar, nombre por nombre, a los sinodales de un examen profesional. El sistema genera corrupción suave, además de muchos burócratas controladores. A veces un profesor propone cambios para modernizar su materia. Los cambios deben ser sometidos a la SEP, que normalmente tarda más de un año en autorizarlos. Entonces el profesor empieza a dar la materia que él cree que debe darse, sin autorización. Y así infinitos casos de control central. En los estados se replica esta situación. Una institución que tiene libertad para elaborar sus programas y plan de estudios es el Tecnológico de Monterrey, porque milagrosamente así se lo permitió su decreto se creación en 1943 y se ha defendido muy bien a lo largo de los años de los embates de controladores. Por esta razón el Tecnológico es más imaginativo y libre en sus Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Roger Díaz de Cossío programas. Se ha perdido entonces una oportunidad preciosa de generar innovación y diversidad en nuestro sistema educativo a través de sus instituciones particulares. El sistema es como una avestruz que nunca saca la cabeza de la arena y no ve alrededor. Y a su alrededor se está dando una revolución tecnológica que no podemos aprovechar. En Internet se puede encontrar más de 150,000 cursos a distancia de todos los colores y sabores y con todos los esquemas posibles, ofrecidos por las mejores universidades del mundo. ¡Y nuestros alumnos no los pueden tomar con crédito porque no están en el plan de estudios de sus carreras! Perdemos una manera barata de innovar y diversificar. Nos quedamos cada vez más atrás. Pero no sólo esto. No existe recompensa alguna para que nuestros profesores de universidades públicas transformen sus cursos tradicionales en cursos a distancia que podrán ser tomados en el país y en todo el mundo de habla española. COMENTARIOS FINALES Estoy convencido que sólo con una mezcla inteligente de cursos presenciales y cursos a distancia podremos formar a todos los ingenieros que nuestro país necesita, que deben ser dos o tres veces más que los que ahora podemos formar. No existen recursos suficientes para crecer en el sistema tradicional, presencial, construyendo edificios y edificios llenos de salones de clase. Debemos cambiar las reglas decimonónicas que nos obligan a regimentar, a pensar en un sistema presencial en que los alumnos ven materia por materia acreditando cursos que algún grupo de exquisitos expertos pensó que debía tomar hace años. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 Para desatar la innovación, la palabra clave es la flexibilización de los planes de estudio para las carreras de ingeniería. Deben dejarse a elección libre por lo menos el 30 por ciento de los créditos necesarios para una carrera, que el estudiante pueda tomar donde le plazca, en su misma institución, en otra distinta, o a distancia en cualquier parte del mundo, en materias afines o disímbolas. El ser ingeniero es un estado mental frente a los problemas. Debe ser posible que algunos entrenamientos se den resolviendo problemas reales como se ha propuesto y al hacerlo aprender lo necesario de las ciencias para resolverlo, en clases, en un curso a distancia, leyendo libros o buscando la información apropiada en Internet. O bien puede formarse como hasta ahora, matera por materia, o con cualquier mezcla. La educación de los ingenieros es un problema de múltiples soluciones óptimas. Por eso no debemos dejarnos arrastrar por modas nacionales o internacionales, como la de los estándares y los exámenes globales. Cada sociedad y cada región tiene sus condiciones particulares y a ellas deben adaptarse los procesos educativos. Las normas y estándares internacionales son útiles como marcos de referencia, pero no deben tomarse como una camisa de fuerza. La calidad y la grandeza de los ingenieros nunca ha dependido del mapa curricular que siguieron cuando estudiantes. Por primera vez en la historia muchos alumnos sabrán más cosas que sus maestros, simplemente por su acceso a Internet y de ahí a muchos libros diversos, pero debemos dejar que así suceda. Abajo los maestros y los planes de estudio dictatoriales. 55 �Opiniones En el XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería Edmundo Derbez* CUERPOS ACADÉMICOS AL PODER expectativas que se tienen puestas en ella”. Poner el poder en los cuerpos académicos para corregir el "pecado original de la improvisación", es la revolución que está por hacerse en la educación superior para que cumpla las expectativas de llevar a México a nivel de competitividad internacional. Recordó que la tradición de la educación superior en México es muy corta, menos de 50 años, y sobre esa tradición debemos construir el sistema que necesitamos para ser un país con identidad propia que compita y coopere en el ámbito internacional. Así lo consideró el Dr. Daniel Reséndiz Nuñez, subsecretario de Educación Superior e Investigación Científica de la Secretaría de Educación Pública, al hablar del "Futuro de la educación en ingeniería en México” en el XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería “La educación en ingeniería: Perspectivas al inicio del Tercer Milenio" realizado del 19 al 21 de mayo en la Biblioteca Magna de la UANL en la ciudad de Monterrey. En la cultura nacional se ha introducido la idea de tener primero el edificio, los muebles, los laboratorios para luego conseguir los profesores. “Esta es la antítesis de cómo se han constituido las universidades exitosas durante nueve siglos en el mundo”. Primero debe integrarse el cuerpo docente, porque el destino de las instituciones descansa sobre dicho cuerpo colegiado, ya que “mientras no logremos corregir ese vicio de origen la educación superior en México va a estar en desventaja y no va a cumplir plenamente las Los retos para conseguir la educación superior deseada será en lo cualitativo: la pertenencia entre lo que se enseña y lo que necesita el país, es decir que sea útil para el desarrollo de los jóvenes y el país; y la equidad, que es un problema terrible.∗* “El perfil de los estudiantes de las instituciones de educación superior refleja las desigualdades sociales del país”. Existe una ausencia de los jóvenes de ingreso más bajo, hay 20 veces más jóvenes de ingreso alto y de seguir así, México continuará siendo un país condenado a heredar la pobreza de padres a hijos, a perpetuar la injusticia social. En 48 años la matrícula se multiplicó por 60, cuantitativamente es una hazaña excepcional, esto aunado al hecho de que la población en el país se multiplicó por cuatro, ha dado lugar a que la cobertura de educación superior el año pasado fuera del 17 por ciento, y de seguir así la expectativa de cobertura al año 2015 será similar a la de los países desarrollados. PROPONE ACUERDO NACIONAL PARA EL DESARROLLO CIENTÍFICO Y TECNOLÓGICO En México no se cuentan con las mejores condiciones para enfrentar esta era tecnoglobal dijo el Ing. Diódoro Guerra Rodríguez, director general del Instituto Politécnico Nacional (IPN), al ilustrar las disparidades del país con respecto a sus socios ∗ Redactor y reportero del periódico Vida Universitaria, de la UANL. 56 Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Edmundo Derbez comerciales, Estados Unidos y Canadá en cuanto al número de científicos e ingenieros graduados y al número de ellos dedicados a las actividades de investigación y desarrollo experimental. “Las instituciones de educación superior, el gobierno, los distintos sectores y la sociedad en su conjunto, debemos generar una agenda de impulso a las ingenierías y al desarrollo tecnológico”. Entre las tareas tendientes a potenciar el papel de los ingenieros en el desarrollo nacional mencionó en cuanto al quehacer académico: el impulsar la investigación científica y tecnológica, respaldar la investigación aplicada, promover la inversión en proyectos de riesgo compartido entre las instituciones educativas, empresas y sectores sociales. En el desempeño profesional deben incorporar innovaciones que impulsen la modernización tecnológica de los procesos productivos. Guerra Rodríguez propuso concertar un acuerdo nacional para el desarrollo científico y tecnológico como marco de referencia para la planeación nacional, regional, sectorial e institucional, con la participación de los ingenieros en cuanto a su definición e instrumentación. URGENTE ELEVAR CALIDAD DE POSGRADOS EN INGENIERÍA La urgencia de elevar la calidad de los programas de posgrado en maestría y doctorado de ingeniería fue señalado por Oscar González Cuevas, miembro de la junta directiva de la Universidad Autónoma Metropolitana al presentar los resultados de un análisis sobre Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 investigación y posgrado en ingeniería en México. “En el CONACYT se habían establecido parámetros para que un programa se considerase meritorio a entrar al padrón y en realidad en el fondo, sólo uno o dos programas cumplieron todos los parámetros y los criterios se aplicaron con flexibilidad para que entrase un número mayor”, reconoció. Algunas disciplinas de la ingeniería se quedaron sin programas de excelencia, por ejemplo la de construcción y la de transporte, a donde no irán los egresados porque no obtendrán becas del Conacyt. “Habrá disciplinas importantes cuyos programas se irán muriendo por falta de alumnos y esto no es bueno para el país” Destacó que el 46 por ciento de los programas de ingeniería fueron rechazados al solicitar en 1996 su pertenencia o ratificación al padrón de excelencia del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología para el ciclo que iniciaba en 1997. El número de profesores en general es bueno, así como los dedicados de tiempo completo, además, en la mayoría de los programas hay un número razonable de profesores con doctorado. Pero en cambio es baja la pertenencia en el Sistema Nacional de Investigadores (SIN) en la mayoría de los programas y eso, dijo González Cuevas “es índice de la calidad académica” para el Conacyt. El mayor número se concentra en Metalurgia y Materiales, mientras en Ingeniería Civil el número de miembros del SNI es baja y en Industrial casi no hay. También es muy pequeño el promedio publicaciones en revistas y artículos. Es “el talón aquiles”, subrayó; tampoco hubo patentes desarrollos tecnológicos en 1996 en los programas posgrado. de de ni de “Habría que ver cómo impulsar estos procesos académicos”. 57 �Opiniones: En el XXII Congreso de la Academía Nacional de Ingeniería Ante la falta de alumnos existen programas prácticamente inexistentes y respecto al “espinoso asunto” de la eficiencia terminal, es variable, pues entre 1991 y 1996 algunos programas no tienen alumnos graduados, la eficiencia terminal es nula; otros gradúan a uno de cada 10 y los más altos a seis o siete, como en Electrónica, que es de las mas altas. “Uno se pregunta si hay matrículas razonables, si la mayoría de los alumnos son de tiempo completo ¿por qué tenemos una eficiencia terminal tan baja, en casi todos los programas?” González expuso la necesidad de revisar los procesos de evaluación, especialmente para los programas institucionales. En cuanto a investigación, segunda parte del análisis, González Cuevas destacó la falta de respuesta a la encuesta, pues de 700 cuestionarios enviados a investigadores de la ingeniería solamente se recibieron 52, suficiente para saber que existe una libertad de investigación en las instituciones públicas, pues la razón principal para investigar es “la curiosidad individual”. Aunque la cuarta parte de ellos mencionó la existencia de obstáculos por las mismas instituciones, están satisfechos con su trabajo y con los incentivos económicos. La evaluación y definición, por parte de los encuestados, sobre investigación fue muy variada, lo que indica la necesidad de uniformizar conceptos y criterios. PROFESIONES SE MODIFICARÁN ANTE LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS El impacto de nuevas áreas tecnológicas será tan fuerte que la mayoría de las profesiones desaparecerán, consideró el Ing. Manuel Martínez Fernández, presidente de la Academia Nacional de Ingeniería. La gran dificultad en el tránsito de la sociedad de la información a la sociedad del conocimiento, no será leer cosas nuevas, sino traducirlas en cosas útiles para Presidium en la ceremonia de inauguración del XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería 58 Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Edmundo Derbez la sociedad y en ese proceso la robótica, la realidad virtual, los sistemas expertos, la telemática y el internet II cobran mayor importancia, señaló Martínez Fernández durante la inauguración del congreso. “La educación moderna y del futuro tiene una relación muy estrecha con la tecnología y, por lo tanto, con la ingeniería. El nuevo licenciado, maestro o doctor deberá tener otros tipos de conocimientos y habilidades para poder estar en una sociedad futura mucho más compleja y competitiva”. LAS APLICACIONES DE LA ROBÓTICA NO SON VIRTUALES La robótica jugará un papel esencial en el reto de México por salir en el 2015 del subdesarrollo, fue una de las coincidencias durante la mesa redonda “Origen y estado de la enseñanza de la robótica en México”, presidida por el Ing. Rubén Ramírez Pérez, director de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), única en latinoamérica en ofrecer robótica a nivel licenciatura. Ramírez Pérez, fundador de la carrera, dijo que las aplicaciones de la automatización son reales, “no virtuales” en áreas como la alimenticia, soldadura y cirugía. EL M.C. José G. Torres Ortega, jefe de manufactura integral por computadora del ESIME expuso que contrario a lo pensado, surgirán de la robótica nuevas profesiones y se crearán empleos porque existen áreas de oportunidades para los estudiantes como por ejemplo una cirugía abdominal, que ha sido desarrollada en la Unidad Azcapotzalco de la Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 ESIME, mediante el proyecto TELROB, la cual se realizó con un robot “Puma”. Sin embargo reconoció el fuerte retraso en la automatización en el país, porque tenemos cuatro mil robots instalados frente a los dos millones 350 mil de todo el mundo, de los cuales un millón de ellos están en Japón. El Dr. Juan Manuel Zanata, presidente de la Sociedad Mexicana de Control Automático y coordinador de la Red de Robótica del CONACYT opinó que son muchos más de cuatro mil robots, porque la investigación ha avanzado bastante a través de 25 institutos entre ellos la UANL, UNAM, UDLA, UdeG, integrados en la Asociación Mexicana de Robótica. El problema es que la investigación de robótica no ha estado muy vinculada a la industria, “nuestra industria –dijo- no hace robots, excepto la de Monterrey y San Luis Potosí”. Las oportunidades para los ingenieros son amplias, de allí la necesidad de definir el tipo de ingeniero que necesita el país y que para el profesor e investigador del CINVESTAV, debe ser “multidisciplinario y reciclable”. El Ing. José Alfredo Colín Ávila consideró que entre las características a desarrollar por los alumnos están habilidades para conducir grupos, liderazgo, capacidad para seleccionar, diseñar, planear y programar productos. “Tenemos que hacer una estructura de enseñanza alrededor de la robótica”, agrego el Ing. Colín. Por su parte el ingeniero Ibarra Zapata agregó que aunque pocos, existen suficientes expertos, distribuidos desde Mérida hasta Ensenada para diseñar programas formales de licenciatura y posgrado. 59 �Participación de alumnos de FIME en certamen de simulación de negocios Ricardo Garza Castaño* ANTECEDENTES En el mes de noviembre de 1998 se recibió en la oficina del programa emprendedor, UANL, una convocatoria para participar en un certamen nacional de simulación de negocios denominado MESE-MÉXICO'99, organizado por Desarrollo Empresarial Mexicano (DESEM) como parte de la estrategia para seleccionar a los representantes de México en el certamen Hewllett Packard Global Bussines Challenge. Esto representaba una buena oportunidad de participar en un concurso nacional para poder observar la capacidad de los alumnos del Programa Emprendedor de la UANL, y al mismo tiempo un reto para los jóvenes en su habilidad para tomar decisiones. MESE El certamen MESE (Management & Economic Simulation Excercise) es un juego por computadora desarrollado por Harvard Associates para Junior Achievement y organizado por Hewllett Packard Global Bussines Challenge. El certamen MESE es una competencia donde los jóvenes ponen a prueba sus habilidades en la toma de decisiones, el análisis de información y administración financiera, tomando diferentes decisiones sobre el desempeño de una empresa virtual en la que fungen como sus directores; el objetivo es introducir y ejercitar a jóvenes universitarios en la toma de decisiones y el funcionamiento de un mercado competitivo y el mundo de las finanzas. En el simulador de negocios se trata de tomar varias decisiones de una empresa virtual, en este certamen se manejó la Ecopen, ésta es una pluma con un chip integrado que graba todo lo que se escribe y al final se puede pasarlo a la 60 computadora, (lógicamente es ficticio), el verdadero propósito de simular ser el dueño de esta empresa es de manejar la misma con la mayor eficiencia posible, en las cuales se toman decisiones como los son: el precio, la producción de la empresa, la cantidad de mercadotecnia, el capital que se va a invertir y la investigación y desarrollo que se desea para el producto.* PARTICIPACION DE LA UANL La participación de los alumnos de la Facultad de Ciencias Químicas, Ciencias de la Comunicación, Ingeniería Mecánica y Eléctrica y Preparatoria Técnica "Alvaro Obregón" resultó ser bastante buena y lograron obtener el primer lugar de cuatro de los cinco grupos que se formaron en el certamen nacional, inclusive los cuatro segundos lugares de los grupos antes mencionados obteniendo el derecho de representar a nuestro país en el prestigiado certamen internacional HPGBC organizado por Junior Achievement y Hewllett Packard el cual dio inicio el día 9 de febrero de 1999, y se realiza con la participación de 800 equipos de 67 países que compiten vía Internet en tres rondas eliminatorias y una gran final a realizarse en esta ocasión en Bruselas, Bélgica, para los mejores ocho equipos del mundo. El antecedente de equipos representativos de nuestro país en este certamen era que los equipos * Coordinador del Programa Emprendedor de la UANL Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Ricardo Garza Castaños habían sido eliminados en la primera ronda eliminatoria en todas sus participaciones, el reto entonces para los alumnos de la UANL que participaron en dicho certamen era el de avanzar a las rondas finales compitiendo con países como Canadá, Estados Unidos, Japón, Lituania y Singapur, de los cuales los equipos de Estados Unidos, Japón y Lituania normalmente en certámenes anteriores habían llegado a la gran final y por consecuencia tenían una experiencia mucho mayor en este concurso. Los cuatro equipos de la UANL que lograron avanzar al certamen HPGBC fueron el equipo Integración y el equipo Super flow de la Facultad de Ciencias Químicas, el equipo Comuni de la Facultad de Ciencias de la Comunicación y el equipo UANL_AFI, una alianza de estudiantes de la Preparatoria Técnica "Alvaro Obregón" y la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, estos equipos participaron en los grupos 43, 59, 60 y 61 del certamen HPGBC y el reto consistía en obtener uno de los dos primeros lugares de su grupo para avanzar a la siguiente ronda y convertirse en uno de los 224 mejores equipos de la competencia, lo cual fue logrado por el equipo UANL_AFI. cual el equipo UANL_AFI termina su participación en este certamen. La experiencia adquirida por José A. Treto, Roberto Nuñez G., Juan M. Armendariz, Gustavo D. Lugo, Roberto C. Rincón, Felipe Herrera R. Y Luis Orel Cantú en su primera participación ha sido grande y muy valiosa para poder desarrollar en un mayor número de alumnos un semillero de equipos competitivos a nivel nacional e internacional en este tipo de certámenes. Actualmente los jóvenes que participaron en estos certámenes han colaborado con la oficina del Programa Emprendedor para organizar certámenes internos en la Preparatoria No. 2, 8, 16, 20, 22 y 23 y en las Facultades de Odontología e Ingeniería Mecánica y Eléctrica, como preparación para un certamen de la UANL a realizarse dentro del Foro de Emprendedores Universitarios los días del 24 al 27 de junio. En la segunda ronda los 224 equipos seleccionados conformaron 32 grupos de competencia con un nuevo producto llamado Concert master el cual también es un producto imaginario que consiste en una especie de receptor de conciertos de música rock en alta fidelidad capaz de recibir la señal de cualquier concierto que se realiza en cualquier parte del mundo, al equipo UANL_AFI por sorteo quedó en el grupo integrado por el campeón del certamen de 1998 el equipo Cema de Argentina y por el equipo Beholder de Bielorrusia, los cuales logran avanzar a la tercera ronda con lo Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 61 �Participación de alumnos de FIME en certamen de simulación de negocios 62 Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �IV Congreso Motivacional "Entre jóvenes" Ma. Guadalupe Ramírez López* El pasado mes de Mayo, alrededor de 1400 estudiantes universitarios asistieron al IV Congreso Motivacional "entre jóvenes", organizado por la Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica de la UANL, teniendo como sede la Biblioteca Magna Universitaria "Raúl Rangel Frías " durante los días 26 y 27 así como el Auditorio Principal de Facultad de Contaduría el 28, donde tuvo lugar el magno evento de Clausura. En este congreso los jóvenes tuvieron la oportunidad de escuchar y obtener conclusiones sobre temas como Calidad, Valores, Esfuerzo, Objetivos, Compromisos englobados en charlas amenas y manejadas excelentemente por reconocidos conferencistas como: Carlos Mercenario, María Julia Lafuente, Ramón de la Peña, Nina Zambrano; Mauricio Guerra, Presbítero Fidel Galván y Fabián (El Ruso) Peña, obteniendo así respuesta a las interrogantes presentadas por los participantes durante el transcurso del evento.∗ Durante el desarrollo del mismo los universitarios mostraron emoción, alegría y convicción por sus objetivos externándolo con su grado de participación en cada una de las conferencias, así como el evento de Clausura el cual estuvo a cargo de Oscar Burgos, Olga Nelly García y Armando Fuentes Aguirre (Catón). EL comité organizador CAVFI (Cambio de Actitud para una Visión de Formación Integral) se comprometió ante los asistentes a seguir impulsando este tipo de actividades, esperando el próximo año llevar a cabo el V Congreso motivacional con un mayor alcance. Carlos Mercenario responde a preguntas de los asistentes del IV Congreso Motivacional ∗ 62 Coordinadora de Servicio Social de la FIME. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Toma de protesta del Director de la FIME para el período 1999-2002 José Luis Arredondo Díaz* El día 11 de Mayo del presente año, a las 9:30 Hrs. en el Gimnasio Ing. Santiago Tamez Anguiano de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, se llevó a cabo la ceremonia de Toma de Protesta del Director de la FIME, para el período 1999-2002, el M.C. Cástulo E. Vela Villarreal. En dicha ceremonia estuvo presente el Sr. Rector Dr. Reyes S. Tamez Guerra, acompañando a los Miembros de la Junta de Gobierno de la UANL, presidida por su presidente el Ing. Jorge M. Urencio Abrego. Al fin del acto* solemne, el M.C. Cástulo E. Vela fue abordado por maestros y alumnos, quienes lo felicitaron y se unieron al compromiso de trabajar unidos por la Facultad. Toma de Protesta del M.C. Cástulo E. Vela Villarreal como Director de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL para el período 1999-2002, ante los Miembros de la Junta de Gobierno y el Rector de nuestra Universidad. * Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 Secretario de Relaciones Públicas de la FIME 63 �Titulados a nivel Doctorado en la FIME Enero -Abril de 1999 Roberto Villarreal Garza* DR. CESAR ELIZONDO GONZÁLEZ Egresado en 1979 de la carrera de Ingeniero Mecánico Electricista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León y en 1994 de la licenciatura en Físico Matemáticas en la Facultad Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Obtuvo la Maestría en Ingeniería Eléctrica con especialidad en Electrónica en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León en 1994. Catedrático de la FIME. Ha participado en congresos nacionales e internacionales Título obtenido: Doctor en Ingeniería Eléctrica Nombre de la tesis: Estabilidad y controlabilidad de sistemas lineales con incertidumbre multilineal. Fecha de examen: 04 de Febrero de 1999 Asesor: Dr Mikhail V. Basin Resumen El contenido de su tesis está *orientado a analizar y resolver el problema de estabilidad y controlabilidad robusta de sistemas lineales invariantes en el tiempo, de múltiple entrada y múltiple salida, que dan lugar a familias de polinomios característicos con incertidumbre paramétrica multilineal o polinómica. Se analizan los casos reportados concernientes al área. Se investiga en el espacio de los coeficientes, donde el problema de estabilidad robusta es "mapeado" a un problema de positividad de funciones reales multivariables con términos no decrecientes en su espacio vectorial, para lo cual se desarrolla una herramienta matemática capaz de determinar, en condiciones necesarias y suficientes, la positividad de esta clase de funciones llamándole "descomposición de signo". Esta herramienta no tiene restricciones de aplicación a cualquier caso de estabilidad, controlabilidad u observabilidad robusta paramétrica, pero el tiempo de cómputo crece con la complejidad del sistema como sucede con cualquier algoritmo. La Descomposición de Signo y su aplicación al control robusto paramétrico, la tabla equivalente de Routh y la solución al problema de controlabilidad robusta de sistemas lineales invariantes en el tiempo de múltiple entrada y múltiple salida con perturbación unidireccional, son las principales aportaciones personales en la tesis. También se aportan algunos hechos, lemas, teoremas y corolarios en diferentes puntos como: propiedades de familias de polinomios con incertidumbre multilineal, así como las condiciones para la convexidad de su imagen. * 64 Sub-Director de Postgrado, FIME-UANL. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 �Roberto Villarreal Garza DR. APOLINAR ZAPATA REBOLLOSO Egresado en 1984 de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León como Lic. en Matemáticas. Obtuvo la Maestría en Ciencias de la Administración con especialidad en Investigación de Operaciones en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León en 1995. Profesor de Estudios Superiores Titular B de tiempo completo del Instituto Tecnológico de Matamoros. Título obtenido: Doctor en Ingeniería con Especialidad en Ingeniería de Sistemas. Nombre de la tesis: Determinación de la máxima perturbación total del flujo externo. Fecha de examen: 12 de Febrero de 1999. Asesor: Dra. Ada Margarita Alvarez Socarras Resumen Los problemas de expansión de la capacidad productiva han sido estudiados por casi 30 años y aplicaciones en una amplia variedad de áreas. Sin embargo, ¿de qué Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 serviría aumentar la capacidad productiva, si no se tiene un sistema de distribución con una capacidad ilimitada?, es decir, podía suceder que en cierto momento no pueda distribuirse todo lo que se produce. Una acción natural para resolver este problema consiste en incrementar suficientemente la capacidad del sistema de distribución. Sin embargo, eso no siempre es posible de realizar, o al menos no lo es en corto tiempo, cuando el sistema de distribución está compuesto por buques petroleros, ferrocarriles, aviones, oleoductos, líneas de alta tensión, etc. Por lo tanto, bajo esta restricción adicional, el administrador debe examinar la expansión de la capacidad productiva cuidando que los bienes producidos puedan distribuirse utilizando el sistema actual de distribución. Bajo el enfoque de la teoría de redes, la situación que enfrenta el administrador puede formularse de la siguiente manera: Dada una balanceada y factible con ofertas y demandas expuestas a variaciones en una dirección conocida, determinar el máximo valor total de las perturbaciones que mantenga a la red resultante balanceada y factible. En el presente trabajo se formula el problema del párrafo anterior mediante un modelo de programación lineal entero, en donde las variables de decisión comprenden las perturbaciones que mantienen balanceada a la red actual y los flujos factibles de la red resultante. También se presenta un algoritmo de complejidad polinomial que resuelve ese modelo matemático. Por último, se presentan dos extensiones del problema resuelto, con la intención de responder anticipadamente a ciertos planteamientos que podrían manifestarse en las aplicaciones del mundo real. 65 �Titulados a nivel Doctorado en la FIME: Enero-Abril de 1999 DR. MARTHA I. AGUILERA HERNÁNDEZ Fecha de examen: 05 de Marzo de 1999. Asesor: Dr. Jesús de León Morales. Recibió el título de Ingeniero Industrial en el Instituto de Ingenieros Industriales en Electrónica en 1986. En 1990 recibe el grado de Maestría en Ingeniería Electrónica en el Instituto Tecnológico de Nuevo Laredo y en 1992 el título de Especialista en Docencia por el Centro Interdisciplinario de Investigación y Docencia en Educación Técnica Ha laborado en Electropartes de Matamoros (1983-1984), en la Estación de Microondas de Matamoros (1984-1985), en CTS de México (1986-1988) y en el Nuevo Laredo City College (1988-1992). Desde 1990 a la fecha es catedrática en el Instituto Tecnológico de Nuevo Laredo donde ha recibido diversos reconocimientos como asesor de proyectos. Es miembro del IEEE y cuenta con diversas publicaciones tanto a nivel nacional como internacional. Sus áreas de investigación son el modelado y control de robots flexibles y móviles. Título obtenido: Doctor en Ingeniería Eléctrica, con Especialidad en Control Automático y Robótica Nombre de la tesis: Control de robots con flexibilidad en el eslabón. 66 Resumen En este trabajo, se presenta un estudio del diseño de algoritmos de control para robots con flexibilidad en el eslabón. El modelo matemático que representa la dinámica del robot se obtiene a partir de la teoría Euler-Bernoulli y aplicando el principio de Hamilton. Este modelo consiste en un sistema de ecuaciones integro-diferenciales, esta característica ha hecho que el diseño del control sea un problema complejo. Las técnicas para el diseño de controladores para este tipo de robots se pueden catalogar en dos grandes estrategias: La primera reduce el modelo original con el fin de obtener un modelo de dimensión finita, y en base a éste diseña la ley de control. La segunda estrategia consiste en diseñar directamente del modelo original el controlador. A esta última se le denomina "basada en modelo infinito". En este trabajo, se obtuvo el modelo de un robot flexible experimental y se identificaron los parámetros físicos necesarios para el análisis de su comportamiento. Aplicando la primera estrategia se diseñaron, simularon e implementaron cinco controladores que son el proporcional-derivativo, el regulador cuadrático lineal, el LQG/Hinf, el Pasivo y uno basado en técnicas de perturbaciones singulares. Aplicando la segunda estrategia se realizó el diseño, simulación y experimentación de tres controladores. Las aportaciones son: Un análisis experimental que compara el diseño de controladores basados en modelos de dimensión finita con los controladores basados en modelo infinito, con el fin de identificar las ventajas y viabilidad de cada controlador y además se propone un nuevo controlador basado en un modelo de dimensión infinita. Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol.II, No.4 �Roberto Villarreal Garza DR. JOSE GUADALUPE ÁLVAREZ LEAL Egresado en 1968 de la Licenciatura en Ciencias Físico Matemáticas en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Obtuvo en 1980 la Maestría en Sistemas con especialidad en M.I.S. (Management Infomation System) en la escuela de graduados en Administración e Ingeniería Industrial de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Ha participado en congresos nacionales e internacionales y actualmente labora en el departamento de metal-mecánica del Instituto Tecnológico de Saltillo Título obtenido: Doctor en Ingeniería Eléctrica con Especialidad en Control Automático y Robótica. Nombre de la tesis: Técnicas de control para robots manipuladores con flexibilidad. Fecha de examen: 24 de Marzo de 1999. Asesor: Dr. Jesús de León Morales. Resumen En esta tesis doctoral se presentan los trabajos de investigación sobre el control de Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 robots manipuladores, que tienen flexibilidad en la articulación. En este trabajo se presentan tres técnicas de control para la estabilización del sistema, así como para el seguimiento de la trayectoria a seguir por el robot manipulador en su tarea a desempeñar. Debido a que los controladores diseñados en estas técnicas, requieren del conocimiento de todo el vector de estado para ser implementados y a las dificultades técnicas y/o económicas para disponer de dicho vector, desarrollamos leyes de control por retroalimentación de estado basado en observadores. Un análisis de comparación entre las distintas técnicas de control empleadas, nos permite observar las bondades de su aplicación para el caso de un robot de un simple eslabón con articulación rotatoria flexible, en este análisis se puede observar un buen desempeño en la tarea a realizar por el manipulador. El problema de la deformación elástica, en los brazos robots manipuladores es un problema interesante en la teoría de control, así como también de gran importancia práctica. En efecto muchas técnicas de control para estos robots requieren del conocimiento de cuatro variables para cada articulación, estas variables pueden ser las posiciones y velocidades de los actuadores y de los eslabones, ó bien, posiciones, velocidades, aceleraciones y "sacudidas"(jerks) de los eslabones, como no es posible disponer de todas estas variables, nosotros utilizamos observadores de estado para resolver este problema. En esta tesis asumimos que la posición del eslabón está disponible para su medición, en su aplicación para el modelo simplificado de un brazo robot de un simple eslabón con articulación flexible. En la tesis se presentan las técnicas de control para robots manipuladores: enfoque geométrico diferencial, enfoque algebraico diferencial y de perturbaciones singulares. Todas las técnicas utilizadas aprovechan la observabilidad de sistema para construir un observador de estado que nos permite obtener los estados medibles del robot. 67 �Titulados a nivel Maestría en la FIME Enero - Abril de 1999 Roberto Villarreal Garza* Edgar Danilo Domínguez Vera, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, "El impacto de la enseñanza de métricas de software en la implementación de un sistema computacional". 29 de Enero de 1999. M.C. Ingeniería Alejandro Hernández Garza, Eléctrica, especialidad en Control, “Aplicación de observadores de estado para verificar las mediciones de temperatura de un proceso de extrusión”, 24 de Febrero de 1998. Aletia Ayala García, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, "Sistema de evaluación de proveedores," 01 de febrero de 1999. Francisco Rivera Martínez, M.C. Administración, especialidad en Finanzas, “Análisis del marco del sistema financiero Mexicano”, 25 de Febrero de 1999. Araceli Campos Ortiz, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, "Proceso de distribución aplicando redes neuronales artificiales con supervisión", 03 de Febrero de 1999. María Brenda Laura Escamilla Domínguez, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Areas de ubicación de los egresados de la carrera de ingeniería de sistemas computacionales del Instituto Tecnológico de Nuevo Laredo", 10 de Febrero de 1999. M.C. Marysol García Rabadan, Administración, especialidad en Sistemas, “Areas de ubicación de los egresados de la carrera de ingeniería de sistemas computacionales del Instituto Tecnológico de Nuevo Laredo", 10 de febrero de 1999. Raul Alvarado Escamilla, M.C. de la Ingeniería, especialidad en Telecomunicaciones, "Procesamiento de imágenes radiográficas digitales", 15 de Febrero de 1999. Jorge Homero Escamilla Guerrero, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Control, “Aplicación de observadores de estado para verificar las decisiones de temperatura de un proceso de expansión”, 05 de Marzo de 1999. Thelma Guadalupe Cantú Treviño, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Servicios técnicos al mercado empresarial de Nuevo Laredo”, 10 de Marzo de 1999. Dolores Gabriela Palomares Gorham, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “Instrumentación inteligente y la tecnología del fieldbus”, 15 de Marzo de 1999. Erika Hernández Jaramillo, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Satisfacción del empleado: elemento fundamental en el nivel de productividad de una empresa”, 22 de Marzo de 1999.* Regino Solís Vicencio, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Aumento en productividad de un molino reductor para fabricación de tubería de acero”, 19 de Abril de 1999. Rosa María de la Cruz Fernández, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Un Sistema para la detección y eliminación de infactibilidad en problemas de redes”, 19 de Febrero de 1999. * Sub-Director de Postgrado de la Facultad de Ing. Mecánica y Eléctrica, UANL. 68 Ingenierías, Mayo-Agoso 1999, Vol. II, No.4 �Roberto Villarreal Garza Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol. II, No.4 69 �Reseñas Julio César Méndez Monterrey 1882: Crónica de un año memorable Isidro Vizcaya Canales Monterrey, N. L. A.G.E.N.L. 1998. 149 p. ¿Sabía usted que en 1882, antes de que surgiera la Cervecería Cuauhtémoc, ya se vendía en Monterrey la cerveza Budweiser? ¿Desea saber quiénes eran los inversionistas extranjeros que trajeron su capital a Monterrey? ¿Cómo era esta ciudad en 1882? ¿Cuánto abarcaba de extensión su área urbanizada, es decir hasta donde estaba construido? ¿Dónde quedaba, por ejemplo, en lo que es hoy el pleno centro de la ciudad, la Presa Chiquita? Todo esto viene detallado en este libro, pues nos describe que era lo que se producía, lo que se Ingenierías, Mayo-Agosto 1999, Vol.II, No.4 * traía de otras partes, las tiendas y tendajones, los pequeños talleres que había, la introducción y desarrollo del telégrafo, del teléfono, las obras de teatro que se presentaban y lo que decían las crónicas de ellas, en fin, la vida de aquella época, sin dejar lo anecdótico como el anuncio de la llegada de "las tres maravillas del siglo XIX" la primera de las cuales curaba inmediatamente cualquier dolencia, la segunda eliminaba espinillas, barro, paño, cizotes y manchas de la piel y la última "hacía crecer el pelo sano y con abundancia" . El historiador Isidro Vizcaya Canales, autor de varios libros, entre otros: Invasión de los indios bárbaros al noreste… y Los orígenes de la Industrialización de Monterrey, en este libro se centra en los sucesos ocurridos en nuestra ciudad en un año trascendental pues fue cuando por primera vez la ciudad quedó comunicada por tren, suceso que junto con muchos otros, sentó las bases para el gran desarrollo industrial que pronto se desataría.∗ Estructurado como una cronología, el autor nos va diciendo mes a mes lo más importante de lo que sucedió en aquel año, mencionando desde luego sus antecedentes cuando esto es necesario o conveniente como cuando relata la vez que varios prominentes empresarios de Monterrey, la mayoría de origen extranjero, fueron detenidos y puestos a escarbar, acarrear piedras, etc, hasta que, agotados completamente, aceptaron cooperar económicamente con el levantamiento armado de Porfirio Díaz en 1872. De aquellos años, además, contiene algunos planos de Monterrey y fotos del Colegio Civil, la calle Hidalgo, la Plaza Zaragoza, etc. Si desea saber cómo era Monterrey en 1882, en este libro hallará parte de la respuesta. ∗ Profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL, Editor de la revista Ingenierías. 69 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 1999 Volumen Volumen de la revista 2 Número Número de la revista 4 Mes de publicación Mes cuando se publicó Mayo-Agosto Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Tetramestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 1999, Vol 2, No 4, Mayo-Agosto Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/05/1999 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020767 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Auditoría académica Inyección de combustible Peregrinaciones religiosas Simulación de negocios Traveling Salesperson Problem https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20728/Ingenierias_1999_Vol_2_No_5_Septiembre-Diciembre.pdf f42251d90e2640438130c7aae5eb5fb3 PDF Text Text ����Aplicación del análisis de componente principal y redes neuronales en la identificación de oscilaciones de potencia Ernesto Vázquez, Oscar L. Chacón, Héctor J. Altuve* Resumen Los relevadores de distancia tienen tendencia a operar incorrectamente durante oscilaciones de potencia, originadas por disturbios en la red eléctrica. Actualmente existen distintos métodos para bloquear la operación de los relevadores en estas condiciones, los cuales no son completamente efectivos debido al carácter dinámico de estos fenómenos. En este trabajo se estudia la aplicación del análisis de componente principal (ACP) en forma conjunta con redes neuronales (RN) para la identificación de oscilaciones de potencia en sistemas eléctricos de potencia. Finalmente se muestran los resultados obtenidos para un caso de simulación, en el cual se aprecian las ventajas de aplicar el ACP para la solución de este problema. Palabras Claves: Oscilaciones de potencia, redes neuronales, análisis de componentes principales. I. INTRODUCCIÓN Las oscilaciones de potencia entre máquinas síncronas de un sistema eléctrico de potencia se originan, por lo general, como consecuencia de la eliminación tardía de un cortocircuito, o por la desconexión de una línea de enlace o una planta generadora por cualquier causa. En los casos más graves puede llegarse a la pérdida de sincronismo entre las máquinas del sistema.1 La frecuencia de estas oscilaciones puede ser desde menos de 1 Hz hasta varios Hz. Las bajas frecuencias son típicas de sistemas eléctricos fuertes y de los primeros instantes de la oscilación; en sistemas débiles y en ciclos de oscilación posteriores al primero se tienen las frecuencias más elevadas. En estas condiciones, los relevadores de distancia tienen por lo general tendencia a operar durante las oscilaciones de potencia, ya que éstas Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 provocan (al igual que los cortocircuitos) elevaciones de la corriente y reducciones del voltaje. Tal operación de los relevadores no es deseable, pues puede afectar al sistema en situaciones que no necesariamente son críticas. A fin de* evitar la operación incorrecta de los relevadores por efecto de las oscilaciones de potencia se utilizan esquemas de bloqueo; la función de estos esquemas es impedir la operación de la protección durante las oscilaciones de potencia y permitirla durante cortocircuitos. Para que la función de bloqueo opere correctamente, es necesario discriminar el comportamiento de las variables eléctricas (voltaje, corriente, impedancia, etc.) durante oscilaciones de potencia y durante cortocircuitos. No obstante, debido a que la oscilación de potencia es un fenómeno que depende del comportamiento dinámico de los generadores del sistema, la razón de cambio de las variables eléctricas asociadas no es constante, y puede presentar amplios intervalos de variación, dependiendo de diversos factores; este comportamiento constituye un problema en la * Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Doctorado en Ingeniería Eléctrica A.P-89-F, Cd. Universitaria, San Nicolás, 66450, N.L, México. evazquez@gama.fime.uanl.mx 3 �Aplicación del análisis de componente principal y redes neuronales en la identificación de oscilaciones de potencia selección del principio de funcionamiento y de los parámetros de ajuste del esquema de bloqueo.1-5 Actualmente existen distintos esquemas de bloqueo, basados en los siguientes criterios: • Medición de la razón de cambio de la impedancia aparente. • Medición de la razón de cambio de la resistencia aparente. • Medición de la razón de cambio de la corriente. • Medición de la razón de cambio de una componente del voltaje. • Estimación del ángulo del voltaje. No obstante, debido a que la oscilación de potencia es un fenómeno que depende del comportamiento dinámico de los generadores del sistema eléctrico de potencia, la razón de cambio de las variables eléctricas asociadas no es constante, y puede presentar amplios intervalos de variación, dependiendo de diversos factores; este comportamiento constituye un problema en la selección del principio de funcionamiento y de los parámetros de ajuste del esquema de bloqueo. valor varía con el tiempo durante cortocircuitos, oscilaciones de potencia y pérdidas de sincronismo. Las variaciones de esta impedancia pueden representarse como trayectorias en el plano complejo impedancia como se muestra en la Fig. 1 (trayectorias 1, 2 y 3). Normalmente el origen de coordenadas corresponde a la ubicación del relevador y las variaciones de la impedancia medida para cortocircuitos en la dirección de operación del relevador se representan como trayectorias en el primer cuadrante. Para el análisis, es conveniente superponer las características de operación del relevador en el mismo plano; esta característica es representada por el círculo 4, para el caso de una primera zona de un relevador de distancia tipo mho ajustada para proteger el 80% de la línea de transmisión AB (línea 5). En este artículo se propone la utilización del Análisis de Componente Principal para capturar el comportamiento de las variables eléctricas durante oscilaciones de potencia en un subespacio de menor dimensión que permita diseñar un esquema de bloqueo efectivo. II. EFECTO DE LAS OSCILACIONES DE POTENCIA SOBRE LOS RELEVADORES DE DISTANCIA La impedancia aparente (Z=V / I, donde V e I son el voltaje y la corriente en la ubicación del relevador) medida por un relevador de distancia en estado estable es prácticamente constante, pero su 4 Fig. 1. Efecto de las oscilaciones de potencia y pérdidas de sincronismo sobre los relevadores de distancia. A partir de una condición normal de operación, un cortocircuito es visto por el relevador como una trayectoria de impedancia similar a la trayectoria 1, que termina en un punto de la impedancia de la Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Ernesto Vázquez, Oscar L. Chacón, Héctor J. Altuve línea de transmisión, dentro de la característica de operación del relevador, ocasionando que éste opere. Durante una oscilación de potencia (trayectoria 2) o una pérdida de sincronismo (trayectoria 3), la trayectoria de impedancia puede penetrar en la zona de operación del relevador, pudiendo operar en forma incorrecta. Esto se debe a que durante estas condiciones, el relevador mide una impedancia muy similar a la que mediría durante un cortocircuito trifásico.1,3 En el caso de un sistema de potencia de dos máquinas, las trayectorias de impedancia en el plano complejo se pueden representar por una línea recta o circunferencias. Sin embargo, en sistemas multimáquinas las trayectorias son más complejas. En ese caso es imprescindible simular el sistema en una computadora digital en cuanto a su comportamiento durante oscilaciones transitorias electromecánicas. El método más utilizado para el bloqueo de protecciones de distancia es el de la razón de cambio de la impedancia, que se basa en el hecho de que la impedancia medida por el relevador se desplaza por el plano complejo impedancia con distintas velocidades dependiendo de si se trata de un cortocircuito, una oscilación o una pérdida de sincronismo. Esto se debe a que un cortocircuito es un transitorio electromagnético, con constantes de tiempo muy pequeñas, por lo que este tipo de transición es muy rápida (trayectoria 1), mientras que las oscilaciones de potencia y las pérdidas de sincronismo son fenómenos transitorios electromecánicos (dependen de la dinámica de los rotores de los generadores) que tienen asociadas constantes de tiempo más grandes y que se manifiestan como transiciones lentas (trayectorias 2 y 3). No obstante, este método tiene problemas durante oscilaciones de potencia rápidas, como las que ocurren durante pérdidas de sincronismo en Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 sistemas eléctricos débiles, que se confunden con cortocircuitos, y que provocan la operación incorrecta de los relevadores de distancia.1 III. ANALISIS DE COMPONENTE PRINCIPAL Un método muy utilizado en estadística para el análisis de datos es el análisis de componente principal (ACP) equivalente a la maximización del contenido de la información en señales de salida con distribución gausiana.6 El objetivo de este método es el determinar un conjunto de m vectores ortogonales en el espacio de datos que contengan la mayor información posible de la varianza de los mismos. Con la proyección de los datos del espacio p-dimensional original (generalmente p>m), sobre el subespacio m-dimensional generado por estos vectores, se forman agrupamientos (clusters) que son más viables a ser clasificados mediante la proyección en una dirección de gran varianza, como se muestra en la Fig. 2. Fig. 2. Concepto de análisis de componente principal. En la Fig. 2, OA es la dirección del mayor componente principal de la distribución generada por la agrupación de puntos, y OB es la dirección del segundo mayor componente principal. La proyección sobre OA muestra más estructura que la proyección sobre OB, por lo que los agrupamientos 5 �Aplicación del análisis de componente principal y redes neuronales en la identificación de oscilaciones de potencia son más viables a ser identificados por su proyección en direcciones de gran varianza. Por consiguiente, la reducción en dimensionalidad en el ACP puede retener la mayoría de información intrínseca de los datos. La técnica de análisis de componente principal (ACP) es apropiada en casos en los cuales no se dispone de una variable dependiente o un conjunto de variables como en el caso de regresión múltiple. La técnica ACP transforma un conjunto de variables correlacionadas en un conjunto de variables no correlacionadas, y simplifica la transformación encontrando los componentes más cercanos a las variables originales pero ordenados en forma decreciente al orden de su varianza. Esta transformación de hecho es una rotación ortogonal en el espacio de las variables originales. A. Obtención de los componentes principales 6 Supongamos que x = [ x1 x 2 ! x p ] sea una variable estocástica p-dimensional con media µ y matriz de covarianza Σ . El problema consiste en determinar un nuevo conjunto de variables [ y1 y 2 ! y p ] que no estén relacionadas y cuya varianza decrece de la primera a la última. Cada una de estas variables y j se toma como una combinación lineal de las variables x i de tal forma que: y j = a1, j x1 + a 2 , j x 2 + ! + a p , j x p y j = a tj x (1) siendo a = [a1, j a 2, j ! a p , j ] con la condición de t j que a j 2 = 1 ; esto es, a a j = 1 , lo cual asegura que t j la transformación global sea ortogonal o que se preserven las distancias en el espacio pdimensional. 6 El primer componente principal y1 se determina seleccionando a1 de tal forma que maximize la varianza de y1 = a1t x sujeto a la restricción de que a1t a1 =1 . El segundo componente principal y 2 se determina seleccionando a 2 de tal forma que y 2 tenga la mayor varianza pero que no esté correlacionada con y1 . En forma similar se puede proceder para y 3 , y 4 , ! , y p con varianza decreciente y que no estén correlacionados. Para determinar y1 se selecciona la varianza de y1 como la función objetivo a maximizar, con respecto a a1 , con la restricción de que a a =1 . Por consiguiente: t 1 1 Var ( y1 )=Var (a1t x) = E ((a1t x) 2 ) =a1t E (( x−µ )( x−µ ) t )a1 Var ( y1 )=a1t Σa1 (2) El problema para determinar la solución óptima de y1 es: max a1t ∑a1 , s.a. a1t a1 =1 (3) Formando el lagrangiano: L(a1 ) = a1t ∑ a1 − λ (a1t a1 − 1) (4) y estableciendo las condiciones de optimalidad: ∂L = 2∑ a1 − 2λa1 = 0 ∂a1 (5) o bien: 2(∑−λI )a1 =0 (6) Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Ernesto Vázquez, Oscar L. Chacón, Héctor J. Altuve Se observa que la solución no trivial de (6) es el eigenvalor λ1 y el eigenvector a1 de Σ . Pero como Σ es una matriz positiva semidefinida, ésta tiene p valores característicos λ1 , λ 2 , ! , λ p ≥ 0 . Considerando que los eigenvalores son distintos y que λ1 > λ 2 > ! > λ p ≥ 0 , surge la pregunta de como determinar el primer componente principal. En primera instancia se determina la máxima varianza de y1 : Varmax ( y 1 ) = Varmax (a1t x) 0 0  $ #  " λp  " " (10) ya que los componentes se seleccionan de tal forma que no estén correlacionados. Por lo tanto, de (9) se tiene: Var ( y )=Var ( A t x ) = A tVar ( x ) = A t ΣA Varmax ( y 1 ) = a (Σa1 ) max t 1 Varmax ( y 1 ) = a1t λIa1 Varmax ( y 1 ) = λa1t a1 Varmax ( y 1 ) = λ (11) Pero como Var ( y )=Λ : (7) Se aprecia que al maximizar la varianza de y1 se selecciona el mayor valor característico λ1 de Σ ; es decir, el componente principal a1 es el eigenvector asociado al mayor valor característico λ1 . Siguiendo el mismo procedimiento se encuentra que el j-ésimo componente principal a j corresponde al eigenvector asociado al j-ésimo mayor eigenvalor λ j . Denotando por A a la matriz de eigenvectores: A=[a1 ,a 2 ,",a p ] Λ = A t ΣA (12) Como A es una matriz ortonormal, la ecuación (12) puede reescribirse como: Σ= AΛA t (13) Por lo tanto, las varianzas de los diferentes componentes se pueden interpretar como los valores característicos de A. La suma de estas varianzas esta dada por: p p i =1 i =1 ∑Var ( y i )=∑λi =traza(Λ ) (14) (8) y a y por al vector de componentes principales, entonces: y= At x de donde: traza(Λ)=traza( At ΣA) =traza(ΣAAt ) =traza(Σ) p (9) La matriz de covarianza de y se denota por Λ , y está dada por Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 λ 1 0 0 λ 2 Λ= # #  0 0 =∑Var ( xi ) i =1 (15) 7 �Aplicación del análisis de componente principal y redes neuronales en la identificación de oscilaciones de potencia se tiene que la suma del las varianzas de las variables originales y la suma de las varianzas de los componentes principales son las mismas. IV. REDES NEURONALES PARA EXTRACCION DE COMPONENTES PRINCIPALES Las redes neuronales son un sistema de mapeo no lineal cuya estructura está basada en principios observados en el sistema nervioso. La idea básica es que un sistema masivo de unidades simples de procesamiento de información, interconectadas de una manera apropiada, pueda generar muchos comportamientos o resultados complejos. Existen casos en el procesamiento de señales en el cual no se dispone del par asociado de entrada (señal) – salida (respuesta del sistema) mediante la cual se pueda diseñar una red neuronal de multicapas de perceptrones con ajuste de parámetros basados en supervisión, que representen un modelo no lineal del sistema. En estas condiciones lo conveniente es el uso de una red neuronal con aprendizaje de parámetros sin supervisión, o de aprendizaje con autoorganización. En este tipo de red neuronal, ésta debe descubrir por sí misma (sin supervisión) cualquier relación de interés que pueda existir en las señales de entrada y transmitirlas hacia la salida. Una red neuronal con aprendizaje sin supervisión puede establecer la similitud entre un patrón de entrada y los patrones vistos anteriormente, y aprender gradualmente a identificar los patrones típicos (similaridad); puede construir un conjunto de ejes para medir similitudes respecto a patrones previos (Principal Component Analysis); puede formar categorías sobre la base de correlaciones de los patrones de entrada y decir a que categoría pertenece un patrón de entrada dado 8 (Clustering) o dar como salida un prototipo apropiado (Adaptive Vector Quantization AVQ); o puede hacer un mapeo topográfico de las entradas de tal forma que patrones similares de entrada activen los nodos de salida (Feature Mapping).6 En los sistemas neuronales con autoorganización, las neuronas cercanas compiten en sus actividades por medio de interacciones laterales mutuas, desarrollándose de una manera adaptiva hacia detectores específicos de diferentes patrones de señales, similares a los encontrados en el cerebro humano. Esta propiedad de los sistemas con autoorganización se puede usar para descubrir o extraer rasgos distintivos de los datos de entrada. A. Algoritmo de aprendizaje Hebbiano para el primer componente principal normalizado Para la estimación del primer componente principal ŷ1 y su eigenvector asociado ŵ1 de la matriz de correlación Σ , Oja7 propuso una unidad ˆ 1t x , utilizando un de procesamiento simple yˆ 1 = w algoritmo de aprendizaje (corrección a los pesos ŵ1 ) que determine el vector ŵ1 con las siguientes propiedades: • Valor normalizado de 1, i.e. wˆ 1 2 =1 , ŵ1 es de (nx1). • Es una aproximación al eigenvector de la matriz de correlación Σ . • Maximiza la varianza de la salida ŷ1 , que es el primer componente principal de los datos de entrada con media cero. La regla de aprendizaje llamada regla Hebbiana o regla de Oja,8 se puede establecer como: Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Ernesto Vázquez, Oscar L. Chacón, Héctor J. Altuve [ w% 1 , j ( k + 1) = w% 1 , j ( k ) + η ( k ) y%1 ( k ) x j ( k ) − y%1 ( k ) w% 1 , j ( k ) j = 1, 2 , .... , n ] Oja8 propuso un algoritmo de aprendizaje sin supervisión para la actualización de la matriz de pesos W de la forma siguiente: ∆W ( k ) = η ( k ) [x ( k ) − W ( k ) y ( k ) ]y t ( k ) (16) (18) o en forma matricial donde ∆wˆ 1 (k )≡wˆ 1 (k +1)−wˆ 1 ( k )=η (k ) yˆ 1 ( k )[x(k )− yˆ 1 (k ) wˆ 1 (k )] y(k ) = W (k )x(k ) (17) [ W = w1 w 2 !w M donde η (k )=1/ k γ , 1/ 2≤γ ≤1 . B. Algoritmos de aprendizaje adaptivo de un subespacio principal Una red neuronal de dos capas para la extracción de un subespacio principal se muestra en la Fig. 3. La primera capa es la de las entradas xi(k) y contiene N neuronas que solamente alimentan el vector x (k )=[ x (k ) x (k ) x (k ) " x (k )] a la segunda capa sin modificación. La segunda capa tiene M neuronas artificiales con función de actividad lineal (ADALINE), y está conectada a la primera capa mediante los pesos donde w (k )=[ w (k ) w (k ) w (k ) " w (k )] , ] V. APLICACIÓN DEL ACP EN LA IDENTIFICACIÓN DE OSCILACIONES DE POTENCIA Para realizar el ACP se generaron señales de prueba a través de la simulación en MATLAB10 del sistema de potencia de prueba mostrado en la Fig. 4. t 1 2 N 3 t j j ,1 j2 j3 jN w ji (k ) representa la conexión entre la i-ésima neurona de entrada y la j-ésima neurona de salida, siendo M la dimensión del subespacio principal.9 Fig. 4. Sistema de potencia de prueba. Está compuesto por un generador de 100 MVA, 20 kV, 60 Hz, interconectado con un sistema infinito mediante dos transformadores y dos líneas paralelas, cuyas impedancias por unidad están indicadas en la Fig. 4. Los datos del generador, también expresados por unidad cuando corresponde, son los siguientes: Xq=1.76 Xd=1.81 X’’d=X’’q=0.25X2=0.25 R2=0.063 T’’d0=0.03 s R0=0.005 X’d=0.3 X0=0.04 X’q=0.65 Ra=0.003 T’d0=8.0 s T’q0=1.0 s T’’q0=0.07 s H=3.5 KD=0 Fig. 3. Red neuronal autoasociativa. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 9 �Aplicación del análisis de componente principal y redes neuronales en la identificación de oscilaciones de potencia La perturbación aplicada al sistema para provocar su pérdida de sincronismo consiste en la aparición de un cortocircuito trifásico en una de las líneas, y su eliminación por desconexión de la línea. El cortocircuito se mantiene durante 10 ciclos, que es un valor mayor que el tiempo crítico de estabilidad del sistema. El período de integración utilizado es de 1 ms, de modo que se obtienen valores fasoriales de voltaje y corriente espaciados 1 ms. Esto equivale a la información que se obtiene en un relevador digital con una frecuencia de muestreo de 960 Hz (16 muestras por ciclo), que es muy utilizada en relevadores comerciales. En la Fig. 5 se muestran las gráficas correspondientes a las variaciones del módulo de la impedancia (z), el ángulo de la impedancia (Ang) la resistencia (r) y la reactancia (x) medidas en la ubicación del relevador durante el proceso transitorio posterior a la desconexión de la línea. Se puede apreciar como después de la desconexión de la línea para eliminar el cortocircuito del sistema, inicia el proceso oscilatorio que corresponde a la oscilación de potencia que degenera en una pérdida de sincronismo. Calculando los eigenvalores de la matriz de covarianza de estas variables se obtiene:  3 .070 6  0 λ=  0   0 10 0  0 0   0 .430 41 0   0 0 .105 86  0 Se observa que los primeros valores característicos son los más dominantes (representan aproximadamente el 90% de Σλi); por lo tanto, las componentes principales (las dos primeras) son los eigenvectores correspondientes a los eigenvalores de mayor valor, es decir:  0 .7 93  0 .4 09 A=  0 .4 49   − 0 .0 08 Fig. 5. Variables eléctricas medidas en la ubicación del relevador de la figura 4. 0 0 .731 07 0 0 − 0 .0 41  0 .0 57  0 .0 02   − 0 .9 97  En la Fig. 6 se muestran las proyecciones de las variables originales sobre el subespacio las dos primeras componentes principales. Se puede observar que la información se agrupa en cuatro zonas bien definidas, la primera corresponde a la condición de pre-falla antes del cortocircuito (zona 1), la segunda es el cortocircuito (zona 2) y las dos últimas representan la oscilación de potencia posterior a la eliminación del cortocircuito (zonas 3). Analizando este comportamiento se puede concluir que es posible identificar en forma rápida y sencilla entre un cortocircuito y una oscilación de potencia. Esta tarea podría ser realizada por un perceptrón, ya que como se observa en la Fig. 6, la Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Ernesto Vázquez, Oscar L. Chacón, Héctor J. Altuve información de componentes principales del cortocircuito y la oscilación de potencia es linealmente separable. Fig. 6. Proyección de las variables eléctricas de la figura 5 en el subespacio de las dos primeras componentes principales. Analizando la Fig. 6, se observa que existe gran similitud entre la condición pre-falla y la oscilación de potencia en el subespacio de las componentes principales. Sin embargo, ambas condiciones son similares en el hecho de que no deben provocar la operación de un relevador de distancia. Por tanto, solo es necesario entrenar un perceptrón para que discrimine los cortocircuitos de las oscilaciones de potencia y las condiciones de pre-falla. VI. TRABAJO FUTURO Los resultados obtenidos hasta el momento demuestran que la utilización del ACP permite analizar el comportamiento de las variables eléctricas en la ubicación de un relevador de distancia en el subespacio de las componentes Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 principales. En esta transformación se hace evidente el tipo de disturbio que ocurre en el sistema de potencia, con lo cual es posible diseñar un esquema de bloqueo por oscilaciones de potencia. Sin embargo, siguiendo el procedimiento descrito en este artículo, sería necesario contar con la información completa de las variables eléctricas antes de determinar sus proyecciones en el espacio de las componentes principales. En tiempo real, esto significa esperar a que termine el disturbio para emitir un juicio sobre lo que sucedió, cuando en realidad se desea determinar el tipo de disturbio mientras este está ocurriendo. Una forma de resolver este problema es utilizar una red neuronal autoasociativa sin supervisión, donde la matriz de pesos obtenida en el entrenamiento corresponde a una aproximación de la matriz A de componentes principales. La función de esta red sería determinar la proyección de las variables eléctricas medidas por el relevador en el subespacio de las componentes principales en tiempo real. Con esta información disponible, se utilizaría un perceptrón para discriminar entre cortocircuitos y oscilaciones de potencia. El esquema final sería similar al indicado en la Fig. 7. Fig. 7. Esquema propuesto para la identificación de oscilaciones de potencia en tiempo real. 11 �Aplicación del análisis de componente principal y redes neuronales en la identificación de oscilaciones de potencia VII. CONCLUSIONES 1. En este trabajo se describe la aplicación del ACP en forma conjunta con redes neuronales RN para la identificación de oscilaciones de potencia en sistemas eléctricos. 2. El objetivo del ACP es determinar un conjunto de m vectores ortogonales en el espacio de datos que contengan la mayor información posible de la varianza de los mismos, sobre los cuales se proyectarán los datos del espacio p-dimensional original sobre el subespacio m-dimensional generado por estos vectores. 3. Las componentes principales más representativas corresponden a los eigenvectores asociados a los eigenvalores de mayor valor de la matriz de covarianza de los datos. La proyección de los datos del espacio p sobre estas componentes caracteriza el comportamiento de los datos originales. 4. Se propone el diseño de un método de bloqueo por oscilaciones de potencia en base a la información de las proyecciones de las variables eléctricas en el subespacio de las componentes principales utilizando un perceptrón. 5. Finalmente se sugiere la aplicación de una red neuronal autoasociativa sin supervisión para determinar la proyección de las variables eléctricas medidas por el relevador en el subespacio de las componentes principales en tiempo real. IX. REFERENCIAS 1. S. H. Horowitz and A. G. Phadke, Power System Relaying, Great Britain: Research Studies Press LTD., 1992. 2. A. G. Phadke and J. S. Thorp, Computer Relaying for Power Systems, Great Britain: Research Studies Press LTD., 1988. 3. V. Cook, Analysis of Distance Protection, Great Britain: Research Studies Press LTD., 1985. 4. F. 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AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México (CONACyT) por el apoyo recibido para la realización de este trabajo, a través del proyecto 28562A. 12 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Uso del ultrasonido en procesos químicos Boris I. Kharisov* Ubaldo Ortíz Méndez** Resumen Se revisó la literatura reciente (los últimos 15 años) sobre la activación de metales elementales por el tratamiento ultrasónico (US). Se examinan los cambios de la cinética y las rutas (vías) de reacciones químicas debido a la influencia de este trátamiento. Se muestra que el uso simultáneo del ultrasonido en reacciones con la participación de metales elementales puede aumentar considerablemente los rendimientos de productos finales e influir en el curso de reacción. Palabras clave: Ultrasonido, electrosíntesis, compuestos organometálicos y de coordinación. Abstract The recent literature (the last 15 years) on activation of elemental metals by ultrasonic treatment (US) is reviewed. The change of kinetic characteristics and course of chemical reactions provoked by this treatment is examined. It is shown that simultaneous use of ultrasound in reactions with participation of elemental metals allows to increase yields and influence on a reaction course. Ultrasound, electrosynthesis, Key words: coordination and organometallic compounds. INTRODUCCIÓN La activación de metales elementales (cerovalentes) para su uso posterior en la síntesis de compuestos de coordinación, inorgánicos u organometálicos puede ser llevada a cabo por los siguientes métodos:1 a) activación mecánica, b) limpieza con varias soluciones acuosos o solventes orgánicos, c) uso de reactantes especiales que pueden participar como catalizadores o activadores, d) formación de catalizadores metálicos, e) reducción de sales metálicas o compuestos Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 organometálicos, f) tratamiento ultrasonoro,1-5 g) atomización de metales,6-9 h) formación de aleaciones, etc. Todos estos métodos *tienen diferentes ventajas y desventajas; por ejemplo, la vaporización de metales requiere equipo especial de alto vacío,9 mientras que el uso de solventes para activación de metales es extremadamente simple. Diferentes grados de activación de metales pueden ser obtenidos, desde metales masivos (bulk metals) poco activos hasta átomos metálicos (metal vaporizado) extremadamente activos. El tratámiento ultrasonoro es uno de los métodos más accesibles para activar metales, es relativamente simple y accesible. En esta publicación nosotros queremos prestar atención a la activación de metales para la síntesis de los compuestos de coordinación y organometálicos, así como discutir nuevos logros en la combinación del tratamiento ultrasónico la “electrosíntesis directa".6,10,11 1. PRINCIPIOS BÁSICOS DEL TRATAMIENTO ULTRASÓNICO El ultrasonido (US) es la parte del espectro del sonido de la frecuencia de aproximadamente 16 kHz que está fuera del rango normal del oído humano. Los efectos químicos producidos por el US son derivados de la creación, expansión y destrucción de burbujas pequeñas que aparecen cuando un líquido se está irradiando por US. Este fenómeno, llamado “cavitación”, genera temperaturas altas y presiones en los puntos * División de Estudios Superiores, Facultad de Ciencias Químicas, UANL. E-mail: bkhariss@ccr.dsi.uanl.mx. ** Facultad de Ingenería Mecánica y Eléctrica, UANL. E-mail: uortiz@ccr.dsi.uanl.mx. 13 �Uso del ultrasonido en procesos químicos definidos dentro del líquido. El líquido circundante enfría rápidamente estas partes del medio, por eso una “gruta” del tamaño de unas micras desaparece en menos de 1/1000000 de segundo. La temperatura de cavitación varía desde 1000 hasta 10000 K, más frecuentemente en el rango 4500-5500 K. Hay que mencionar que la radiación acústica es la energía mecánica (no cuántica) que se transforma en energía térmica. A diferencia de los procesos fotoquímicos, esa energía no se absorbe por las moléculas. Debido al rango extenso de frecuencias de la cavitación, muchas reacciones no son reproducibles. Por lo tanto, cada publicación relacionada con el US generalmente contiene la explicación detallada del equipo (dimensiones, frecuencia e intensidad del US, etc.)1 La influencia de varios factores para el éxito de la aplicación del US puede ser resumida de la manera siguiente:3 1. Frecuencia. El aumento de la frecuencia lleva al descenso de la producción e intensidad de cavitación en los líquidos. Este hecho puede ser explicado así: a las frecuencias altas, el tiempo necesario para que una burbuja que aparece como resultado de la cavitación crezca hasta un tamaño suficiente para afectar a la fase líquida es demasiado pequeño. 2. Solvente. La cavitación produce efectos considerablemente menores en los líquidos viscosos o éstos con tensiones superficiales más altas. 3. Temperatura. El aumento de la temperatura permite llevar a cabo la cavitación a intensidades acústicas más bajas. Eso es una consecuencia del aumento de la presión de vapor del solvente con el aumento de la temperatura. 14 4. Aplicación de gases. Si se aplican gases (poco o bien solubles en el solvente), la intensidad de cavitación disminuye debido a la formación de un gran número de núcleos adicionales en el sistema. 5. Presión externa. El aumento de la presión externa lleva al aumento de la intensidad de destrucción de burbujas de cavitación, o sea los efectos del US en este caso son más rápidos y más violentos en comparación con la presión normal. 6. Intensidad. En general, el aumento de la intensidad del US fortalece los efectos producidos. 2. REACCIONES SOBRE LAS SUPERFICIES METÁLICAS Las reacciones con la participación de metales se dividen en dos tipos: 1) las reacciones donde el metal reacciona y, por lo tanto, se consume, y 2) reacciones donde el metal sirve como un catalizador, por ejemplo, en las reacciones de hidrogenación sonoquímica.1,12 Durante la acción del ultrasonido, se forman nuevas superficies que son afectadas posteriormente por los agentes de la solución. El US limpia las superficies ocupadas por las impurezas mecánicas, óxidos, etc. Como resultado, se aumenta el área de superficie y se disminuye el tamaño de partículas metálicas. También, en algunos casos pueden formarse emulsiones muy finas a partir de mixturas de solventes no miscibles. El cambio de la frecuencia del ultrasonido puede cambiar las rutas de reacciones químicas con participación de metales, influir en las propiedades de los catalizadores (Pt, Pd) si este cambio se realiza durante su producción.1 El ultrasonido de alta intensidad favorece a la formación de los Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Boris I. Kharisov, Ubaldo Ortíz Méndez sólidos iónicos estratiformes13 y a las reacciones de intercalación.14 Son conocidos, en general, dos tipos de efectos de la acción ultrasónica: 1) reacciones que se aceleran en el campo del ultrasonido, por ejemplo, la rapidez de hidrogenación de los compuestos no saturados en la presencia de los catalizadores metálicos heterogéneos (Pt, Pt, Ni) se aumenta en 103-105 veces debido a la acción del ultrasonido,15 2) reacciones que no tienen lugar en ausencia del ultrasonido por ejemplo, la interacción entre Cu o Ni metálicos y ligandos azometínico.16 El mecanismo de la acción del ultrasonido a las superficies, en particular las metálicas, puede ser brevemente descrito de la manera siguiente:3 1) el flujo acústico es el movimiento del líquido inducido por la onda sonora (una conversión del sonido a la energía cinética) y no es un efecto cavitacional, 2) la formación de cavidades asimétricos sobre la superficie metálica que es un resultado directo de la destrucción de burbujas de corta duración cerca de la superficie. Como resultado de la cavitación, tiene lugar la deformación de la superficie, junto con la fragmentación y reducción del tamaño de partículas que aparecen. 3. POLVOS METÁLICOS REACTIVOS La acción del ultrasonido se ha usado para preparar polvos metálicos muy activos cuya reactividad es mucho más álta que la de los metales pirofóricos. Los polvos que se llaman polvos de Rieke17 se obtienen por la reducción de varios haluros metálicos con potasio en THF (sin US)18 y alternativamente por la reducción de haluros metálicos con litio en THF a temperatura ambiente (con US).19 Debido a la acción de US, se pueden obtener polvos de Zn, Mg, Cr, Cu, Ni, Pd, Co, Pb, etc. en tiempos de 40 min. en comparación con los 8-14 hrs. sin acción del US3. Los polvos de Rieke se aplican mucho en la síntesis orgánica1. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Magnesio metálico en forma muy activa puede ser preparado por la acción del US a la mezcla del polvo de magnesio comercial, THF (tetrahidrofurano) y antraceno.20 Como resultado, se forma el complejo de transferencia de electrón I que activa como un agente de transferencia de fases. El magnesio producido por esa vía es un agente excelente para la reducción de sales metálicas, para sintetizar los complejos π (por ejemplo, η5ciclopentadienilos de metales que se reducen por esa vía) y reactantes de Grignard.21 Mg.3THF Mg Mg* Fig. 1. El “complejo de transferencia de electrón” de magnesio, antraceno y THF El US es un método conveniente para preparar los metales alcalinos en la forma coloidal en solventes orgánicos (tolueno, xileno) para su uso posterior en las condensaciones del tipo de Dieckmann y reacciones de Wittig.22,23 Sin embargo, no cualquier metal puede ser disperso en el campo ultrasonoro; hay que elegir en cada caso el mejor medio (solvente) y las condiciones del tratamiento ultrasonoro (frecuencia y temperatura). Generalmente los siguientes solventes se usan para dispersar los metales de transición:1 agua, aceite mineral, parafina, THF, benceno, tolueno, octano, etc. Polvos puros de metales pueden ser producidos a partir de los carbonilos. Así, la irradiación 15 �Uso del ultrasonido en procesos químicos ultrasonora provoca la destrucción irreversible poco usual del Fe(CO)5 (reacción 1):24 Fe(CO)5 → Fe3(CO)12 + Fe + CO (1) No se puede obtener el “cluster” Fe3(CO)12 por destrucción térmica del Fe(CO)5 (se produce Fe), por su fotólisis [se produce Fe3(CO)9] o acción de cuálquier otro método físico. Simultáneamente se forma hierro amorfo puro que contiene trazas de carbono y oxígeno25. Por otra parte, los carbonilos metálicos pueden ser sintetizados a partir de los haluros metálicos y metales alcalinos con el uso del US. Por ejemplo, VCl3(THF)3 reacciona con Na en THF a presión del CO 4.4 atm (en lugar de 200 atm sin el US) formando V(CO)6- con 35% en rendimiento.26 4. SÍNTESIS DIRECTA "ULTRASÓNICA DE LOS COMPUESTOS ORGANOMETÁLICOS El tratamiento ultrasónico se ha aplicado intensivamente en la síntesis de compuestos organometálicos. En comparación con las técnicas tradicionales, las condiciones de las síntesis son más simples, la duración es más corta y los rendimientos son más áltos. Por ejemplo, para sintetizar los compuestos Li y Mg-orgánicos a partir de los alquil- o arilhaluros, es necesario tener el éter y el THF secos y la atmósfera inerte, así como los aditivos de iniciación (I2, CH3I). Sin embargo, en la escala industrial estas reacciones son peligrosas, complicadas y poco reproducibles. Al llevar a cabo estas interacciones con el tratamiento simultáneo de US, se pueden obtener los compuestos de interés rápidamente, sin desecación preliminar de los solventes y en la ausencia de aditivos.27 Al usar el éter técnico que contiene agua, se forma, junto con el producto final, el precipitado de Mg(OH)2 que no impide a las síntesis posteriores y puede ser fácilmente separado. Las 16 reacciones de la síntesis de los compuestos Mgorgánicos se inician inmediatamente después de encender el US. Los rendimientos de los compuestos Li and Mg-orgánicos son 60-95%.27 Posteriormente los compuestos Li o Mgorgánicos así obtenidos pueden ser utilizados en la síntesis de varios productos orgánicos (reacciones de Barbié (2)):3 RX + M RM + R´R´´CO RM R´R´´CR(OM) -MOH R´R´´CR(OH) HO (2) 2 En el campo ultrasonoro se aumentan considerablemente la rapidez de formación y rendimientos de los compuestos Al-orgánicos con alquilhaluros poco activos, los complejos de sodio y naftalina, benzoquinolina y otros hidrocarburos aromáticos.28 Al llevar a cabo la condensación de Ulmann29 en la presencia del polvo de cobre (3), NO NO 2 NO 2 2 I + Cu + CuI 2 (3) la reacción se acelera en 50 veces y el rendimiento es 81% (en comparación con < 1.5% sin usar US). El átomo H acídico en los compuestos orgánicos puede ser facilmente sustituido por metales debido a la acción del US (4):30,31 NH BuCl/Li/THF t.amb.,20 min.,92% NLi (4) Los compuestos organometálicos de estructuras poco usuales también pueden ser preparados con Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Boris I. Kharisov, Ubaldo Ortíz Méndez uso del US. De esa manera, los siguientes compuestos se han obtenido a partir de haluros orgánicos (5,6):32,33 R Dioxano t.amb. 3RX + Al R X Al X R (5) Al X X=Cl,Br CH2 = CH-CH2 Br + Pd o DMF, 55-60 C (6) 4hrs.,85% PdBr 2 Los trialquilboranos se obtienen con altos rendimientos usando el US a través de la formación in situ de los reactivos de Gringard (7):34 Mg, BF 3.OEt 2, Et 2O 3RX 15-30 min. R3 B Similarmente pueden ser sintetizados organosilanos y organostananos.1 (7) los Los complejos π también se producen en el campo del US, por ejemplo a partir del cloruro de rutenio, polvo de zinc en metanol en presencia de O OHgBr Br Br 1) MeOH, COD, t.amb. 3 2 o Br - (9) A partir de este producto intermedio, pueden ser obtenidos los compuestos de Hg(I) y Hg(II) con uso de acetona y ácido acético respectivamente. 5. SÍNTESIS ULTRASÓNICA DE COMPUESTOS DE COORDINACIÓN Entre las demás técnicas de activación de metales para sintetizar los compuestos de coordinación, el tratamiento ultrasónico es presentado relativamente poco. Hay solamente unos trabajos en esa área.16,36,37 Los autores del artículo16 estudiaron la interacción entre cobre o níquel metálicos con los ligandos azometínicos en etanol, dioxano o diferentes aceites lubricantes (solución al 10%). Después de 4 horas de la reacción, pueden ser aislados los productos II con rendimientos de 10-25%, dependiendo de la naturaleza del metal y del ligando: 1,5-ciclooctadiene (8):35 RuCl. 3H +OZn ... .. + .. + Hg CH Ru (8) 2) 70 C Como resultado, se obtiene el (η6-1,3,5ciclooctatrieno)(η2-1,5-ciclooctadieno)- rutenio; los rendimientos con y sin el tratamiento ultrasónico son 93 y 35% respectivamente. El “complejo molecular” de mercurio se prepara en el campo del US a partir del mercurio y α,α´dibromocetona (9):28 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 N R O Me/2 R = CH , 3H, Cl, NO 2 Fig. 2. Los compuestos de coordinación de Cu y Ni obtenidos en el campo del US. En otras condiciones iguales, los rendimientos con uso de cobre son siempre más altos que los de níquel. El aumento de la fuerza de donador del solvente lleva al aumento de la rapidez de formación de los complejos; el aumento de la viscosidad lleva a su descenso. De acuerdo con el estudio físico-químico, los productos formados son 17 �Uso del ultrasonido en procesos químicos los mismos que los obtenidos por las vías tradicionales a partir de las sales de cobre y níquel y ligandos correspondientes. finales, elimina los productos formados desde la superficie de los electrodos y, de esa manera, se estabiliza el voltaje en el sistema. Fue establecido16 que en la frontera metalsolución se forma una capa multimolecular del producto cristalino, a través del cual tiene lugar la difusión posterior de los átomos metálicos debido a los procesos de cavitación. En el caso del uso de lantánidos en general no se puede utilizar la electrosíntesis sin el tratamiento del US, ya que los pedazos del ánodo (Nd, Sm, Ln, Pr) se cubren por la capa del producto. Esta capa no se elimina por la agitación simple del sistema y se acumula rápidamente; como resultado, se baja la corriente (o se aumenta el voltaje), provocando la interrupción del proceso y la necesidad de limpiar los electrodos mecánicamente. El uso del US permite evitar estos problemas y llevar a cabo la electrosíntesis con buenos rendimientos.45 6. USO DEL ULTRASONIDO EN LA ELECTROQUÍMICA El tratamiento ultrasónico se aplica mucho en los procesos electroquímicos,3 principalmente para degasear los electrodos durante la electrólisis, agitación de la solución por la vía de la cavitación, transporte de iones a través de la capa doble hacia la superficie del electrodo y limpieza de estos. Por ejemplo, el uso del US en la preparación electroquímica de los recubrimientos de cromo38 mejora las propiedades físicas y la calidad de los mismos. Entre los últimos logros, es necesario mencionar los trabajos donde se reunen los procesos de electrosíntesis (ES) o electroxidación y del tratamiento ultrasónico simultáneo. Así, en la publicación39 se discute la influencia del US en los procesos de electroxidación de Mo(Cp)2Cl2 y se presenta la esquema de la celda sono-electroquímica que puede ser utilizada también para activar metales. En nuestros trabajos recientes se tiene la información sobre la combinación de la electrosíntesis directa y del US en las síntesis de compuestos de metales de transición y lantánidos con los ligandos azometínicos,40-43 bisulfuro de tetrametiltiuramo44 y la ftalocianinas.45 En todos los experimentos fue confirmado que la activación de cobre y otros metales utilizados por el US aumenta considerablemente los rendimientos de productos 18 Entre otras aplicaciones del US en la electroquímica, se puede presentar la posibilidad de electrosintetizar los compuestos orgánicos de selenio o telurio.46 De esta manera, el US facilita la electroreducción de selenio o telurio hasta sus aniones (10): RCl RMMR 2Se(Te) + 2e - Solv. Electrolito 2- (10) M2 RMR R=PhCH 2 , 4-CNPhCH2 7. USO DEL ULTRASONIDO REACCIONES CATALÍTICAS EN LAS Como fue mencionado antes, reacciones catalíticas con la participación de metales pertenecen al segundo tipo de éstas, donde un metal que sirve como catalizador no se consuma (o casi no se consuma) en los procesos químicos. El ultrasonido se aplica mucho en las reacciones catalíticas heterogéneas con la participación de varios catalizadores sólidos, menos metales Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Boris I. Kharisov, Ubaldo Ortíz Méndez elementales o sus aleaciones. De esta manera, el polvo de níquel se usa en la hidrogenación de los alquenos;47 un uso adicional del US produce su reactividad comparable con la del níquel de Raney. En este caso, el US produce un descenso inesperado del área de superficie debido a la agregación de partículas. Las colisiones entre las partículas eliminan la capa del óxido de níquel en la superficie metálica produciendo una elevada reactividad. Si se expone el polvo de níquel (antes de usarse en la catálisis) a US en octano a 0oC o se reduce NiCl2 con polvo de zinc usando US se forma níquel muy activo que puede ser usado como catalizador en los procesos de hidrogenación.47 En estas condiciones, el zinc también se activa y puede eliminar el hidrógeno al entrar en contacto con medios acuosos.48 Este sistema constituye un nuevo método sonoquímico de hidrogenación de alta selectividad. Los enlaces dobles conjugados pueden ser hidrogenados selectivamente en la presencia de los grupos carbonílicos.48,49 Otro ejemplo puede ser el polvo de hierro obtenido a partir de Fe(CO)5 (ver la reacción (1)) aplicando el US. Este producto cataliza la hidrogenación del monóxido de carbono a 200oC y es 10 veces más activo que el polvo comercial correspondiente. Además, el mismo hierro amorfo cataliza la dehidrogenación de los hidrocarburos saturados.25 CONCLUSIONES A partir del material presentado en esta revisión, se puede concluir que el uso adicional del ultrasonido en la activación de metales tiene las siguientes ventajas en comparación con las técnicas tradicionales: 1. Las reacciones considerablemente; pueden ser aceleradas Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 2. Los rendimientos son considerablemente más altos; 3. Se reducen los períodos de inducción de las reacciones; 4. Las materias primas pueden ser utilizadas sin purificación preliminar; 5. Frecuentemente no hay necesidad de usar aditivos; 6. Normalmente, se reduce el número de etapas de las síntesis; 7. Es posible cambiar las rutas de reacciones; 8. La aplicación del US junto con la electrosíntesis directa puede estabilizar el voltaje en la celda electroquímica y “limpiar” constantemente la superficie de los electrodos; 9. Los productos finales se obtienen generalmente en forma más fina; 10. El tamaño de las partículas metálicas se disminuye; 11. Se limpian las superficies metálicas. El ultrasonido se aplica mucho en la síntesis de compuestos organometálicos, pero hay pocos ejemplos de su uso en la “síntesis directa” de los compuestos de coordinación.6,11 Por eso, entre otras posibles áreas del desarrollo de este método, es usarlo como una técnica de preparación para la disolución oxidante de metales en medios no en la electrosíntesis10 y la acuosos,50 6,11 mecanosíntesis. Los logros más recientes (los últimos 5 años), relacionados con los metales elementales y el US, son los siguientes: 1. Preparación de catalizadores en base azeolitas que contienen metales elementales dentro de su estructura (Pd51, Fe52); los procesos se llevan a 19 �Uso del ultrasonido en procesos químicos cabo por la vía de la descomposición ultrasónica de compuestos organometálicos; 2. Preparación de las partículas metálicas finas o nanoestructurales a partir de metales53 o sus compuestos organometálicos;54-57 3. Uso del US en los procesos electroquímicos58-60 y en la radioquímica;61 4. Síntesis de compuestos organometálicos.62,63 Entre los artículos de revisión más recientes y actualizados, dedicados, en particular, a la activación de metales, hay que mencionar los trabajos importantes de Mason64, Luche5 y Walton.60 REFERENCIAS 1. Cintas, P. Activated Metals in Organic Synthesis. CRC PRESS, 1993, 45-70. 2. Ultrasound: its Chemical, Physical, and Biological K.S.). VCH, Weinheim. Effects (Edit. Suslick, (1988). 3. Mason, T.J., and Lorimer, J.P. Sonochemistry: Theory, Applications and Uses of Ultrasound in Chemistry. Ellis Horwood Limited. John Wiley & Sons. 1988, 251 pp. 4. Mason, T.J. Advances in Sonochemistry. JAI Press LTD. London. Vol.1, (1990). 5. Luche, J.-L., and Cintas, P. 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Khim. 5, 601, (1979). 37. Kuzharov, A.S., Vlasenko, L.A., and Suchkov, V.V. Zhurn. Fiz. Khim. 58, 894, (1984). 38. Namgoong, E., and Chun, J.S. Thin Solid Films. 120, 153, (1984). 39. Compton, R.G., Eklund, J.C., Page, S.D., and Rebbit, T.O. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 389393, (1995). 40. Kharisov, B.I., Blanco, L.M., Garnovskii, A.D. et al. Polyhedron. 17(2-3), 381-389, (1998). 41. Kharisov, B.I., Blanco, L.M. et al. Koord. Khim. 21(6), 132, (1996) (Proc. of XVIII Russian Conference on Coordination Chemistry). 42. Blanco, L.M., Kharisov, B.I., and Garnovskii, A.D. Proc. of XXXII International Conference on Coordination Chemistry. Santiago de Chile. 33, (1997). 43. Kharisov, B.I., Blanco, L.M., and Garnovskii, A.D. Proc. Vth Chemical Congress of North America. Abstr. 427 and 1097. 44. Kharisov, B.I., Blanco, L.M., Garnovskii, A.D., and Salínas, M.V. J. Coord. Chem. 47, 135, (1999). 45. Kharisov, B.I., Blanco, L.M., and García-Luna, A. Rev. Soc. Quím. Méx. 43(2), 50, (1999). 46. Gautheron, B., Tainturier, G., and Degrand, C. J. Amer. Chem. Soc. 107, 5579, (1985). Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 47. Suslick, K.S., and Casadonte, D.J. J. Amer. Chem. Soc. 109, 3459, (1987). 48. Petrier, C., and Luche, J.-L. Tetrahedron Lett. 28, 2347, (1987). 49. Petrier, C., and Luche, J.-L. Tetrahedron Lett. 28, 2351, (1987). 50. Kharisov, B.I., Garnovskii, A.D., Gójon-Zorrilla, G., and Berdonosov, S.S. Rev. Soc. Quím. Méx. 40(4), 173-182, (1996). 51. Tanabe, S., Matsumoto, H., Mizushima, T., Okitsu, K., Maeda, Y. Chem. Lett. (4), 327 (1996). 52. Suslick, K.S., Hueon, T., Fang, M., Cichowlas, A. Adv. Catal. Nanostruct. Mater. 197 (1996). 53. Anderson, O., Hansmann, S., Bauckhage, K. Part. Part. Syst. Charact. 13(3), 217 (1996). 54. Gonsalves, K.E., Rangarajan, S.P., García-Ruíz, A., Law, C.C. J. Mater. Sci. Lett. 15(14), 1261 (1996). 55. Suslick, K.S., Hueon, T., Fang, M., Ries, J.T., Cichowlas, A.A. Mater. Sci. Forum. 225(Pt.2), 903(Eng.) (1996). 56. Casadonte, Jr.D.J., Sweet, J.D., Vedamuthu, M.S. Ultrasonics. 32(6), 477 (1994). 57. Okitsu, K., Mizkoshi, K., Nagata, Y. Ultrasonics Sonochemistry. 3(3), 249 (1996). 58. Yang, L.S., Hou, W.T., Wu, Y.S. Transactions of the Institute of Metal Finishing. 75, 4 (Jul. 01 1997). 59. Casebook. Summary: “A Combination Ultrasound/Electrolysis System Helped Eliminate Metal Cleaning Pollution for a Wire Manufacturing Facility”. Info. Pollution Engineering. 28(13), 47 (Dec. 01 1996). 60. Walton, D.J., Phull, S. Adv. Sonochem. (4), 205 (1996). 61. Moisy, Ph., Nikitenko, S.I., Venault, L., Madic, C. Radiochim. Acta. 75(4), 219 (1996). 62. Shih-Yuan, A., Dai, W.C. Tetrahedron Lett. 37(4), 495 (1996). 63. Kaubi, A., Heinoja, K. Ultrasonics Sonochemistry. 2(2), 75 (1995). 64. Mason, T.J., Luche, J.L. Chem. Extreme NonClassical Cond. 317 (1997). 21 �Notas para una nueva ingeniería mexicana♦ José Luis Fernández Zayas* Los rasgos más importantes ♦de la ingeniería mexicana del futuro se observan en la perspectiva cada vez más internacional de la economía mexicana y la cultura importada. Al mismo tiempo que el comercio, la cultura se ha transformado con rasgos dominados por las economías más poderosas, y con ello se amenazan los valores regionales y locales. Por diseño u omisión, en México, la visión oficial de características de la sociedad, y se orienta a la búsqueda de ciertos indicadores macroeconómicos que se escapan de la realidad de manera conspicua. Una visión completa de la economía debe partir fundamentalmente de las consideraciones sociales mexicanas. El rumbo de la planeación deberá enmendarse, y la función del gobierno, redefinirse. La internacionalización de nuestra ingeniería se manifiesta en esfuerzos para alcanzar estándares de calidad aceptados en todo el mundo. Se debe calibrar y certificar con los referentes más reconocidos, pero ni ellos ni los métodos se pueden aplicar ciegamente a la realidad mexicana. Tampoco es satisfactorio desarrollar normas y estándares observando solamente las preferencias nacionales de cada sector. Los estándares apropiados deberán equilibrar la tendencia aceptada globalmente con la necesidad regional de México. La acreditación de la calidad será crecientemente de carácter voluntario, a cargo de organismos no gubernamentales. Una característica fundamental en la preocupación por el futuro mediato es la búsqueda de sistemas y programas educativos de clase mundial. Los cinco años de duración de las licenciaturas mexicanas nos dan ventaja aparente, pero aún deben establecerse estándares de reconocimiento internacional que las avalen. Se procura que el ingeniero internacional cultive altos valores personales, y disponga de capacidades y destrezas superiores a las actuales.* El futuro ingeniero mexicano deberá desplazar del mercado nacional la tecnología de importación y exportar conocimientos, procesos y productos. la ♦ economía no parece contemplar las Este trabajo fue presentado en el XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería realizado del 19 al 21 de mayo de 1999 en Monterrey, N.L., México. 22 Para que México sea viable como nación independiente deberá adoptar un plan de desarrollo integral a 30-50 años que apunte al bienestar y progreso de los mexicanos, y deberán diseñarse * Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �José Luis Fernández Zayas políticas muy distintas a las actuales en economía, desarrollo social y cultura en general. Ese proyecto de país no puede concebirse sin una fuerte participación de la ingeniería nacional. El nuevo proyecto deberá contemplar el fomento de la personalidad, valores, creatividad, destreza, aptitudes, actitudes y conocimientos nuevos en los ingenieros mexicanos. OBJETIVO Se trata de elaborar un concepto coherente, claro y completo del tema anotado en el título con base en una serie de mesas redondas, análisis de la situación y estudios varios realizados por diversas organizaciones profesionales durante los últimos dieciocho meses. Se inicia por definir tres grupos de ideas fundamentales para los fines de trabajo: país, desarrollo e ingeniería. a.- Viabilidad del país en el mundo global, que en lo político se fractura continuamente, una constante es la apreciación de que el mercado y los procesos de información son globales, o sea, no se detienen en las fronteras políticas. Un resultado importante del modelo económico en boga es la preeminencia de la competencia, que mengua las posibilidades de empleo, en países avanzados y en los otros, y tiene un detestable efecto de destrucción de riqueza mundial neta. El presente se caracteriza por un creciente intercambio de todo tipo de recursos, en el que los países como México son perdedores netos, y el capital emigra a mercados de dinero más estables y rentables. Se establece así una hegemonía del capital, que deteriora Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 la viabilidad de las políticas regionales para hacer frente a los retos internos (pobreza, ignorancia, hacinamiento y promiscuidad, por ejemplo). b.- Desarrollo. Presupone la definición generalmente aceptada del rumbo de la nación. Seguramente debe garantizarse el bienestar, paz y confort generalizados en un lapso de 30 a 50 años. Es indispensable identificar los nichos de actividad productiva accesibles en el mundo y cómo conquistarlos. El reto implica concebir procedimientos para ver al mismo futuro. Queda por abordar, tal vez mediante las técnicas modernas de planeación estratégica dinámica, la nueva misión y visión de los organismos gubernamentales, empresariales y gremiales, en atención a las nuevas amenazas y oportunidades del entorno internacional, con un estudio apropiado de las fortalezas y debilidades de cada grupo de actores sociales, en una perspectiva nacional. De esta reflexión deberá desprenderse la nueva tarea de las universidades, las que tendrán una responsabilidad total en propiciar y facilitar la tarea planeadora. c.- La ingeniería es el vehículo para llegar al futuro y un seguro de que se alcanzará el futuro deseado. La ingeniería es profesión que se nutre de las ciencias, las humanidades, las artes. La profesión se desempeña en un marco mundial cada día más claro de leyes, normas y otras expresiones del entorno social (certificaciones, certificadores, acreditación). La nueva ingeniería se relaciona unívocamente con la educación, la especificación y capacitación de los nuevos evaluadores, así como el desarrollo con métodos de divulgación y acceso al conocimiento, a las experiencias adquiridas. Se trata de aprender para la educación permanente. La importancia de la ingeniería reside en su potencial como forjador del nuevo país que se desea. 23 �Notas para una nueva ingeniería mexicana VIABILIDAD DEL PAÍS COMO NACIÓN INDEPENDIENTE Se suele comenzar estas reflexiones con una referencia a la globalidad. La internacionalización de la economía mexicana ha resultado en una pequeña aunque potente industria nacional de exportación, y al mismo tiempo, una gran penetración de productos y servicios importados. Así, surgen los conceptos de normativa, certificación y auditoría técnica, entre otros, que procuran una homogeneización en la calidad de los servicios y productos con tendencia a alcanzar estándares globales. Se privilegia así el precio (a calidades comparables), noción que nutre a la Ley de Adquisiciones y Obras Públicas, tal vez el elemento legal de mayor prosapia en el México globalizado. Las tendencias globales son muy complejas. Se estima que un escaso 10 % de la economía es de alcance global, y que en las últimas décadas la participación relativa de la mano de obra en la agregación de valor se ha reducido en una quinta parte. Decrece también la participación del capital pero crece la del conocimiento. Los bloques mundiales se consolidan con desequilibrios entre ellos que amenazan la paz del futuro. Crecen en general el desempleo y la pobreza, y el modelo de competitividad es fuertemente cuestionado, pues no resulta sostenible en el mediano plazo. Se formulan propuestas cada día más serias y completas de nuevos modelos de desarrollo global basados en la responsabilidad integral, y se postulan conceptos como la atractividad de las regiones en sustitución de la competitividad. Cada día se formulan más propuestas, hasta ahora desoídas, para que los recursos financieros sean Dr. José Luis Fernández durante el XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería 24 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �José Luis Fernández Zayas destinados preferentemente a la creación de infraestructura humana y física, esto es, para acrecentar el capital social. La función del gobierno es cuestionada por casi todos los sectores, y se hace caso omiso todavía a las nuevas tendencias internacionales que colocan a los tres niveles de gobierno como socios activos de la producción, como generadores de riqueza en conjunto con el sector privado. Se cuestiona que México no disponga de un gobierno gestor de nuevas oportunidades de negocio, aquí y en el exterior, que fomente con sus tareas y estímulos fiscales la creación de riqueza y empleo, y proteja apropiadamente el mercado interno, en concordancia con las prácticas de los países avanzados. Nuestra política se alinea con la delegación del desarrollo a las leyes del mercado a ultranza, más que en los Estados Unidos, y no atiende las nuevas teorías del estado, cada vez más populares y efectivas en Europa, que orienta las decisiones y los recursos a satisfacer las necesidades integrales de la sociedad. En el sector educativo se sostiene que las licenciaturas mexicanas, de cinco años de duración, tiene claras ventajas sobre los modelos de los países con los que competimos (que pertenecen a los acuerdos con el TLC y la OCDE), de menor extensión. Sin embargo, la disparidad de nuestros niveles de calidad y modos de certificarla suelen ser de preocupación. Ahora, más que facilitar la absorción de conocimientos e información, se debe desarrollar la habilidad de aprender toda la vida, y reforzar la función formativa: fortalecer la personalidad, la capacidad de gestión y negociación; abrazar claros estándares éticos y de conducta, con elevados valores personales; Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 fomentar la creatividad y el pensamiento original y valiente; desarrollar capacidades crecientes, destrezas plurales, habilidades profesionales, actitudes y aptitudes clase mundial. Y no es fácil prever cómo los esquemas actuales de evaluación, certificación y auditoría académica podrían propiciar los cambios de enfoque que se requerirán. Ya en el plano del desarrollo profesional, la rica aunque incipiente experiencia de algunas firmas mundializadas ilustra la fructífera heterogeneidad de la competencia internacional. Para exportar, se requiere consolidar una compleja red de alianzas estratégicas con capitales y culturas muy disímbolas. Apenas se atisba la necesidad de una cultura de las opciones de la globalidad. Deberá motivar serios esfuerzos de planeación nacional con una participación clara del sector oficial. El trípode gobierno-empresauniversidad, necesario en extremo, con una óptica nacional compartida, no es lamentablemente preocupación del gobierno actual. Las recomendaciones internacionales, las peticiones de las cámaras y los voceros del sector privado, así como de los órganos colegiados, siguen ignoradas a favor de una política de atención a ciertos indicadores macroeconómicos ya superadas, obsoletas. En buena parte, el perfil de la ingeniería nacional se ha subdesarrollado como resultado de una ignorancia de procedimientos para incorporarse a la producción de bienes y servicios, así como para desarrollar y mantener la infraestructura. Por razones históricas, los dueños del capital que aún conservan su tarea de producción en México prefieren tecnología de importación. En términos relativos, nuestra capacidad nacional para incorporar en la economía a las tres grandes revoluciones del momento (la mecánica cuántica, la computación y la biología molecular) se mengua progresivamente, y se privilegia la perspectiva de la pérdida gradual de la autonomía. 25 �Notas para una nueva ingeniería mexicana LAS IMPLICACIONES AMBIENTALES DEL ENTORNO GLOBAL En el futuro, se tendrán estándares de intercambio muy claros, en particular en el proceso de integración de las actividades productivas y de desarrollo con mucha atención a la calidad del entorno. La ingeniería ambiental, potente entenado de la ingeniería sanitaria, más que una nueva especialidad se convierte en necesario sustrato de toda capacitación en ingeniería. Como ella, varias otras disciplinas se erigen en capacidades indispensables del ingeniero de toda denominación, lo mismo el idioma y la cultura ingleses, la computación, la telemática y la informática avanzada. Se tiene especial preocupación por el maltrato ambiental, que nos coloca en desventaja internacional. Casos extremos como la escasez y mala calidad del agua, la contaminación atmosférica en el valle de México, la producción descontrolada de sólidos y líquidos tóxicos que no se procesan o confinan legalmente, la pepena y el reciclaje son temas de urgente atención, especialmente en la ingeniería nacional. Si se propone la certificación voluntaria o las de carácter global como ISO 14000 se advierte la enorme brecha que deben salvar las empresas y la baja colaboración que pueden recibir del sector oficial. Nuevamente, se evidencia una baja cultura del cuidado ambiental. Frente a estos conflictos habrá que destacar que aún no hemos alcanzado un nivel de debate público aceptable. En el caso del agua, las disputas por su uso entre las cuencas destinadas a la agricultura y las ciudades hacen evidente la necesidad del acuerdo público. Remontado el obstáculo político habrán de redefinirse la participación rural en el riego de la mecánica 26 financiera, los esquemas permisibles de participación del capital privado, y la responsabilidad social, en el marco de una ética integral bien entendida. DIRECCIÓN DE DESARROLLO La comunidad de los ingenieros todavía debe definir, junto con el concepto del país que ambicionamos en tres o cinco décadas, qué atributos queremos del proceso de desarrollo. Este debe contener las aspiraciones nacionales de bienestar y felicidad sociales, de vivir en paz con un confort razonable, con acceso creciente a la educación superior. Deberemos definir cómo queremos medir el progreso, más allá del PIB per cápita. Para destacar en el concierto de las naciones, se habrán de identificar los espacios que más convienen, los que permiten aprovechar ventajas comparativas y desarrollar ventajas competitivas. El propósito de participar en el ámbito internacional debe estar claro, y sus méritos y desventajas deben estar bien entendidos. Una noción adicional es la brutal transformación que sufren los elementos del intercambio internacional: en el uso del idioma, la cultura legal, las alianzas estratégicas indispensables, la optimación del financiamiento, la participación en el riesgo, y demás factores de novedad. Aunque pareciera innecesario, se debe repetir que en la ausencia de México como factor cultural en la nueva integración global, ésta carece de tonos mexicanos. La mexicanidad, como se la quiera definir, está conspicuamente ausente de las nuevas tendencias del mundo. Esto también ocurre en el intercambio comercial, que evidencia que nuestra presencia en el mundo se minimiza, en tanto somos literalmente conquistados por productos extranjeros. Aunque tal vez sea menos claro, en el intercambio cultural también somos cada vez menos significantes. Ésta es una amenaza formidable a la supervivencia de nuestra nación como independiente y autónoma. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �José Luis Fernández Zayas Preocupa además que la evolución en las empresas ha sido poco sostenible. El capital de la empresa nacional ha preferido la tecnología importada y por tanto ha marginado a la nacional. Una razón es que el estándar de nuestra tecnología no se reconoce en México como de clase mundial. Como se dice mucho en el mundo empresarial, una empresa no es sostenible si no se apropia de su tecnología. Por tanto, muchas empresas pueden desaparecer. CONCLUSIONES En función de los trabajos analizados, las cuatro principales conclusiones de esta contribución son: 1. La mexicanidad tendrá una oportunidad de sobrevivir y fructificar sólo si se integra con elementos de éxito en el intercambio global, que se ajustan a la cada vez más normalizada manera del discurso internacional. Es indispensable definir nuevas condiciones de desarrollo socioeconómico en las que la economía del mediano plazo sea previsible, exitosa y sostenible, de las que se desprenderán tareas de producción y oportunidades triunfadoras de intercambio internacional. Será primordial diseñar y construir los mecanismos de producción de riqueza y empleo que se requiere para asegurar el bienestar y la paz de la sociedad. 2. El rumbo de una ingeniería mexicana para el futuro será consecuencia de las tareas que habrán de abordar, con calidad mundial ganadora, para recuperar de manera Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 sostenible nuestra economía y nuestros espacios culturales. Deberán definirse códigos de ética que refuercen la correlación entre las ambiciones del ingeniero y el bien común 3. Para efectuar la reingeniería de las carreras profesionales habrá primero que pensar en una cabal reingeniería del país. Una tarea inmediata de gran importancia para el ingeniero es la planeación del futuro del país y de cómo lograrlo. La procuración de los recursos para financiar el desarrollo será resultado consecuente del esfuerzo de planeación, no como en el presente, en el que la expectativa de recursos determina la naturaleza del esfuerzo de desarrollo. La relación del ingeniero mexicano con el gobierno será equilibrada cuando el gobierno gestione oportunamente la producción de recursos, en atención a la exigencia social, y el ingeniero ponga a la disposición de la sociedad los métodos y procedimientos necesarios. 4. El ingeniero del futuro requerirá nuevas capacidades y destrezas en la procuración y apropiación de conocimientos nuevos, tanto técnicos y científicos como de gestión; creatividad y originalidad en el abordaje de los problemas del país, y excelencia en los métodos. Sin embargo, los aspectos técnicos son los más fáciles de evaluar y certificar, y habrá más atención a ellos en la comparación entre profesionales de distintas escuelas y naciones. Las universidades y sus comunidades de egresados deberán participar de manera focal en la definición de estas tareas, si no por otra razón, por la necesidad de la brújula que oriente los esfuerzos para el entrenamiento de los nuevos profesionales. 27 �Salas de conferencias: Sonido vs. ruido Ricardo Garza Castaño* Fernando J. Elizondo Garza* RESUMEN Es común encontrar en una sala de conferencias una lucha entre sonido y ruido; entre el conferencista y los sonidos distractores. En esta ponencia se discuten, para dichos espacios, los problemas acústicos más comunes y sus causas, y se plantean algunas soluciones de carácter general. ABSTRACT It's usual to find in a meeting room a fight between sound and noise; between lecturer and distracting sounds. In this conference will be discussed the most common acoustic problems in such spaces, its causes and the solutions in a general way. entonces podemos concluir que al asistir a las salas de conferencias es común escuchar ruidos. En esta ponencia trataremos de puntualizar y llamar su atención sobre los problemas, causas y soluciones de la acústica de las salas de conferencias. II.- EL DEBER SER. Las salas de conferencias deben *ser un espacio con ciertas características acústicas que permitan facilitar la transmisión del mensaje presentado por un orador, ponente o conferencista. Podemos, a partir de lo anterior, definir la siguiente PREMISA ACUSTICA "Los oyentes deben percibir confortablemente sólo lo que el orador expone o presenta". I.- INTRODUCCIÓN. La asistencia a diversos eventos sociales, musicales y científicos en un mismo centro de convenciones de un hotel, nos ha hecho reflexionar sobre el mal uso y la improvisación que caracterizan normalmente a este tipo de espacios. También nos llama la atención la proliferación de espacios para "usos múltiples" y las "remodelaciones" de espacios en hoteles para crear "centros de convenciones ", los que, por cierto, son rentados para todo tipo de eventos. Estos espacios, por supuesto, no contemplan que cada tipo de evento requiere de una acústica diferente. Si recordamos todo lo que en alguna ocasión hemos escuchado al asistir a una sala de conferencias además del mensaje del conferencista, y recordando que Ruido se define como:1 "Cualquier sonido indeseable o desagradable" 28 * Laboratorio de Acústica de la FIME-UANL fjelizon@uanl.mx Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Ricardo Garza Castaño, Fernando J. Elizondo Garza • Ruidos de la sala de conferencias contigua: voces, aplausos, risas, otra conferencia. IV.- CAUSAS. El reflexionar sobre estas situaciones nos conducirá al análisis de cuales fueron sus causas, pudiéndose clasificarlas como: a) Diseño acústico.- Mal o inexistente diseño acústico de la sala. La acústica no es adecuada para su uso, o en muchos casos para su multifuncionalidad. b) Equipos.- Mala selección, compra o instalación de equipos, como pueden ser: aire acondicionado, equipo de sonido, etc. III.- ¿QUÉ ESCUCHAMOS EN UNA SALA DE CONFERENCIAS? Si reflexionamos sobre lo que hemos escuchado en una sala de conferencias, nos daremos cuenta que, además de escuchar al conferencista, tenemos: • Personas hablando durante la presentación. • Música de fondo. • Ruido de equipos de computación ( teclado, mouse, impresora, etc.). • Ruido de personas de la organización (organizadores, edecanes, personal del hotel). • Ruido de los apagadores al encender o apagar la luz. • Ruido de teléfonos celulares o bippers, • Ruido del sistema de aire acondicionado. • Reparaciones del hotel en otras áreas. • Ruido del medio ambiente contiguo (a través de ventanas o puertas). • Puertas abriéndose y cerrándose. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 c) Mantenimiento.Mal o inexistente mantenimiento de equipos e instalaciones, tales como aires acondicionados, elevadores, balastras, etc. d) Organización.- Otras causas se relacionan con errores de la organización o de la administración del hotel. Como ejemplos podemos mencionar: el manejo de la entrada y salida de personas a las salas, la ubicación del lugar para el café, la preparación de la sala para la siguiente conferencia, reparaciones en cuartos cercanos, etc. V.- PROPUESTAS. De lo anterior, sin entrar en detalles, podemos sugerir algunas recomendaciones de carácter general para mejorar la acústica de las salas de conferencias: a) Difundir el concepto de que es más práctico y económico tomar en cuenta los aspectos acústicos desde el diseño de las salas que 29 �Salas de conferencias: Sonido vs. ruido arreglar los errores que se generan construirlas sin contemplar este factor. al b) Vender la idea a arquitectos e ingenieros de que no solo deben considerarse los aspectos estéticos y de funcionalidad básica al diseñar las salas, sino que deben considerarse otros aspectos, entre ellos el acústico. c) Que según el uso de un lugar son sus requisitos acústicos, lo que implica que una sala de usos múltiples debe tener una acústica variable y no una acústica promedio. d) Que al seleccionar el lugar de una reunión se tome en cuenta la acústica de los recintos disponibles para el evento. e) Al seleccionar equipos de apoyo para las salas de conferencias considerar aquellos que sean más silenciosos. BIBLIOGRAFIA 1. CYRIL M. HARRIS; "Handbook of acoustical measurements and noise control", 3a. Ed., McGraw Hill, 1991, U.S.A. 2. JOSEPH POPE; "Sound in the meeting room - A listener's perspective", Paper 2aNS1, 126th Meeting, Acoustical Society of America, Oct. 1993, Denver, U.S.A. 3. VERN O. KNUDSEN & CYRIL M. HARRIS; "Acoustical designing in architecture", Edición de la Acustical Society of America, 1980, U.S.A. 4. LESLIE L. DOELLE;"Environmental acoustics", McGraw Hill, 1972, U.S.A. 5. M. DAVID EGAN; "Architectural acoustics", McGraw Hill, 1988, U.S.A. f) Instalar correctamente y dar mantenimiento a los equipos e instalaciones de las salas de conferencias. g) Al organizar un evento cuidar: el flujo de personas, el servicio de café, y cualquier aspecto que se traduzca en ruidos indeseables. h) Exigir a la administración de la sala de conferencias que evite cualquier actividad que produzca ruidos. 30 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Controlador basado en redes neuronales para sistemas mecánicos Martha I. Aguilera Hernández * Jesús de León Morales ** Resumen: Este artículo presenta un estudio experimental de un controlador basado en redes neuronales diseñado para sistemas mecánicos que tienen menos actuadores que grados de libertad. El controlador es aplicado a un equipo de péndulo invertido para mostrar su desempeño. controladores. Por ejemplo, la linealización por pasividad, retroalimentación de estado,1,3,4 linealización de entrada-sálida8 y técnicas basadas en métodos de Lyapunov. Sin embargo, el problema no se ha resuelto completamente, sobretodo para los sistemas subactuados, y el estudio continúa para encontrar caminos alternativos. 1. INTRODUCCIÓN Los controladores se utilizan en muy diversas áreas, básicamente en aquellas en donde la automatización es el elemento primordial para el desarrollo de sus aplicaciones. Estos controladores deben ser robustos para asegurar estabilidad y mantener un desempeño aceptable bajo condiciones adversas de operación.9 En el área de los sistemas mecánicos se ha presentado como un problema de control el caso cuando el número de entradas (actuadores) es menor que el número de salidas (grados de libertad). Un ejemplo de ello son los robots subactuados (sistemas con menos controles que variables a controlar), el péndulo invertido en donde la velocidad lineal del carro representa la entrada del sistema, la posición angular del péndulo y lineal del carro son las correspondientes salidas medibles del sistema. El péndulo invertido es un ejemplo clásico usado como prototipo de prueba. Es un sistema mecánico inestable cuando se encuentra en posicion vertical, y el estudio de sus dinámicas es importante para el análisis de sistemas que tienen que mantenerse proximos a un punto de equilibrio inestable. Ejemplo de ello son los sistemas robóticos móviles con patas, sistemas de navegación o antenas espaciales. En la literatura, se pueden encontrar diferentes enfoques para resolver este problema de diseño de Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Fig. 1. Modelo de un robot caminante. Por otra parte, las redes neuronales *han sido utilizadas en la última década en diferentes aplicaciones, principalmente en la adaptación de los parámetros de un sistema cuando el modelo se desconoce. Entonces, vale la pena preguntarse ¿es posible utilizar las técnicas de redes neuronales para resolver el problema de control de sistemas subactuados? En este artículo se presenta una propuesta en donde se introduce un método para diseñar un controlador basado en redes neuronales que, combinado con técnicas de control lineal, resuelve el problema de control que se presenta en sistemas * Instituto Tecnológico de Nuevo Laredo, Departamento de Ing. Eléctrica, 88240 Nuevo Laredo, Tam., México E-mail: aguilera@teclaredo.edu.mx, **Universidad de Nuevo León, Departamento de Ingeniería Eléctrica, 66450 San Nicolás de los Garza, N. L., México, E-mail: jleon@ccr.dsi.uanl.mx 31 �Controlador basado en redes neurales para sistemas mecánicos con menos entradas que salidas. En este procedimiento, la idea principal consiste en definir una nueva salida que iguale el número de entradas y salidas. Esta nueva salida es diseñada mediante técnicas de redes neuronales que garantizan el desempeño del controlador propuesto. Además, se presenta el análisis de estabilidad del sistema en lazo cerrado. posición vertical y colocar al carro en una posición deseada. El artículo está organizado como sigue: En la sección 2, se presenta el modelo matemático que representa al Péndulo Invertido. El controlador basado en redes neuronales será derivado en la sección 3. En la sección 4, se muestran los resultados de simulación y de experimentación obtenidos. Finalmente, se presentan las conclusiones de este trabajo. El carro está equipado con un motor y un potenciómetro y se desliza por un riel. Estos están acoplados a un mecanismo que introduce la fuerza al sistema y mide la posición del carro y la posición del péndulo. Los datos se retroalimentan a una computadora 80486 por medio de una tarjeta de adquisición de datos. En esta computadora se realiza el tratamiento de los datos y la programación del control utilizando lenguaje C. La velocidad lineal y angular pueden ser determinadas en forma indirecta por medio de la medición de la posición lineal del carro y el ángulo del péndulo. El equipo de péndulo invertido utilizado para estos experimentos se muestra en la Fig. 2.2. 2. MODELO DEL PÉNDULO INVERTIDO El péndulo invertido consiste de una barra (péndulo) colocada en la parte superior de un carro con ruedas el cual se mueve a través de un riel. Este sistema se muestra en la Fig. 2.1 El carro y el péndulo están restringidos a tener un movimiento horizontal. α Pendulum Cart Rack Fig. 2.1 Péndulo Invertido El equipo de instrumentación consiste de un actuador que controla la velocidad lineal del carro y dos sensores que miden la velocidad lineal del carro y la posición angular del péndulo. El objetivo de control es mantener en equilibrio al péndulo en la 32 Fig. 2.2. Equipo de Péndulo Invertido El tiempo de muestreo es de 4 ms, la masa del carro es de 455 grms., la máxima velocidad es de 1.09m/s, la máxima aceleración es de 3.0 m/s2, la Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Martha I. Aguilera Hernández, Jesús de León Morales longitud del riel es de 0.914m., el diámetro del péndulo es de 1.27 cm., la longitud de 0.61 m., la masa es de 210 grms y el motor tiene una velocidad máxima de 6000 rpm. El modelo matemático del péndulo invertido está dado por el siguiente sistema de ecuaciones diferenciales, basadas en consideraciones Lagrangianas. .. ..   (m1 + m 2 ) z + m 2 l α cos(α ) − m 2 l α sin (α ) = u : p  .. ..  m l α cos(α ) − 4 m l 2 α − m glsin (α ) = 0 2 2 2 3  X =[ ] ∑ donde z representa la posición lineal, u = fuerza de entrada al carro ( Ν) , m1 = masa de la barra (péndulo, unidades Kg), m2 = masa del carro (Kg), l = longitud del péndulo, α = ángulo de desviación con respeto a la posición vertical, g = fuerza gravitacional. Definiendo el vector q = (z , α ), entonces tiene la forma descrita por 3 ∑ p .. .  .    ( ) + : , ∑ MS  M q q C  q q  q = Qu    donde q es el vector ( n ×1) de coordenadas generalizadas de la articulación. M ( q ) es una matriz simétrica, positiva definida de dimensión ( n×n) , la cual es llamada matriz de inercia.  .. C  q, q  q es el vector ( n × 1) de las fuerzas   centrífugas y de coriolis. Q es una matriz constante de dimensión n × m de rango m, u es el vector de control ( m × 1) con m ≤ n . En este modelo, la fricción no se ha tomado en cuenta. Si se utiliza el siguiente cambio de coordenadas Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 T el sistema se puede escribir en una MS representación de espacio de estado estándar ∑ NL .. 2 ∑ .   = q T q T    T X 2T X 1T   − M  X 2 −1 (X 1 )C (X 1 , X  .  X : .  X  2 )X 1 2 2    =      +  M   −1 0   ( X 1 ) Qu  que es un sistema no lineal afín en la entrada que se representa en la forma compacta por ! . La salida está dada por ( ) ( ) X = f X +g X u y = q = h(x) = X 1 Aplicando linealización tangente al sistema mecánico ∑ NL alrededor del punto de equilibrio [ x c = x cT1 o ] T con x = X − x c se obtiene la siguiente representación lineal ∑ L . :  x = Ax + Bu  donde 0 n× n   −1 A =  ∂M ( x c )C ( x c )  ∂x   0  B =  −1 n×m   M ( x c )Q  I n× n   ∂C −1 ( x c )  M ( xc ) ∂x!  ∑ Nota 1: De 3, la estabilidad asintótica de L depende de los ceros finitos no lineales en x c Además, el sistema no lineal, bajo la acción de linealización tangente, puede ser estabilizado si el sistema lineal obtenido es controlable. La 33 �Controlador basado en redes neurales para sistemas mecánicos importancia de la linealización tangente es que el sistema ∑ NL en lazo cerrado mediante un control no lineal es equivalente al sistema ∑ L en lazo cerrado con un control lineal de la forma u= ∂h ∂x (x c )x = Kx . 3. DISEÑO DEL CONTROLADOR BASADO EN REDES NEURONALES Las señales de referencia consideradas pueden ser modeladas por medio de un sistema dinámico denominado exosistema, que está representado por Σ e  . : ω = S ω  donde ω ∈ Rr es el conjunto de variables de entrada exógenas. El exosistema tiene la propiedad de Estabilidad Neutral, es decir, todos los eigenvalores se encuentran en el eje imaginario alrededor de ω = 0. La utilidad básica del exosistema es la de proveer una señal de referencia “persistente” al sistema. El problema de regulación de salida consiste en probar la estabilidad en lazo cerrado del sistema ∑ L usando el control dado por u = Kx + Lω donde K y L son matrices que se eligen tal que el error de seguimiento e definido como e = Hx + Qω tienda a cero cuando el tiempo tiende a infinito, para todo estado inicial y para toda entrada exógena.7 Definiendo una nueva entrada a ser controlada como y c = Hx (donde H es una combinación lineal de estados conocida) se procede a diseñar una ley de control que siga una señal de referencia tal que el error de seguimiento tienda a cero 34 exponencialmente. Para esto, primeramente se consideran las siguientes suposiciones Suposición 1. neutralmente. El exosistema es estable Suposición 2. El par (A, B) es estabilizable. Suposición 3. Todas las componentes del vector de estado de la planta, H y las variables exógenas son conocidas. Lema 1. Bajo las suposiciones 1 a la 3. Considere el sistema lineal c con un controlador de la = + ω forma u Kx L ∑ ∑ c  . :  x = Ax + Bu  y c = Hx con H ∈ R m×n y un exosistema descrito por ∑ :  ωyref=S=ω−Qω e . donde ω ∈ R r es el conjunto de variables exógenas de entrada. Si se define el error de seguimiento como e = Hx + Qω . Entonces, el error de seguimiento tiende exponencialmente a cero cuando el tiempo tiende a infinito si H ( A + BK ) = − a o H ; HBL = − QS − a o Q; ao ∈ R + (1) Prueba: Del teorema 4 (sección 6 y detalles en [7]), se tiene Σs : { ∏ S =( A+ BK ) ∏ + BL H ∏ + Q =0 donde Π se selecciona de modo que sea solución de estas ecuaciones. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Martha I. Aguilera Hernández, Jesús de León Morales ( ) Si se selecciona H A + BK = −a o H , donde H representa el eigen-vector izquierdo de la matriz ( A + B K ) asociado al eigen-valor −a o , y se multiplica por H la parte izquierda de la primera ecuación de ∑s , y sustituyendo en la segunda ( H∏=−Q) , se obtiene − Q S − a o Q = HBL (2) Entonces, las dinámicas del error de seguimiento e están dadas por . . . e = H x + Q ω = HAx + HBu + QS ω El cálculo de H usando la Red de Tres Capas (MNN) se muestra en la Fig. 3.1, donde x representa los estados, h representa los pesos de la MNN, q representa las cantidades en la capa escondida. El vector de entrada dado por x = ( x1 , x 2 ,⋅ ⋅ ⋅, x N ) se aplica a la capa de entrada. T Las unidades de entrada distribuyen estos valores a las unidades escondidas. Sin pérdida de generalidad, se asume que la activación del nodo es igual a la entrada de la capa, por lo tanto se tiene que la salida de la capa escondida es dada por xiT . El algoritmo de aprendizaje (es decir encontrar el conjunto de pesos adecuados) que se utilizó es una técnica denominada de descenso acelerado. Sustituyendo el control u = Kx + Lω , en la ecuación anterior, se obtiene . e = H ( A + BK ) x + HBL ω + QS ω Al aplicar (1) en la ecuación anterior resulta que la dinámica del error está dada por . e = − a O (Hx + Q ω )= −aoe Esto demuestra que el error de seguimiento tiende a cero exponencialmente con una razón de convergencia dada por a o . ! En la demostración anterior, se hizo la suposición de que H es conocida Sin embargo, esto no es siempre posible. Para resolver este caso, se utiliza una Red Neuronal Multicapa (Multilayered Neural Network (MNN)) para identificar los coeficientes de H. Unas de las arquitecturas de redes más populares es la de Propagación hacia atrás. Una red de este tipo con tres capas es utilizada y permite aproximar una gran variedad de funciones lineales y no lineales con una precisión aceptable.5 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Fig. 3.1. Red Neuronal de tres capas. El objetivo de utilizar MNN es minimizar el error de seguimiento dado por e = yc − yref usando la técnica de descanso acelerado. De acuerdo a 6(p.98) los pesos de la capa de salida pueden ser determinados por medio de h( t + 1) = h( t ) + ∆h( t ) En particular, para una salida lineal, se tiene h o ( t + 1) = h o ( t ) + ζex T . 35 �Controlador basado en redes neurales para sistemas mecánicos donde el factor positivo ζ < 1 es llamado el parámetro de razón de aprendizaje y el superíndice “o” se utiliza para definir los valores de salida. Entonces, se tiene que el gradiente de H está dado por dH = − ζ ex T dT con ley de control u = Kx + Lω y ley de . adaptación dada por H = ζexT , donde ζ > 0 es el parámetro de razón de aprendizaje de la red. Entonces el problema de regulación de salida mediante información total está resuelto si y sólo si las ecuaciones ∏ S = ( A + BK )∏ + BL  H ∏ +Q = 0 ∑ Ahora, considere el sistema lineal c controlado por la entrada u y teniendo como salida y c donde los coeficientes de H son determinados mediante la ley de adaptación dada por ζex T , tal que el error de seguimiento e tienda a cero exponencialmente. El esquema general se muestra en la Fig. 3.2. tienen solución. Además, el error de seguimiento tiende a cero exponencialmente con una razón de convergencia dada por ( a O + ζ x 2 ) . Prueba. La primera parte del lema se demuestra en forma similar al lema 1. Solamente se probará aquí que el error de seguimiento tiende a cero exponencialmente. La dinámica del error de seguimiento está dada por . . . . e = H x + H x+ Q ω . Usando la ley de adaptación H = ζ ex T , la dinámica del error toma la forma . . e = − ζ ex T x + H (A + BK )x + HBL ω + Q ω Fig. 3.2. Esquema General El problema de regulación de salida con H determinada por la Red de tres capas (MNN) se establece mediante el siguiente lema. . Lema 2 Considere el sistema ∑ cl : 36 .  x = (A + BK )x + BL ω .  ; ω = S ω  e = Hx + Q ω   Aplicando las mismas condiciones dadas en (1) del lema 1, se tiene que la dinámica del error de seguimiento está dada por e = −ζ x H ∈Rm×n S ∈Rm×r Q∈Rm×r 2 ( e − a o (Hx + Q ω ) = − a o + ζ x 2 )e Entonces el error de seguimiento tiende a cero exponencialmente con una razón de convergencia dada por ( a o + ζ x 2 ) . Esto completa la prueba. ! Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Martha I. Aguilera Hernández, Jesús de León Morales 4. RESULTADOS DE SIMULACIÓN Y EXPERIMENTACIÓN La aproximación lineal de ∑ p alrededor del punto de equilibrio x o está representada por ∑ L.: . x = Ax + Bu donde 0   0  3m2 g  A= 4m1 + m2  3 gl  (m1 + m2 )  l ( 4m + m ) 1 2  0 1 0 0      0 0 1 0   4  0 0 0  B =   (4m + m )  1 2    −3   0 0 0   l (4m + m )   1 2   El sistema de ecuaciones ∑ L que describen al péndulo invertido fueron simuladas con los siguientes valores nominales g = 9 . 8 , l = 0 . 61 , m 1 = 0 . 455 , m 2 = 0 . 210 El valor del parámetro ζ utilizado en la ley de adaptación fue de 0.005. Los valores iniciales de los pesos se fijaron a 0.5. Las simulaciones se desarrollaron con Matlab . La razón de aprendizaje de la MNN se muestra en 4.1. Se puede observar como la red MNN se entrena hasta que el error se reduce a una valor menor de 0.001. Las gráficas 4.2 a 4.5 muestran el comportamiento obtenido en simulación y experimentación del sistema en lazo cerrado. La Fig. 4.2 muestra la posición del ángulo α , donde a pesar de mostrar unas oscilaciones al inicio, éstas se van haciendo más pequeñas hasta que alcanza el objetivo. El tiempo en que lo logra es menor a 4 segundos. La posición del carro y la velocidad lineal se muestra en las Fig. 4.3 y 4.4. respectivamente. Fig. 4.1. Error y Razón de aprendizaje de MNN. Fig. 4.2. Posición Angular Fig. 4.3. Posición del carro Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 37 �Controlador basado en redes neurales para sistemas mecánicos una gran aplicación ya que con la ayuda de técnicas lineales, la red neuronal puede resolver el problema de control de los sistemas mecánicos que tienen menos actuadores que grados de libertad. Como trabajo futuro se considerara la introducción de la fricción en la derivación del modelo. Fig. 4.4. Velocidad del carro Fig. 4.5. Señal de Control También se puede observar que las gráficas de simulación y experimentación son semejantes. El péndulo se mantiene cerca del cero durante los movimientos del carro hasta alcanzar la posición deseada. En la Fig. 4.3, la posición del carro se mantiene en su punto fijo mostrando pequeñas fluctuaciones, las que le permiten mantener en equilibro al péndulo. La demanda de acción de control (voltaje) es aceptable de modo que no se tendrá una saturación del actuador. 5. CONCLUSIONES Los resultados de simulación y experimentación obtenidos, vía un prototipo de laboratorio de un péndulo invertido, muestran que el uso de redes neuronales es una opción viable de control. Al aplicarse el control propuesto al péndulo invertido, este alcanza el punto de equilibrio deseado y se mantiene muy cerca de él. Los resultados muestran que el método utilizado además de ser simple, tiene 38 BIBLIOGRAFIA 1. A. Isidori, “Nonlinear Control Systems”, Second Edition, Ed. Springer Verlag, N. Y., 1989. 2. H. Nijmeijer, and A. J. van der Shaft, “Nonlinear Dynamical Control Systems”, Ed. Springer Verlag, N. Y., 1990. 3. B. Andréa-Novel, “Commande non linéaire des robots”, Thesis, Traité des Noveulles Technologies. série Automaitique, 1988. 4. R. Mariano, P. Tomei, “Nonlinear Control Design”, Ed Prentice Hall, 1995. 5. L. Jin, P. N. Nikiforuk, M. M. Gupta, “Direct adaptive output tracking control using multilayered neural networks, IEEE Proceedings, Nov. 1993, pp. 393-398. 6. J. A. Freeman, D. M. Skapura, “Neural Networks: Algorithms, Applications and Programming Techniques”. Ed. Addison Wesley, 1992. 7. Knoblouch, Isidori, Flockerzi, “Topics in Control Theory”. Ed. Birkhauser. 8. Hauser, Sastry, Kokotovic, “Nonlinear Control Via Aproximate Input-Output Linearization: The Ball and Beam Example” IEEE Transactions on Automatic Control. Vol. 37, No. 3, March 1992. 9. H. Iordanou, B. Surgenor, “Experimental Evaluation of the robustness of Discrete Sliding Mode Versus Linear Quadratic Control”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 5, No. 2, March 1997. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Situación actual y perspectivas de la educación en ingeniería en México Parte I: Diagnóstico ♦ Diódoro Guerra Rodríguez* INTRODUCCIÓN ♦ En primer lugar, deseamos agradecer la invitación para participar en este Congreso Nacional organizado por la Academia Nacional de Ingeniería y la hospitalidad de la Universidad Autónoma de Nuevo León. La temática señalada, el objeto del Congreso, y la asistencia de académicos y expertos nacionales e internacionales, nos permite afirmar que este evento reviste gran importancia, por el impacto y significado de la ingeniería en el contexto de un país que, como México, advierte en el conocimiento y en sus aplicaciones la fórmula para lograr un desarrollo sustentable y mejores condiciones de bienestar social. Al abrir espacios de reflexión como este foro, se puede contribuir de mejor manera al análisis objetivo de opciones y alternativas viables para coadyuvar a consolidar el proyecto de nación para el nuevo milenio, en dimensiones estratégicas como la educación y la investigación científica así como en áreas fundamentales de la formación profesional, como las de la ingeniería. El tema de mi participación es: "La situación actual y perspectivas de la educación en Ingeniería en México" para ello mi exposición se presenta en cuatro apartados. En primer lugar, sitúo el problema en el marco de la revolución científica y tecnológica que caracteriza a la época actual. Enseguida planteo cuestiones vertebrales tanto para la educación como para la investigación como sustento del quehacer de las Ingenierías, en cuanto a las repercusiones que los cambios tecnológicos provocan en ellas; posteriormente, me permito formular brevemente un análisis referencial, además de los retos y perspectivas de la ingeniería en este contexto de cambio científico y tecnológico, y las necesidades de aplicación de los resultados de la investigación científica y, finalmente, hacemos una serie de propuestas que, en mi opinión, deben constituir parte de las estrategias para la consolidación e impulso de las ingenierías y del desarrollo del país. 1. EL SIGNIFICADO DE LA REVOLUCIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA DE NUESTROS TIEMPOS ♦ Conferencia presentada el 19 de Mayo de 1999 en el XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería realizado en la Ciudad de Monterrey. En esta Primera Parte se presenta un diagnóstico de la Educación en Ingeniería en México, en el próximo número de INGENIERIAS se publicará la segunda parte, en la cual el autor presenta una serie de propuestas sobre este importante tema. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 ∗ Resulta claro que en la actualidad los temas del saber, la tecnología y de la educación deban ocupar un lugar prioritario en la agenda de discusión de las sociedades del mundo. Los temas de la educación y del conocimiento, están ligados a los grandes problemas ∗ Director General del Instituto Politécnico Nacional 39 �Situación actual y perspectivas de la educación en ingeniería en México del crecimiento, del bienestar y de la democracia. En buena medida, los logros o complicaciones en torno a tales problemas, estarán condicionados por la capacidad de los sistemas educacionales de organizar, transmitir, reproducir y distribuir equitativamente conocimientos y capacidades. A partir de la década de los ochenta pareciera gestarse una nueva sociedad en la que la información constituye un elemento determinante de su quehacer cotidiano que nos sumerge en un proceso de modificación de nuestras formas de vida conocido como globalización de la cultura y mundialización económica, producidos substancialmente por fuerzas y factores derivados del avance técnico y científico. Esta era tecnoglobal plantea, como nunca antes, la necesidad de impulsar la productividad y competitividad como condición para mejorar el nivel de vida de la población de modo sostenido y duradero. Participar en una competitividad como la que determina las actuales condiciones mundiales, implica competencia integrada de sectores económicos, condiciones sociales, sistemas educativos y políticos de desarrollo científico y tecnológico, es decir, que compiten las sociedades y los países no sólo las empresas. en el que éste ha alcanzado un ritmo vertiginoso, la brecha entre investigación científica y desarrollo tecnológico se ha ido reduciendo cada vez más en los países altamente desarrollados, estableciéndose una estrecha vinculación entre la creación de conocimiento y sus aplicaciones, cuya expresión más representativa se encuentra en nuevas tecnologías tales como: microelectrónica, comunicaciones satelitales, la biotecnología, la robótica y la automatización, cómputo e informática, el conocimiento de la materia, nuevas energías y nuevos materiales, que se diferencian de las tradicionales precisamente por el grado de intensidad con el que hacen uso de los conocimientos científicos. Como consecuencia de esta vinculación, también se genera la exigencia de profesionales, principalmente de las áreas de la ingeniería, actualizados y capaces de, no sólo aplicar los nuevos conocimientos, sino multiplicarlos y desarrollarlos. De manera estrechamente relacionada con el avance del conocimiento y de la tecnología, se observan necesariamente avances en la enseñanza de las áreas educativas que puede hacer posible tal desarrollo, es decir, las ingenierías, básicamente. A nivel del conocimiento, se presentan implicaciones entre educación, ciencia y tecnología y, a su vez entre sus diversas ramas, mientras que en la escala social global, surge un nuevo sistema de relaciones entre lo social, lo económico y la tecnología misma. Las innovaciones impactan de modo simultáneo en un gran número de actividades sociales, económicas, productivas y culturales. La dinámica científica y tecnológica nos sigue planteando nuevos desafíos. Los países altamente industrializados con los que México está compitiendo como consecuencia de su inserción en los procesos mundiales de globalización de la economía y de apertura comercial, han realizado inversiones considerables en la investigación y desarrollo de estas nuevas tecnologías cuyos efectos multiplicadores inciden ya en forma sustantiva en los sistemas de producción mundial; pero también en la formación y mejoramiento cualitativo y permanente de los profesionales dedicados al ejercicio en áreas estratégicas como las ingenierías. En la medida en que se ha ido acelerando el avance de la ciencia, sobre todo en el siglo XX, Bajo estos principios, México necesita contar con los recursos humanos suficientemente preparados que 40 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Diódoro Guerra Rodríguez demanda la generación de una tecnología propia acorde con los tiempos y con sus necesidades de desarrollo económico, cultural y social. Para ello se requiere de una permanente actualización por parte de los egresados del nivel superior de enseñanza y de una infraestructura educativa que permita preparar a las generaciones venideras con una metodología que responda con pertinencia y calidad a las nuevas condiciones que el mundo moderno nos impone. 2. EDUCACIÓN E INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA. En México, la relación entre educación, ciencia y tecnología ha generado avances importantes. Debe subrayarse que el propio Artículo 3º. Constitucional y la Ley General de Educación establecen con claridad la responsabilidad del sistema educativo para fomentar actitudes que estimulen la educación y la innovación científicas y tecnológicas. El propio sistema educativo nacional ha estructurado espacios curriculares importantes en los que se incluyen contenidos básicos relacionados con la ciencia, hasta currículas especializadas que plantean la conducción de los estudiantes hacia las áreas científicas y tecnológicas. Esta oferta de servicios educativos lleva implícita la necesidad de formar recursos humanos adecuados a las necesidades del desarrollo económico y de la sociedad, por lo que su estructura curricular y académica se caracteriza por tener esta orientación, tanto para la formación en áreas específicas del conocimiento como para el desarrollo de la investigación básica y aplicada en áreas claves como las ingenierías. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Por lo que corresponde al tema de nuestro interés, la enseñanza de las ingenierías debe dotar a los alumnos del cuerpo teórico capaz de permitirles organizar la información necesaria y suficiente para resolver los problemas de la administración global de proyectos, de la producción, y de la innovación y el desarrollo tecnológico, así como para evaluar lo adecuado de los resultados a la función que se les asigna. En fin, una enseñanza educada en la materia, debería fomentar el carácter innovador, infundir el sentido de diversidad a las soluciones, entrenar la inteligencia para la creatividad, estimular la imaginación y educar el espíritu crítico. Debería dotar a los profesionistas del interés por conservar su mente abierta al cambio y al desarrollo humano. Las reflexiones anteriores hacen evidente el esfuerzo que se requiere realizar para que el país alcance el nivel con que el que pueda competir en un mercado en el que la ciencia, la tecnología y los recursos humanos altamente calificados y competitivos representan un papel preponderante. El cambio estructural a nivel mundial nos impone la necesidad de ofrecer a cada profesional oportunidades claras y mejores condiciones para su actualización permanente, su superación y perfeccionamiento. 3. LAS INGENIERÍAS EN EL DESARROLLO DE MÉXICO. No se podría comprender lo que es la ingeniería en el país, ni entender sus problemas y vislumbrar sus posibilidades a futuro, si no se bosquejan con perspectiva histórica por lo menos las siguientes de sus facetas: 1) el estado tecnológico de ciertas ramas industriales, 2) la enseñanza de la ingeniería en el nivel de licenciatura, 3) la investigación en ingeniería, 4) la educación de posgrado en el mismo campo y 5) la disponibilidad de agentes tecnológicos o medios de 41 �Situación actual y perspectivas de la educación en ingeniería en México enlace entre la información científico-técnica y la producción. La ingeniería es una de las actividades humanas que ha propiciado la construcción de la infraestructura en la cual se sustenta buena parte del bienestar de la población. En cierta medida, el mundo en que vivimos es producto de la ingeniería. Si hablamos de los satisfactores básicos de las necesidades sociales: alimentación, vivienda, vestido, salud, educación, energía, información y comunicaciones, por citar algunos, en todos ellos está presente la ingeniería. Ha correspondido a la ingeniería revolucionar y transformar todas las expresiones del trabajo humano. Ha intervenido en el reemplazo del trabajo manual por el automatizado, sobre todo en actividades riesgosas o agobiantes. El impacto de la profesión también se ha hecho sentir en el empleo de nuevas tecnologías que repercuten en todas las actividades humanas, como el caso de la microelectrónica que han llegado a ser la base de sistemas computarizados utilizados en la producción de bienes y en la oferta de servicios. De acuerdo con lo anterior, la ingeniería se vincula estrechamente con el proyecto nacional y se constituye en un soporte de las estructuras productivas y de servicios, por lo que representa un factor determinante para el desarrollo económico y social de México. molecular de los materiales, pasando por la planeación y dirección de empresas dirigidas a la investigación y desarrollo de medidas tendientes al mejoramiento urbano y ambiental. De igual forma, puede actuar en campos especializados como: biotecnología, explotación de recursos minerales y petroleros; energía nuclear; bioelectrónica; protección ambiental; diversas ramas industriales; agricultura; oceanografía; transporte terrestre, aéreo y marítimo; comercio, servicios turísticos y financieros. 3.1 ALGUNOS INDICADORES DE LAS INGENIERÍAS. En 1968, cien años después de fundada la Escuela Nacional de Ingenieros, el país contaba con 70 Escuelas de Ingeniería y 44 mil alumnos inscritos en 19 carreras. Se enseñaba ingeniería en 24 universidades y 14 Institutos Tecnológicos distribuidos en 25 entidades federativas. Pero tres carreras, las de Ingeniero Civil, Mecánico Electricista y Químico, abarcaban casi 60% de la matrícula total. Las facultades de esta rama de la Universidad Nacional Autónoma de México y las escuelas de Ingeniería del Instituto Politécnico Nacional como la ESIME, la ESIQIE y la ESIA, sumaban juntas alrededor del 50% de la matrícula de todas las carreras de esta área del conocimiento. En la actualidad el campo de la ingeniería es tan amplio, que los profesionales de ella pueden desempeñarse eficazmente en la realización de actividades tan disímiles que van desde el diseño e implementación de proyectos para construir puertos, carreteras y grandes complejos de ingeniería, hasta la ingeniería genética y sus aplicaciones, y la manipulación de la estructura 42 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Diódoro Guerra Rodríguez Casi 30 años después, de acuerdo con la Asociación Nacional de Universidad e Instituciones de Educación Superior, existen 416 Instituciones públicas y privadas distribuidas en todas las entidades del país, en las que se imparten 134 Programas de Ingeniería en distintas áreas del conocimiento; si consideramos en un rápido análisis las carreras con nombres similares, el espectro se reduce a 87, lo que eventualmente constituye un perfil muy amplio. Durante 1997, en estas carreras se registró una matrícula total de 424 mil alumnos. Igualmente, durante este año egresó poco más de 52 mil nuevos ingenieros en las distintas ramas (uno de cada seis provenía del Politécnico). agropecuarias, educación y humanidades, e ingeniería y tecnología, hasta lograr que estas áreas representen en el nivel de licenciatura por lo menos un 55% del total de la matrícula, y en posgrado un 50 por ciento." La composición de la matrícula responde a las nuevas expectativas del avance del conocimiento; en tal sentido, cabe señalar que cinco ramas de la Ingeniería: Industrial, Electrónica, Mecánica Eléctrica, Computación y Civil, en este orden, concentran poco más de la mitad de la matrícula. Del mismo modo, dos instancias, ambas del Sistema de Educación tecnológica: el instituto Politécnico Nacional y los Institutos Tecnológicos dependientes de la Secretaría de Educación Pública aglutinan alrededor del cuarenta por ciento de la matrícula nacional en ingeniería. Siguiendo la misma línea de análisis, y habida cuenta de la importante relación existente entre ingeniería-estudios de posgrado y desarrollo científico y tecnológico, la composición de la matrícula de maestría por área del conocimiento muestra en tercer lugar de importancia a la ingeniería y tecnología, superada incluso por educación y humanidades. En este caso, la situación se agrava, en virtud de que en los últimos diez años se registra una tendencia a descender. Para dimensionar estas cifras, veámoslas en forma global, al tiempo que recordamos la recomendación hecha por la ANUIES durante 1995, en sus "Propuestas para el Desarrollo de la Educación Superior", entre otras acciones recomendó: "Que las instituciones de educación superior efectúen un conjunto de acciones concertadas, con objeto de aumentar la proporción de la matrícula de licenciatura y de posgrado en las áreas de ciencias naturales y exactas, ciencias Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Qué ha pasado desde entonces. Como podemos observar del total de la matrícula nacional de nivel superior, las ciencias sociales y administrativas agrupan el 50%, las licenciaturas en ingeniería y tecnología participan con el 32.4 %, y el resto de las áreas de estudio registran participaciones menores al 10%. El problema es que estos porcentajes han permanecido prácticamente constantes en los últimos 10 años. Cabe destacar que en el caso del Politécnico, el 60% de su matrícula se encuentra en las áreas de Ingeniería y Ciencias Físico Matemáticas. En caso de los estudios de doctorado, en ingeniería y tecnología desciende hasta el cuarto lugar de importancia en la concentración total, con un promedio de participación del 16.3%, únicamente por arriba de las ciencias agropecuarias y de la salud. Traduciendo toda la información en resultados, en México contamos con más de 600 mil ingenieros de todas las áreas del conocimiento, lo que representa el 23.5 % de los profesionistas del país. Cabe señalar que de éstos, únicamente la mitad cuenta con cédula profesional, y presumiblemente es el mismo caso de quienes tienen estudios de posgrado, puesto que de acuerdo con las estadísticas de la Dirección General de Profesiones, en el área de ingeniería y ciencias 43 �Situación actual y perspectivas de la educación en ingeniería en México aplicadas se registran 4,864 Maestros en Ciencias y solamente 302 Doctores. En relación con la actividad económica y usando como indicador el número de ingenieros por cada mil personas ocupadas en cada sector, la proporción alcanzada en México es satisfactoria en minería, construcción y servicios públicos, pero muy baja en el caso de los otros sectores, especialmente en la industria de manufacturas y en transporte y almacenamiento, comunicaciones y comercio. Por otra parte, el mencionado proceso de globalización, nos obliga a visualizar nuestros indicadores en términos de referentes internacionales; veamos dos ejemplos: • • Tomando en cuenta el número de científicos e ingenieros graduados por cada 100 mil personas de la fuerza laboral de entre 25 y 34 años, de algunos países integrantes de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE), resulta que nuestros dos principales socios comerciales registran valores de casi tres veces superior en el caso de los Estados Unidos y más de dos veces en el caso de Canadá. ciertamente, no contamos con las mejores condiciones para esta era tecnoglobal y, de no hacer algo al respecto o responder a los retos de la sociedad del conocimiento, como lo señala Yehezkel Dror en "La Capacidad de Gobernar" con más de lo mismo pero un poco mejor, necesariamente, como lo muestra la tendencia de los indicadores mencionados, nos llevaría a agravar la situación de desfase con respecto de las economías más ricas del mundo. En tal sentido, las instituciones de educación superior, el gobierno, los distintos sectores y la sociedad en su conjunto, debemos generar una agenda de impulso a las Ingenierías y al desarrollo tecnológico teniendo presente que la magnitud y variedad del esfuerzo de investigación en ingeniería y campos afines determinan a su vez el potencial de innovación tecnológica que requiere para impulsar su desarrollo. La tecnología industrial en uso y los mecanismos de su adquisición revelan nuestra posición relativa y el grado de desarrollo de nuestro potencial productivo; muestran el nivel en que se practica usualmente la ingeniería y determinan la naturaleza y magnitud de las tareas por realizar; revelan también rasgos de la demanda presente y futura de científicos, ingenieros y técnicos, y sus características y perfiles para el próximo siglo. El segundo ejemplo, tiene que ver con el número de científicos e ingenieros dedicados a las actividades de investigación y desarrollo experimental por cada 100 mil habitantes, la disparidad de las cifras de nuestro país que es casi diez veces menor que nuestros socios de América del Norte, no requiere de mayores comentarios. Estas son algunas de las dimensiones más importantes de la educación en ingeniería en nuestro país, reconocemos los logros pero, 44 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �La enseñanza de métricas de software Edgar Danilo Domínguez Vera* José Luis Martínez Flores* Resumen Dentro de la Ingeniería del Software existe un interés especial en tratar de evaluar la calidad del software, ya sea paquete de aplicación o lenguaje de programación. En el terreno académico universitario, donde se prepara a profesionistas que se van a dedicar al desarrollo de software, existe la preocupación por saber cuáles son las bases teóricas que le permitirán al egresado generar código fuente de calidad. Atendiendo a la anterior preocupación, se desarrolló una investigación cuyo objetivo general fue determinar si impartir un curso de métricas de software, a los estudiantes de sistemas computacionales, contribuye al desarrollo de código fuente de mejor calidad. Los resultados obtenidos son contundentes a favor de la hipótesis anteriormente planteada. En el presente artículo se detalla el marco teórico y se destacan las pruebas estadísticas que apoyan la anterior afirmación. 1. INTRODUCCIÓN. Dado que una compañía que desarrolla software puede gastar hasta el 70% de su esfuerzo en dar mantenimiento al software existente, es necesario que se desarrolle de buena calidad, esto es, que permita su facilidad de mantenimiento; entendiendo esto último como la facilidad de comprender, corregir y/o mejorar el software .1 La medición del software es importante ya que permite a los administradores y desarrolladores a entender mejor el proceso de desarrollo, así como la calidad del software que se produce. Ingenierías, Septiembre-Diciembre.1999, Vol.II, No.5 Ahora bien, la medición de la calidad del software es un punto particularmente controversial. Sin embargo, al investigar el marco teórico, se encontró que el utilizar la Ciencia del Software de Halstead2 para medir dicho parámetro ha tenido una amplia aceptación.1 * La Ciencia del Software de Halstead, es una forma de medir el software cuantitativamente, y se ha demostrado que los estudiantes que han recibido una enseñanza en éstas y otras métricas, producen programas que exhiben menos complejidad, requieren menos tiempo de codificación y prueba, y además, es más fácil de darle mantenimiento.3 En este artículo se discutirá en el punto 2 el marco teórico que sirvió de referencia a la investigación; en el * Programa Doctoral en Ingeniería de Sistemas de la FIME - UANL . edoming@gama.fime.uanl.mx jlmartin@ccr.dsi.uanl.mx 45 �La enseñanza de métricas de software punto 3, se detallará la metodología; en el punto 4, se hablarán de las limitaciones del estudio; en el punto 5, se discutirá el análisis de los resultados y finalmente, en el punto 6, se darán las conclusiones y recomendaciones. 2. MARCO TEÓRICO. Las métricas de Halstead2 consideran que un programa está formado por una serie de partículas, las cuales pueden ser consideradas como operadores u operandos. Los operandos son definidos como las variables o constantes que se utilizan en la implementación, mientras que los operadores son los símbolos que afectan el valor u orden del operando. Las métricas básicas en la Ciencia del Software son: • • • • n1 = número de operadores distintos n2 = número de operandos distintos N1 = número total de operadores N2 = número total de operandos A partir de estas métricas básicas se definen un conjunto de métricas para las características de un programa tales como • • • • • • • • 46 n = Vocabulario N = Longitud del Programa V = Volumen V* = Volumen Potencial L = Nivel del Programa D = Dificultad del Programa E = Esfuerzo de Programación T = Tiempo de Programación • • I = Contenido de Inteligencia λ = Nivel del Lenguaje Ahora bien, como se dijo anteriormente, las métricas de Halstead ayudan a medir la calidad del código fuente. Por otro lado, en una investigación anterior 4 se desarrolló un analizador de código fuente para lenguaje FoxPro2, mismo que arroja como resultados las métricas de Halstead para un programa hecho en dicho lenguaje. Este analizador fue utilizado después de verificar que funciona para FoxPro2.6 para Windows.5 El diseño del experimento cae en la categoría de un experimento verdadero de tipo explicativo6 donde se formaron un grupo experimental y uno de control. Para lograr que los grupos fueran equivalentes se recurrió al emparejamiento. Se plantearon hipótesis de causalidad bivariada de diferencia de medias entre los grupos con un cierto sentido de entendimiento, y finalmente se hicieron pruebas Z a las muestras tomadas. 3. METODOLOGÍA. En esta investigación se formó un grupo experimental y uno de control, con seis estudiantes cada uno. También, se detectaron una variable independiente y una dependiente. La independiente es el curso de métricas del software que se le impartió al grupo experimental y la dependiente es la calidad de los programas, que se va a medir en ambos grupos. Posteriormente, el grupo experimental se expuso a la presencia de la variable independiente, y finalmente, se buscó diferencias en los resultados de la calidad de los programas. Así, este estudio fue hecho con las siguientes características: Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II , No.5 �Edgar Danilo Domínguez Vera, José Luis Mártinez Flores 1. Se eligió al lenguaje FOXPRO2.6 para Windows porque en 1997 fue el lenguaje más solicitado por las empresas regiomontanas en sus anuncios periodísticos y en la bolsa de trabajo de la FIME-UANL y, porque se imparte actualmente en la materia de Programación III de la FIME-UANL.7 2. Se hicieron un grupo experimental y uno de control constituidos por seis estudiantes cada uno. Los estudiantes eran alumnos de la carrera de Ingeniero Administrador de Sistemas en la FIME-UANL, del quinto semestre y que cursaron, en el semestre febrero-agosto de 1998, la materia programación III: FOXPRO2.6 para Windows. 3. Los grupos se hicieron equivalentes a través del emparejamiento con respecto a la calificación que obtuvieron en la materia [Tabla 1]. El maestro que les impartió la materia fue el mismo. estimado de programación y el nivel del lenguaje. Elegir el nivel de significancia α para hacer las pruebas “Z” fue particularmente interesante, ya que en ingeniería el valor más utilizado es α=0.05, sin embargo, en ingeniería se hacen mediciones para elemento físicos como pudieran ser tornillos, tuercas, clavos etc. pero en este caso particular, estamos midiendo software que es un elemento lógico derivado de procesos complejos de la mente humana, por lo que se considera que encontrar una significancia mayor al 80%, es decir un α=0.20, es suficientemente significativa dada la naturaleza del problema. El curso de métricas de software que se impartió al grupo experimental cubre los capítulos 1, 2 3, 20 del libro de Pressman,1 además el tema de la Ciencia del Software1,2 y, un programa hecho en dos versiones al que se sometió al analizador de código. De esta manera, los estudiantes vieron que un mismo programa, con diferente estructura de codificación, arroja valores diferentes para las métricas de calidad de Halstead. 4. Cada estudiante hizo diez programas en FOXPRO2.6 para Windows, los programas fueron los mismos para ambos grupos. Grupo Experimental Grupo de Control Alumno Calificación Alumno Calificación A 70 A 70 B 73 B 81 C 85 C 81 D 85 D 85 6. Se utilizó un analizador de código fuente E 88 E 89 realizado en una investigación anterior, mismo que calcula las métricas de Halstead para cada programa.4 F 93 F 90 5. Antes que los alumnos del grupo experimental hicieran los programas del punto anterior, se les impartió, en un lapso de 6 horas, un curso de métricas de software. 7. Finalmente, se hicieron pruebas Z para comparar medias entre los grupos. La comparación se hizo en cuanto el volumen de los programas, el nivel de los programas, el contenido de inteligencia en los programas, el esfuerzo de programación, el tiempo Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Suma 494 Suma 496 Promedio 82.33 Promedio 82.67 Tabla 1 Grupos Equivalentes 4. LIMITACIONES DEL ESTUDIO Se puede clasificar a los programas por su longitud (N) como pequeños (N<=100), medianos (N>100 y N<=500) , grandes (N>500 y N<=1500) y muy 47 �La enseñanza de métricas de software grandes (N>1500), entendiéndose como longitud de un programa (N=N1+N2) a la suma de los operadores y operandos que se utilizan en la codificación de un algoritmo. Por lo tanto, una de las limitaciones de este estudio es que la dispersión de los programas, en cuanto a la longitud (N), está restringida a programas que son medianos. Así, la dispersión para cada grupo quedó como se muestra en la Tabla 2: Pequeños Grupo Experimental 3.33% Grupo de Control 1.66% Medianos 88.33% 88.33% Grandes 8.33% 10.00% Muy grandes 0% 0% Tabla 2 Dispersión del tamaño de los programas Se cree que si los programas tienen una mejor dispersión, en cuanto a N, y si tienen rangos más grandes se puede hacer un mejor análisis.4 Otra limitación es que la función de todos los programas es para hacer reportes, es decir, lista que siempre presenta los datos con el mismo formato.8 Así, en esta investigación no se incluyen programas de actualizaciones, consultas, administración de bases de datos, funciones matemáticas, menús y otros. Se comenta lo anterior porque se ha comprobado que la función de un programa influye en la correlación entre N y su estimador (Nˆ),1 y en el nivel del lenguaje.4,8 También podemos agregar dentro de las limitaciones, que si bien la muestra en cuanto a número de programas se considera, estadísticamente hablando, grande; la muestra, en cuanto a número de estudiantes en cada grupo 48 (el experimental y el de control), es pequeña (seis estudiantes por cada grupo). 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS. En Resumen, los resultados encontrados fueron: 1. Se encontró que en la hipótesis que establece que la media del volumen de los programas hechos por el grupo experimental, es menor que la media del volumen de los programas hechos por el grupo de control; hay una tendencia a favor del 61.83%, esto con un nivel de confianza del 80%. Sin embargo, no hay suficiente prueba estadística que permita aceptar dicha hipótesis. 2. Hay suficiente prueba estadística, con una confiabilidad del 90%, que permite aceptar que la media del nivel de los programas hechos por el grupo experimental, es mayor a la media del nivel de los programas hechos por el grupo de control. 3. Se encontró que en la hipótesis que establece que la media del contenido de inteligencia de los programas hechos por el grupo experimental, es mayor a la media del contenido de inteligencia de los programas hechos por el grupo de control, hay una tendencia a favor del 34.48%, esto con una confiabilidad del 80%. Sin embargo, no hay suficiente prueba estadística que permita aceptar dicha hipótesis. 4. Hay suficiente prueba estadística, con una confiabilidad del 80%, que permite aceptar que la media del esfuerzo de programación de los programas hechos por el grupo experimental, es menor a la media del esfuerzo de programación de los programas hechos por el grupo de control. 5. Hay suficiente prueba estadística, con una confiabilidad del 80%, que permite aceptar que la media del tiempo estimado de programación de los programas hechos por el grupo experimental, es Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II , No.5 �Edgar Danilo Domínguez Vera, José Luis Mártinez Flores menor a la media del tiempo estimado de programación de los programas hechos por el grupo de control. 6. Hay suficiente prueba estadística, con una confiabilidad del 90%, que permite aceptar que la media del nivel del lenguaje de los programas hechos por el grupo experimental, es mayor a la media del nivel del lenguaje de los programas hechos por el grupo de control. Los resultados estadísticos se pueden apreciar en la tabla 3 Resultados de Prueba Z M1=Media del Grupo Experimental M2=Media del Grupo de Control Z Volumen Nivel Prog. Z alfa Hipótesis alfa Resultado -0.5204 -0.8416 M1 < M2 0.20 Rechazo 1.5580 1.2815 M1 > M2 0.10 Aceptado Cont. Int. 0.2902 0.8416 M1 > M2 0.20 Rechazo Esfuerzo -0.9928 -0.8416 M1 < M2 0.20 Aceptado Tpo. Prog. -0.9928 -0.8416 M1 < M2 0.20 Aceptado Nivel Leng. 1.2981 1.2815 M1 > M2 0.10 Aceptado Tabla 3 Resumen de Resultados. En conclusión, la enseñanza de métricas de software sí permite, a los estudiantes de sistemas computacionales, generar código fuente de mejor calidad que si no hubieran recibido tal enseñanza. La buena calidad del software se puede tener cuando los programas tienen menos impurezas, tales como: una menor utilización de operandos y operadores, menos reemplazos innecesarios, más expresiones matemáticas factorizadas, menos operandos sinónimos y/o ambiguos (que se llaman igual pero tienen una función diferente dentro de un programa), menos instrucciones innecesarias, etc. Si un programa cumple con lo anterior, será mas fácil de entender, más fácil de modificar y por lo tanto será más económico en tiempo, dinero y esfuerzo, para darle mantenimiento. Por otro lado, el tipo de programación que se utilizó en este estudio es la llamada procedural, hoy, la programación que viene empujando fuerte es la orientada a objetos, que es una filosofía muy distinta a la programación procedural. Investigaciones realizadas han encontrado que las métricas de Halstead son válidas para el lenguaje de Programación Orientado a Objetos C++ 9 En una posterior investigación se puede ver si los resultados son válidos para otros lenguajes orientados a objetos como Visual FoxPro. Otro tema para futuras investigaciones es que sería conveniente ver la medición de la calidad del software a través de los puntos de función 1 Hay un Grupo Internacional de Usuarios de Punto de Función (International Function Point User’s Group UFPUG) que ofrecen información al respecto, para contactarlos accesar: http://www.bannister.com/ifpug/home/docs/comm.html Otras referencias son: 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se encontró que impartir un curso de métricas a los estudiantes de Sistemas Computacionales sí contribuye para que generen software con buena calidad. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 webmaster@softwaremetrics.com, http://www.softwaremetrics.com/esp/fivemajor.htm, http://www.spr.com/library/0funcmet.htm. Por otro lado, Warren Harrinson del PSU Center for Software Quality Research de Portland State University y Gene Miluk de Denver Metrics Gruop realizan investigaciones para usar La Ciencia del 49 �La enseñanza de métricas de software Software como una aproximación a los Puntos de Función para Código Fuente Existente. (Using Software Science as a Proxy for Function Points for Existing Code Assets) para más información en: www.cs.pdx.edu/~warren/Papers/FP_PR.htm REFERENCIAS. 1. R.S. Pressman, Ingeniería del Software: Un enfoque práctico, tercera edición; McGrawHill, España, 1993. 2. M.H. Halstead, Elements of Software Science, Elsevier North-Holland, 1977. 3. B.J. Bowman, y W.A. Newman W.A. “Software Metric as a Programming Training Tool”, J. Systems Software, Vol 13, pp. 139147, 1990. 4. J.L. Martínez Flores, Métricas de Software en Lenguajes de Cuarta Generación, Tesis de Maestría en Ciencias de la Administración con Especialidad en Sistemas. UANL-FIME. San Nicolás de los Garza, N.L. México, 1994. 50 5. J.J. García-Badel, FoxPro2.5 para DOS y Windows: A su Alcance, McGraw-Hill, España, 1997. 6. R. Hernández Sampieri , C. Fernández Collado y P. Baptista Lucio, Metodología de la Investigación, McGraw-Hill, México, 1995 7. M.G. Gutierrez Alanis, Demanda y Perfil de Profesionistas Solicitados durante el Año de 1997 de las Carreras Ofrecidas por FIME UANL, Secretaría de Planeación y Desarrollo, 1998. 8. L.G. Navarro Guerra, J.L. Martínez Flores, A.M. Álvarez Socarrás, “Estimación del Tamaño de un Programa y del Nivel del Lenguaje para el Lenguaje Progress utilizando Métricas de Halstead”, Proceedings CONIELECOMP ’97, Cholula, Puebla, 1997, p.p.213-216. 9. X. Espinosa de los Monteros Anzaldúa, J. L. Martínez Flores, A.M. Álvarez Socarrás, “Utilización de las Métricas de Halstead para la Estimación del Tamaño de un Programa y del Nivel del Lenguaje para el Lenguaje de Programación Orientado a Objetos C++”, Proceedings CONIELECOMP ’97, Cholula, Puebla, 1997, pp. 217-220 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II , No.5 �Edgar Danilo Domínguez Vera, José Luis Mártinez Flores Apartado Postal 076-F, Cd. Universitaria, C.P. 66450, San Nicolás de los Garza, N. L. México Tel. (018)329-40-20 ext. 5863, Fax (01-8)332-09-04, Cel. (044-8) 183-46-05 e-mail: edoming@gama.fime.uanl.mx, jlmartin@ccr.dsi.uanl.mx Edgar Danilo Domínguez Vera es Maestro de tiempo completo de la U.A.N.L-F.I.M.E desde 1991. Es Ingeniero Administrador de Sistemas egresado de la F.I.M.E. - U.A.N.L. en 1990. Actualmente es Comisario de la Asociación Nacional de Instituciones de Educación en Informática (A.N.I.E.I.), y realizó esta investigación para obtener el Grado de Maestría en Ciencias de la Administración con especialidad en Sistemas en la F.I.M.E. U.A.N.L. en donde también se desempeña como Coordinador de Sistemas José Luis Martínez Flores es Doctor en Ingeniería de Sistemas graduado de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Actualmente es profesor investigador y Director Adjunto del Programa Doctoral en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la U.A.N.L. Sus líneas de investigación están orientadas a Optimización en Redes y Métricas de Software. Edgar Danilo Domínguez Vera, José Luis Martínez Flores Programa Doctoral en Ingeniería de Sistemas. Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 51 �Programa de Estudios Generales de la UANL Una formación integral Jesús Alfonso Fernández Delgado* INTRODUCCION La Universidad Autónoma de Nuevo León ha asumido el reto de ampliar y actualizar los conocimientos de sus egresados tomando como base los saberes y las habilidades requeridas por las necesidades de los profesionales del futuro. Esto demanda que aquellos estudiantes que se formen en las áreas científicas y tecnológicas tengan a la vez un acercamiento con las ciencias sociales y las humanidades, y también que los futuros profesionales de las áreas sociales y humanísticas puedan llegar a tener una comprensión mínima de los campos científicos y técnicos. Más aún, este reto demanda la promoción de una cultura universitaria compartida por todas las profesiones, constituyéndose así en un elemento esencial de la responsabilidad profesional que debe materializarse en cada estudiante. desarrollo de su profesión, tales como la tecnología y la informática. • La aptitud para generar soluciones alternativas, útiles y pertinentes a los problemas relacionados con el entorno profesional. Este compromiso de promover la formación integral de los estudiantes exige que los conocimientos, habilidades y actitudes que permitan esa formación sean incorporados en todos los programas de las carreras. Para lograrlo, el Programa de Estudios Generales ha establecido un perfil fundamentado en el compromiso asumido institucionalmente de promover que los alumnos desarrollen ahora y lo continúen haciendo a lo largo de su vida: • La definición clara *de la identidad de cada profesión, aunada al requerimiento de soluciones interdisciplinarias demandadas por los problemas vigentes. • La disposición de apreciar las expresiones culturales como requerimiento básico de la cultura universitaria. • • La necesidad de que los egresados conozcan los límites y posibilidades, así como las amenazas al entorno ecológico y social que se relacionan con el ámbito profesional y humano. La capacidad de comunicación verbal y escrita en la propia lengua y en otras. • • La competencia para la administración de recursos y el liderazgo en proyectos del campo profesional. La capacidad de atender a las necesidades básicas de una sociedad globalizada, sin descuidar la atención a los requerimientos nacionales y regionales. • El manejo de lenguajes e instrumentos de apoyo requeridos por el mundo moderno para el FORMACION INTEGRAL Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 * Coordinador de Estudios Generales de la U.A.N.L. 51 �Programa de Estudios Generales de la UANL: Una formación integral PROGRAMA DE ESTUDIOS GENERALES El diseño del Programa de Estudios Generales se sustenta en principios de flexibilidad que permiten que los alumnos puedan tomar las asignaturas del Programa en sus escuelas y facultades o en cualquiera de las sedes establecidas por la UANL y sus dependencias, ofreciéndose una amplia gama de posibilidades, en función de intereses personales y profesionales. Por otra parte, estos cursos se conciben como una preparación para la formación continua, en tanto que todos ellos refieren a conocimientos, habilidades, actitudes y destrezas que pueden ser ampliados a lo largo de toda la vida. Por lo tanto, los cursos de estudios generales complementan las formaciones específicas de las carreras, amplían la visión del estudiante y tienen un carácter polivalente. Los cursos de estudios generales representan una oportunidad para la UANL de incorporar modalidades de enseñanza a distancia que permitan una movilidad de estudiantes y docentes. Esto agregado a las modalidades presenciales dan una propuesta flexible en tiempo, forma, espacio y ámbitos de conocimiento. El propósito del Programa de Estudios Generales es desarrollar en los estudiantes de licenciatura conocimientos, habilidades y destrezas, así como valores y actitudes de un desempeño profesional acorde con las necesidades del futuro, a fin de que los egresados puedan resolver con alta competencia, capacidad científica y técnica y conciencia ética, los problemas que ya enfrentan y los que habrán de encarar en una sociedad cada vez más globalizada. Se considera igualmente importante el refuerzo a la identidad nacional y regional, como parte de la formación universitaria. Se trata de integrar un perfil del egresado con el soporte cognoscitivo, axiológico, social y humano necesario para su desempeño profesional dentro del TABLA I ÁREAS DE CONOCIMIENTO !" Apreciación de las artes !" Comunicación oral y escrita CIENCIAS SOCIALES Y DEL COMPORTAMIENTO !" Sociología y profesión !" Ética del ejercicio profesional CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS !" Ciencias del ambiente !" Computación ARTES Y HUMANIDADES 52 ASIGNATURAS FUNDAMENTALES Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Jesús Alfonso Fernández Delgado ámbito laboral y social. Es decir, hombres y mujeres responsables, críticos y participativos, egresados de una institución universitaria de alto nivel. Para lograr este propósito se definen tres campos de competencias que complementan los estudios universitarios de nuestra institución y contribuyen a la formación integral del estudiante. Éstos son el desarrollo intelectual, el académico y profesional y el desarrollo de actitudes y valores. Del análisis de estos tres campos de desarrollo de competencias se deriva una propuesta de asignaturas fundamentales y complementarias. Las asignaturas fundamentales se agrupan en tres áreas de conocimiento mostradas en la Tabla I. Además de éstas, se incorpora un grupo de asignaturas que complementan la formación integral de los estudiantes, las cuales hasta el momento son: integral y las asignaturas de estudios generales que le sirven de sustento, cuidando que las cargas académicas no se incrementen. Aunado a esto, esta integrándose un cuerpo docente capacitado, adscrito a las facultades correspondientes, a fin de desarrollar una estructura académica que se responsabilice de las primeras asignaturas de la formación integral y que permita la continuidad del Programa. Como parte esencial de esta estructura se están consolidando Comités de Asignatura para cada uno de los cursos del Programa, integrados por expertos en las disciplinas. Estos Comités son responsables de la elaboración y seguimiento de los programas de los cursos, la elaboración de materiales didácticos y textos, así como del proceso de evaluación, tanto de los alumnos como de los profesores. • Psicología y desarrollo profesional Algunos de los lineamientos más importantes con los que se rige el Programa de Estudios Generales son los siguientes: • Competencia comunicativa en inglés • • Formación d e emprendedores • Cultura de calidad • Cultura regional • Pensamiento creativo • Matemáticas • Las facultades de la Universidad Autónoma de Nuevo León tienen un año de plazo, a partir de agosto de 1999, para incorporar las asignaturas del Programa de Estudios Generales a sus planes de estudio, bajo los lineamientos establecidos en la presente propuesta. Ya incorporado el Programa a cada una de las carreras, deberán turnarse al Consejo Universitario para su aprobación. Metodología científica • Todos los programas de licenciatura incorporarán las seis asignaturas fundamentales, más un mínimo de cuatro complementarias • En los programas de profesional asociado o técnico superior universitario, se incorporarán al menos cinco asignaturas, de las cuales tres serán fundamentales, (una de cada área del conocimiento). • No se establecen requisitos previos en las asignaturas, con excepción de Competencia ACCIONES Para lograr realizar esta reforma académica universitaria que promueva la formación integral de los estudiantes de licenciatura, las escuelas y facultades de la UANL, bajo la orientación y soporte de la Coordinación de Estudios Generales, están rediseñando los planes de estudio de sus carreras incorporando un perfil de formación Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 53 �Programa de Estudios Generales de la UANL: Una formación integral comunicativa en inglés, que requiere de una instrucción preparatoria de 350 horas. • Una vez acreditada una asignatura, ésta tendrá validez en cualquier plan de estudios de la UANL. • Cumplidos los requisitos de inscripción correspondientes, tanto de la Universidad como de la propia dependencia, los estudiantes podrán tomar estas asignaturas en sus respectivas escuelas, facultades o en las sedes señaladas por la UANL. • Las escuelas y facultades sugerirán espacios concretos de ubicación de las asignaturas en los planes de estudio de las carreras, pudiendo ofrecerse, tanto en los horarios normales como en horarios especiales. Se señala como única limitación la cantidad de cursos y la diversidad de sedes ofrecidas por la UANL y sus dependencias. • Las asignaturas contarán con modalidades presenciales y a distancia, las que se irán desarrollando conforme a las necesidades de los estudiantes y las posibilidades de la UANL. • Las asignaturas podrán incluir formas de acreditación que no requieran de la presencia de los estudiantes en los cursos, siempre y cuando éstos demuestren en un examen su competencia en los conocimientos, las habilidades y las actitudes requeridos. • Las leyes, los reglamentos y los lineamientos de la UANL precisan las condiciones y oportunidades de las asignaturas. 54 Para asegurar la calidad de los cursos del Programa de Estudios Generales se están ofreciendo talleres de formación para cada una de las asignaturas. Además, los Comités de Asignatura elaboran libros de texto y paquetes didácticos, algunos de éstos con modalidades de educación a distancia. Una preocupación ha sido la evaluación de los cursos, por lo que se elaboran también exámenes tipo y reactivos, disponibles para los profesores responsables. COMENTARIOS FINALES De esta manera, la UANL esta respondiendo al reto de brindarle una educación más integral a los estudiantes de todas sus carreras, ubicándose con esto a la cabeza de las universidades públicas en nuestro país. La consolidación de una cultura universitaria, hecha suya por todos sus estudiantes, permitirá la formación de profesionales más humanos, más completos y más capaces de enfrentar los retos del futuro. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �La enseñanza de las ciencias básicas en la formación de ingenieros Rogelio G. Garza Rivera* El propósito de este artículo es dar a conocer los aspectos más relevantes de la XXVI Conferencia Nacional de Ingeniería, organizada por la Asociación Nacional de Facultades y Escuelas de Ingeniería (ANFEI), la cual se realizó en las instalaciones de la Universidad de Colima, teniendo como tema central "La Enseñanza de las Ciencias Básicas en la Formación de los Ingenieros". INTRODUCCIÓN La importancia de las ciencias básicas en la formación de los ingenieros ha sido discutida en distintos foros nacionales e internacionales, primero por su carácter formativo que capacita al alumno para razonar y ser creativo e innovador en la solución de problemas, segundo por su carácter herramental que le prepara para una mejor comprensión de las Ciencias de la Ingeniería. En los últimos años se ha llegado a la conclusión de que hay que formar ingenieros que sean competitivos en el ámbito nacional e internacional para poder enfrentar el reto de la globalización, por lo que es necesario reconsiderar qué, cuánto y cómo se enseñan las ciencias básicas. La ANFEI, sensible a la preocupación de los distintos programas docentes de ingeniería en lo referente a las ciencias básicas, llevó a cabo la XXVI Conferencia Nacional de Ingeniería centrando su atención en la enseñanza de las ciencias básicas. Actualmente en la formación de ingenieros, se debe contar con una sólida formación, por lo que los estudiantes, deben ser capaces de obtener e integrar conocimientos significativos, que les permitan resolver eficientemente, los problemas del área de desarrollo en que se enseña. OBJETIVOS DE LA CONFERENCIA La XXVI Conferencia Nacional de Ingeniería se planteó como objetivos los siguientes: • Analizar la problemática que implica la enseñanza de las ciencias básicas en la formación de los profesionales de la ingeniería. • Compartir *mediante los trabajos que se presentaron, los programas de acción y proyectos de investigación que se estén llevando a cabo en las distintas instituciones del país para mejorar la formación en las ciencias básicas. • Intercambiar experiencias y conocer nuevas alternativas para la educación en esta área y el desarrollo de habilidades para el aprendizaje autónomo y permanente. Lo anterior sobre la base de la misión de cada institución, perfil de egresado de bachillerato, objetivos curriculares, perfil de egreso y planes de estudios de las diferentes carreras de ingeniería, así como con los lineamientos del Consejo Representación de la FIME en la XXVI Conferencia Nacional de Ingeniería de la ANFEI Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 * Sub-director de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León. 55 �La enseñanza de las ciencias básicas en la formación de ingenieros Interinstitucional de Evaluación de la Educación Superior de la ANUIES, (CIEES) y del Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería (CACEI). científica la educativas. FUNDAMENTACIÓN La mayoría de las ponencias que se presentaron se fundamentaron en los Planes de Desarrollo Institucional de las escuelas y facultades de ingeniería de las universidades y tecnológicos, en los cuales se contempla impulsar permanentemente la revisión y la actualización curricular a fin de contar con planes de estudio flexibles, con troncos comunes, materias optativas y áreas de integración, que permitan una enseñanza congruente con los avances de la época. Tronco común de la carrera de ingeniería Presentada por la Universidad Autónoma de Guanajuato. LAS PONENCIAS Se presentaron 128 subtemas, como: ponencias, abarcando • Las ciencias básicas y las ciencias de ingeniería. • La enseñanza de las ciencias básicas. • Contenidos mínimos en las ciencias básicas. • El estudiante de nuevo ingreso. • El profesor y las ciencias básicas. la Es de importancia mencionar que el análisis de la problemática en la enseñanza de las ciencias básicas y las alternativas de solución postuladas, así como las diversas investigaciones efectuadas cuyos resultados se presentaron en esta conferencia, marcan una tendencia innata hacia la realización de investigaciones didácticas y pedagógicas en este campo, con el fin de establecer soluciones planeadas y probadas, para eliminar de una forma 56 improvisación de estrategias Entre las ponencias que nos llamaron la atención están: Esta ponencia estuvo enfocada a proporcionar los conocimientos fundamentales de las matemáticas y las ciencias básicas, así como las habilidades, actitudes y valores que se requieren en la formación del estudiante de las carreras de ingeniería en la Universidad de Guanajuato, promoviendo en todo momento su formación integral. Se presentó la fundamentación de la propuesta en la reforma curricular, así también la metodología, el impacto académico que representa, su estructura curricular y los objetivos a cumplir, todo dentro de las aspiraciones del Plan de Desarrollo Institucional de la Universidad de Guanajuato. Modificaciones a los cursos de física básica para ingenieros Presentada por la Universidad Iberoamericana. La tesis principal de la ponencia fue sobre cómo mejorar el proceso de Enseñanza-Aprendizaje de los cursos de física básica, evaluar la inserción de los cursos de física universitaria en los diferentes planes de estudio de ingenierías y cómo disminuir el analfabetismo científico en los futuros ingenieros. Para lo anterior se realizaron una serie de acciones, entre ellas, modificar los criterios de EnseñanzaAprendizaje con la finalidad de que el conocimiento Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Rogelio G. Garza Rivera sea más científico y objetivo, apegados a la realidad de la vida, con metodologías dinámicas centradas en la actividad del alumno. Las modificaciones realizadas se probaron, encontrándose cambios significativos a favor y un mayor aprovechamiento de la disciplina por parte del alumno. Tronco común de las ciencias básicas en la enseñanza de la ingeniería eléctrica, electrónica, mecánica e industrial Presentada por la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán de la Universidad Nacional Autónoma de México. En esta ponencia los sustentantes nos hablan sus experiencias sobre el tronco común de las ciencias básicas, y la relación de cambios de acuerdo a las exigencias del CACEI, cuya problemática presenta una gran similitud en todas las escuelas de ingeniería, incluida la nuestra. Metodologías de enseñanza para un aprendizaje significativo de las ciencias básicas Presentada por ESIQIE-IPN. Hablaron de los resultados en el uso de técnicas didácticas activas, entre ellas, el uso de demostraciones y experimentos efectuados en clase, el uso de software educativo que refuerce el concepto tratado de una forma más interesante para el educando, el trato de preconcepciones erróneas en el alumno y la reafirmación del concepto efectivo. Para lo anterior los cambios no solo se restringieron al uso de las técnicas didácticas, sino también en la adecuación estructural (tiempos efectivos, aulas, etc.) que permitiera el trabajo centrado en la actividad del alumno. Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Experiencias en la enseñanza de las ciencias básicas Presentada por el Instituto Tecnológico de Iguala. En esta ponencia los autores establecen, mediante un estudio estadístico muy profundo, la necesidad de cambio de estrategias y metodologías, ya que los alumnos presentan dificultades en el aprendizaje de las ciencias básicas, reflejados en altos índices de reprobación y bajo aprovechamiento. Relación tiempo-conocimiento Presentada por la Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura. Unidad Zacatenco del Instituto Politécnico Nacional. Los autores tratan el tema de los contenidos de los cursos, pues cada vez se exige que sean tratados en menor tiempo y a la vez sin descuidar su extensión y profundidad en el tema. Para lo cual se hace necesario la visión de enfoque de una manera diferente a la tradicional, lo que conlleva a un cambio de estructuración del proceso EnseñanzaAprendizaje y de la misma concepción de la disciplina a tratar. Rediseño de un curso propedéutico de física como recurso para eliminar preconcepciones de la mecánica de traslación Presentada por la FIME de la UANL. Se presentan los resultados obtenidos en la eliminación de las preconcepciones que tienen los estudiantes de un curso propedéutico de mecánica de traslación. El curso es rediseñado, sobre la base de una estrategia que permita detectar las preconcepciones y confrontar al estudiante con ellas, para que finalmente con la guía del maestro, 57 �La enseñanza de las ciencias básicas en la formación de ingenieros llegar a eliminarlas. Hacen referencia a literatura del tema y a las teorías cognitivas en que fundamentan el trabajo. Presentan la metodología utilizada para detectar las preconcepciones y eliminarlas, y por último, presentan las conclusiones a las que llegaron. CONCLUSIONES Como se aprecia en esta breve descripción de algunos trabajos, la problemática de la enseñanza de ciencias básicas es común a todas las escuelas de ingeniería del país, y las soluciones tendrán que ser adaptadas a las circunstancias y condiciones de cada institución. Los resultados de una escuela podrán ser efectivos en ella, sin embargo, su adaptación a otras instituciones deberá estar coherente a las condiciones y necesidades sociales, culturales, tecnológicas y de infraestructura propia de cada institución. El uso de nuevas técnicas de enseñanza, inducen a que el maestro actúe en el proceso de EnseñanzaAprendizaje como un facilitador, ya que en realidad es el aprendizaje y el desarrollo que trae consigo en el alumno lo que nos interesa, ya que este provee de las habilidades que requiere para hacerle frente a la vida. El individuo necesita de ellas ya sea como profesionista o en cualquier otro rol que le toque desempeñar. La asistencia a eventos de esta naturaleza, por maestros de nuestra institución, es de gran trascendencia por las experiencias adquiridas que nos llevan a una mejora continua y así enfrentar con mayores recursos intelectuales, nuestra misión fundamental de preparar a las generaciones futuras, las que construirán el País del mañana. 58 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Enredándose Sobre el Y2K Fernando J. Elizondo Garza* Ahora que se acerca el fin del milenio, en las reuniones será tema de conversación obligado el Y2K (el año 2000), el siglo XXI y el 3er. milenio así como los efectos que causará sobre todo en los sistemas computaciones. Para estar mejor documentado, se dan a continuación una serie de direcciones de Internet relacionadas con el tema. Banco de México www.banxico.org.mx/public_html/t2000/ EL GOBIERNO A nivel gubernamental se puede encontrar información, entre otras, en las páginas de: Comisión Nacional para la Conversión Informática Año 2000 COMPAÑÍAS DE INFORMÁTICA Todas las grandes* empresas de computación establecieron páginas de información sobre los efectos del Y2K, por ejemplo: IBM www.ibm.com/ibm/year2000/ www.y2k.gob.mx Intel SECOFI Support.intel.com/support/year2000/ www.secofi.gob.mx/cis2000/ Microsoft Secretaría de Contraloría y Desarrollo Administrativo www.microsoft.com/y2k/ www.secodam.gob.mx/proy2000/ Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 * Director de la Revista Ingenierías de la FIME-UANL. 59 �Enredándose: Sobre el Y2K ORGANIZACIONES Diferentes organizaciones han incluido en sus páginas de internet información sobre el año 2000, por ejemplo: ANUIES La Asociación Nacional de Universidades e Instituciones de Educación Superior en su página de Internet pone a la disposición del público en general un estudio de "cómo enfrentar la conversión informática para minimizar los efectos del cambio de milenio en los sistemas computacionales" escrito por: Walther Antonioli Ravetto, Director de Informática de la Universidad Autónoma Metropolitana, Javier Medina Bautista, Jefe del departamento de Apoyo Técnico de la Universidad Autónoma Metropolitana y Enrique Tenorio G., Secretario de Planeación de la ANUIES. VARIOS A continuación damos un listado de direcciones que enfocan el Y2K desde diferentes puntos de vista, desde generales como una revista, hasta el cómico visto por caricaturistas de todo el mundo. La revista Year/2000 www.y2kjournal.com The worldwide observatory of the year 2000 www.tour-eiffel.fr/teiffel/an2000_uk www.anuies.mx/anuies/libros98/lib17/0.htm COUNTDOWN 2000 www.coubtdown2000.com AMITI Asociación Mexicana de la Industria de Tecnología de Información. EVERYTHING 2000 www.everything2000.com Caricaturas www.cagle.com/Y2K/ www.amiti2000.org.mx/contenido.asp 60 Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 �Puerto de atención FIME-CONAE José Luis Arredondo Díaz* El día 30 de Agosto del Año en curso, se firmó un Convenio para la instalación de un Puerto de atención para el ahorro de energía, el cual se encuentra ubicado en la planta baja del Edificio del CEDIMI. Dicho Puerto de atención, es un elemento que permite atender a usuarios de la Energía que estén interesados en informarse sobre algunas alternativas en el ahorro de la misma y a su vez se pueda evaluar el potencial económico de estas alternativas. Algunas metodologías disponibles en el Web Site del Puerto de Atención son: • • • • • Alumbrado Público Iluminación en Inmuebles Torres de Enfriamiento Generación y Distribución de vapor Calentadores Solares de agua, entre otras Este Puerto de Atención es único en el Estado de Nuevo León y se une a Estados como Puebla, Querétaro, Sinaloa, Distrito Federal, Sonora, que también cuentan con un espacio similar. Energía (CONAE) Ing. Odón de Bueno Rodríguez y el Director de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la UANL., M.C. Cástulo E. Vela Villarreal. En la firma de este convenio, fungieron como testigos el Ing. Daniel Chávez Baigts, SubSecretario de Desarrollo Económico del Estado de Nuevo León, Ing. Fernando Villarreal Palomo, Director General de CAINTRA en Nuevo León, Ing. Raúl Ortíz Benavides, Director de CAINTRACOMPITEC, M.E.C. Rogelio G. Garza Rivera, Sub-Director de FIME, Ing. Enrique López Guerrero, Coordinador de Ahorro de Energía de FIME y el Lic. José Guadalupe Chapa Leal, Jefe del Departamento Jurídico de la UANL. En este convenio* se comprometieron ambas partes a atender todas las solicitudes de Grupos Empresariales, Gubernamentales y de la sociedad en general que deseen alguna asistencia técnica en el ahorro de la energía. El convenio fue firmado por el Secretario Técnico de la Comisión Nacional para el Ahorro de Inauguración oficial del Puerto de Atención para Ahorro de Energía, por parte del Ing. Odón de Bueno Rodríguez, Secretario Técnico del CONAE, y el M.C. Cástulo Vela Villarreal, Director de la FIME. El M.C. Cástulo E. Vela Villarreal, Director de la FIME-UANL, signa el convenio de colaboración entre la CONAE y la Facultad. * Ingenierías, Septiembre-Diciembre 1999, Vol. II, No.5 Secretario de Relaciones Públicas de la FIME-UANL. 61 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 1999 Volumen Volumen de la revista 2 Número Número de la revista 5 Mes de publicación Mes cuando se publicó Septiembre-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Tetramestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 1999, Vol 2, No 5, Septiembre-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/09/1999 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020768 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Métricas de software Redes neuronales Sistemas mecánicos Tratamiento ultrasonoro UANL https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20729/Ingenierias_2000_Vol_3_No_6_Enero-Marzo.pdf 86f976e722811357131e2b38df9822a9 PDF Text Text ����Análisis de superficie de alambrón de cobre con microscopía de fuerza atómica♦ Xavier Guerrero, Carlos Guerrero, Moisés Hinojosa,* René Garza** Resumen Diversos factores afectan el proceso de multiestirado durante la transformación de alambrón de cobre en alambre para usos eléctricos. Uno de ellos es la calidad de su superficie, ya que irregularidades en la misma, v.g., inclusiones, alta rugosidad, fracturas, grietas, etc., provocarán reventones en la operación, con la correspondiente baja en la eficiencia del proceso. En este trabajo se compara la calidad de la superficie del alambrón de cobre de seis productores de este material, evaluando la rugosidad de las superficies mediante un microscopio de fuerza atómica. Mientras menos rugosas, mejor será la calidad de la superficie. 1. INTRODUCCIÓN La calidad de la superficie del♦ alambrón de cobre es uno de los problemas importantes en la operación de estirado de alambre a alta velocidad. Está bien documentado en la literatura técnica1,2 que para la manufactura del alambre magneto se necesita una calidad superficial del alambrón muy elevada, es decir libre de defectos y lo más lisa posible. Mientras más grande sea el calibre del alambre a fabricar, más determinante será la calidad de la superficie del alambrón. Dependiendo de los resultados de esta inspección, el alambrón de cobre se clasifica de acuerdo a la Tabla 1. Tabla 1. Clasificación de las características 3 superficiales en la prueba de torsión 10x10 GRADO 1 Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 CARACTERÍSTICAS DE LA SUPERFICIE Muy bien Sin defectos visibles 2 Bien Desprendimientos y grietas visibles 3 Regular Grietas, levantamientos y desprendimientos visibles 4 Mal Grietas, levantamientos y desprendimientos severos La microscopía *óptica y electrónica, así como la perfilometría,4 son técnicas que también se usan ampliamente para la clasificación de la calidad superficial del alambre o del alambrón de cobre. Sin embargo, en este trabajo se presenta otra técnica que permite la evaluación de la topografía del alambrón usando microscopía de fuerza atómica, MFA (figura 1). Una metodología seguida para evaluar la calidad superficial del alambrón consiste en aplicar la norma mexicana NMX-J-215.3 Esta es una prueba de torsión en la cual una muestra de 35 cm de longitud y de diámetro nominal 8 mm se somete a torsión, 10 vueltas hacia un lado y después otras 10 en sentido contrario. Enseguida, la muestra se inspecciona visualmente en busca de grietas, levantamientos o desprendimientos en la superficie. ♦ Este trabajo fue presentado en la 68th Annual Convention, The Wire Association International, Cleveland OH, June 1998. NIVEL Figura 1. Microscopio de Fuerza Atómica. * Doctorado en Ingeniería de Materiales, FIME-UANL. ** Planta Alambre Magneto, Conductores Monterrey. 3 �Análisis de superficie de alambrón de cobre con microscopía de fuerza atómica Esta técnica permite la medición, de manera precisa, de la rugosidad de la superficie analizada. Se pretende probar que este método puede llegar a ser una herramienta poderosa en la determinación no subjetiva de la calidad de la superficie del alambrón de cobre. 2. MICROSCOPÍA DE FUERZA ATÓMICA MFA es una técnica basada en la construcción de imágenes digitales a partir de la medición de las fuerzas de atracción y de repulsión entre los átomos de una punta y los de la superficie a analizar. La figura 2 muestra el arreglo del MFA. La punta está colocada en el extremo libre de un cantilever. Las fuerzas entre la punta y la superficie de la muestra harán que el cantilever se flexione. Un detector mide la deflexión a medida que la muestra se hace pasar por debajo de la punta. Dicha deflexión se envía como señal de entrada a un circuito de retroalimentación que mueve el escaner en donde está colocada la muestra hacia arriba o hacia abajo, manteniendo la deflexión del cantilever constante, respondiendo de esta manera a la topografía de la muestra.5 En este caso, la imagen se genera a partir del movimiento del escaner. 3. EXPERIMENTACIÓN Se seleccionaron de manera aleatoria muestras de un metro de longitud de alambrón de cobre de 8 mm de diámetro manufacturado por 6 proveedores de una compañía del ramo eléctrico de la localidad. Después de limpiar con ultrasonido las muestras, se hicieron cortes de 35 cm en cada una de ellas para someterlas a la prueba de torsión. De la muestra restante se tomaron cortes transversales de 5 mm de espesor para hacer barridos de 10x10 µm de la superficie, en sentido longitudinal, con el MFA. Con los perfiles de altura que el instrumento ha medido, el software del MFA calcula la rugosidad cuadrada media (root-mean-squared roughness), Rrms, de acuerdo a la expresión siguiente6: Rrms = {[Σ(Zn-Zav)2]/(n-1)}1/2 (1) Donde Zav representa la altura promedio de todo el perfil y n el número total de datos medidos. Mientras más grande sea Rrms mayor será la rugosidad de la superficie. 4. RESULTADOS La figura 3 presenta una imagen típica, en dos dimensiones, de la superficie de un material obtenida con el MFA.7 En ésta se pueden apreciar las diferentes posiciones en donde fue realizado el análisis de la rugosidad superficial, Fig. 3.a, generando los perfiles de alturas correspondientes, Fig. 3.b. Figura 2. Diagrama esquemático del MFA. 4 Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Xavier Guerrero, Carlos Guerrero, Moisés Hinojosa, René Garza 4, Fig.7, presenta hendiduras muy visibles. Aparentemente, las menos irregulares son las Figs. 5 y 6 correspondiendo éstas a los proveedores 2 y3. (a) Figura 4. Superficie del alambrón de cobre proporcionado por el proveedor 1 Estos resultados cualitativos concuerdan con las mediciones de rugosidad reportadas en la Tabla 2. Para todos los casos, el barrido se realizó en una superficie de 10x10 µm, salvo en el caso del proveedor 4, el cual fue de 8x8 µm. (b) Figura 3. (a) Imagen 2-D típica en donde se presenta la medición de diferentes perfiles de altura en la muestra. (b) Perfiles de altura medidos.7 Este mismo análisis se realizó para cada una de las 6 muestras seleccionadas. En las figuras 4 a la 9 se observan imágenes 3-D de la superficie de los especímenes de alambrón de cobre sin torcer. En todos ellos se ven las crestas y valles que conforman la topografía de las muestras. El análisis visual de dichas figuras establece que las muestras de los proveedores 4 y 5, Figs. 7 y 8, son las más irregulares. De hecho, la del proveedor Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 Figura 5. Superficie del alambrón de cobre proporcionado por el proveedor 2 5 �Análisis de superficie de alambrón de cobre con microscopía de fuerza atómica Figura 6. Superficie del alambrón de cobre proporcionado por el proveedor 3 Figura 8. Superficie del alambrón de cobre proporcionado por el proveedor 5 Figura 9. Superficie del alambrón de cobre proporcionado por el proveedor 6 Figura 7. Superficie del alambrón de cobre proporcionado por el proveedor 4 6 Analizando los resultados obtenidos se establece que, desde el punto de vista rugosidad, el proveedor que posee mejor calidad superficial es el número 2, seguido de cerca por el número 3. Los peores son los proveedores 5 y 6, situados muy lejos de los mejores. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Xavier Guerrero, Carlos Guerrero, Moisés Hinojosa, René Garza La Tabla 3 muestra los resultados de la prueba de torsión. De nuevo, los resultados concuerdan con los obtenidos con el MFA, ya que establece como mejores opciones los materiales de los proveedores 2 y 3. Tabla 3. Resultados de la prueba de torsión realizada en las muestras de los seis proveedores Tabla 2. Mediciones de rugosidad cuadrática media en la superficie de las muestras de los seis proveedores. Proveedor Rrms (Å) 1 2,271 2 1,199 3 1,643 Proveedor Estándar Sugerencia 4 2,547 1 4 (mal) No utilizar 5 2,286 2 1 (muy bien) Utilizar 6 2,812 3 2 (bien) Utilizar 4 3 (regular) No utilizar 5 4 (mal) No utilizar 6 3 (regular) No utilizar 5. CONCLUSIÓN La obtención de la rugosidad cuadrática media en las superficies del alambrón de cobre permite establecer, de manera cuantitativa, su calidad superficial. La evaluación de este parámetro utilizando los perfiles de alturas generados por el microscopio de fuerza atómica marcan al proveedor 2 como el mejor, siendo el proveedor 3 una segunda opción confiable. Estos mismos resultados sugieren que los materiales de los otros cuatro proveedores sean utilizados con reservas. Los resultados obtenidos en este trabajo demuestran que el MFA puede llegar a ser una herramienta muy poderosa en la clasificación de la calidad superficial de los materiales. AGRADECIMIENTOS Los autores quieren agradecer la valiosa ayuda aportada por Enrique López y Edgar Reyes. REFERENCIAS 1. Guerrero X., Tesis de Licenciatura, Universidad de Monterrey, Monterrey, México (1996). 2. Enos S., Young S., 66th Annual Convention, The Wire Association International, Charlotte, NC USA (1996). 3. Norma NMX-J-215-1994, Asociación Nac. De Normalización y Certificación del Sector Eléctrico, ANCE, México (1994). 4. Baker G., Wright R. N; Nonferrous Wire Handbook, Vol. 3, The WAI, CT USA (1995) 5. Howland R., Benatar L. A Practical Guide to Scanning Probe Microscopy, Park Scientific Instruments, CA USA (1995). 6. User's Guide to Autoprobe CP and LS, Park Scientific Instruments, CA USA (1997). 7. Reyes E., Guerrero C., a ser presentado en SPE ANTEC 2000, Orlando, FL USA (2000) Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 7 �Situación actual y perspectivas de la educación en ingeniería en México Parte II: Propuestas♦ Diódoro Guerra Rodríguez* al ejercicio de los profesionales en ingeniería. Sin embargo, para las instituciones de educación superior, centros de investigación y empresas, que convergen en el marco de una política que estimule la formación de recursos humanos especializados, los aspectos relacionados con las Ingenierías constituyen un factor determinante de su quehacer por el intrínseco carácter transformador de esta profesión. 4. ALGUNAS PROPUESTAS PARA FORTALECER LAS INGENIERÍAS E IMPULSAR EL DESARROLLO DEL PAÍS. ♦ La obtención de una capacidad tecnológica que pueda servir de base para el crecimiento económico y el mejoramiento del bienestar social, debe ser el resultado del esfuerzo integrador de la sociedad: en ello juega un papel de primera importancia el apoyo al desarrollo y ♦ Conferencia impartida el 19 de Mayo de 1999 en el XXIII Congreso de la Academia Nacional de Ingeniería realizado en la Ciudad de Monterrey. En la primera parte se realizó un diagnóstico de la educación en ingeniería en México, en esta segunda parte se presentan propuestas sobre dicho tema. 8 Tomando en consideración la perspectiva de desarrollo nacional, es factible identificar una agenda de tareas tendientes a potenciar el papel de los ingenieros en el desarrollo nacional; en tal sentido, a continuación presentamos tres conjuntos de propuestas. Las primeras, sobre la educación de la ingeniería, están dirigidas a proporcionar mejores condiciones para la formación, incluida su relación con las actividades de investigación científica y tecnológica; las segundas, están orientadas a incidir positivamente en el ejercicio y desempeño profesional de los ingenieros; y las * terceras, establecen una serie de estrategias para lograr una mayor participación de la ingeniería en el desarrollo nacional. 4.1. EDUCACIÓN EN INGENIERÍA Planeación Educativa Cobertura. En virtud de que las áreas relacionadas con las Ingenierías y las ciencias físico-matemáticas son de las que presentan una menor demanda en las instituciones de educación superior, y de que los profesionales de estas áreas son precisamente los que actúan en los sectores clave para el desarrollo, se deben establecer programas de estímulos y de apoyos que permitan incrementar significativamente la cobertura de las carreras relacionadas. * Director General del Instituto Politécnico Nacional Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Diódoro Guerra Rodríguez Nuevas Carreras y Diversificación de la Oferta Educativa. El avance acelerado y permanente del conocimiento, así como las nuevas necesidades de los diferentes sectores, exigen una revisión continua de la oferta educativa que permita crear o modificar las carreras que constituyen un requerimiento impostergable e imposible de ser satisfecho mediante la actualización de planes y programas. Del mismo modo, habrá que considerar la diversificación de la oferta de carreras para evitar la sobresaturación en las áreas tradicionales. Así mismo, desde el diseño curricular se deben establecer "paquetes de conocimiento", clasificando y agrupando las asignaturas básicas y de especialidad, para permitir que quienes deseen ejercer la ingeniería en el campo práctico, así como quienes desean seguir estudios de posgrado en ciencias de la ingeniería o muestren capacidades para la investigación, desde el aula cuenten con el conocimiento, los elementos conceptuales y el apoyo académico necesarios para canalizar y concretar su vocación profesional. Este esquema, además, redundaría en un impulso a la formación de posgrado y al número de investigadores científicos y tecnológicos. Pertinencia y Vinculación. Fortalecimiento de la Enseñanza. La formación que se otorgue a los futuros ingenieros, requiere ser flexible con mayores bases científicas, así como proporcionar capacidades genéricas y polivalentes, en tal sentido, es deseable que reúna las siguientes características: a) sólida formación en ciencias básicas: matemáticas, física y química; b) atención a las ciencias de la ingeniería; c) impulso al diseño en ingeniería; y d) complementar la formación con aspectos sociales y humanísticos que otorguen al ingeniero un sentido de responsabilidad y el cuidado del medio ambiente. Deberán fomentarse e instrumentarse sólidos programas de cooperación bilateral y multilateral, en los que se involucren empresas públicas y privadas, universidades e institutos de investigación y, en fin, todos los sectores interesados en la superación y el mejoramiento de los estudios de ingeniería. Las acciones deben sustentarse en un programa de vinculación entre educación, ciencia y tecnología, que impulse el desarrollo tecnológico e impacte en los procesos productivos. Quehacer Académico Desarrollo Curricular. En esta perspectiva se considera imprescindible la flexibilización y sistematización del desarrollo curricular que permita la actualización permanente de los planes, programas y contenidos educativos de las carreras del área en la misma velocidad con que se genera el desarrollo de la ciencia y la tecnología. La formación debe orientarse hacia las especialidades aunque por la naturaleza cambiante de las tecnologías, deberá evitarse la sobreespecialización. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 Incremento del Nivel Académico. La formación de los ingenieros requiere adecuarse a las condiciones de competitividad que se dan en el mundo actual, por ello, y reconociendo el excelente prestigio del ingeniero mexicano, sería recomendable incrementar su nivel académico, de tal forma que su preparación formal incluyera la especialización e incluso una maestría, para que al egresar sea un candidato idóneo a los estudios de Doctorado en Ciencias, con lo que se fortalecerá este nivel de estudios. Perfil del Egresado. En formación de los ingenieros, se deberá considerar de manera estratégica el desarrollo de habilidades para el diseño, la innovación y la creatividad, la currícula debe considerar el énfasis en una orientación bien definida al final de la carrera. 9 �Situación actual y perspectiva de la educación en Ingeniería en México Es decir, desde el proceso educativo se debe preparar a los futuros profesionistas para incorporarse a alguno de los siguientes campos: • Planeación y Administración Global de Proyectos • Producción y Mantenimiento • Innovación y Desarrollo Tecnológico • Investigación Científica y Docencia Calidad. La educación en las Ingenierías, y todo el sistema educativo nacional en general, deberán implementar procesos tendientes a la búsqueda de la calidad, sustentados en proyectos y acciones que garanticen la certificación de los egresados y la acreditación de los programas académicos de las Instituciones Educativas, de acuerdo con estándares y referentes reconocidos internacionalmente. Para ello, se debe apoyar la flexibilidad, sistematización y evaluación de los planes y programas de estudio de las instituciones educativas que ofrecen las carreras de ingeniería, para favorecer la adecuación, la actualización, el mejoramiento y la acreditación permanente con la misma velocidad que se da el avance del conocimiento en ciencia y tecnología. Del mismo modo, a través de las agrupaciones y colegios de profesionistas debemos promover la participación activa en el Consejo de Acreditación y Certificación de la Enseñanza de la Ingeniería (CACEI), para hacer válidos los acuerdos marcados en esta materia en el Tratado de Libre Comercio. Educación a lo Largo de la Vida. Una de las más importantes recomendaciones de la UNESCO para la educación en el siglo XXI, es precisamente la educación a lo largo de la vida. Este concepto debe considerarse para todas las áreas educativas pero especialmente para la 10 ingeniería, donde el avance del conocimiento y el contexto tecnológico exige mantenerse permanentemente actualizado, por tanto, sobre la base de la actualización de los contenidos curriculares se debe tener la capacidad de diseñar y aplicar módulos específicos de actualización para los profesionales de la ingeniería. Impulso a la investigación. Se debe impulsar la investigación científica y tecnológica como un medio para fomentar la creatividad y fortalecer el desempeño de los ingenieros, generar atractivos para los egresados de las instituciones educativas, abrir fuentes de empleo al expandirse las áreas de influencia profesional y ampliar las posibilidades de contar con una tecnología propia. Investigación Aplicada y Gestión Tecnológica. Es importante respaldar la investigación aplicada en los dominios de la Ingeniería, cuyos resultados comienzan a impactar nuestro entorno cotidiano a través de sus aplicaciones en proyectos avanzados. En tal sentido, como parte del fortalecimiento de una cultura tecnológica, debemos promover la inversión en proyectos de riesgo compartido entre las instituciones educativas, las empresas y los sectores sociales, con la participación de los ingenieros y sus organizaciones, que contribuyan al desarrollo de tecnología propia y de calidad. 4.2. EJERCICIO Y DESEMPEÑO PROFESIONAL Como mencioné, este segundo grupo de propuestas constituyen algunas consideraciones para mejorar el desempeño profesional de los ingenieros. Fortalecimiento de la Formación. Se debe promover una orientación educativa de las licenciaturas y el posgrado hacia la investigación básica y aplicada, así como hacia la ingeniería global, que exigen una visión Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Diódoro Guerra Rodríguez más sistemática, conocimiento científicotecnológico riguroso, capacidad para asimilar tecnología, administrarla y adaptarla; habilidad creativa para innovar en la práctica profesional y el desarrollo de tecnología, así como tener una disposición para recibir actualización constante de los conocimientos. Estímulos y Compensaciones. Debemos buscar, mediante la vinculación entre las asociaciones de colegios de profesionistas, los sectores productivos y las instancias gubernamentales correspondientes, el establecimiento de estímulos y compensaciones para los profesionales de la ingeniería dedicados especialmente al desarrollo de proyectos de innovación y creatividad tecnológica. La Tecnología en la Industria. Los ingenieros, tienen la gran responsabilidad de contribuir a fortalecer la capacidad tecnológica de la industria mexicana para alcanzar los niveles Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 competitivos que demandan los mercados externos. Para ello, deben poner lo mejor de sus capacidades, sus conocimientos y su disposición a la creatividad, para lograr, mediante su ejercicio profesional, incorporar innovaciones que impulsen la modernización tecnológica de los procesos productivos. Integración de la Investigación Científica y Tecnológica Conjuntamente debemos impulsar la presencia de los ingenieros en la integración de los procesos de creación de conocimiento y sus aplicaciones, en el ámbito de las llamadas nuevas tecnologías, con la premisa de la explotación racional de los ecosistemas. Ejercicio Profesional. De acuerdo con los esquemas de competitividad profesional, y con el concepto de educación a lo largo de la vida, es necesario promover la realización de estudios integrales de la relación formación-desempeño laboral, para lo cual se debe considerar un análisis que parte desde el estudio de los sistemas de formación, pasando por programas y 11 �Situación actual y perspectiva de la educación en Ingeniería en México planes de estudios en los distintos niveles educativos, y que vaya hasta la relación entre la demostración de las habilidades, capacidades y conocimientos adquiridos en la academia, y la posibilidad de ofrecer una respuesta integral a las necesidades de los sectores productivos. Certificación de profesionales. Se deberá certificar permanentemente la calidad del ejercicio profesional de los ingenieros mediante la evaluación de los niveles de desempeño para determinar necesidades de actualización y especialización, así como de desarrollo profesional, con el propósito de garantizar la competencia profesional en igualdad de circunstancias y con el sentido de reciprocidad que señalan los tratados suscritos por nuestro país. Igualdad de Condiciones Laborales. De acuerdo con lo señalado en la legislación de la materia y con los cambios que se están planteando tanto en el ámbito legal, como en las disposiciones reglamentarias, habrá que precisar el marco regulatorio, a fin de garantizar a través de los mecanismos convenidos el pleno derecho de los ingenieros de incorporarse al mercado laboral en igualdad de condiciones que los provenientes de otros países. 4.3. DESARROLLO NACIONAL. Este tercer grupo de propuestas, incluida una visión prospectiva, están orientadas a potenciar el papel de los ingenieros en aspectos y sectores estratégicos para el desarrollo nacional, como la economía y productividad, la infraestructura, y las expresiones del desarrollo rural, urbano, humano y sustentable. 12 Economía y Productividad. La academia, los colegios y asociaciones de profesionistas, los sectores económicos y la sociedad en su conjunto, debemos generar condiciones para lograr una mayor participación de los ingenieros en los procesos económicos, a fin de contribuir a incorporar tecnologías que permitan a los sectores productivos elevar su productividad y competitividad. Recordemos que, como lo señalé al principio de mi exposición, en esta era tecnoglobal compiten las sociedades, no sólo las empresas. En esta perspectiva, los ingenieros deben contribuir a la modernización de la capacidad tecnológica de todos los sectores económicos para impulsar la cimentación de una economía favorable para el crecimiento y la estabilidad de los factores macroeconómicos, mediante la realización de acciones que alienten la productividad y estimulen la inversión. Infraestructura. Los países emergentes están considerando la infraestructura básica, como un elemento esencial que permite potenciar gran parte de sus actividades económicas y productivas, y establecer las bases de un desarrollo sustentable. En tal sentido, debemos aprovechar el conocimiento acumulado y el potencial creativo de los ingenieros para continuar impulsando el desarrollo de la infraestructura básica que sirva de sustento para el desarrollo nacional. Un elemento adicional a la infraestructura, son las telecomunicaciones y la computación, que en los últimos años han cobrado una importancia significativa porque permiten eliminar distancias, modificar y agilizar procesos, y tener acceso a los principales avances del conocimiento prácticamente en el momento en que se generan. Consecuentemente, constituyen una estrategia necesaria para el desarrollo. El impulso a las redes, las telecomunicaciones, las tecnologías de la información, por mencionar algunas, deben constituirse en paradigmas de la ingeniería. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Diódoro Guerra Rodríguez Desarrollo Rural. Son dos los enfoques del desarrollo rural, la producción de alimentos y los rezagos de la marginación social, y es en el campo donde se tienen algunos de nuestros mayores retos para la aplicación del conocimiento. Es necesario propiciar acciones concretas de los Ingenieros para impulsar el aumento de la productividad, facilitando el acceso a nuevas alternativas de producción que permitan promover iniciativas para apoyar el cambio tecnológico en el agro mexicano, y con ello, los niveles de bienestar de la población rural. Desarrollo Urbano. Un tema de especial interés, es el de fomentar la participación de los ingenieros en la planeación del desarrollo urbano proponiendo soluciones a los problemas de contaminación ambiental, escasez de vivienda y precarismo urbano, insuficiencia de servicios básicos, (agua, drenaje y transporte), la insalubridad y el desabasto, así como coordinar las áreas de la ingeniería que en el próximo siglo deberán abocarse a la solución de los problemas relacionados con el ahorro del espacio y la energía. derivadas de la formación que permitan impulsar un proceso de desarrollo integral y sustentable; preservar el medio ambiente y coadyuvar a la búsqueda de recursos energéticos sostenibles, renovables y limpios para hacer frente a la demanda global de combustibles. Asimismo, se debe impulsar un desarrollo tecnológico ecológicamente respetuoso con el entorno natural y capaz de llevar a cabo una gestión más eficaz de la energía y el agua, así como promover la búsqueda de soluciones a los problemas que genera el ecosistema urbano. Acuerdo Nacional para el Desarrollo Científico y Tecnológico. Conjuntamente, debemos promover la participación de los ingenieros en la definición e Desarrollo Humano y Social. La participación de los ingenieros en el mejoramiento de los factores que constituyen el desarrollo humano, puede cobrar una mayor calidad si se fortalecen los aspectos relacionados con la educación, el incremento del PIB y el mejoramiento de las condiciones para lograr una mejor salud social en los ámbitos de responsabilidad de los profesionales y los organismos que los representan. Sustentabilidad Ambiental. Se debe crear entre nuestros profesionales y las asociaciones, una cultura de protección al ambiente sustentada en el conocimiento de frontera y en las capacidades Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 13 �Situación actual y perspectiva de la educación en Ingeniería en México instrumentación de un acuerdo nacional de desarrollo tecnológico como marco de referencia para la planeación nacional, regional, sectorial e institucional. Visión Prospectiva. Al tiempo que fortalecemos la presencia del ingeniero en el desarrollo nacional, lo cual constituye una prioridad en este próximo siglo XXI, debemos generar líneas de trabajo con una visión de futuro, en campos y actividades estratégicas como las siguientes: Estudios Prospectivos. Realizar estudios y análisis prospectivos para determinar los requerimientos de los ingenieros en el lapso de 15 años, así como sus perfiles profesionales y los estándares de su calificación profesional, y diseñar estrategias para fortalecer la vinculación de los desarrollos de la ingeniería con las necesidades del país. Nuevas Áreas del Conocimiento. Participar en el desarrollo de las nuevas áreas del conocimiento que se están investigando en México y en el mundo, y promover y apoyar los estudios de ingeniería que respondan a los avances científicos y tecnológicos de nuestro tiempo. Tecnología para la Gestión de los Recursos Naturales. Promover la asesoría de las asociaciones de ingenieros para que la observación y captura de datos vía satélite sea empleada para mejorar la gestión cotidiana de los recursos naturales. Nuevas Técnicas. Promover la incorporación de las nuevas técnicas, servicios y productos que se desprendan de los nuevos avances del conocimiento, con el concurso de las 14 asociaciones de ingeniería relacionadas con estas disciplinas. COMENTARIOS FINALES. Resulta indiscutible que la globalización y la competitividad, están determinando nuevas formas de hacer y de pensar en todos los órdenes de la vida, y que el conocimiento se está convirtiendo en el principal activo del desarrollo de los países. Como señala Peter Drucker, "el conocimiento es diferente de todos los demás recursos. Se vuelve obsoleto constantemente, de modo que el avanzado de hoy es la ignorancia de mañana. Y el conocimiento que importa está sometido a cambios rápidos y abruptos, desde la farmacología a la genética, por ejemplo, o desde las PC`s hasta el internet. La productividad del conocimiento y de sus trabajadores no será el único factor competitivo de la economía, pero es probable que se convierta en el factor decisivo." Estos son los escenarios de una sociedad del conocimiento, a nosotros nos corresponde dar un rostro humano a estos procesos, por ello, nuestro énfasis en ponderar el papel de los ingenieros desde un enfoque integral, ya que estamos convencidos de que el avance del país está condicionado a los logros que podamos obtener de los conocimientos científicos y las innovaciones tecnológicas y de su impacto en las estructuras económicas y sociales, y de que en este ámbito destacan las Ingenierías, ya que representan áreas sustantivas y prioritarias. En ese sentido, habrá que establecer urgentemente, mecanismos y programas de apoyo a las acciones propuestas, si es que queremos realmente dar el salto cuántico que nos permita construir la plataforma tecnológica que requiere el desarrollo socioeconómico de la Nación. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Laboratorio de alcance de radiaciones nucleares basado en microcomputadora Gabriel Martínez Alonso* Rodolfo Losada Ucha* RESUMEN: El uso de la computación en la enseñanza es cada vez más amplio. Una de las direcciones más importantes es la de la utilización como sistema de medición y elaboración de datos experimentales, en las prácticas de laboratorio, por las posibilidades de un aprendizaje más efectivo. El presente trabajo muestra la aplicación de un sistema acoplado a una microcomputadora, para una práctica de alcance de radiaciones nucleares, utilizada en los programas de Física para Ingenierías, en la Universidad de Camagüey, Cuba. INTRODUCCIÓN La computación ha tenido una enorme influencia en la enseñanza a todos los niveles. Su utilización ha sido muy amplia y en diversas formas. Específicamente en los laboratorios de Física pueden encontrarse aplicaciones de las computadoras que van desde el brindar orientaciones a los alumnos hasta la captura y elaboración de datos experimentales en instalaciones conectadas directamente a las máquinas. En el presente trabajo se muestra un desarrollo de un Laboratorio Basado en Microcomputadoras para realizar la práctica de Laboratorio de Alcance de Radiaciones Nucleares, correspondiente al programa de Física III, de la disciplina de Física para Ingenierías, que se imparte en la Universidad de Camagüey. En este caso se diseñó una instalación experimental que permitiera el logro de determinados objetivos del proceso docente educativo, como son fundamentalmente que el estudiante se apropie de las características esenciales del proceso estudiado y lo haga aplicando un método experimental de la Ciencia. Se muestran los resultados de la utilización de esta instalación durante *dos cursos en el Laboratorio de Óptica de la mencionada Universidad. DESARROLLO Fundamentación La utilización de los Laboratorios Basados en Microcomputadoras ha sido discutida en muchos trabajos dedicados al tema, como puede ser un ejemplo los trabajos presentados en la Conferencia Internacional del Grupo GIREP1, de enseñanza de la Física en 1996. Incluso se ha señalado la influencia que han tenido en los métodos y formas de enseñanza.2 Algunos trabajos clásicos3 señalan como aspecto importante que dado que la computadora es capaz de capturar, mostrar y elaborar los datos experimentales de forma rápida y exacta, esto permite a los estudiantes establecer los nexos entre elementos concretos del mundo real y las representaciones abstractas de la Física. Es importante tener claro cuál es el propósito que se busca al utilizar la computadora en una actividad docente determinada, pues de lo contrario * Profesores del departamento de Física, Universidad de Camagüey, Cuba. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 15 �Laboratorio de alcance de radiaciones nucleares basado en microcomputadora se puede caer en el uso y abuso de la misma, señalado en algunas fuentes4 como una tendencia desfavorable en el uso de estas técnicas. 2. Aplicación del método de linealización de dependencias exponenciales, utilizando logaritmos. Los trabajos desarrollados en la Universidad de Turfts y Oregon5 relativos al uso de las computadoras en instalaciones de Laboratorio, por ejemplo, están fundamentados didácticamente por las dificultades encontradas en la asimilación, por parte de los estudiantes, de los conceptos cinemáticos de velocidad, aceleración etc., que fueron salvadas, en gran parte, con la utilización de instalaciones que permitían que los alumnos tuvieran una percepción más directa de lo que representan estos conceptos en fenómenos directamente experimentados por ellos. Habilidades generales: En nuestro caso la práctica de laboratorio de Alcance de Radiaciones Nucleares, correspondiente al curso de Física III, de las Ingenierías Química, Eléctrica, Mecánica y Civil, se imparte en la Universidad de Camagüey en el tercer semestre de la disciplina Física para Ingenieros. Las habilidades relacionadas con la práctica de acuerdo al momento del curso en que se realiza, pueden clasificarse en tres tipos: Habilidades teóricas: 1. Obtener la expresión matemática que describe la dependencia del flujo de partículas beta con el espesor del material. 2. Comparar el alcance (poder de penetración) de la radiación beta y la radiación gamma, en el mismo material. Habilidades prácticas: 1. Aplicación de las medidas de seguridad para el manejo seguro de fuentes radioactivas cerradas de baja actividad. 16 1. Aplicar los pasos del Método Científico Experimental, para desarrollar un proceso de investigación que le permita dar respuesta a los problemas que tiene planteados. 2. Relacionar las características del fenómeno estudiado con alguna aplicación práctica, que dé respuesta a un problema de origen tecnológico. El objetivo que el estudiante desarrolle una pequeña investigación del fenómeno de absorción de radiaciones nucleares en un material está acorde con las tendencias pedagógicas contemporáneas6, que insisten en que los laboratorios no sean realizados en forma de recetas preestablecidas por el profesor, sino que se dé al estudiante la independencia suficiente para que desarrolle el trabajo de acuerdo a sus propios diseños e ideas, acercando más el trabajo de laboratorio a la práctica de la Ciencia. Para que la instalación permita el desarrollo de lo planteado y que el alumno, en el tiempo que tiene disponible (90 minutos), pueda resolver la tarea es necesario que el equipamiento disponible cumpla ciertos requisitos. Entre ellos podemos plantear: • Rapidez y exactitud, en la captura de los datos experimentales. • Un procesamiento inicial de los datos, de forma que en la misma sesión de laboratorio pueda llegar a ciertas conclusiones. • Cierta libertad de operación, que posibilite al alumno actuar independientemente sin que provoque daño al equipo o a sí mismo. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Gabriel Martínez Alonso, Rodolfo Losada Ucha • Fácil manejo. • Indicaciones precisas, cuando lo necesite. Estos requisitos son cumplidos de forma satisfactoria por una instalación experimental acoplada a una microcomputadora, ya que mediante el software que se elabore se pueden brindar las indicaciones necesarias, prever cualquier manejo incorrecto sin provocar roturas y además garantiza una rapidez y exactitud en los datos capturados. Por otra parte el programa permite un procesamiento de los datos experimentales que posibilitan que el alumno pueda arribar a ciertas conclusiones, en la misma sesión de laboratorio. Aquí se ve que el uso de una instalación acoplada a una microcomputadora se necesita debido a las demandas y la situación del proceso de enseñanza aprendizaje. Por ello la hipótesis planteada en la investigación pedagógica desarrollada puede ser formulada como: La utilización de un sistema para el estudio del alcance de radiaciones nucleares, acoplado a una computadora mediante una interfase, permite que en el tiempo dedicado a la práctica de laboratorio (90 minutos) los alumnos puedan, aplicando el Método Científico Experimental, obtener las conclusiones pertinentes acerca de la dependencia del flujo de radiación beta con el espesor de material y sobre la comparación del poder de penetración de la radiación beta y gamma. I. Desarrollo de la práctica. Para la investigación se planteó la tarea de desarrollar un sistema que permitiera acoplar el detector de Geiger Müller, destinado a detectar las radiaciones nucleares, a una computadora a través Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 de una interfase. Además se desarrolló un software, en Power Basic, para el manejo del sistema. El sistema consiste en el detector de Geiger Müller de halógeno tipo ZP – 1481, la interfase que realiza las funciones de controlar la alimentación del alto voltaje del detector y recibir los pulsos del mismo, conformándolos como pulsos TTL, para enviarlos a la computadora a través del puerto paralelo, una fuente de alimentación de alto voltaje y una computadora. El software controla el tiempo de las mediciones a partir del reloj de la computadora, lo cual asegura la exactitud de esta medición. Se elaboraron las indicaciones pertinentes para los alumnos, con un contenido que se consideró mínimo para que el alumno pudiera realizar la práctica sin ser una receta de cocina, que limitara su independencia. En las indicaciones que se le da a los alumnos se le plantean dos problemas a investigar, que el debe responder al final del trabajo, que son: 1. ¿Cómo depende el flujo de partículas beta, que atraviesan la sustancia, del espesor de la misma? 2. ¿Cuál es más penetrante, la radiación beta o la gamma? Para ello se le plantea disponer del siguiente equipamiento: 1) Conjunto de Fuentes Radiactivas. 2) Detector de radiaciones nucleares. 3) Una computadora acoplada al detector. 4) Conjunto de láminas de Aluminio de espesor 0.15 mm. 17 �Laboratorio de alcance de radiaciones nucleares basado en microcomputadora 5) Un programa, cargado en la computadora, que posibilita la realización de mediciones, su conservación y procesamiento. 3 no plantean que dependencia debe obtenerse (hipótesis a), pues no poseían el conocimiento para expresarla. Se le da además una pequeña explicación de la función de cada parte del sistema, para que conozca cómo es el funcionamiento del mismo y no lo tome como una “caja negra”. A continuación se les pidió diseñaran el experimento para comprobar las hipótesis, lo cual fue realizado por todos los equipos correctamente, planteando que debían medir el flujo para diferentes números de láminas de aluminio colocadas entre el detector y la fuente radiactiva. Para responder las preguntas propuestas, los equipos de 2 o 3 estudiantes plantearon las hipótesis que creyeron convenientes, siguiendo los pasos del Método Científico experimental. Para el planteamiento de las hipótesis contaban con los conocimientos teóricos, que ya habían recibido en las conferencias, aunque debe señalarse que en detalle no se estudia la dependencia matemática del flujo de partículas beta con el espesor del material, sino que se esperaba que esta dependencia (exponencial) fuera obtenida por los alumnos como resultado de su trabajo en la práctica. La práctica se realizó, con carácter experimental, en tres subgrupos de 20 año de Ingeniería química, cada uno con 2 equipos de tres estudiantes, para un total de 18 alumnos. En el caso del problema # 1, referido a la dependencia del flujo de partículas beta, las hipótesis planteadas fueron las siguientes: (a) El flujo de partículas beta debe disminuir, al aumentar el espesor. [3 equipos] (b) El flujo de partículas beta debe disminuir exponencialmente con el espesor. [2 equipos] (c) El flujo de partículas beta debe disminuir inversamente con el espesor. [1 equipo] En todos los casos se les aceptaron las hipótesis, que como se observan coinciden en señalar que el flujo debe disminuir, aunque un equipo planteó que la disminución es inversamente proporcional al espesor (hipótesis c), lo cual no es correcto, y otros 18 En las mediciones relacionadas con esta interrogante, incluyendo el ajuste de la fuente radiactiva, los equipos de estudiantes consumieron alrededor de 15 minutos. Luego pudieron pasar a la elaboración preliminar de los datos experimentales, que incluye la realización del gráfico de flujo de partículas beta en función del número de láminas de aluminio, donde los alumnos pueden comprobar el cumplimiento o no de las hipótesis planteadas por ellos. Esta es una de las ventajas que presenta la realización de la práctica acoplada a la computadora, ya que se puede obtener inmediatamente el gráfico de los resultados para juzgar acerca del cumplimiento de las hipótesis planteadas. En todos los casos los equipos de estudiantes valoraron, a partir de la observación de los gráficos que la dependencia era exponencial, lo cual es un resultado importante ya que como se explicó anteriormente, y se evidencia de las hipótesis planteadas, ese conocimiento no lo poseían antes de comenzar el ejercicio. Un gráfico de mediciones realizadas por los estudiantes se muestra en la Figura # 1, donde se realizó un procesamiento en EXCEL utilizando el procedimiento Línea de Tendencia Exponencial. Del coeficiente de regresión mostrado se puede valorar la exactitud de los datos experimentales obtenidos y su buena concordancia con la dependencia exponencial. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Gabriel Martínez Alonso, Rodolfo Losada Ucha Luego que los alumnos reconocían el carácter exponencial de la dependencia, se les pidió que pensaran en un método de elaborar los resultados para demostrar que la función era realmente exponencial, con el objetivo de introducir el método de linealización de una dependencia de este tipo, mediante la aplicación de los logaritmos. Luego que los alumnos llegaban a la conclusión de que la dependencia logarítmica, con el espesor, debía ser lineal se les invitaba a pasar al siguiente paso del programa donde se muestra la gráfica del logaritmo de la relación del flujo sin lámina al flujo con determinado número de láminas, en función del número de láminas y se puede comprobar que dicha gráfica es lineal en gran parte de su campo, permitiendo comprobar el carácter exponencial de la dependencia original. 350 y = 359.25e-4.7209x R2 = 0.9896 Flujo de partículas (1/s) 300 250 Los valores promedio obtenidos, por los 6 equipos de estudiantes en todos los grupos de trabajo, se muestran en la Tabla #1: Tabla # 1 Coef. De Absorción: (1/mm) Alcance: (mm) Espesor lámina desconocida: (mm) Valor promedio experimental: 4.76 0.975 0.19 Valor teórico: 4.98 0.947 0.2 Diferencia: 0.22 0.028 0.01 De la tabla puede verse que los valores obtenidos están bastante cerca de los valores teóricos, lo cual permite juzgar acerca de la exactitud de las mediciones realizadas, que pone de manifiesto una de las ventajas señaladas para esta instalación acoplada a la computadora. Alcance de radiaciones beta en Aluminio 400 curva similar a la obtenida por los estudiantes de flujo en función del espesor del aluminio. 200 150 100 50 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Espesor de láminas (mm) Fig.1. Luego se puede pasar a los cálculos del coeficiente de absorción teórico y experimental y su comparación, del alcance teórico y experimental y del espesor de una lámina de espesor desconocido, ejercicio que se plantea para mostrar la posible aplicación práctica que puede tener este tipo de estudio. De aquí se deriva la relación entre el fenómeno estudiado y la aplicación práctica del mismo en un proceso tecnológico de medición de espesores de láminas de aluminio, de forma continua y sin contacto, teniendo previamente una Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 Para responder la segunda interrogante planteada acerca de cuál radiación es más penetrante, la beta o la gamma, se siguió el mismo procedimiento. Todos los equipos de estudiantes plantearon sus hipótesis de trabajo, que se muestran a continuación: (a) La radiación gamma es más penetrante. [5 equipos] (b) La radiación beta es más penetrante. [1 equipo] En este caso se observa que un equipo plantea una hipótesis incorrecta, pero se le permite que la compruebe en el experimento, siguiendo la línea que el propio alumno se dé cuenta de su error al analizar los resultados experimentales, produciéndose en este caso un conflicto cognitivo7 19 �Laboratorio de alcance de radiaciones nucleares basado en microcomputadora entre las concepciones que tiene el estudiante y los resultados que obtiene del experimento. Los equipos realizan sus mediciones en la misma forma y de ellas pueden concluir que el flujo de la radiación gamma prácticamente no disminuye con el espesor de las láminas y aunque se coloque un número mayor de láminas que en el caso de la radiación beta el flujo disminuye muy poco. Al observar el gráfico de flujo de radiación beta en función del espesor de las láminas puede verse que el mismo permanece casi constante, a diferencia de lo observado anteriormente, con la radiación beta que se notaba claramente la disminución exponencial, como se observa en la figura # 2. De aquí los alumnos concluyen que la radiación gamma es más penetrante que la beta. El equipo que planteó una hipótesis incorrecta pudo comprobar que ésta no se cumple y por ello la reformó correctamente. En total el tiempo de realización de los dos ejercicios de la práctica fue de alrededor de 60 minutos, por lo cual se dispuso de 30 minutos para que los equipos escribieran sus informes Flujo de partículas (1/s) Comparación de radiación Beta y Gamma 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Beta Gamma 0 0.5 1 1.5 Espesor material (mm) Fig.2. de conclusiones y los expusieran en la misma sesión del laboratorio mostrando un buen dominio de los aspectos estudiados. Es de señalar que esta práctica desarrollada, sin el sistema aquí presentado, no permitía que los 20 alumnos realizaran los dos ejercicios, ya que no daba tiempo realizar todas las mediciones necesarias y además se tomaba mucho tiempo la realización de los gráficos y la linealización de los datos para demostrar que la dependencia es exponencial. Además la exactitud de las mediciones era deficiente, pues el control del tiempo de medición era manual lo cual provocaba que se cometieran errores, que influían en los resultados de forma que no era posible apreciar el carácter exponencial de la dependencia. No era posible realizar en la propia sesión de laboratorio la discusión de los resultados con las conclusiones pertinentes ni la comparación del poder de penetración de la radiación beta y gamma. De lo expresado se pone de manifiesto la gran ventaja que presenta la realización de esta práctica con el sistema descrito, acoplado a una computadora pues posibilita un mejor y más completo estudio, por parte de los alumnos, del fenómeno dado y la obtención de conclusiones por sí mismos incluso de la descripción matemática del proceso de absorción de partículas beta. El sistema de habilidades que se planteó al inicio de este trabajo fue logrado por los estudiantes teniendo en cuenta que se hace de forma independiente, o sea que el propio estudiante, en colaboración con sus compañeros de equipo, diseña su experimento y decide qué procedimientos seguir para la solución de las tareas que tiene ante sí. La hipótesis planteada al principio de este trabajo se considera cumplida teniendo en cuenta que en el tiempo dedicado a la práctica, de 90 minutos, todos los equipos de estudiantes llegaron a las conclusiones previstas y pudieron responder correctamente a las 2 interrogantes planteadas al inicio de la práctica. Además el trabajo se desarrolló siguiendo los pasos del método científico experimental, lo cual sin duda prepara al alumno Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Gabriel Martínez Alonso, Rodolfo Losada Ucha para la realización posterior de trabajos de investigación más complejos. CONCLUSIONES La utilización de sistemas acoplados a computadoras para la realización de prácticas de laboratorio de Física resulta muy ventajosa, ya que sobre la base de sus posibilidades de fácil manejo, rapidez, exactitud y elaboración inmediata de los resultados, permite que los alumnos economicen tiempo en estas tareas y puedan dedicarlo al estudio de los aspectos esenciales del fenómeno estudiado, pudiendo así obtener las conclusiones adecuadas del estudio. Se ha comprobado la exactitud que se puede alcanzar con las mediciones realizadas en esta instalación por los datos y gráficos mostrados en el trabajo, lo cual permite que el alumno investigue la esencia del fenómeno sin errores. Por ello consideramos que está fundamentado didácticamente el uso de estos sistemas en algunas prácticas que lo permitan. 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Hodson D., “Laboratory work as scientific method: three decades of confusion and distortion”, J. of Curriculum Studies, Vol. 28, No. 2, 1996, 115 – 135. 6 7 Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 Crowther D.T., Editorial, Electronic Journal of Science Education, Vol. 2, No. 2, December 1997. 21 �Actuadores piezoeléctricos Miguel Cúpich Rodríguez* Fernando J. Elizondo Garza* I. INTRODUCCIÓN La palabra “piezo” se deriva de la palabra Griega: πιεζω que significa estrechar, apretar u oprimir. En 1880, Jacques y Pierre Curie descubrieron que al aplicar presión a un cristal de cuarzo se establecían cargas eléctricas en éste; ellos llamaron a este fenómeno “el efecto piezoeléctrico”. Mas tarde ellos verificaron que un campo eléctrico aplicado al cristal proporcionaba una deformación al material. Este efecto era referido como “efecto piezo inverso”. Los materiales piezoeléctricos, por lo tanto, pueden ser utilizados para convertir energía eléctrica en energía mecánica y viceversa. creando un campo eléctrico lo bastante fuerte para producir una chispa que encienda el gas. Además, relojes con alarma utilizan a menudo elementos piezoeléctricos. Cuando un voltaje de C.A. es aplicado, el material piezoeléctrico se mueve a la frecuencia de dicho voltaje y el sonido resultante es bastante alto para despertar al más reacio dormilón. En el campo *de la ingeniería el uso más común del fenómeno piezoeléctrico, actualmente, es en los actuadores piezoeléctricos. Un actuador piezoeléctrico es un dispositivo que produce movimiento (desplazamiento) aprovechando el fenómeno físico de la piezoelectricidad. Los actuadores que utilizan este efecto están disponibles desde hace aproximadamente 20 años y han cambiado el mundo del posicionamiento de presición. El movimiento preciso que resulta cuando un campo eléctrico es aplicado al material, es de gran valor para nanoposicionamiento. Después de su descubrimiento pasaron varias décadas antes de que se utilizara el fenómeno piezoeléctrico. La primera aplicación comercial fué en detectores ultrasónicos para submarinos desarrollados durante la 1ª Guerra Mundial y en la decada de los cuarenta los científicos descubrieron que el titanato de bario (cerámico) puede comportarse como material piezoeléctrico en presencia de un campo eléctrico. Actualmente el efecto piezoeléctrico es a menudo encontrado en la vida diaria. Por ejemplo, en encendedores de gas para cigarrillos o encendedores para parrillas en estufas de gas; una palanca aplica presión a un cristal piezoeléctrico 22 * Academia de Dinámica Aplicada del Departamento de Diseño Mecánico de la FIME mcupich@gama.fime.uanl.mx; fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Miguel Cúpich Rodríguez, Fernando J. Garza Elizondo II. LOS MATERIALES PIEZOELECTRICOS Propiedades Ya que el efecto piezoeléctrico exhibido por materiales naturales tales como el cuarzo, la turmalina, la sal de Rochelle, etc., es muy pequeño, se han desarrollado materiales con propiedades mejoradas, por ejemplo los materiales cerámicos ferroeléctricos policristalinos, como el BaTiO3 y el Zirconato Titanato de Plomo (PZT). Los cerámicos PZT, disponibles en muchas variaciones, son los materiales más ampliamente usados hoy para aplicaciones como actuadores o sensores. La estructura cristalina del PZT es cúbica centrada en las caras (isotrópico) antes de la polarización y después de la polarización exhiben simetría tetragonal (estructura anisotrópica) por abajo de la temperatura de Curie, que es aquella en la cual la estructura cristalina cambia de forma piezoeléctrica (no-simétrica) a no-piezoeléctrica. A esta temperatura los cerámicos PZT pierden las propiedades piezoeléctricas. Fig. 1. Celda elemental piezoeléctrica; (1) Antes de polarizarse (2) Después de polarizarse. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 La razón del comportamiento de dipolo eléctrico es la separación entre los iones de carga positivo y negativo. Una región de dipolos eléctricos con orientación similar es llamada dominio. A los grupos de dipolos con orientación paralela se les llama dominio de Weiss. El dominio de Weiss está orientado aleatoriamente en el grueso del material del PZT, antes de que el tratamiento de polarización sea efectuado. Para este propósito se aplica un campo eléctrico ( > 2000 V/mm) al piezo cerámico (calentado). Con el campo aplicado, el material se expande a lo largo del eje del campo y se contrae perpendicularmente a este eje. Los dipolos eléctricos se alinean y permanecen rígidamente alineados hasta su enfriamiento. El material tiene ahora una polarización permanente (la cual puede ser degradada sí se exceden los límites mecánicos, térmicos y eléctricos del material). Como resultado, hay una distorsión que causa un aumento en las dimensiones alineadas con el campo y una contracción en los ejes normales al campo. Cuando un voltaje es aplicado a un material piezoeléctrico polarizado, el dominio de Weiss aumenta su alineamiento proporcionalmente al voltaje. El resultado es un cambio en las dimensiones (expansión, contracción) del PZT. Fig. 2. Dipolos eléctricos en el dominio de Weiss (1) cerámico ferroeléctrico sin polarizar (2) durante y (3) despues de la polarización (cerámico piezoeléctrico). 23 �Actuadores piezoeléctricos Desplazamiento de Piezo Actuadores (Tipo pila y tipo contracción) El desplazamiento de los cerámicos PZT es función de la intensidad del campo eléctrico aplicado E, del material utilizado y de la longitud L del cerámico PZT. Las propiedades materiales pueden ser descritas por los coeficientes piezoeléctricos de deformación unitaria dij. Estos coeficientes describen la relación entre el campo eléctrico aplicado y la deformación mecánica producida. El desplazamiento DL de un piezo actuador de una sola capa, sin carga, puede ser estimado por medio de la ecuación: por un PZT de lazo abierto depende del campo eléctrico aplicado y de la piezo ganancia la cual es relativa a la polarización permanente. La histéresis es típicamente del orden de 10 a 15 % del movimiento comandado. DL = ± E*dij*Lo Donde: Lo = longitud del cerámico [m] E = intensidad del campo eléctrico [V/m] dij = coeficientes piezoeléctricos de deformación unitaria Fig. 4. Curvas de histéresis de un piezo actuador de lazo abierto para varios voltajes de pico. III.- VENTAJAS DE LOS SISTEMAS DE POSICIONAMIENTO PIEZOELECTRICOS Fig. 3. Elongación y contracción de un disco de PZT cuando se le aplica un voltaje. Hystéresis (PZTs de lazo abierto) Los piezo actuadores de lazo abierto exhiben histéresis. La histéresis se fundamenta en los efectos de polarización cristalina y en la fricción molecular. El desplazamiento absoluto generado 24 Resolución Un actuador piezoeléctrico puede producir cambios de posición extremadamente finos por abajo del rango de subnanómetro. Los pequeños cambios en el voltaje de operación son convertidos en suaves movimientos. Generación de grandes fuerzas Un actuador piezoeléctrico puede generar una fuerza de varios miles de Newtons. Existen Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Miguel Cúpich Rodríguez, Fernando J. Garza Elizondo unidades comerciales que pueden sostener cargas de varias toneladas y posicionarlas dentro del rango de más de 100 µm con resolución subnanométrica. Expansión rápida Los piezo actuadores ofrecen el tiempo más rápido de respuesta disponible (microsegundos). Se pueden obtener aceleraciones de más de 10,000 g’s. Operación a Temperaturas Criogénicas El efecto piezo se basa en campos eléctricos y funciona hasta casi cero grados Kelvin (con especificaciones reducidas). IV.- APLICACIONES ACTUADORES DE LOS PIEZO Ningún efecto magnético El efecto piezoeléctrico está relacionado a los campos eléctricos. Los actuadores piezo eléctricos no producen campos magnéticos ni son afectados por éstos. Son especialmente apropiados para aplicaciones donde los campos magnéticos no pueden tolerarse. En Optica, Fotónica y Tecnología de Medición: Estabilización de imagen, microscopía electrónica, sistemas de auto enfoque, interferometría, alineación y conexión de fibra óptica, scanners de espejo rápido, óptica activa y adaptable, sintonización de láser, posicionadores de espejos, holografía y estimulación de vibraciones. Baja potencia de consumo El efecto piezo convierte directamente energía eléctrica en movimiento absorbiendo energía sólo durante éste. La operación estática, aún sosteniendo cargas pesadas, no consume potencia. En Unidades de disco: Para prueba de cabezas y cancelación de vibración. Libre de desgaste y roturas Un actuador piezo no tiene engranes ni ejes rotativos. Su desplazamiento se basa en la dinámica de estado sólido y no muestra desgaste ni rotura. Se han efectuado pruebas de resistencia en las cuales no se han observado cambios después de varios miles de millones de ciclos. Compatible con cuartos limpios y Vacío Los piezo actuadores son elementos que no necesitan ningún lubricante y no muestran desgaste y abrasión. Esto los hace compatibles con cuartos limpios e idealmente apropiado para aplicaciones de Ultra Alto Vacío. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 En Microelectrónica En nano-metrología, posicionamiento de obleas y máscaras, medición de dimensiones críticas, microlitografía, sistemas de inspección y cancelación de vibración. En Mecánica de Precisión e Ingeniería Mecánica Cancelación de vibración, deformación estructural, ajuste de herramienta, corrección de desgaste, micro bombas, actuadores lineales, piezo martillos, sistemas de micro grabado y generación de ondas de choque. En Medicina, Biología y Ciencias de la Vida Tecnología de genes, micro manipulación, penetración de células, dispositivos microdispensadores, estimulación audiofisiológica y generación de ondas de choque. 25 �Actuadores piezoeléctricos V. TIPOS DE PIEZOELECTRICOS ACTUADORES Actuator tipo pila La configuración más común en un piezo actuador es el tipo “pila” de varias capas de cerámico con dos salidas eléctricas. Para proteger el cerámico contra influencias externas, este se ubica dentro de una carcaza de metal. A esta carcaza se le pueden incorporar resortes para comprimir el cerámico de tal forma que permita la operación de tensión y compresión. La figura 5 muestra un esquema del diseño eléctrico de un piezo actuador tipo pila. ondas de choque y posicionamiento de herramientas en máquinas para la fabricación de superficies no esféricas de lentes de contacto. Fig. 6. Actuador tipo pila. Fig. 5. tipo pila. Diseño de un actuador piezoeléctrico La figura 6 muestra un ejemplo de un actuador de bajo voltaje con resortes internos pre-cargados y un sensor de alta resolución integrado. Este actuador provee desplazamiento hasta 90 micrones y rigidez hasta de 400 N/µm. Puede manejar cargas hasta de 300 kilogramos y resistir fuerzas de estiramiento hasta de 700 N. Las aplicaciones incluyen cancelación de vibración, generación de 26 En algunas aplicaciones, las restricciones de espacio no permiten pilas tan largas. En este caso, es posible usar los amplificadores mecánicos de palanca para disminuir la longitud de la pila cerámica. El aumento en el rango de recorrido ganado con un amplificador mecánico reduce la rigidez y la máxima frecuencia de operación del actuador. Actuadores “flexure” En algunas aplicaciones un solo actuador tipo pila no es suficiente para desempeñar tareas complejas. Por ejemplo, cuando un movimiento recto es necesario y solo puede ser tolerada una desviación nanométrica desde la trayectoria ideal, un actuador tipo pila no puede utilizarse porque puede inclinarse algo así como unos 10 arcosegundos mientras se está expandiendo. Si la pila y la parte a ser movida están desacopladas y se Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Miguel Cúpich Rodríguez, Fernando J. Garza Elizondo emplea un sistema guía de precisión puede lograrse un excepcional control de la trayectoria. La mejor guía de precisión puede lograrse con el nanoposicionador “Flexure” el cual cuenta con un amplificador de movimiento integrado. Fig. 8. Combinación de un piezo actuador y un tornillo motorizado. V.- OPERACIÓN Fig. 7. Nanoposicionador tipo “Flexure” y scanner con amplificador de movimiento integrado. Posicionadores “Flexure” de uno o varios ejes son utilizados en investigación, en laboratorios y aplicaciones industriales tales como verificación de unidades de disco, alineadores de pantallas para rayos X escalonados, óptica adaptativa, maquinado de precisión, alineadores de fibra, microscopía electrónica, sistemas de autoenfoque para perfil de superficies y servo válvulas hidráulicas. Piezo actuadores combinados con sistema de posicionamiento motorizado de amplio rango Los Piezo actuadores pueden combinarse con otros actuadores para formar un sistema de alta resolución de amplio rango. La figura 8 muestra un ejemplo que combina un piezo actuador con un tornillo motorizado. Esta combinación provee 25 mm de movimiento burdo pero conserva las características de alta de resolución intrínsecas a los piezoactuadores. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 Operación en lazo abierto y cerrado Los actuadores piezoeléctricos pueden operar en lazo abierto y lazo cerrado. En lazo abierto, el desplazamiento corresponde aproximadamente al voltaje manejado. Este modo es ideal cuando no es crítica la precisión de la posición absoluta o cuando la posición es controlada por datos que provee un sensor externo. Los piezo actuadores de lazo abierto exhiben histéresis y comportamiento “creep”. Los actuadores de lazo cerrado son ideales para aplicaciones que requieren alta linealidad, amplia estabilidad de posición, repetibilidad y precisión. Este tipo de actuadores están equipados con sistemas de medición de posición que proveen resolución sub-nanométrica y ancho de banda hasta 10 KHz. Un servo controlador (digital o analógico) determina el voltaje a enviar al piezo actuador comparando una señal de referencia con la señal real proveniente del sensor de posición. Existen en el mercado posicionadores multi-eje de lazo cerrado que ofrecen la posibilidad de situar repetidamente un punto dentro de un cubo nanométrico de 1 x 1 x 1. Es importante recordar que tal precisión se obtiene solo si el medio ambiente circundante es controlado, pues cambios 27 �Actuadores piezoeléctricos de temperatura y vibraciones pueden causar cambios de posición a nivel nanométrico. Comportamiento dinámico Un piezo actuador puede alcanzar su desplazamiento nominal en aproximadamente 1/3 del período de su frecuencia de resonancia. Tiempos del orden de microsegundos y aceleraciones de mas de 10,000 g’s son posibles. Las frecuencias de resonancia de los piezo actuadores industriales confiables están en función inversa al desplazamiento total del actuador. Esto es válido para el piezo actuador sin carga; una carga adicional decrece la frecuencia de resonancia en función de la raíz cuadrada de la masa. Los piezo actuadores no son diseñados para ser manejados a su frecuencia de resonancia, ya que las altas fuerzas dinámicas pueden dañar la integridad estructural del material cerámico. 28 REFERENCIAS. 1. Piezoelectric Flexure Elements, Sensor http://www.sensortech.ca/flexure.html, Technology Ltd., Canada, 1999. 2. PZT & Piezo Actuator, http://www.physikinstrumente.com/produkte.htm l, PI, Alemania, 1999. 3. K. Kuhnen, H. Janocha, Compesation of Creep and Hysteresis effects of piezoelectric Actuators, http://www.vdivdeit.de/mst/ARCHIVE/9905/MSRART1.html, Alemania, 1999. 4. Schäfer, J.; Janocha, H., Compesation of Hysteresis in solid state actuators. Sensors andd Actuators A49, (1995), 97-102. 5. Operating Performance of Piezoactuators, http://www.dynaoptics.com/ctc-600-1/operatingperf-piezoactuators.htm, Dyna Optic Motion, Canada, 1999. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �On the problem of control and observation: a general overview Krishna Kumar Busawon* Abstract This note is dedicated to undergraduate students who wish to enroll in the control engineering program. Some basic notions encountered in control engineering are discussed. The main difficulties encountered in the design and implementation of controllers are explained in simple terms without entering deeply into the mathematical details. Finally, some conclusions are given. 1. INTRODUCTION The fundamental objective of control engineering, as a science discipline, is to control a dynamical system. The common meaning of the verb to control is to verify, to inspect and to master. However, in control engineering, to control a system is understood more in the sense of mastering a system even though the inspection and monitoring of a system is also part of the discipline. By the term dynamical we refer to something which is evolving with time. Finally, we must give a precise meaning to the word system in the context of control engineering . Indeed, the word system has a very broad meaning in everyday life. Normally, by this word one would understand an abstract set of things which are interconnected in some way or another; for example we talk about solar systems, meteorogical systems, political systems, physical systems etc.. Evidently, such a broad meaning would not be appropriate in the context of control engineering since a precise mathematical analysis is required for its study. A first definition of a dynamical control system in the context of control engineering would be the following : Definition. A dynamical* control system is a system whose behaviour can be modified by some external actions. For example, the meteorological system is not a control system since we cannot stop the rain from falling or the sun from shining. On the other hand, a car is a control system since we can make a car accelerate, decelerate or even stop, whenever we want to. More precisely, in this case, we would talk of controllable systems. The external actions are known as inputs, commonly denoted by the function u(t). They are responsible for changing the behaviour of a system. The inputs maybe measurable or nonmeasureable. Non measureable inputs are usually known as perturbations or disturbance. Somehow or other disturbances are always present in a system. In this note we shall not discuss the aspects of disturbances even though, in the majority of cases, a control design makes sense because of the presence of disturbances. The measurable inputs are in fact the only degree of freedom that we, as control engineers or technicians, have in order to influence the behaviour of a system. They are signals provided by the actuators. Normally, we study the behaviour of a system via some signal or function which characterises the system. If the signal is measured then it is referred to as an output of the system and is commonly denoted by the function y(t). These are signals coming from the sensors. For example, the behaviour of the temperature of a room is observed via a thermometer, or the pulses of a patient’s heartbeat is studied via the signal issued by a cardiogram. * Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 Universidad Autónoma de Nuevo León, FIME-UANL 29 �On the problem of control and observation: a general overview From the above definition, one would intuitively understand that a system possesses a unique behaviour at a time. For example, a car cannot accelerate and decelerate at the same time. Mathematically speaking, a system can possess two or more behaviours at the same time. These are systems where bifurcations are present and are chaotic in nature. However, the great majority of systems in the industry possess the propriety of presenting one behaviour at a time. We shall see later what this property means in mathematical terms. But first of all, before coming to this point, we should know how to represent a system mathematically. 2. REPRESENTATION OF A SYSTEM To study the behaviour of a system correctly, it is necessary to give a representation or a model of the system. From the above definition a schematical representation of a system would be as follows: Fig.2. Input-ouput representation This point of view is known as the input-output point of view and the relation y(t)=S(u(t)) is known as the input-output relation. Therefore, roughly speaking, a system, from this point of view, is a function of functions. It should be noted that u(t) are not arbitrary functions. They are usually bounded functions and they take the value zero for negative times. These kinds of functions are known as causal functions. In simple terms this reflect the fact that an action cannot take place in negative times. It takes place only at the instant it starts acting on the system. For example, a car will not start before we turn the key or the temperature in a room will not rise before we turn the heater on. It is well-known that for linear systems the function y(t) is given by y(t)= Fig.1. System However, to study the system in a more mathematical way, control engineers usually adopt different points of views depending on the nature of the system. Input-output point of view One point of view would be to view a system as a function S which to the function u(t) will associate another function y(t); i.e. S: u(t) ! y(t)=S(u(t)) . This described in the figure 2 below. 30 t ∫ h(v)u (t − v)dv . 0 In the case of linear systems, we can also work in the frequency domain instead of the time domain and the above input-output relation is given by the well-known transfer function Y(s)=H(s)U(s) where Y(s), H(s), U(s) are the respective Laplace transforms of the functions y(t), h(t) and u(t). State-space point of view Another point of view would be to assume that the system is characterised by a time-dependent vector x(t) known as the state of the system. The Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Krishna Kumar Busawon state of a system is in fact the minimum number of variables that are needed to characterise a system completely. For example, a moving particle is completely characterised by its position and velocity. Any additional variable would necessarily be a function of the position and velocity, and would constitute a redundant information on the system. The state of a system is a vector which evolves in time and is therefore characterised by a differential equation of the form (Σ): dx = f(x, u), dt y = h(x, u) where x=(x1, x2, ..., xn )∈Rn ; u=( u1, u2, ..., um)∈Rm and y = (y1, y2, ..., yp)∈Rp. This means that we have n state variables which characterise the system, m inputs acting on the system and p variables which are measured from the system. The number n is known as the dimension of the system. The outputs y1, y2, ..., yp are supposed to be independent of each other. This representation is illustrated in the figure below: If the system is linear then the function f(x, u)=Ax+Bu and y=Cx+Du, where A is a n×n matrix, B is a n×m matrix, C is a p×n matrix and D is a p×m matrix. Knowledge-based representations The above two point of views are based upon a mathematical description of the system. However, when the system is of a very large dimension or is very complicated and its dynamics not well-known, it is not always easy to provide an adequate mathematical model of the system. In such a case, we can give a representation of the system based upon the qualitative knowledge that we have on the system. Representation via artificial intelligence, expert systems, neural networks, fuzzy logic, all fall in this category. In this note, we shall only study the state-space representation. It is important to note that all of these different representations are equivalent. The choice of a particular representation is basically motivated by two factors : i) the nature of the system ; i.e. whether it is linear, nonlinear or difficult to model etc .. ii) the degree of complexity brought by a particular representation ; i.e. whether one representation is simpler than another. Example Fig 3. State-space representation The number p is usually less than or equal to n. In the case where p is strictly less than n, this means that only part of the state variable can be measured. We shall see later that this has important implications regarding the implementation of a control law. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 Fig. 4 : Spring mass system 31 �On the problem of control and observation: a general overview Consider the above spring mass system. Here, u is the force pulling the mass M and y is the distance between the center of mass and the point where the spring is fixed. The quantity y can be measured easily and is considered as an output of the system. By Newton’s laws of motion, we have d y dy +k - u=0 2 dt dt 2 m This in fact an input-output relation ship. To obatain a state-space representation we set x1=y and x2= dy . Then, a simple computation dt shows that dx1 = x2 dt dx 2 k u =- x1+ dt m m State space analysis This particular representation of a system is the most commonly used in control engineering nowadays and is normally termed modern control engineering. This is mainly because there is no restriction on the nature of inputs applied to the system for its analysis. Recall that classically a linear system is studied in the frequency domain using Bode or Nyquist plots. For such analysis the inputs are resticted to either a step function, a ramp or a sinusoidal function. However, in the state space representation such restrictions are not necessary. Another reason for the popularity of state space representation is that complicated control laws can easily be implemented due to the advent of computers. This was not possible several decades ago. 32 The study of a system given in state space form requires some knowledge of linear algebra if the system is linear, or differential geometry if the system is nonlinear and obviously some knowledge of diffrential calculus. As we have mentioned before, the state is the quantity which characterises a system. Therefore, we shall first start by studying the solution of system (Σ). Suppose that time t=t0, the initial value of the state is x(t0). Then, by a solution or trajectory of system (Σ), we mean any function xu(t ; t0, x0) which satisfies the above differential equation with the condition that xu(t0 ; t0, x0) =x(t0). In fact, by abuse of language, the function xu(t ; t0, x0) is simply denoted by x(t). The way that this solution evolves in time characterises the behaviour of the system. That is the solution may be increasing or decreasing with time or may be constant etc. Roughly speaking, if the solution is unbounded then we say that the system is not stable otherwise it is stable. Example 1. Consider the system given by dx = x+u dt Assume that at time t0=0 the value of the state is x(0)=x0. For u=k where k is a constant, the solution is given by : xu(t ; t0, x0) := x(t) = et(k+ x0)-k. In particular, for u=0, the solution is given by x(t) = etx0. Since the solution tends to infinity when t goes to infinity, the system is unstable. Notice that the solution of a system depends on its initial condition and on the input applied to the system. This means that if we change the expression of u(t) then the solution will also change. In particular, if the solution is unbounded, we can try Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Krishna Kumar Busawon to replace u(t) by another function such that the solution becomes bounded. This is the fundamental purpose of control engineering. Therefore, designing a control law for a system means designing a function, which is possibly a function of the state or the output of the system, such that the solution of the system behaves in a desired manner. If the control law is a function of the state, u(t) :=a(x) , then we call the control a state feedback control law. On the other hand, if the control law is a function of the output only, u(t) :=a(y), then we call the control law an output feedback control law. Example 2. Consider again the above system: (S1): dx = x+u dt If we replace u by u = a(x) = -2x. The the system becomes (S2): dx = -x dt and the solution is given by : x(t) =e-tx0. It is easy to see that the solution now goes to zero when t goes to infinity. Therefore, system (S2) is stable. In the control engineering jargon, system (S1) is said to be in open-loop whereas system (S2) is said to be in closed-loop. It is important to notice that in control engineering the functions a(x) and a(y) is denoted by u(x) and u(y) respectively ; i.e. u(t) :=u(x) or u(t) :=u(y). This does not mean that t is replaced by x or y in the function u(t). It instead means that the function u(t) is replaced by the function u(x). This is an abuse of language which is very misleading for many students. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 Let us now come back to the definition of ‘system’ that we gave in the introduction. We said that a system in control engineering should not have two or more solutions for one initial condition. We might then ask under which condition can we guarantee that system (Σ) will have a unique solution for a given initial condition. It is wellknown that if the function f in system (Σ) is locally Lipschitzian, then there exists a unique solution for system (Σ) for a given initial condition. A local Lipschitz function is generally a continuous function and does not presents any jumps. For example, the sign function is not a local Lipschitz function. There are two important implications for the existence and the unicity of the differential equation (Σ). First, we have seen above that controlling a system means controlling its trajectory or solution. Now, if we have two trajectories for one initial condition and we do not know in which one of them the system is evolving, then it would be difficult to control the system. We might be controlling the wrong trajectory! Secondly, if the system satisfies the condition of existence and unicity of solution, then the trajectories issued from two different initial conditions will never intersect. Difficulties in control design We shall now talk about some difficulties which are encountered in the process of designing a control law for a system. We shall discuss the problem of how to design a control law and the particular techniques which exist for designing a control law. We shall rather point out the main difficulties which one would encounter in control design independently of the technique used for designing the control law. The first difficulty is related to the possibly of designing the control law. It is always possible to 33 �On the problem of control and observation: a general overview design a controller for a system. We must first check if the system is controllable ; if not, we cannot design a control law. Roughly speaking, the controllability of a system is the property which determines whether we can modify the behaviour of a system. Another difficulty is that the majority of systems in nature are nonlinear and the mathematical tools for analysing a nonlinear system is not totally established up to now. In particular, there does not exist a direct analytical method to solve a nonlinear differential equation. Fortunately enough, there exists methods to study the behaviour of a system without calculating the solution of a system (Lyapunov method). available measurements on the systems (inputs and outputs) in order to provide an estimate x̂ of the state of the system. This is schematically represented in the figure below. Implementation problem Once we have designed a control law we need to know if the latter can be implemented for application purposes. It usually happens, especially when we are have designed a state feedback control, that some state variables that are involved in the control law are not available for measurement. This is the case where p (the number of outputs) in equation (Σ) is strictly less than n (the number of state variables). In such a case, the control law cannot be implemented. Fig.5. Observer One solution would be to design additional (hardware) sensors. However, this is not always possible and may be very costly at times. For example the rotor flux or current in an induction motor cannot be easily measured. Similarly, it is very difficult to obtain the online concentration of certain components in some chemical reactions. Consequently, there has been some incentive to find other cheap methods to obtain the nonavailable state variables. In this respect, it is important to mention the new emerging micro-sensor technology. Another alternative consists in the design of observers. More specifically, an observer is an auxiliary dynamical system which uses the 34 The dynamical nature of an observer means that the estimates of the state variable are provided on line. Basically, an observer is a software sensor. Consequently, the cost of realising an observer is relatively low. From a mathematical point of view, observers and controllers designs are dual problems. Consequently, similar difficulties as for the controller design are encountered in the process of observer design. CONCLUSIONS In this note we have briefly presented some basis problems that are encountered in control engineering. We showed the main difficulties of control design and its implementation. We have also highlighted the different mathematical tools which are needed to analysize a control system depending on the representation chosen for the latter. It is hoped that this simple note will incite some interest to undergraduate students who wish to enroll in the subject. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Krishna Kumar Busawon REFERENCES 1. W. L. Brogan, Modern control theory, Prentice Hall, Inc. Englewood Cliffs, New Jersey, 1982. 2. C. T. Chen, Introduction to linear system theory, HRW series in Electrical Engineering, Electronics, and Systems, 1970. 3. P. A. Isermann, Digital control systems, Springer, Berlin New York, 1981. 4. K. Ogata, Discrete-time control systems, Prentice Hall, Inc. Englewood Cliffs, New Jersey, 1987. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 35 �Control de voltaje de sistemas de potencia utilizando lógica difusa Manuel Ley* Oscar L. Chacón, Ernesto Vázquez** Resumen El problema del control de voltaje en estado estable es mantener el voltaje en los nodos de carga dentro de límites operativos, utilizando estrategias de control. La propuesta que se hace en este artículo es la aplicación de un sistema basado en lógica difusa que especifique los cambios de voltajes de generación, necesarios para mantener los voltajes de los nodos de carga dentro de límites operativos. Para comprobar que la metodología propuesta es factible, se utiliza el sistema de nueve nodos del IEEE, en el cual se simulan diferentes contingencias. Los resultados preliminares muestran que la aplicación de lógica difusa es una buena alternativa para la solución de este problema. Palabras Claves: lógica difusa, control difuso, sistemas de potencia, control de voltaje. 1. INTRODUCCIÓN En sistemas eléctricos de potencia, los voltajes fuera de sus límites operativos pueden ocasionar daños a equipos, y en ocasiones el desabasto temporal de energía a un número considerable de usuarios del servicio. Para asegurar la calidad y la confiabilidad del sistema, los operadores de los Centros de Control de Energía deben mantener los voltajes de los nodos de carga dentro de los límites de operación permitidos. Los cambios de la carga y/o la topología del sistema pueden ocasionar variaciones no aceptables en los voltajes del sistema de potencia. El operador generalmente mejora esta situación de reacomodar los flujos de potencia reactiva mediante cambios en los voltajes de generación, ajustando los taps de los transformadores, y conectando o desconectando bancos de capacitores y/o reactores. 36 Este problema se ha* resuelto por métodos que utilizan relaciones de sensibilidad, junto con el problema de minimización de pérdidas de potencia por transmisión.1-7 Recientemente se ha publicado en la literatura8-12 aplicaciones con bastante éxito de la tecnología emergente de Inteligencia Artificial (IA). El desarrollo de la teoría de conjuntos difusos, y los logros obtenidos con su aplicación en diferentes áreas, empieza a atraer la atención a los investigadores del área de potencia eléctrica. En este artículo se ilustra el método de lógica difusa para el control de voltaje en sistemas de potencia, utilizando solamente cambios de voltaje en los nodos de generación. El artículo está organizado de la siguiente manera: Los conceptos fundamentales de conjuntos difusos y lógica difusa se presentan en la sección 2; el problema de control de voltaje mediante cambios en los nodos de generación, se describe en la sección 3; los ejemplos de la aplicación de la lógica difusa en el control de voltaje de sistemas de potencia, se presentan en la sección 4; finalmente, las conclusiones y recomendaciones para trabajos futuros se proporcionan en la sección 5. * Área de Control Baja California CFE, Mexícali, B.C. ** FIME-UANL, Apdo. Postal 34-F, Cd. Universitaria, San Nicolás, 66450, N.L, México. ochacon@ccr.dsi.uanl.mx,evazquez@gama.fime.uanl.mx Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Manuel Ley, Oscar L. Chacón, Ernesto Vázquez 2. CONCEPTOS FUNDAMENTALES CONJUNTOS DIFUSOS DE µ A!B (u )=max[µ A (u ),µB (u )] Conjuntos difusos Sea U el universo de discurso con elementos u, donde F identifica un conjunto difuso de U. La membresía de u en el conjunto clásico F puede verse como la función característica tal que µ F (u ) : U → {0,1} 1; µF (u )= 0; si u∈F si u∉F (1) Para un conjunto difuso F del universo U, el grado de membresía de u en F está definido como: µ F (u ) : U → [0,1] (2) donde µ F (*) se le denomina la función de membresía y µ F (u ) es el grado de membresía de u in F, indicando el grado con el cual u pertenece a F. La función de membresía µ F (u ) mapea U hacia el espacio de membresía T, esto es µ F (u ) : U → T . Cuando T = {0,1} , el conjunto F no es difuso y µ F (*) es la función característica del conjunto binario F. Para conjuntos difusos, el rango T de la función de membresía es un subconjunto de los números reales no negativos cuyo supremo es finito. En la mayoría de los casos el conjunto T se fija como el intervalo [0,1]. Un conjunto difuso F en el universo de discurso U puede definirse como el conjunto de pares ordenados, F = {(u , µ F (u ) ) : u ∈ U } (3) Definiciones y operaciones básicas de conjuntos difusos Para dos conjuntos difusos A y B se definen las siguientes operaciones: Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 Unión (4) Intersección µ A" B (u ) = min[µ A (u ), µ B (u )] (5) Complemento µ A (u ) = 1 − µ A (u ) (6) Se pueden definir otras operaciones, específicamente las denominadas normas triangulares (t-norms) y conormas triangulares (tconorms).13,14 En algunas ocasiones se requieren operaciones matemáticas con conjuntos no difusos, por lo que para convertir conjuntos difusos en no difusos se utiliza la definición de cortes 1; if µ A (u ) ≥ α  µ Aα (u ) =     0; otherwise (7) Otra construcción matemática importante es la relación binaria entre dos conjuntos X y Y basado en la concepción de que ambos conjuntos están relacionados en cierta extensión o no lo están; tal relación se define de la forma siguiente R ( x, y ) = {(x, y, µ R (x, y )) x ∈ X , y ∈ Y } (8) Medición difusa Una medida difusa asigna un valor en el intervalo [0,1] a cada elemento de un conjunto real del universo, y da así, a un elemento particular, el grado de pertenencia a dicho conjunto. Medidas difusas se utilizan para resolver la ambigüedad asociada a la selección entre alternativas. Una medida difusa es una (conjunto) función g : β → [0,1] (9) 37 �Control de voltaje de sistemas de potencia utilizando lógica difusa donde β es una familia de subconjuntos no difusos y g satisface los siguientes tres axiomas de medidas difusas: parabólicas, etc.. La forma de la función de membresía debe reflejar los cambios en el grado de satisfacción del experto, con los cambios en las variables. (1) Condición frontera: g (Φ ) = 0, Etapa 4. Selección de las operaciones difusas. En términos del proceso de toma de decisiones de un experto, se debe seleccionar una operación difusa apropiada de tal forma que los resultados obtenidos sean semejantes a las decisiones tomadas por los expertos. La interpretación de los resultados al utilizar sistemas difusos se basa en el dominio del razonamiento del experto. Las operaciones difusas comúnmente utilizadas son las de Mamdani y Zadeh.13 g(X ) = 1 (2) Monotonicidad: Para cada conjunto no difusos A, B ∈ β , g ( A) ≤ g ( B ) (3) Continuidad: Para cada secuencia ( Ai ∈ β i ∈ N ) de subconjuntos de X, si A1 ⊆ A2 ⊆ ... or A1 ⊇ A2 ⊇ ... , entonces g ( Ai ) = g (lim Ai ) lim i →∞ i →∞ (10) En la práctica es importante utilizar las operaciones difusas apropiadas que reflejen el razonamiento del experto. Aplicación de la teoría de conjuntos difusos La solución de problemas utilizando la teoría de conjuntos difusos requiere la ejecución de las siguientes etapas: Etapa 1. Descripción del problema original. El problema a resolver debe describirse matemática y lingüísticamente. Etapa 2. Definición de umbrales de las variables. Basado en conocimiento empírico, para cada variable se puede determinar el valor que tiene el mayor grado de satisfacción, y con cierta desviación aceptable el grado de satisfacción decrece hasta que es inaceptable. Los valores que corresponden al mayor y menor grado de satisfacción se les denomina umbrales. Etapa 3. Cuantificación difusa. Con los umbrales determinados en la etapa 2, se deben construir formas apropiadas de las funciones de membresía. Existen muchas formas de funciones de membresía: lineales, lineales separables, trapezoidales, 38 Etapa 5. Desfusificación. En esta etapa se aplica un proceso de desfusificación para obtener una salida no difusa. Las operaciones de desfusificación más utilizadas son el método de los centros y el método de los pesos promedio.13 3. PROBLEMA DE CONTROL DE VOLTAJE EN ESTADO ESTACIONARIO EN SISTEMAS DE POTENCIA Descripción Cuando el voltaje de un nodo de carga viola los límites operativos, se deberán ejecutar acciones de control que mejoren esta condición anormal colocándola dentro de límites de operación del sistema. El efecto del control de voltaje a través de cambios en el voltaje de nodos de generación se puede determinar mediante análisis de sensibilidad obtenido en la solución de flujos de potencia. Consideremos un sistema de N nodos, con L nodos de carga, N − L − 1 nodos de generación, siendo N el nodo compensador. Para el ajuste del elemento de control en el nodo j, el cambio de voltaje del nodo i está dado por: Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Manuel Ley, Oscar L. Chacón, Ernesto Vázquez ∆V i = S i , j ∆U j , i = 1,2, # , L; j = 1,2, # , N − 1 (11) donde ∆Vi es el cambio de voltaje del nodo I, S i , j 0.97] p.u., [0.93 1.07] p.u., y [1.03 respectivamente. µf Vb Vn 1.5] p.u. Va es el coeficiente de sensibilidad del nodo j al nodo I, y ∆U j es el ajuste realizado por el elemento de control en el nodo j. Los ajustes en los elementos de control se restringen a un rango entre los valores máximos y mínimos de diseño ∆U jmin ≤ U j ≤ U jmax (12) donde ∆U jmin y ∆U jmax representan el ajuste mínimo y máximo de voltaje o potencia reactiva del elemento de control en el nodo j. En esta investigación, los voltajes de los nodos se controla dentro del rango [0.95 1.05] por unidad (p.u.) de los voltajes nominales (1 p.u.). Los elementos de control utilizados son solamente los voltajes de los nodos de generación. Característica de los sistemas de lógica difusa. En los modelos convencionales de flujos de potencia, las restricciones son rígidas y en algunas ocasiones no es posible representarlas. En consecuencia, se requiere un modelo más razonable para este problema seleccionándose la teoría de conjuntos difusos para representar la función objetivo y restricciones del problema. Los umbrales de los voltajes de los nodos de carga y los cambios de voltaje de los nodos de generación, con sus correspondientes funciones de membresía se presentan a continuación. Umbrales y funciones de membresía de los nodos de carga: Las funciones de membresía de los nodos de carga se muestran en la Fig. 1, donde Vb, Vn, y Va representan las variables lingüísticas voltaje bajo, voltaje nominal y voltaje alto respectivamente. El umbral de las variables Vb , Vn y Va son [0.8 Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 0.8 0.93 0.97 1.03 1.07 1.5 Vi Fig. 1. Funciones de membresía del voltaje de nodos de carga. Umbrales y funciones de membresía de los cambios de voltaje en los nodos de generación: Las funciones de membresía de los cambios en los voltajes de los nodos de generación se muestran en la Fig. 2, donde Vgb , Vgn , y Vga representan las variables lingüísticas de cambios bajos, normales y altos en los voltajes de generación respectivamente. Los umbrales de estas variables lingüísticas son [0.95 0.98] p.u., [0.97 1.03] p.u., y [1.02 1.05] p.u. respectivamente. ∆Vgb µf 0.95 0.97 ∆Vgn ∆Vga 0.98 1.02 1.03 1.05 Vj Fig. 2. Funciones de membresía de los cambios de voltaje en nodos de generación. 39 �Control de voltaje de sistemas de potencia utilizando lógica difusa Base de conocimiento: La estrategia de control del sistema de lógica difusa propuesto (SFD) está basado en un esquema sistema experto-conjunto difuso consistente en un grupo de reglas IF-THEN, que representan el conocimiento que el operador del sistema de potencia (experto) tiene respecto al control de voltaje del sistema de potencia bajo estudio. Una regla IF-THEN está constituida por un par de estatutos que describen: el primero (IF), los estados de operación anormal del sistema, y los segundos (THEN) las acciones de control a realizar; por ejemplo: IF (Vi es un voltaje bajo en el nodo i) THEN (se debe realizar un cambio Vga nodo de generación j). Condiciones iniciales del sistema de potencia Flujos de potencia en el Se realiza una operación difusa para evaluar las reglas dando como resultado (THEN) una salida difusa en cada una de elllas, y la agregación de todas las salidas asociadas al mismo nodo de generación, se desfusifican para obtener el valor no difuso del incremento o decremento (acción de control) de los voltajes de generación. Esta acción de control corregirá el voltaje anormal en el nodo de carga afectado. En la Fig. 3 se muestra un diagrama esquemático del proceso de simulación. Dada la información del sistema de potencia (topología, líneas de transmisión, cargas y generación), se realiza un cálculo de flujos de potencia para determinar el estado de operación del sistema, y así identificar los nodos de carga con violación de voltaje (vv). Con la detección de una violación del voltaje vv (fuera de los límites operativos) se inicia la operación del SLD. Los valores de los voltajes de los nodos de carga, obtenidos en la solución de flujos de potencia, se fusifican, utilizando las funciones de membresía de las variables lingüísticas 40 Vb ,Vn y Va. Esta información se emplea para evaluar las reglas de la base de conocimiento (el conocimiento de la operación del sistema de potencia) obteniéndose para cada regla una salida difusa del cambio en el voltaje de generación correspondiente a la regla. no vv Solución del problema si fin SLD nvg Fig. 3. Proceso de simulación. La agregación (operación difusa) de las salidas que corresponden a un cambio de voltaje de un nodo de generación específico, da como respuesta un conjunto difuso. La desfusificación de los resultados de las agregaciones de los cambios de voltaje de los nodos de generación, da como respuesta un incremento o decremento de los voltajes de generación correspondientes. Con los nuevos voltajes de generación (nvg) se procede a realizar nuevamente el estudio de flujos de potencia Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Manuel Ley, Oscar L. Chacón, Ernesto Vázquez para obtener los cambios de voltaje en los nodos de carga. Si los problemas de voltaje continuan, se repite el proceso con los nuevos voltajes fuera de los límites operativos (vv); de lo contrario, los últimos voltajes de nodos de generación representan la solución del problema inicial. Tabla 1. Parámetros del sistema. Linea Nodo R X B T 1 1-4 0.0000 0.0576 0.000 1.0 2 3-6 0.0000 0.0586 0.000 1.0 3 4-5 0.0170 0.0920 0.158 1.0 4 5-6 0.0390 0.1700 0.358 1.0 4. APLICACIONES Y RESULTADOS 5 6-7 0.0119 0.1008 0.209 1.0 Para la aplicación de lógica difusa en el control de voltaje se utiliza el sistema de potencia de 9 nodos de la IEEE que se muestra en la Fig 4. 6 7-8 0.0085 0.0720 0.149 1.0 7 8-2 0.0000 0.0625 0.000 1.0 8 8-9 0.0320 0.1610 0.306 1.0 9 9-4 0.0100 0.0850 0.176 1.0 V2 G2 (1.0 + i 0.35) V7 V8 V3 V9 Tabla 2. Condiciones iniciales del sistema de potencia. G3 V6 V5 (0.9 + i 0.5) (1.25 + i 0.5) Nodo Nodo P Q P Q tipo Gen Gen Car. Car. V Ang 1 SLK 0.0 0.00 0.00 0.00 1.0 0 2 P-V 1.0 1.63 0.00 0.00 1.0 0 3 P-V 1.0 0.85 0.00 0.00 1.0 0 Fig. 4. Sistema de potencia de 9 nodos de la IEEE. 4 P-Q 0.00 0.00 1.0 0 5 P-Q 0.90 0.30 1.0 0 Los nodos 1, 2 y 3 son nodos de generación, y el nodo 1 actua como nodo compensador. Los nodos de carga son los nodos del 4 al 9. Las tablas 1 y 2 muestran los datos del sistema. 6 P-Q 0.00 0.00 1.0 0 7 P-Q 1.00 0.35 1.0 0 8 P-Q 0.00 0.00 1.0 0 9 P-Q 1.25 0.50 1.0 0 V4 V1 G1 Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 41 �Control de voltaje de sistemas de potencia utilizando lógica difusa Con el fin de mostrar esta metodología en la solución del problema de control de voltaje, se resuelven los siguientes casos: Tabla 3. Soluciones del Caso 1. Voltajes de Nodos 1. Incremento de carga de un 90% en el nodo 7. Solución de Flujos de Potencia SLD MPPA 2. Incremento de carga de un 45% en los nodos del 4 al 9 . V1 1.0 1.0226 1.050 V2 1.0 1.0274 1.050 3. Desconexión de la línea que conecta los nodos 6 y 7. V3 1.0 1.0226 1.050 V4 0.9841 1.0101 1.041 V5 0.9696 0.9969 1.029 V6 0.9888 1.0144 1.045 V7 0.9474 0.9767 1.008 V8 0.9797 1.0081 1.036 V9 0.9536 0.9823 1.014 En los tres casos el problema se resuelve por dos métodos: SLD y minimización de pérdidas de potencia activa (MPPA). Los resultados de ambos métodos se dan en las tablas 3, 4 y 5 para los casos 1, 2 y 3 respectivamente. En estas tablas, la segunda columna contiene los valores de los voltajes de la solución de flujos de potencia con las condiciones iniciales. En la tercera columna, los primeros 3 valores de voltajes (fondo gris) representan el voltaje propuesto para los nodos de generación como solución del método de SLD, y el resto (voltajes del 4 al 9) como solución de flujos de potencia manteniendo fijos los voltajes de generación propuestos. En la cuarta columna se presenta la solución de cada caso mediante la minimización de pérdidas de potencia activa. En la tabla 6 se muestran las pérdidas de potencia activa por la solución propuesta en ambos métodos. En el Caso 1, Tabla 3, columna 2, se muestra que el voltaje del nodo 7 es anormal (0.9774 abajo del límite inferior – dato en negrita). Ambos métodos resuelven el problema satisfactoriamente: 0.9767 por el método SLD y 1.008 por MPPA. Las pérdidas de potencia activa son muy cercanas, como se muestran en la tabla 6; sin embargo, el método MPPA coloca a los voltajes de generación en su límite superior. 42 Tabla 4. Soluciones del Caso 2. Voltajes de Nodos Solución de Flujos de Potencia SLD MPPA V1 1.0 1.0348 1.050 V2 1.0 1.0227 1.050 V3 1.0 1.0355 1.050 V4 0.9661 1.0043 1.022 V5 0.9431 0.9834 1.00 V6 0.9891 1.0253 1.043 V7 0.9604 0.9944 1.016 V8 0.9798 1.0098 1.034 V9 0.9208 0.9596 0.979 Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Manuel Ley, Oscar L. Chacón, Ernesto Vázquez En el caso 2, el incremento de carga en los nodos del 4 al 9, causa violación en los voltajes de los nodos 5 y 9. Ambos métodos resuelven el problema satisfactoriamente, con pérdidas mínimas de potencia activa muy cercanas como se muestra en la Tabla 6. Como en el caso 1, el método MPPA eleva los voltajes de los nodos de generación a su límite superior. Tabla 5. Soluciones del Caso 3. Voltajes de Nodos Soluciones de Flujos de Potencia SLD MPPA V1 1.0 1.0226 1.050 V2 1.0 1.0319 1.050 V3 1.0 1.0226 1.042 V4 0.9816 1.0081 1.041 V5 0.9679 0.9952 1.031 V6 1.0046 1.0287 1.050 V7 0.9443 0.9791 1.005 V8 0.9777 1.0108 1.035 V9 0.9510 0.9817 1.014 Tabla 6. Pérdidas de potencia activa. CASO SLD MPPA 1 0.0498 0.0401 2 0.0676 0.0605 3 0.0646 0.0302 Para el tercer caso, donde se desconecta la línea que une los nodos 6 y 7, se produce un voltaje anormal en el nodo 7 como lo muestra la Tabla 5 en la columna 2. En este caso ambos métodos Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 resuelven el problema de voltaje satisfactoriamente, pero en lo relativo a pérdidas de potencia activa, el método MPPA (diseñado específicamente para este fin) ofrece mejor solución que el método SLD (diseñado para el control de voltaje). CONCLUSIONES Los resultados del control de voltaje para contingencias de diferentes magnitudes en los sistemas de potencia, induce a establecer que el método SLD cumple con los objetivos del control de voltaje dentro de los límites operativos. Estas aplicaciones del método de SLD para el control de voltaje muestran claras ventajas tales como: • Mayor flexibilidad en el modelo del control de voltaje. La estructura • Efectividad computacional. simple del método de SLD no depende de estructuras de datos especiales de lenguajes de programación. • Tiempo de ejecución pequeño. Las reglas de operación se pueden evaluar en forma simultánea; no existe una secuencia preestablecida en su evaluación. • Se tiene una solución rápida al problema de control de voltaje, razón por la cual se considera que esta metodología es efectiva. El límite del método de SLD está relacionado con el conjunto de reglas de operación que constituyen la base de conocimiento. La base de conocimiento es válida solamente para el sistema específico bajo control; por consiguiente se hace necesario un proceso computacional inteligente (con aprendizaje) que genere las reglas de operación de la base de conocimiento para cualquier sistema de potencia. 43 �Control de voltaje de sistemas de potencia utilizando lógica difusa 6. REFERENCIAS 1. I. Hano, Y. Tamura, S. Narita, and K. Matscemoto, "Real Time Control of System Voltage and Reactive Power." IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1969, pp. 1544-1558. 2. S. Narita and M. S. A. A. Hammam, "A Computational Algorithm for Real-Time Control of System Voltage and Reactive Power, Parts I & II." IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. 90, 1976, pp. 325-334. 3. Raymond R. Shoults and M. S. Chen, "Reactive Power Control by Least Square Minimization." IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. 95, No. 1, Jan./Feb. 1976, pp. 315-334. 4. K. R. C. Mamandur and R. D. 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Su área de interés es la aplicación de técnicas de optimización e inteligencia artificial en la operación de sistemas eléctricos de potencia. Ernesto Vázquez Martínez nació en Tampico Tamaulipas, México en 1967. Recibió los grados de Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones, Maestro en Ciencias y Doctor en Ingeniería Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, México en 1988, 1991 y 1994 respectivamente. En la actualidad es profesor del Programa Doctoral en Ingeniería Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Mexico. Su área de interés es la aplicación de la inteligencia artificial en la operación y protección de sistemas eléctricos de potencia. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 45 �El Cubículo de Babel♦ Carlos Monsiváis* Con la ponencia♦ se inició la destrucción. O tal vez sería mejor decir, con las ponencias comenzó el fin. Esto no se dio de pronto, aunque todos nos dimos cuenta el mismo instante. Resulta que cada día se multiplicaban los simposios, los coloquios, las conferencias, los congresos y cada uno quería ir más a fondo en el uso del lenguaje especializado, y unos se enfadaban en ser más complejos que los otros, con el resultado de que ya pronto sólo dos personas a lo sumo entendían cada ponencia, y lo incomprensible era el sinónimo de la división del trabajo. Esto le pasaba desde luego a la élite académica, pero como suele pasar, la afición de la élite se trasladó a las masas que empezaron a hablar en ponenciañol, o como se le llame al idioma de los simposios, y el resultado fue previsible: nadie entendía nada, porque sólo lo complejo importaba. Se quiso tomar como símbolo a la Torre de Babel, pero hubo demasiadas ponencias refutando y aprobando el tema, hasta que el número de ellas llegó efectivamente al cielo. Y nadie trabajaba, ocupados todos en redactar ponencias. Y al no cuidarse la división del trabajo, no se previó que, también se requerían lectores, oyentes, editores y distribuidores de las ponencias. humana corría* peligro. Las cárceles estaban llenas de ex-presos y neoponentes que celebraban simposios sobre "la libertad, ese invento de los que viajan de un cuarto a otro", o "El sistema carcelario, el fin del vagabundeo que funda la dicha de las naciones". El mundo entero corría peligro. A la humanidad, a la que con tanto esfuerzo se le llevó de la expulsión del paraíso a Disneyland, la estaban matando las ponencias. Y nunca sabré que sucedió con esta tragedia, porque es hora de que no acabo mi ponencia que será leída en el Congreso que inaugura formalmente el Apocalipsis. Un día las ciudades detuvieron su impulso. Nadie manejaba, nadie daba de comer, nadie atendía el gobierno. La causa era terrible e índetenible. Todos hacían ponencias sin cesar, y las leían en voz alta en busca de oídos atentos. La gente escapaba y a la carrera leía o redactaba ponencias. Un hombre se suicidó sin darse cuenta, e inauguró el género "Suicida por creer que es posible lanzarse de un trampolín a una piscina vacía leyendo ponencias". Las parejas no concluían la deleitosa cópula por terminar sus ponencias, y la especie ♦ Fragmento del artículo "Temas del fin del milenio" reproducido con autorización del autor. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 * Escritor, ensayista, editorialista. Es autor de varios libros. 45 �Literatura de ingenieros La pata del elefante♦ Pedro de Isla* Estás cansado, Carlitos.♦A las once de la noche ya te duelen los dedos y tienes que usar un lápiz para hundir las teclas de la calculadora. El plástico transparente que protege la pantalla te confirma los números que aparecen impresos en la tira de papel. No hay nadie más en las oficinas, los otros siete escritorios separados por cortas mamparas verdes permanecen entumecidos por el frío del aire acondicionado. Los únicos ruidos del lugar provienen de tus dedos, el zumbar de la calculadora y ese chirrido sordo que hacen los largos focos tubulares de la lámpara del techo. Estamos a día nueve del mes y aún no terminas tus cálculos, Carlitos. Sabes que ya deberías haber terminado el reporte: doscientas cuarenta y dos páginas de gráficas y estadísticas, que resumen un mes en la vida productiva de seiscientas trece personas que trabajan en el área de producción de la planta, especialmente en cocción y envasado. Seiscientas trece personas que caben en doscientas cuarenta y dos páginas. Dos punto cinco personas por página. Doscientos cuarenta y cuatro punto diez centímetros cuadrados por persona, sin restarles los márgenes. Muy bien Carlitos, aún puedes multiplicar y dividir sin utilizar la sumadora. Se te hace tarde, Carlitos,* se te hace tarde para ir a casa; pero no te quieres ir. Es el amor al trabajo, eso dices siempre: sólo importa, en el trabajo, el reporte mensual de productividad; y en el fútbol, el Santos de Torreón. ¿Los equipos locales?, no, ¿para qué?, el Santos, ése si, Carlitos ese sí es tu equipo. Lo puedes ir a ver cada quince días, cada vez que te pagan puedes irte a Torreón, apoyando a tu equipo en las malas y en las buenas. Casi nunca han destacado, pero eso no es importante, lo que importa es que ahí están, a trescientos sesenta y cinco kilómetros de distancia, a cinco punto cincuenta horas en carro, a cuatro casetas de cobro, a veintitrés, a veces a veintinueve litros de gasolina, dependiendo de su calidad. Tus cálculos te lo han dicho muchas veces, los has corroborado hasta el hartazgo en tus ratos libres. Torreón no está lejos y es una carretera solitaria, recta, lisa, tranquila; no tiene curvas peligrosas ni despeñaderos, uno puede chocar por aburrimiento o por cansancio, pero será culpa del conductor, nunca No te gusta la computadora. Siempre quieren que hagas todo el trabajo en la computadora, que te sientes frente a la pantalla, alimentes los números y ella se encargue del análisis, pero tú sólo la usas para elaborar las gráficas finales, ésas que irán en el reporte y muestran los porcentajes como si se tratara de rebanadas coloreadas de un pastel. No, todos tus cálculos salen de la vieja sumadora con rollo de papel y grandes números color verde. ♦ Este cuento forma parte del libro "Los batichicos" publicado por Ediciones Yoremito y es reproducido con la autorización del autor. 46 * Escritor, creativo y Redactor Publicitario. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Aniversario 52 de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Rogelio G. Garza Rivera* Hugo E. Rivas Lozano* José L. Arredondo Díaz* En el mes de Octubre pasado, se realizaron una serie de actividades para conmemorar el Quincuagésimo Segundo Aniversario de la Fundación de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la U.A.N.L. Los eventos se llevaron a cabo del 23 al 29 de Octubre y en ellos participaron maestros, alumnos y personalidades del ámbito empresarial. Almuerzo de la Fraternidad El día 23 se realizó el tradicional Almuerzo de la Fraternidad en el Restaurante Regio Gonzalitos, en donde se manifestó la convivencia entre los ex– alumnos que asistieron a compartir el pan y la sal, asistiendo como invitados especiales: el Sr. Rector Dr. Reyes S. Tamez Guerra, ex–directores: Ing. Aurelio Fernández González, Ing. Arnoldo Mancillas Cantú, Ing. Ermilo Torres Patrón, Ing. Lorenzo Vela Peña, Ing. Guadalupe E. Cedillo Garza e Ing. José Antonio González Treviño. De la 3ª. Generación: Ing. Carlos Villarreal de la Rosa. De la 4ª. Generación: *Ing. José Elías Cázares Leal, Ing. Armando de Jesús García López, Ing. Abelardo Gutiérrez Zertuche, Ing. Pedro Moreno Muñoz, Ing. Juan Genaro Pacheco Rábago, Ing. Pedro Treviño Elizondo y el Ing. Rubén Eliud Villarreal Gutiérrez. De la 5ª. Generación: Ing. Manuel Martínez de la Garza y el Ing. Diego Gutiérrez Vizcaino. Inauguración Visualizando este mundo tan cambiante en el que vivimos, donde todos los procesos se transforman en una forma muy acelerada, se inició el día 26 un Simposium sobre Educación, Ciencia y Tecnología, con una visión hacia el próximo milenio, en el cual participaron como ponentes ex– alumnos que se han distinguido en el campo profesional, así como conferencistas de Cuba, Houston y Nueva York. La Inauguración del “Simposium sobre Educación, Ciencia y Tecnología en los Albores del Siglo XXI” estuvo a cargo del Dr. Reyes S. Tamez Guerra, Rector de la Universidad Autónoma de Nuevo León y del M.C. Cástulo E. Vela Villarreal, Director de la Facultad. También estuvieron presentes ex–alumnos de las primeras generaciones. De la 1ª. Generación: estuvieron presentes: el Ing. Epitacio Elizondo Selva, Ing. Manuel Villarreal Garza y el Ing. Rodolfo Gregorio De la Garza Treviño. De la 2ª. Generación: Ing. Mario González González, Ing. René Arnoldo Mancillas Cantú, Ing. Pedro Rubio Díaz y el Ing. Joel Torres Gámez. 50 * Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, UANL. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Rogelio G. Garza Rivera, Hugo E. Rivas Lozano, José L. Arredondo Díaz Después de la inauguración se realizó un reconocimiento a ex–alumnos que se han distinguido en sus diferentes áreas, los homenajeados fueron: el Ing. Raúl M. Montemayor Martínez, Ing. Lorenzo Vela Peña, Ing. Raymundo García Olivares, Ing. Gilberto Saúl Zambrano León, Ing. Gerardo Carlos Mayer Maqueo, Ing. Sergio Fortunato Oyervides Martínez, Ing. Ricardo Oziel Flores Salinas, Ing. Arnoldo Mancillas Cantú, Ing. Pedro Rubio Díaz, Ing. Salomón Maldonado Alanís, Ing. Carlos Villarreal de la Rosa, Ing. Genaro Monsiváis Ceniceros, Ing. Joel Torres Gámez y el Ing. Mario González González. Roberto Leal López, también con gran éxito se llevó a cabo el Concurso de FIME – CANTA, participando 19 concursantes, resultando ganador el alumno Eliseo Villalobos Lozano. En el aspecto deportivo, hay que destacar la celebración del Trigésimo Aniversario del Campeonato de la Liga Intermedia de Futbol Americano, se organizaron también una serie de torneos relámpagos en las diferentes disciplinas sin faltar la tradicional carrera del OSO – 5 K, cabe destacar que en estos eventos se contó con una nutrida participación de maestros y alumnos de la F. I. M. E. Eventos académicos y culturales Los tópicos que se tocaron en las conferencias, como Calidad Hacia el Siglo XXI, Empresa Exitosa Rumbo al año 2000, El Perfil del Profesionista de Clase Mundial, El Éxito en el Nuevo Milenio, Nuevas Tendencias y Modelos de Enseñanza de la Ingeniería Frente al año 2000, entre otras, despertaron un gran interés entre los maestros y alumnos asistentes. En la conmemoración del Aniversario de la Facultad, se realizaron actividades culturales y deportivas, entre las cuales podemos destacar el Cuarto Certamen Anual de Oratoria siendo el ganador entre los 12 participantes el joven alumno Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 Dentro de los eventos, se le entregó un reconocimiento al Ing. Cayetano Garza Garza por su trayectoria al frente del equipo “Osos” de Futbol Americano, pues él, desde 1969 inició una era de campeonatos por la cual hasta estas fechas se le ha conocido como la Furia Verde, un equipo cien por ciento competitivo. La semblanza del Ing. Cayetano Garza, estuvo a cargo del Ing. Hugo E. Rivas 51 �Aniversario 52 de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Lozano, Secretario de Cultura y Deportes de esta Facultad. En la Exposición Industrial que se montó en el Los Alumnos que integran las distintas Asociaciones de Estudiantes por Región, montaron sus Stands que mostraban sus Culturas Tradiciones y Procesos que desarrollan en cada entidad, así como una muestra Gastronómica de sus Regiones. Dentro de los Festejos del Aniversario de la Facultad, se premió al ganador del Concurso del Logotipo para el Año 2000 que representará a la Facultad, siendo el agraciado el joven Germán Rodríguez Villarreal con matrícula 790537 de la carrera de Ingeniero Administrador de Sistemas. pasillo central de la Facultad participaron empresas como Festo, Danfoss, Jar, Iluminación Total, Rosoul, Vermont, Hierro Gris, Ferro Alloys, entre otras. Estuvieron explicando los procesos que Posteriormente se realizó una cena entre las autoridades de la Facultad y todos los ex–jugadores de las diferentes temporadas que asistieron al Homenaje del Ing. Cayetano Garza, dicha cena se llevó a cabo en el Lienzo Charro 7 Leguas. desarrollan cada una de ellas, y contestando los cuestionamientos de los asistentes. La Inauguración la realizó el M.C. Cástulo E. Vela Villarreal, Director de la Facultad, acompañado por autoridades de dicha Institución. 52 Al finalizar todos los eventos, el M.C. Cástulo E. Vela Villarreal, Director de la Institución, realizó la clausura de los festejos, agradeciendo al personal directivo, maestros, alumnos, personal administrativo y a todos los asistentes por el interés y entusiasmo que se observó en cada una de las actividades y los exhortó a seguir con el dinamismo que caracteriza a esta Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Enredándose Becas y cursos Juan Ángel Garza Garza* electrónica y computación, además de apoyos para proyectos de investigación. Esta página está ubicada en la dirección. www.conacyt.mx/conacyt/convocatorias/ En la página de la Secretaría de Educación Pública (SEP) se encuentra una sección que contiene información sobre los diferentes apoyos que al magisterio de educación superior se ofrecen a través del Programa de Mejoramiento del Profesorado "PROMEP". Este programa busca "mejorar la calidad de la enseñanza en las instituciones de educación superior mediante el fortalecimiento de los cuerpos académicos" por medio de becas de posgrado tanto en México como en el extranjero, programas de vinculación de cuerpos académicos de diferentes instituciones y países, etc. Información sobre este programa, y las diferentes becas que ofrece se puede encontrar en la página: www.sep.gob.mx/promep.html La Secretaría de Educación Pública y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología en su página de Internet, en la sección de convocatorias, presenta una amplia información sobre los diferentes programas de apoyo que ofrece al personal de las instituciones de educación superior. En ella encontrarás, por ejemplo, información acerca de las nuevas bases del Sistema Nacional de Investigadores, el SNI 2000, bases para la beca Lucent Global Science Scolars Program en Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 También en la página: http://www.main.conacyt.mx/conacyt/redii/defau lt.htm de la Red de Desarrollo e Investigación en Informática, CONACYT REDII, encontrarás en la sección de educación un listado de interesantes cursos impartidos por reconocidas instituciones nacionales. En la página de la Asociación Nacional *de Universidades e Instituciones de Educación Superior, ANUIES, en la dirección: http://www.anuies.mx/menubecas.html encontrarás información sobre becas, eventos como seminarios, cursos, congresos, simposiums y premios además de intercambios En la página: http://www.sre.gob.mx/ de las Secretarías de relaciones Exteriores, también encontrarás una sección de becas. * Coordinador del Centro de Servicios de Cómputo de la FIME. jagarza@osos.fime.uanl.mx 53 �Titulados a nivel Maestría en la FIME Mayo-Octubre 1999 Roberto Villarreal Garza* Nora Griselda Guerra Estrada, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Administración de proyectos de diseño para diseñadores industriales”, 06 de Mayo de 1999. Jesús Guadalupe Castañeda Marroquín, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “Estudio de las máquinas eléctricas para el ingeniero en electrónica”, 06 de Mayo de 1999. Selene Berenice Salazar Rodríguez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Influencia del grafito en el procesamiento de espinel MgAl2 O4 mediante microondas”, 07 de Mayo 1999. Mónica Josefina Sáenz Ramírez, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Deficiencias percibidas en habilidades y conocimientos relacionados con sistemas de información en las empresas de Monterrey y su área metropolitana”, 11 de Mayo de 1999. Alfredo González Fuentevilla, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia, “Utilización de la computadora como herramienta en el análisis de circuitos electrónicos en estado estable, fallas y coordinación”, 28 de Mayo de 1999. Rodolfo Rubén Treviño Martínez, M.C. Ingeniería, especialidad en Telecomunicaciones, “Nueva familia de ventanas para estimación especial y diseño de filtros digitales”, 02 de Junio de 1999. Emanuel César Flores Velasco, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Algoritmo genético para resolver el problema de asignaciones aplicado a la programación de horarios”, 11 de Junio de 1999. Juan Francisco Hernández Paz, *M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Estudio de pigmentos por medio de microscopía electrónica”, 11 de Junio de 1999. Claudia Alejandra Rodríguez González, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Obtención de β-SIC mediante una fuente alterna de energía como las microondas”, 14 de Junio de 1999. José Luis Lira de la Garza, M.C. Administración con especialidad en Sistemas “Modelo de solución para el problema de programación de tareas en dos máquinas por medio del metaheurístico búsqueda tabú”, 01 de Julio de 1999. Víctor Hugo Ordaz Gaitán, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Desarrollo e implementación de un algoritmo genético que resuelve el problema de programación de tareas en dos máquinas”, 01 de Julio de 1999. Octavio Covarrubias Alvarado, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Determinación de propiedades de resistencia a la corrosión de aceros aleados al silicio, embebidos en mortero”, 09 de Julio de 1999. María Angélica Alvarado Ramírez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Relación entre microestructura y propiedades mecánicas en piezas vaciadas de aluminio ”, 09 de Julio de 1999. Humberto Guerra González, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Implementación del sistema de nóminas aplicado a una empresa comercial de servicio e industrial”, 09 de Julio de 1999. * Sub-Director de Posgrado Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica 54 Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol.III, No.6 �Roberto Villarreal Garza Manuel Ley Mendoza M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia “Aplicación de lógica difusa al control de voltaje en estado estable”, 14 de Julio de 1999. Juan Heriberto Hernández Peñuñuri, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Algoritmo de entrenamiento para redes de neuronas artificiales con pesos enteros”, 05 de Agosto de 1999. M.C. Juan Carlos Anaya Romero, Administración, especialidad en Finanzas, “Impacto social y económico de las Administradoras de Fondo para el Retiro AFORE en méxico”, 15 de Julio de 1999. Eligio Jaime Muñoz, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño Mecánico, “Técnica en medición de deformación aplicado al diseño mecánico con deformímetros eléctricos”, 09 de Agosto de 1999. Carlos Lázaro Naranjo, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Térmica y Fluidos, “Aplicaciones del método de elementos finitos a problemas de termofluidos”, 26 de Julio de 1999. Mario Ariel Villanueva Llanes, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Control, “Algoritmos de filtrado de kalman para estados de sistemas estocásticos sobre observaciones discretas y continuas ”, 27 de Julio de 1999. José Ramón Martínez Salazar, M.C. Administración, especialidad en Finanzas, “Diseño de un sistema de contabilidad para instituciones públicas de educación superior”, 28 de Julio de 1999. Manuel Angel Guajardo Martínez, M.C. Administración, especialidad en Finanzas “Diseño de un sistema de contabilidad para instituciones públicas de educación superior”, 28 de Julio de 1999. Ramiro Leal Cueva, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Toma de decisiones para la creación de una empresa en una situación crítica y actual”, 30 de Julio de 1999. Ana Lilia Delgado Navarrete, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales “Anisotropía de cinta de acero de bajo carbono laminada en caliente”, 30 de Julio de 1999. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol.III, No.6 José Ernesto Bernal Avalos, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño Mecánico, “Técnica de medición de deformación aplicado al diseño mecánico con deformímetros eléctricos”, 09 de Agosto de 1999. M.C. Minerva Catalina Puente Valdivia, Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Certificación de las normas ISO-9000 aplicado a la industria manufacturera del ramo de la eléctrica.”, 16 de Agosto de 1999. José Juárez Ferrer, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Térmica y Fluidos, “Desarrollo de procedimientos operativos del equipo de una central termoeléctrica y mejoras al sistema de gobierno en turbinas”, 17 de Agosto de 1999. Juan Carlos Gómez Gómez, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Funciones de aseguramiento de calidad en la empresa actual”, 17 de Agosto de 1999. Martín Edgar Reyes Melo, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Autofinidad de superficies de fractura en materiales plásticos”, 19 de Agosto de 1999. Zulema Rodríguez Lozano, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Factores de ayuda para la adopción de los sistemas interorganizacionales”, 20 de Agosto de 1999. Juan Ramón Chávez Contreras, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia, “La importancia de 55 �Titulados a nivel Maestría en la FIME; Mayo-Octubre de 1999 las protecciones contra sobrecorriente en los sistemas eléctricos de potencia”, 26 de Agosto de 1999. Alfredo Puente Martínez, M.C. Ingeniería Eléctrica especialidad en Control, “Aplicación del control digital en el control de motores”, 20 de Septiembre de 1999. Rodolfo Garza Garza, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Planeación de informática para una nueva empresa”, 03 de Septiembre de 1999. Isidro Garza Salinas, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño Mecánico, “Análisis de fractura del brazo portamolde de la máquina I.S.”, 22 de Septiembre de 1999. M.C. Elvira González Rodríguez, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Marketing en las campañas electorales” 03 de Septiembre de 1999. José Guadalupe Valdés López, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Calidad como forma de vida”, 30 de Septiembre de 1999. Alejandro Torres Castro, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Influencia de la convección sobre la homogeneidad en metales fundidos”, 06 de Septiembre de 1999. José Ignacio Tijerina Acosta, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Benchmarking-metodología de desarrollo y aplicación”, 09 de Septiembre de 1999. Adán Alejandro Salinas Treviño, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “Análisis del comportamiento de las señales en bandas arriba de 10 ghz en las comunicaciones satelitales”, 08 de Octubre de 1999. Salvador Chávez Negrete, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia, “Formulación de flujos óptimos en forma rectangular por el método de newton incorporando dispositivos facts”, 22 de Octubre de 1999. Dora Lilia Guadiana Medina, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Sistema productivo del carbón mineral y sus residuos ”, 10 de Septiembre de 1999. Luis Enrique Díaz Garza, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Térmica y Fluidos, “Análisis del cambio de proceso de unión de placa con orificios y tubo en un intercambiador de calor ”, 27 de Octubre de 1999. Víctor Vicente Sandoval García, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Antropología de teleproceso y redes de computadoras”, 10 de Septiembre de 1999. M.C. José Antonio González Treviño, Administración, especialidad en Producción y Calidad, “La necesidad de fortalecer a las pequeñas y medianas empresas”, 30 de Octubre de 1999. 56 Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Reconocimientos Luis Manuel Martínez Villarreal* I. JUBILADOS Durante Julio-Diciembre de 1999: la O Serna por su proyecto "Nueva familia de filtros digitales para medición factorial" Ing. Gerardo Zapata Garza Ing. Jesús Mario Colunga de la Garza II. DISTINCIONES En Sesión Solemne del Consejo Universitario celebrado el 10 de Septiembre de 1999, se otorgó nombramiento de "Miembro de la Junta de Gobierno" al Ing. Guadalupe Evaristo Cedillo Garza. Se trata de un desarrollo puramente matemático que le ha llevado tres años de arduo trabajo, en el cual desarrolló una familia de filtros digitales mediante los cuales se pueden obtener características de corte mejores que las obtenidas con los filtros convencionales. IV.- MERITO ACADEMICO * AGO'98-ENE'99 El Dr. Reyes S. Tamez Guerra Rector de la UANL acreditando al Ing. Guadalupe Cedillo Garza como Miembro de la Junta de Gobierno. III.- PREMIO DE INVESTIGACIÓN UANL 98 La Universidad entregó el 10 de septiembre de 1999, durante la sesión solemne del H. consejo Universitario los "Premios de Investigación UANL 1998" que en diferentes áreas del conocimiento avalan la calidad de la producción científica de la institución. De nuestra facultad fue galardonado en el área de Ciencias Exactas el Dr. José Antonio de Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 Sepúlveda Cavazos, Yadira E. I.A.S. 98.02 Medrano de Hoyos, Rogelio I.E.C. 93.84 Gómez Galaviz, Erik Ivan I.C.C. 93.08 V.- MENCIONES HONORIFICAS AGO'98ENE'99 Gallegos Oviedo, Virginia Y. I.A.S. 96.35 Chapa González, Nora nelly I.A.S. 95.86 Guerra Flores, Uvence I.A.S. 95.77 Arellano Kuhnert, Socorro E. I.A.S. 95.30 Véliz Martínez, Julio César I.A.S. 94.28 Rodríguez Pérez, Josue R. I.E.C. 93.81 García Villanueva, Daniel A. I.E.C. 92.95 Lucio Loera, Cecilia I.E.C. 91.23 * Secretario Administrativo de la FIME 57 �Reconocimientos García Barraza, Reyes Jesús Charles Cavazos, Gabriel Martínez Luna, Juan Rolando Mendívil Avila, Juan Manuel I.E.C. I.E.C. I.E.C. I.C.C. 90.73 90.45 90.45 90.94 Alumnos acreedores a la Medalla al Mérito Académico y a Menciones Honoríficas en el período agosto 1998 a enero de 1999. Los acompañan autoridades de la UANL y FIME. VI.- MERITO ACADEMICO FEB-JUL'99 Garza Duarte, Sergio Adrián I.M.E. 93.76 Huitrón González, Sergio A. I.M.A. 92.10 Reyes López, José Guadalupe I.M.A. 91.21 Reconocimiento al Mérito al Desarrollo Tecnológico en un evento presidido por el C. Gobernador Constitucional del Estado. de Nuevo León, Lic. Fernando Canales Clariond. Este galardón es ofrecido anualmente por el Gobierno del Estado de Nuevo León a personas e instituciones que contribuyen y participan activamente en el desarrollo tecnológico de la región y del país. La FIME ha recibido este premio en repetidas ocasiones y en este año fueron galardonados el Ing. Manuel G. Rodríguez Rodríguez, por su trabajo de tesis de licenciatura "Envejecimiento de aceros de bajo carbono", realizado en colaboración con la empresa Hylsa, S.A. de C.V. El Ing. Andrés F. Rodríguez Jasso recibió una mención honorífica por su tesis de licenciatura "Estudio de la evolución térmica durante el proceso de formado de codos sin costura", realizada en colaboración con Empresas Riga, S.A. de C.V. Ambos estudiantes son graduados de la carrera de Ingeniero Mecánico Metalúrgico. VII.- MENCIONES HONORIFICAS FEBJUL'99 Barboza Alonso, Mario Ivan I.M.E. 93.52 Aranda Sánchez, Edgar Rene I.M.E 92.75 Sánchez León, Salvador I.ME. 92.26 Pérez Espinosa, Jesús M. I.M.E. 90.63 Pachicano Váldez, Salvador O. I.ME. 90.31 Hernández Bastida, Marco A. I.M.A 92.10 Villalobos Martínez, Miguel A. I.M.A 90.60 Espino Zuñiga, Ma. de Lourdes I.M.A. 90.45 VIII.MÉRITO AL DESARROLLO TECNOLÓGICO "TECNOS '99" El 24 de noviembre de 1999 en CINTERMEX se llevó a cabo la entrega del 58 Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. II, No.6 �Marco Legal Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica.♦ Parte I CAPITULO I DISPOSICIONES GENERALES Artículo 1.♦ La presente Ley regula los apoyos que el Gobierno Federal está obligado a otorgar para impulsar, fortalecer y desarrollar la investigación científica y tecnológica en general en el país, es reglamentaria de la fracción V del Artículo 3º de la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos, y tiene por objeto: I. Establecer los principios conforme a los cuales el Gobierno Federal apoyará las actividades de investigación científica, tecnológica y desarrollo tecnológico que realicen personas o instituciones de los sectores público, social y privado; II. Determinar los instrumentos mediante los cuales el Gobierno Federal cumplirá con la obligación de apoyar la investigación científica y tecnológica; III. Establecer los mecanismos de coordinación de acciones entre las dependencias y entidades de la ♦ Publicado en el Diario Oficial de la Federación del día 21 de Mayo 1999. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 Administración Pública Federal y otras instituciones que intervienen en la definición de políticas y programas en materia de desarrollo científico y tecnológico, o que lleven a cabo directamente actividades de este tipo; IV. Establecer las instancias y los mecanismos de coordinación con los gobiernos de las entidades federativas, así como de vinculación y participación de la comunidad científica y académica de las instituciones de educación superior, de los sectores público, social y privado para la generación y formulación de políticas de promoción, difusión, desarrollo y aplicación de la ciencia y la tecnología, así como para la formación de profesionales de la ciencia y la tecnología; V. Vincular la investigación científica y tecnológica con la educación; VI. Determinar las bases para que las entidades paraestatales que realicen actividades de investigación científica y tecnológica sean reconocidas como centros públicos de investigación, para los efectos precisados en esta ley, y 59 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica VII. Regular la aplicación de recursos autogenerados por los centros públicos de investigación científica y los que aporten terceras personas, para la creación de fondos de investigación y desarrollo tecnológico. Artículo 2. Para los efectos de esta ley se entenderá por Conacyt, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología; por Programa, el Programa Especial de Ciencia y Tecnología y por investigación, aquella que abarca la investigación científica, básica y aplicada en todas las áreas del conocimiento, así como la investigación tecnológica. Artículo 3. El Gobierno Federal se obliga a apoyar la capacidad y el fortalecimiento de las actividades de investigación científica y tecnológica que lleven a cabo las universidades e instituciones públicas de educación superior a las que la ley otorgue autonomía, las que realizarán sus fines de acuerdo a principios, planes, programas y normas internas que dispongan sus ordenamientos específicos. Estos apoyos se otorgarán sin menoscabo de la libertad de investigación que la fracción VII del 3º de la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos consigna a favor de dichas universidades e instituciones de educación superior. CAPITULO II PRINCIPIOS ORIENTADORES DEL APOYO A LA ACTIVIDAD CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA Artículo 4. Los principios que regirán el apoyo que el Gobierno Federal está obligado a otorgar para fomentar, desarrollar y fortalecer en general la investigación científica y tecnológica, así como en particular las actividades de investigación que 60 realicen las dependencias y entidades de la Administración Pública Federal, serán los siguientes: I. Las actividades de investigación científica y tecnológica deberán apegarse a los procesos generales de planeación que establecen ésta y las demás leyes aplicables; II. Los resultados de las actividades de investigación y desarrollo tecnológico que sean objeto de apoyos en términos de esta ley serán invariablemente evaluados y se tomarán en cuenta para el otorgamiento de apoyos posteriores; III. La toma de decisiones, desde la determinación de políticas generales y presupuestales en materia de ciencia y tecnología hasta las orientaciones de asignación de recursos a proyectos específicos, se llevará a cabo con la participación de las comunidades científica, académica y tecnológica y escuchando la opinión del sector empresarial; IV. Los instrumentos de apoyo a la ciencia y a la tecnología deberán ser promotores de la descentralización territorial e institucional, procurando el desarrollo armónico de la potencialidad científica y tecnológica del país y buscando asimismo el crecimiento y la consolidación de las comunidades científica y académica en todas las entidades federativas, en particular las de las instituciones públicas; V. Las políticas, instrumentos y criterios con los que el Gobierno Federal fomente y apoye la investigación científica y tecnológica deberán buscar el mayor efecto benéfico, de estas actividades en la enseñanza y el aprendizaje de la ciencia y la tecnología, en la calidad de la educación, particularmente de la educación superior, así como incentivando la participación Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica y desarrollo de las nuevas generaciones de investigadores; VI. Se procurará la concurrencia de aportaciones de recursos públicos y privados, nacionales e internacionales para la generación, ejecución y difusión de proyectos de investigación científica y tecnológica; así como de modernización tecnológica y formación de recursos humanos especializados para la innovación y el desarrollo tecnológico de la industria; VII. Se promoverá mediante la creación de incentivos fiscales y de otros mecanismos de fomento que el sector privado realice inversiones crecientes para la innovación y el desarrollo tecnológicos; VIII. Las políticas y estrategias de apoyo al desarrollo científico y tecnológico deberán ser periódicamente revisadas y actualizadas conforme a un esfuerzo permanente de evaluación de resultados y tendencias del avance científico y tecnológico, así como en su impacto en la solución de las necesidades del país; IX. La selección de instituciones, programas, proyectos y personas destinatarios de los apoyos, se realizarán mediante procedimientos competitivos, eficientes, equitativos y públicos, sustentados en méritos y calidad, así como orientados con un claro sentido de responsabilidad social que favorezcan al desarrollo del país; X. Los instrumentos de apoyo no afectarán la libertad de investigación científica y tecnológica, sin perjuicio de la regulación o limitaciones que por motivos de seguridad, de salud, de ética o de cualquier otra causa de interés público determinen las disposiciones legales; XI. Las políticas y estrategias de apoyo para el desarrollo de la investigación científica y Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 tecnológica se formularán, integrarán y ejecutarán, procurando distinguir las actividades científicas de las tecnológicas cuando ello sea pertinente; XII. Se promoverá la divulgación de la ciencia y la tecnología con el propósito de ampliar y fortalecer la cultura científica y tecnológica en la sociedad; XIII. La actividad de investigación y desarrollo tecnológico que realicen directamente las dependencias y entidades del sector público se orientará preferentemente a procurar la identificación y solución de problemas y retos de interés general, contribuir significativamente a avanzar la frontera del conocimiento, permitir mejorar la calidad de vida de la población y del medio ambiente, y apoyar la formación del personal especializado en ciencia y tecnología; XIV. Los apoyos a las actividades científicas y tecnológicas deberán ser oportunos y suficientes para garantizar la continuidad de las investigaciones en beneficio de sus resultados, mismos que deberán ser evaluados; XV. Las instituciones de investigación y desarrollo tecnológico que reciban apoyo del Gobierno Federal difundirán a la sociedad sus actividades y los resultados de sus investigaciones y desarrollos tecnológicos, sin perjuicio de los derechos de propiedad industrial o intelectual correspondiente y de la información que, por razón de su naturaleza, deba reservarse; XVI. Los incentivos que se otorguen reconocerán los logros sobresalientes de personas, empresas e instituciones que realicen investigación científica, tecnológica y desarrollo tecnológico, así como la vinculación de la investigación con las actividades educativas y productivas; 61 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica XVII. Se promoverá la conservación, consolidación, actualización y desarrollo de la infraestructura de investigación existente, en particular la de los centros públicos de investigación, así como la creación de nuevos centros, cuando esto sea necesario; XVIII. La promoción y fortalecimiento de centros interactivos de ciencia y tecnología para niños y jóvenes, y XIX. Se generará un espacio institucional para la expresión y formulación de propuestas de la comunidad científica y tecnológica, así como de los sectores social y privado, en materia de políticas y programas de investigación científica y tecnológica. Este espacio deberá ser plural, representativo de los diversos integrantes de la comunidad científica y tecnológica; expresar un equilibrio entre las diversas regiones del país; e incorporar la opinión de instancias ampliamente representativas de los sectores social y privado. CAPITULO III INSTRUMENTOS DE APOYO A LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA SECCION I Disposiciones generales Artículo 5. El Gobierno Federal apoyará la investigación científica y tecnológica mediante los siguientes instrumentos: I. El acopio, procesamiento, sistematización y difusión de información acerca de las actividades de investigación científica y tecnológica que se lleven a cabo en el país y en el extranjero, cuando esto sea posible y conveniente; 62 II. La integración, actualización y ejecución del Programa y de los programas y presupuestos anuales de ciencia y tecnología, que se destinen por las diversas dependencias y entidades de la Administración Pública Federal; III. La realización de actividades de investigación científica o tecnológica a cargo de dependencias y entidades de la Administración Pública Federal; IV. Los recursos federales que se otorguen, dentro del presupuesto anual de egresos de la federación, a las universidades e instituciones de educación superior públicas a las que la ley otorgue autonomía, y que, conforme a sus programas y normas internas, destinen para la realización de actividades de investigación científica o tecnológica; V. Vincular la investigación científica y tecnológica con la educación; VI. La creación, el financiamiento y la operación de los fondos a que se refiere esta Ley, y VII. Los programas educativos, estímulos fiscales, financieros, facilidades en materia administrativa y de comercio exterior, regímenes de propiedad industrial e intelectual, en los términos de los tratados internacionales y leyes específicas aplicables en estas materias. SECCION II Información Artículo 6. El sistema integrado de información sobre investigación científica y tecnológica estará a cargo del Conacyt, quien deberá administrarlo y mantenerlo actualizado. Dicho sistema será accesible al público en general, sin perjuicio de los derechos de propiedad industrial e intelectual y las reglas de confidencialidad que se establezcan. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica El sistema de información también comprenderá datos relativos a los servicios técnicos para la modernización tecnológica. Artículo 7. Las dependencias y las entidades de la Administración Pública Federal colaborarán con el Conacyt en la conformación y operación del sistema integrado de información a que se refiere el artículo anterior. Asimismo se podrá convenir con los gobiernos de las entidades federativas, de los municipios, así como con las universidades e instituciones de educación superior, su colaboración para la integración y actualización de dicho Sistema. Las personas o instituciones públicas o privadas que reciban apoyo de cualquiera de los fondos, proveerán la información básica que se les requiera, señalando aquélla que por derechos de propiedad industrial e intelectual o por alguna razón fundada deba reservarse. Las empresas o agentes de los sectores social y privado que realicen actividades de investigación científica y tecnológica podrán incorporarse voluntariamente al sistema integrado de información. Artículo 8. El sistema integrado de información incluirá el Registro Nacional de Instituciones y Empresas Científicas y Tecnológicas que estará a cargo del Conacyt. Artículo 9. Deberán inscribirse en el registro a que se refiere el artículo anterior. I. Las instituciones, centros, organismos y empresas públicas que sistemáticamente realicen actividades de investigación científica y tecnológica, desarrollo tecnológico y producción de ingeniería básica, y Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 II. Las instituciones, centros, organismos, empresas o personas físicas de los sectores social y privado que estén interesados en recibir los beneficios o estímulos de cualquier tipo que se deriven de los ordenamientos federales aplicables para actividades de investigación científica y tecnológica. Artículo 10. El Conacyt expedirá las bases de organización y funcionamiento del sistema integrado de información científica y tecnológica, así como del registro a que se refieren los preceptos anteriores. Dichas bases preverán lo necesario para que el sistema y el registro sean instrumentos efectivos que favorezcan la vinculación entre la investigación y sus formas de aplicación; asimismo que promueva la modernización y la competitividad del sector productivo. Artículo 11. La constancia de inscripción en el mencionado registro permitirá acreditar que el solicitante realiza efectivamente las actividades a que se refiere el 9 de esta Ley. Para la determinación de aquellas actividades que deban considerarse de desarrollo tecnológico, el Conacyt pedirá la opinión a las instancias, dependencias o entidades que considere conveniente. SECCION III Programa de Ciencia y Tecnología Artículo 12. El Programa será considerado un programa especial y su integración, aprobación, ejecución y evaluación se realizará en los términos de lo dispuesto por la Ley de Presupuesto, Contabilidad y Gasto Público Federal, la Ley de Planeación y por esta Ley. 63 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica Artículo 13. La formulación del programa estará a cargo del Conacyt, con base en las propuestas que presenten las dependencias y entidades de la Administración Pública Federal que apoyen o realicen investigación científica e investigación y desarrollo tecnológico. En dicho proceso se tomarán en cuenta las opiniones y propuestas del Foro Permanente de Ciencia y Tecnología. A fin de lograr la congruencia sustantiva y financiera del Programa, su integración final se realizará conjuntamente por el CONACYT y la Secretaría de Hacienda y Crédito Público. Su aprobación corresponderá al Presidente de la República; y deberá contener, cuando menos, los siguientes aspectos: I. La política general de apoyo a la ciencia y la tecnología; II. Diagnósticos, políticas, estrategias y acciones prioritarias en materia de: (a) investigación científica y tecnológica (b) innovación y desarrollo tecnológico, (c) formación de investigadores, tecnólogos y profesionales de alto nivel, (d) difusión del tecnológico, conocimiento científico y (e) colaboración nacional e internacional en las actividades anteriores, (f) fortalecimiento de la cultura científica y tecnológica nacional y (g) seguimiento y evaluación. III. Las políticas, contenido, acciones y metas de la investigación científica y tecnológica que realicen dependencias y entidades de la Administración Pública Federal, así como de los fondos que podrán crearse conforme a esta Ley, y 64 IV. Las orientaciones generales de los instrumentos de apoyo a que se refiere la fracción VI del 5 de esta Ley. Artículo 14. Para la ejecución anual del Programa de Ciencia y Tecnología, las dependencias y entidades de la Administración Pública Federal formularán sus anteproyectos de programa y presupuesto para realizar actividades y apoyar la investigación científica y tecnológica tomando en cuenta los lineamientos programáticos y presupuestales que al efecto establezca el Ejecutivo Federal en estas materias, con el fin de asegurar su congruencia con el Programa. La Secretaría de Hacienda y Crédito Publico, con la colaboración de Conacyt, consolidará la información programática y presupuestal de dichos anteproyectos para su revisión y análisis integral y de congruencia global. En el proyecto de Presupuesto de Egresos de la Federación se consignará la información consolidada de los recursos destinados a ciencia y tecnología. La Secretaría de Hacienda y Crédito público determinará, durante el mes de enero de cada año, mediante reglas de carácter general y con apoyo de las leyes fiscales, la aplicación de los estímulos para el fomento de la investigación privada en investigación tecnológica y el desarrollo tecnológico. SECCION IV Fondos Artículo 15. Podrán construirse dos tipos de fondos: Fondos Conacyt y Fondos de Investigación Científica y Desarrollo Tecnológico, mismos que se crearán y operarán con arreglo a lo dispuesto por este ordenamiento, y su soporte operativo estará a cargo, respectivamente, del Conacyt y de los centros públicos de investigación. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica Los Fondos Conacyt podrán tener las siguientes modalidades: I. Los institucionales que se establecerán y operaran conforme a los artículos 16 y 18 de esta ley; II. Los sectoriales a que se refiere el 17 de esta Ley; III. Los de cooperación internacional que se establezcan y operen conforme a los artículos 16 y 18 de esta Ley y a los términos de los convenios que se celebren en cada caso, y IV. Los mixtos que se convengan con los gobiernos de las entidades federativas a que se refiere el artículo 22 de esta ley. Artículo 16. El establecimiento y operación de los Fondos Institucionales del Conacyt se sujetará a las siguientes bases: I. Estos Fondos serán constituidos y administrados mediante la figura del fideicomiso; II. Serán los beneficiarios de estos fondos las instituciones, universidades públicas y particulares, centros, laboratorios, empresas públicas y privadas o personas dedicadas a la investigación científica y tecnológica, y desarrollo tecnológico, conforme se establezca en los respectivos contratos y en las reglas de operación de cada fideicomiso. En ninguno de estos contratos el Conacyt podrá ser fideicomisario; III. El fideicomitente será el Conacyt, pudiendo estos fondos recibir aportaciones del Gobierno Federal y de terceras personas; IV. El Conacyt, por conducto de su órgano de gobierno, determinará el objeto de cada uno de los fondos, establecerá sus reglas de operación y aprobará los elementos fundamentales que contengan los contratos respectivos. En las Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 reglas de operación se precisarán los objetivos específicos de los apoyos, los criterios, los procesos e instancias de decisión para el otorgamiento de apoyos y su seguimiento y evaluación, y V. El objeto de cada fondo invariablemente será el otorgamiento de apoyos y financiamientos para: actividades directamente vinculadas al desarrollo de la investigación científica y tecnológica; becas; realización de proyectos específicos de investigación científica y modernización, innovación y desarrollos tecnológicos, divulgación de la ciencia y la tecnología, así como para otorgar estímulos y reconocimientos a investigadores y tecnólogos y centro de investigación, en ambos casos asociados a la evaluación de sus actividades y resultados. Artículo 17. Las Secretarías de Estado y las entidades de la Administración Pública Federal, previa autorización de la Secretaria de Hacienda y Crédito Público, podrán celebrar convenios con el Conacyt cuyo propósito sea determinar el establecimiento de Fondos Conacyt que se destinen única y exclusivamente a la realización de investigaciones científicas o tecnológicas que requiera el sector de que se trate, en cada caso. Dichos convenios se celebrarán y los Fondos se constituirán y operarán con apego a las bases establecidas en las fracciones I y II del 16 y las fracciones I, III, IV, VI, VII,VIII del 18 de esta Ley y a las bases específicas siguientes: I. La Secretaría de Hacienda y Crédito Público será parte de los convenios, en los cuales se determinará el objeto de cada Fondo, se establecerán las reglas de su operación y se aprobarán los elementos fundamentales que contengan los contratos respectivos. En las reglas de operación se precisarán los objetivos 65 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica específicos de los proyectos, los criterios, los procesos e instancias de decisión para la realización de los proyectos y su seguimiento y evaluación; II. Solamente las instituciones, universidades públicas y particulares, centros, laboratorios, empresas públicas y privadas y demás personas que se encuentren inscritos en el Registro Nacional de Instituciones y Empresas Científicas y Tecnológicas que establece esta Ley podrán ser; mediante concurso, beneficiarios de los fondos a que se refiere este y, por lo tanto, ejecutores de los proyectos que se realicen con recursos de esos fondos; III. Los recursos de estos fondos deberán provenir del presupuesto autorizado al efecto de la dependencia o entidad interesada, y se integrarán al Programa Especial de Ciencia y Tecnología, previa notificación a la Secretaría de Hacienda y Crédito Público. Dichos recursos serán aplicables por única vez y no tendrán el carácter de regularizables. Asimismo, podrán integrarse con aportaciones complementarias del sector privado; IV. La celebración de los convenios, por parte del Conacyt , requerirá de la previa notificación a su órgano de gobierno y a las demás instancias que corresponda, y V. Los Fondos a que se refiere este contarán en todos los casos con un Comité Técnico y de Administración integrado por servidores públicos de la Secretaría o entidad a la que corresponda el Fondo, y uno de ellos lo presidirá; por un representante de la Secretaría de Hacienda y Crédito Público y otro por parte del Conacyt. Asimismo se invitará a participar en dicho Comité a personas de reconocido prestigio de los sectores científico, tecnológico y académico, público, social y privado, 66 correspondientes a los ramos de investigación objeto del fondo. Artículo 18. Los Fondos se sujetarán a las siguientes disposiciones comunes: I. El fiduciario será la institución de crédito que elija el fideicomitente en cada caso; II. Los fondos contarán en todos los casos con un Comité Técnico y de Administración integrado por servidores públicos del Conacyt o del centro público de investigación, según corresponda. Asimismo, se invitará a participar en dicho Comité a personas de reconocido prestigio de los sectores científico, tecnológico y académico, público, privado y social, correspondientes a los ramos de investigación objeto del fondo; III. Los recursos de los fondos se canalizaran invariablemente a la finalidad a la que hayan sido afectados, su inversión será siempre en renta fija y tendrán su propia contabilidad; IV. La canalización de recursos a los fondos se considerarán erogaciones devengadas del Presupuesto de Egresos de la Federación; por lo tanto, el ejercicio de los recursos deberá realizarse conforme a los contratos correspondientes y a sus reglas de operación; V. El órgano de gobierno del Conacyt o del centro público de investigación de que se trate será informado trimestralmente acerca del estado y movimiento de los respectivos Fondos; VI. No serán considerados entidades de la administración pública paraestatal, puesto que no contarán con estructura orgánica ni con personal propio para su funcionamiento; VII. Estarán sujetos a las medidas de control y auditoría gubernamental que determinen las leyes, y Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica VIII. Los recursos de origen fiscal, autogenerados, de terceros o cualesquiera otros, que ingresen a los Fondos que se establezcan conforme a lo dispuesto en esta Ley no se revertirán en ningún caso al Gobierno Federal; y a la terminación del contrato de fideicomiso por cualquiera causa legal o contractual, los recursos que se encuentren en el mismo pasarán al patrimonio del fideicomitente. Artículo 19. El establecimiento y operación de los Fondos de Investigación Científica y Desarrollo Tecnológico se sujetará a las siguientes bases: I. Estos fondos serán construidos y administrados mediante la figura del fideicomiso. El fideicomitente será la entidad reconocida como centro público de investigación; II. Los fondos se constituirán con los recursos autogenerados del propio centro público de investigación de que se trate, pudiendo recibir aportaciones no fiscales de terceras personas; III. El beneficiario del fondo será el centro publico de investigación que lo hubiere construido; IV. El objeto del fondo será financiar o complementar financiamiento de proyectos específicos de investigación, la creación y mantenimiento de instalaciones de investigación, su equipamiento, el suministro de materiales, el otorgamiento de incentivos extraordinarios a los investigadores, y otros propósitos directamente vinculados para los proyectos científicos o tecnológicos aprobados. En ningún caso, los recursos podrán afectarse para gasto de administración de la entidad. Los bienes adquiridos y obras realizadas con recursos de los fondos formarán parte del patrimonio del propio centro; Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.6 V. El centro público de investigación, por conducto de su órgano de gobierno, establecerá las reglas de operación del fondo, en las cuales se precisarán los tipos de proyectos que recibirán los apoyos, los procesos e instancias de decisión para su otorgamiento, seguimiento y evaluación. Las instituciones de educación superior públicas, reconocidas como tales por la Secretaría de Educación Pública, que no gocen de autonomía en los términos de la fracción VII del artículo 3º. de la Constitución, y que realicen investigación científica o presten servicios de desarrollo tecnológico, podrán recibir el mismo tratamiento que los centros públicos de investigación por cuanto a la creación de fondos de investigación. VI. La cuantía o la disponibilidad de recursos en los Fondos, incluyendo capital e intereses y los recursos autogenerados a que se refiere la presente Sección, no darán lugar a la disminución, limitación o compensación de las asignaciones presupuestales normales, autorizadas conforme al Presupuesto de Egresos de la Federación, para los centros públicos de investigación que, de conformidad con esta Ley, cuenten con dichos Fondos. Artículo 20. Las aportaciones que realicen las personas físicas y morales a los Fondos a que se refiere esta Ley serán deducibles para efectos del Impuesto sobre la Renta. La Secretaría de Hacienda y Crédito Público determinará anualmente los criterios para que las aportaciones de las entidades paraestatales sean deducibles de sus contribuciones. En el siguiente número de INGENIERÍAS se publicará la segunda y última parte de esta Ley. 67 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2000 Volumen Volumen de la revista 3 Número Número de la revista 6 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Marzo Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2000, Vol 3, No 6, Enero-Marzo Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/2000 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020769 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Actuadores piezoeléctricos Cubículo de Babel General overview Microcomputadora Microscopía https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20730/Ingenierias_2000_Vol_3_No_7_Abril-Junio.pdf 6826551e98d885f07d0cac1f827e7bef PDF Text Text ����El culto al conocimiento y la formación de ingenieros Armando Rugarcía Torres* INTRODUCCIÓN Detrás de las crisis están, entre otras cosas y principalmente, las ideas: esas protagonistas ocultas del quehacer humano. Las crisis y las oportunidades que de ellas se derivan, constituyen un binomio que debemos aprender a manejar, pues representan uno de los principales retos del siglo XXI. Parece que tenemos una propensión a hacer todo lo posible para estar en crisis, pero también para salir de ella. Como si una crisis sustituyera a otra dejando atrás a una oportunidad no aprovechada. En la cultura, en la sociedad y en la educación están desintegrándose los esquemas preconcebidos que se han ido permeando sobre la piel social casi sin darnos cuenta. Es el momento de cuestionar en serio nuestros paradigmas educativos para concebir e intentar lograr un hombre nuevo, una nueva sociedad, otra cultura. Al analizar la crisis en que nos encontramos surgen un sinnúmero de problemas entrelazados que se convierten en oportunidades. Toda crisis aquí y en China es una oportunidad de cuestionar críticamente nuestra realidad y de imaginar y aplicar "soluciones" a nuestros problemas. En este escrito se trabaja una de las ideas que están detrás de la crisis educativa del país: "El culto al conocimiento" y sus consecuencias en algunos aspectos de la formación de ingenieros. día. El significado antiguo de conocimiento dio origen a que nacieran universidades,* como la de Texas, amparadas con el lema acorde a su significado: "Truth shall free us", la verdad nos hará libres, significándose que el estudio científico de la realidad conduce a la verdad o al conocimiento verdadero, lo que implica una reflexión seria sobre lo que se está aprendiendo y un compromiso vital con lo que se va descubriendo. Pero en la actualidad, no tengo más que apelar a su experiencia para que esté de acuerdo que el conocimiento que afanosamente buscan los alumnos y estimulan los profesores es un conocimiento fáctico, mecánico o memorista; hemos convertido al conocimiento en simple información. Un profesor excelente del Instituto Tecnológico de los Mochis, puso el siguiente problema a sus alumnos: Considerando que: Lim x→8 X = ∞ X-8 ¿cuándo vale el: EL CULTO AL CONOCIMIENTO Lim Esta idea ha corroído el quehacer académico en la universidad contemporánea. En sus orígenes, en la universidad se buscaba el conocimiento, pero éste era de una cualidad diferente al que fanáticamente se persigue hoy en Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 x→4 = ? X X-4 * Académico en período sabático becado por el Boston College USA. 3 �El culto al conocimiento y la formación de ingenieros 4 La respuesta de uno de sus alumnos no se dejó esperar: , (cuatro acostado, que es "equivalente" a ∞ u ocho acostado). De este culto radical al conocimiento "mecánico" e irreflexivo, digno representante de la cultura educativa contemporánea, se desprenden los problemas no sólo de la docencia sino del quehacer universitario. Veamos algunas consecuencias de esta situación en la formación de nuestros ingenieros. CONSECUENCIAS EN LA FORMACIÓN DE INGENIEROS He seleccionado siete áreas del quehacer universitario relacionadas con la formación de ingenieros en las que intentaré dibujar el impacto del fanatismo de la búsqueda del conocimiento convertido en mera información. Estas áreas son: en la universidad o departamento; en la educación; en la misión del profesor; en el quehacer del alumno; en los métodos para la docencia; en la relación docencia-investigación; y en la administración universitaria. La universidad o departamento "En la universidad o en el departamento, escuela o facultad se transmite y genera el conocimiento". Esta es la frase que se ha venido acuñando en los papeles y emblemas universitarios. La docencia se encarga de transmitir y la investigación de generar (y posteriormente difundir) el conocimiento. El problema crucial en esta idea del trabajo universitario es lo descalificante de otros constituyentes tanto de la persona educada como del tipo de investigación necesaria en nuestros días. 4 Cierto es que una persona bien formada o educada requiere de conocimientos, pero comprendidos como ya se dijo. También necesita de habilidades intelectuales y emocionales para manejar esos conocimientos y del afianzamiento de actitudes para beneficiar a la sociedad.1 En cuanto a la investigación, ésta se ha enfocado principalmente a hacer avanzar la ciencia o el conocimiento para difundirlo en revistas internacionales principalmente. Otro tipo de investigación, como la aplicada, no ha sido tan estimulada o reconocida en México en las pocas universidades en las que se hace investigación. Paradójicamente, la investigación aplicada ha sido mucho más socorrida en los EUA que en México.2,3 En la educación Los comentarios frecuentes en universitarios llevan a concluir que bien preparada es la que sabe mucho docencia, por tanto, se transmite eso conocimiento-información. los pasillos una persona y que por la que sabe: el Como no se puede entender la docencia si no es a la luz de la educación, se concluye que educar es promover el aprendizaje de conocimientos y como se mencionó, informativos. Instrumentos y criterios de evaluación dan cuenta fiel de este paradigma. Inocentemente los actores del drama universitario creen que con aprenderse un cúmulo de conocimientos, el profesional va a ser capaz de aplicarlos, además, que va a ser un buen profesional y también un buen hombre. Si estos conocimientos fueran del tipo "antiguo" que implicaban una reflexión seria alrededor de lo que se estaba aprendiendo, la aseveración anterior tendría más sentido, pero en la época actual, en la que reina el aprendizaje de memoria, el cual no es reflexionado por los alumnos, la frase es un rotundo absurdo. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Armando Rugarcía Torres Saber la ciencia no implica ser científico. El científico es capaz de penetrar la realidad y descubrir algo nuevo, es capaz de hacer avanzar el conocimiento o las maneras de aplicarlo. De la misma forma saber de ingeniería no implica sólo el tener conocimientos de las ciencias que le dan fundamento sino ser capaz de comprender los conceptos involucrados y de manejarlos para provocar un cambio en el entorno; y además que este cambio generado se convierta en un producto o sistema que beneficie realmente a la sociedad. Las quejas frecuentes de los contratantes de profesionales y los comentarios de prestigiados investigadores de la educación en México y el extranjero, llevan a concluir que no hay relación entre aprenderse algo y saberlo manejar ni entre saber mucho y ser un digno representante del género humano. Desde otro ángulo, algunos profesores tienen una idea de educación harto idealista o abstracta. Educar es preparar para la profesión y la vida o educar es perfeccionar al hombre; pero ¿Qué es "preparar" o "perfeccionar"? Este tipo de conceptos de educación conducen a que sus protagonistas puedan hacer casi cualquier cosa en su nombre y caer en la práctica en lo que la mayoría de los docentes: transmitir conocimientos, a veces conocimientos que ni siquiera ellos mismos comprenden cabalmente. Teniendo en consideración lo anterior, parece concluyente que un problema del quehacer universitario lo constituyen las diferentes ideas de educación en las que los profesores basan su tarea. Si la idea de educación cambiara, el quehacer universitario debería cambiar. Con base en la queja de empleadores y la insatisfacción de exalumnos de ingeniería, parece que la "educación" memorista que damos a nuestros alumnos no sirve para Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 enfrentar los retos de la profesión ni de la vida. Si esto es aceptable, tenemos que cambiar el tipo de egresado y para esto, entre otras cosas, tendríamos que renovar la idea que tenemos del significado de la tarea educativa. Parece ser que tres rasgos de los egresados les están haciendo falta: que comprendan e integren los conceptos básicos relacionados con la profesión y la cultura, que sean capaces de manejarlos en situaciones diversas y de tomar sus decisiones con seriedad. Este tipo de egresados estaría mucho mejor capacitado para enfrentar la profesión y la vida. Entonces, el objetivo para la educación que someto a su consideración es el siguiente: educar es lograr que el alumno amplíe su acervo de conocimientos comprendidos e integrados en su mente, desarrolle sus habilidades intelectuales y emocionales que le permitan manejar los conocimientos y sentimientos en la solución de problemas de una mejor manera y que aprenda un método de razonamiento que le permita tomar sus decisiones éticas. La renuncia a educar es el mal más grave que padecen nuestras universidades en general y nuestros Departamentos de Ingeniería en particular. 5 �El culto al conocimiento y la formación de ingenieros En la misión del profesor Quizá lo más común de percibir en ambientes universitarios sobre la tarea del profesor es que éste último "da clases": "Voy a dar mi clase", "hoy no preparé la clase", "este semestre cubrí más temario", "hoy dí muy buena clase"… Esta dinámica docente conduce y lleva implícita la idea del profesor como transmisor de conocimientos. Esta situación se agrava si consideramos que algunos profesores, sobre todo los que investigan, tratan de incorporar los conocimientos más avanzados en sus cursos, tanto de licenciatura como de posgrado. Si la docencia no puede entenderse si no es a la luz de la educación que promueve, el maestro debe ser antes que otra cosa un educador y por lo tanto, debe reconsiderar a fondo sus creencias educativas a la luz de un concepto de educación más pertinente a los reclamos de esta época. El maestro debe promover fundamentalmente que sus alumnos trabajen el conocimiento, no sólo que lo repitan. De esta manera se lograría, eventualmente que los alumnos comprendan los conceptos que se manejan, desarrollen sus habilidades intelectuales para manejar lo aprendido y refuercen ciertas actitudes que los lleven a ser mejor valorados por la industria del país. Lo que tiende a pasar bajo estas circunstancias, es que los alumnos generalmente se encuentran confundidos, pues no comprenden los conceptos anteriores que sirven de soporte para entender y manejar los nuevos conocimientos. El alumno enfrenta un curso con una serie de conocimientos incomprendidos e inconexos. El maestro al darse cuenta de la mala preparación de sus alumnos, en el mejor de los casos, les da o hace un repaso de los conocimientos anteriores que sirven para su curso. El maestro calma su conciencia docente y el alumno recupera sus conocimientos de memoria, que de hecho le sirven de poco para aprender de memoria, los conocimientos que corresponden al curso nuevo. Al salir del curso, después de los exámenes, los alumnos olvidan lo que aprendieron del repaso y del curso nuevo y la cadena vuelve a empezar. En el quehacer del alumno El alumno es un inocente portador de la cultura, por esto se está educando, o mejor dicho, por esta razón asiste a la universidad: "Es lo que sigue", "Es la mejor manera de prepararme para vivir mejor", "Es muy importante estudiar ingeniería"…Frases dramáticas que representan la manera de pensar del joven contemporáneo en estos menesteres. Este planteamiento exagerado de la dinámica docente, implica una tarea del profesor no acorde con lo que demandan estos tiempos. Es necesario que el maestro revise en serio sus propósitos docentes y vaya buscando los elementos metodológicos que correspondan a una vocación renovada. Lo curioso de este asunto es que algunos investigadores de la educación quisieran "acabar" con la escuela tradicionalmente concebida; algunos egresados universitarios se sienten incapaces de enfrentar los retos profesionales; y los empleadores, en forma creciente, reniegan de la preparación universitaria. ¿Qué es lo que pasa? 6 Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Armando Rugarcía Torres Una hipótesis semi-empírica explicativa de esta situación tiene que ver con los alumnos, quienes entran a la universidad con la expectativa de aprender muchas cosas… de memoria. Esta expectativa se desarrolla en estratos escolares anteriores y es un freno a las innovaciones curriculares de algunos osados profesores. Desde hace unos veinte años he intentado estimular el desarrollo de habilidades para resolver problemas de mis alumnos de ingeniería, pero la principal barrera que he tenido que vencer es que los propios alumnos se desconciertan y hasta rechazan una dinámica escolar diferente a la que están acostumbrados. Ante una pregunta abierta, por ejemplo, se sienten inseguros para contestar y tratan de calibrar cuál es la respuesta que esperaría el profesor para referirla. Pareciera que no tienen confianza en ellos mismos. Las dificultades para evaluar el desarrollo de habilidades para la solución de problemas refuerzan lo espinoso de las innovaciones curriculares en este aspecto. Sin embargo, el tiempo, el esfuerzo y la tenacidad son los mejores aliados para romper con los esquemas culturales. Hoy, debido a la retroalimentación de exalumnos y al diseño de materiales escolares apropiados, puedo con mayor fluidez incorporar actividades escolares que vayan buscando el que mis alumnos piensen por sí mismos en forma creativa y crítica en la solución de problemas. Parece que la reflexión sobre la práctica educativa va dando destellos de un camino sinuoso que se debe recorrer para lograr una formación más adecuada. Es por esto que he iniciado la lucha contra los valores aparentes que se han introyectado en los alumnos casi sin darse cuenta. Muchos alumnos han decidido estudiar una carrera, por ejemplo, para ganar dinero. Sin ninguna crítica el alumno toma y reproduce formas de pensar que van Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 determinando su vida. Lo que ahora me preocupa, es que los alumnos reflexionen en forma crítica sobre qué tipo de ingeniero (o persona) quieren ser: ¿Se trata de hacer dinero a costa del medio ambiente? ¿Vale la pena hacer las cosas bien a la primera? ¿Se necesita un ingeniero que haga más con menos? ¿Cuál es el papel del obrero en la industria? ¿Se trata de competir o de ser competente? ¿Seguirán siendo las utilidades inmediatas, a toda costa, el factor de satisfacción industrial?… Estas preguntas, y otras, remiten al mundo de los valores, es decir, de aquello que motiva o mueve en la vida y se expresa en una manera de ser. Así que, concluyendo, creo que el alumno, caiga quien caiga y aunque saque malas notas debe trabajar al conocimiento en forma crítica y creativa y no sólo repetirlo. La preocupación por los valores debe correr también por las venas del universitario. En los métodos para la docencia Un ámbito en el que el culto al conocimiento ha hecho estragos es en los métodos para enseñar. Un método es una manera ordenada y sistemática de conseguir un objetivo. Nos gusta repetir sin mayor crítica los esquemas de trabajo escolar que nos han legado profesores que nos impactaron por sus conocimientos o prestigiados autores. La experiencia reflexionada en forma crítica y el estudio de los avances de las ciencias que soportan a la educación, son los dos grandes moldeadores del quehacer docente. Lo preocupante del asunto es que la labor docente se hace más pronto que tarde una vil rutina que repetimos semestre a semestre. Hace unos años en un taller a profesores, discutiendo asuntos relacionados con métodos para enseñar, un profesor que tenía 30 años de enseñar a ingenieros planteó un paso metodológico que seguía al dar una 7 �El culto al conocimiento y la formación de ingenieros clase: "informar a los alumnos". Cuando pregunté por qué informar a los alumnos, su respuesta fue "porque hay que informar". Este es el paradigma metodológico en la docencia: hacemos las cosas por que las hacemos; ésta es la “única razón” consciente que tenemos. Esto explica porqué el método más extendido en el ambiente universitario es el expositivo que implica la transmisión de conocimientosinformación. Por lo anterior, conviene de vez en cuando hacer un alto en el camino y reflexionar sobre el impacto educativo de lo que hacemos y dejamos de hacer en nuestros cursos, para ir encontrando los principios metodológicos que soporten, válidamente, "nuestro método".4 En la relación docencia-investigación Sería inútil intentar convencer al lector profesional de que la investigación y la docencia han mostrado ser incompatibles, o mejor dicho, que el investigador ha ido renunciando a la docencia, o lo que es más dramático, que el investigador famoso ha tenido serias dificultades con sus alumnos de licenciatura. Lo que el "chismerío" universitario asienta con firmeza es que para poder dar clases hay que estudiar un doctorado, es decir estar en la corteza del conocimiento. Una vez más el culto al conocimiento hace su aparición en el circo de tres 8 pistas universitario: entre más sepas mejor profesor. Un asunto que se pierde de vista es que el doctorado prepara para investigar no para enseñar. La conexión inocente o desesperada que se hace entre saber investigar y saber enseñar no ha sido comprobada. En uno de los últimos artículos que he leído al respecto, se vuelve a concluir que la tarea de investigación, medida por número de artículos publicados, y la tarea docente medida por la opinión de los alumnos de licenciatura, no guardan ninguna correlación. (J. Chem. Ed., January, 1992). En este mismo artículo se reporta que lo que correlaciona positivamente con el aprendizaje del alumno es la actitud del profesor (sea investigador o no). De estas conclusiones se infiere que muchos investigadores desarrollan una actitud negativa hacia el alumno o su aprendizaje, razón por la cual los alumnos opinan que: "sabe mucho pero no sabe enseñar" o "sabe mucho pero no entiendo nada" o “sabe mucho, pero no le importan sus alumnos”. Por supuesto que hay sus excepciones.5 Parece ser que la búsqueda del conocimiento por el investigador apaga su interés por el alumno. Como si el dedicar la vida a la búsqueda del conocimiento, implicara renunciar al interés por el estudiante. En la administración universitaria Son menos visibles las implicaciones del culto al conocimiento en la Administración Universitaria, pero ahí van dos de ellas. Un aspecto que destaca en la manera de ser universitaria es el "efecto carambola", me explico. Me llama la atención que el universitario piensa que porque un académico es experto en un campo, sus puntos de vista valen casi en "cualquier otro". Esta situación se ejemplifica en el diseño de un plan de estudios. Ante tal tarea, a las personas que se Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Armando Rugarcía Torres consulta son a los doctores en las áreas que cubre el plan de estudios o a las gentes prestigiadas del ámbito profesional, quienes saben a fondo de la temática o de la realidad nacional. Otra vez el culto al que sabe hacer de las suyas. El saber de una disciplina profesional o académica no hace expertos en diseño curricular, ni en la educación de los hijos, ni en política y temo mucho que ni siquiera se es experto al saber muchas cosas ó muy profundamente de algo. El experto sabe manejar lo que sabe y esta capacidad no la da el mero conocimiento y mucho menos si es de memoria. Otro aspecto que me parece conveniente mencionar corresponde a que los protagonistas universitarios concluyan que un directivo debe ser un experto en el área disciplinaria que se maneja. O viéndolo al revés, para ser directivo universitario se tiene que saber de la temática que se va a manejar. Nada más alejado de la realidad que este tipo de conclusiones destintadas de todo dato empírico. Con esto basta para resaltar el impacto del culto al conocimiento en la vida universitaria. abordados en su relación con el culto al conocimiento… fáctico, informativo. Para contrarrestar los efectos negativos del culto al conocimiento se sugiere: que un Departamento, Escuela o Facultad de Ingeniería sea concebido como un lugar donde se educa y se investiga para atender ciertos problemas sociales o tecnológicos; que el concepto de educación sea más integral, referido a la práctica docente y comúnmente aceptado y aplicado en los cursos; que el profesor sea facilitador de la educación promoviendo que se trabaje el conocimiento; que el alumno acepte con entereza su corresponsabilidad para formarse profesional y humanamente; que los métodos para enseñar se vayan conformando en forma dinámica a partir de la ganancia educativa que se vaya logrando; que el investigador que quiere enseñar se prepare para hacerlo; que los administradores vayan encontrando criterios que normen sus decisiones más comprensivos y referidos a una idea de educación e investigación acorde a estos tiempos. REFERENCIAS CONCLUSIONES El saber, sustituye al ser. Saber o no saber se ha convertido en el paradigma de la novela universitaria. El criterio si bien no único, pero sí radical que se refiere para las decisiones universitarias de cualquier tipo es: "si se sabe o no se sabe". Todo estaría bien si el saber fuera integral, profundo, cabal, si fuera el tipo de conocimiento que capacitara al ingeniero para seguir aprendiendo, resolviendo y decidiendo por sí mismo y no sólo a repetir o imitar. Siete aspectos de la vida universitaria relacionados con la formación de ingenieros fueron Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 1.- Rugarcía, A., Diseño de Plantas de Estudio a la Luz de las Tendencias Socio-Educativas, Boletín Didac, UIA Santa Fe, 1993 2.- Todd, E. y Gago, A., Visión de la Universidad Mexicana 1990, Ediciones Castillo, Monterrey, México, 1990 3.- Sykes, C., Profscan, St. Marti's Press, N.Y., 1990 4.- Rugarcía, A., El método para enseñar, Panorama educativo, Universidad Autónoma de Tlaxcala, Julio-Diciembre 1992, pp 34-40 5.- Rugarcía, A., Investigación-docencia; ¿Un mito o una alternativa? Educación Química, enero 1991 pp. 5-16 9 �Problemática actual en la enseñanza de la ingeniería: una alternativa para su solución Ana Teresa Molina Álvarez* Resumen El desarrollo de la competencia profesional en la formación de ingenieros en un momento en el que el desarrollo vertiginoso de la ciencia y la tecnología constituye un reto para el profesional, debe ser motivo de transformación radical de la docencia sobre la base del conocimiento de los problemas que subsisten en las instituciones universitarias de perfil técnico y el análisis de los requerimientos actuales para el profesional de ingeniería. Sobre la base planteada anteriormente, se proponen vías para la transformación docente considerando que la misma debe partir del profesor como parte importante del proceso de enseñanza aprendizaje. cada persona, que combina la calificación propiamente dicha, adquirida mediante la formación técnica y profesional, el comportamiento social, la aptitud para trabajar en equipo, la capacidad de iniciativa y la de asumir riesgos”.1 Se trata pues de *privilegiar la denominada “competencia”, sobre la calificación profesional, es decir, sobre el aspecto cognoscitivo propiamente, que constituía tradicionalmente el principal requisito de un profesional de cualquier especialidad. La competencia profesional, a juicio de esta autora, está sustentada sobre determinados componentes o elementos que se muestran a continuación figura 1. COMPETENCIA PROFESIONAL Palabras clave: competencia, docencia, profesor, capacitación. VALORES HUMANOS COMPETENCIA COMUNICATIVA El prestigioso científico francés Jacques Delors en su informe a la UNESCO de 1996, titulado “La Educación encierra un Tesoro” y particularmente en la sección “Los cuatro pilares de la educación”, expresa que los objetivos o propósitos de la educación en el nuevo milenio, deben circunscribirse a las siguientes acciones concretas: INICIATIVA Y CREATIVIDAD AUTOSUPERACION PERMANENTE CONOCIMIENTOS TECNICOS “Aprender a conocer” “Aprender a hacer” COMPROMISO SOCIAL “Aprender a convivir” “Aprender a ser” Y señala: “Cada vez con más frecuencia, los empleadores ya no exigen una calificación determinada, que consideran demasiado unida todavía a la idea de la pericia material y piden, en cambio, un conjunto de competencias específicas de 10 Fig.1. Elementos que conforman la competencia profesional * Facultad de Ingeniería Mecánica del Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echeverría” de La Habana, Cuba. Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 �Ana Teresa Molina Álvarez Otros autores latinoamericanos como C. Tunnermann y M. Escotet, conceden gran importancia a la nueva misión de la Universidad en estos tiempos para lograr los objetivos anteriormente señalados. Se hace más relevante el papel del “sujeto que aprende”, ya que: “En el futuro, la calidad de las universidades será juzgada más por la calidad de los alumnos que por la calidad de los profesores”.2 El alumno, por tanto, dejará de ser un ente pasivo, receptor de información, para convertirse en un activo constructor de su propio conocimiento. De ello se infiere que cambia sustancialmente el papel del profesor, convirtiéndose éste en un “facilitador” del proceso de enseñanza aprendizaje. Le enseñanza en las especialidades de Ingeniería, no puede estar ajena a estos retos. Los requerimientos del docente de estas ramas del saber humano, es de suponer, que no son los mismos que hace treinta o cuarenta años. Fuera de los muros universitarios existe un mercado de trabajo que demanda cada vez más, no solamente un egresado hábil y capaz, sino también “competente”. Si esto no se logra, posiblemente las economías de los países en desarrollo sucumbirán ante el poderío hegemónico y globalizador de los países más desarrollados. El principal papel de las Universidades e Institutos Politécnicos consiste fundamentalmente en lograr que personal académico trabaje en pos de perfeccionar su práctica docente, teniendo en cuenta su papel en la formación de un profesional técnico de nuevo tipo, capaz de asimilar los cambios que en todas las esferas de la ciencia y la tecnología se le presentarán en el milenio que se avecina. Muchos se preguntarán de qué forma se pueden materializar acciones concretas con vistas a obtener los resultados deseados. ¿Cuál deberá ser la función, en especial de los directivos de estas Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 instituciones, para lograr que la formación profesional adquiera los niveles de calidad requeridos en los nuevos tiempos? Para dar respuesta a esa pregunta, se hace necesario conocer de antemano, cuál es la problemática actual y como se manifiesta, con el propósito de definir estrategias que permitan eliminar de raíz algunos males que pernoctan en nuestros salones de clase y laboratorios, talleres y que de forma no intencionada impiden u obstaculizan el desarrollo de la llamada “competencia profesional”. Se ha tratado de expresar cuál es la problemática en términos generales. No quiere decir que estas deficiencias coexistan en todas las instituciones universitarias de perfil técnico, ya que es innegable que muchas de ellas se encuentran trabajando en pos de eliminarlas a través de medidas concretas. Lo más importante es lograr la reflexión y concientización de que hay que mejorar para el futuro. PROBLEMÁTICA ACTUAL EN LA ENSEÑANZA DE LA INGENIERÍA Frente al desarrollo indiscutible de la preparación de Ingenieros en las Universidades de punta, radicadas mayormente en países de un gran desarrollo económico, la Universidad de los países en desarrollo va quedando a la zaga de los primeros, 11 �Problemática actual en la enseñanza de la ingeniería: una alternativa para su solución lo cual se manifiesta con diferentes matices en cada uno de los centros y que pueden resumirse en los siguientes aspectos: 1. En nuestra gran área Latinoamericana, las instituciones públicas o privadas que poseen el encargo social de formar ingenieros, están impregnados aún de enfoques pedagógicos similares a los de la sociedad industrial eficientista, que forma su personal con un perfil específico, destinado a desarrollar funciones muy concretas dentro de su campo de trabajo. 2. El claustro de estas instituciones carece en su mayoría de una sólida preparación pedagógica. Se trata de profesionales de las ramas técnicas que poseen una gran cantidad de conocimientos de su especialidad y que se limitan a la transmisión mecánica de los mismos a los estudiantes, lo cual centra la educación en el “sujeto que enseña” y no en el sujeto que aprende”.2 3. El producto final es un egresado dependiente, poco creativo, el cual tendrá problemas a la hora de tomar una decisión, interactuar con otras personas y sobre todo enfrentar la autosuperación de forma permanente. 4. La enseñanza es básicamente tradicional, principalmente de corte conductista, donde el profesor se constituye como el centro del proceso de enseñanza aprendizaje y su eficiencia docente es valorada por la medida en que se obtienen en el estudiante determinadas conductas “observables y medibles”.3 5. Los Planes de Estudio y Programas Docentes son fragmentados y atomizados. El conocimiento se nos presenta en parcelas o compartimentos estancos, sin un hilo conductor que los una, sin una lógica integración entre disciplinas y asignaturas. El eminente educador 12 latinoamercano P.Freire la denominó “educación bancaria”,4 y considera al alumno como un simple receptor de información, incapaz de crear, aportar soluciones o construir su propio conocimiento. 6. La evaluación del aprendizaje se realiza sobre la base de resultados fríos. No se considera el desarrollo o formación de habilidades y cualidades de la personalidad. Esto último es fundamental, si se tiene en cuenta que además de “aprender a conocer” y “aprender a hacer”, el graduado debe también “aprender a convivir” y a “ser”. 7. Los estudiantes desarrollan estrategias intuitivas para su aprendizaje, lo cual hace más ineficiente el proceso y lo convierte en un mosaico de formas de obtener el conocimiento. 8. Los docentes, en muchos casos, carecen de conocimientos metodológicos necesarios para desarrollar y orientar el trabajo de investigación científica, tanto en el orden técnico como pedagógico. 9. No existe, en muchos casos, la evaluación institucional para la mejora de la calidad en las instituciones educativas. 10. En algunas especialidades, no está definido correctamente el modelo o perfil del profesional que se desea obtener en una sociedad concreta. Pero el principal problema no se localiza en las diez cualidades del proceso expresadas anteriormente. Quizás, lo más nocivo sea la llamada “resistencia al cambio”, tanto de los docentes como de las autoridades institucionales. Ante algo nuevo el ser humano se siente desprotegido y por esa razón hace rechazo, sobre todo cuando se ha convivido con los problemas durante muchos años. Es por ello que la transformación necesaria no será Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Ana Teresa Molina Álvarez FORMACIÓN CULTURAL TENDENCIAS PEDAGÓGICAS CONTEMPORÁNEAS EN LA ENSEÑANZA DE LA INGENIERÍA DIDÁCTICA APLICADA A LA ENSEÑANZA DE LA INGENIERÍA FORMACIÓN PEDAGÓGICA EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE MÉTODOS PARTICIPATIVOS FORMACIÓN EN LA DIRECCIÓN DEL PROCESO FORMACIÓN INVESTIGATIVA FORMACIÓN HUMANÍSTICA DISEÑO CURRICULAR METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN FORMACIÓN DE VALORES PROFESIONALES EN EL INGENIERO Fig.2. Esquema del programa de capacitación para profesores de ingeniería. inmediata, requiere de tiempo, el problema está en comenzar. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 ¿QUÉ HACER? La ingeniería, en cualquiera de sus especialidades, requiere de una didáctica específica, 13 �Problemática actual en la enseñanza de la ingeniería: una alternativa para su solución fundamentada en los principios de la Didáctica General y en dependencia del enfoque o tendencia pedagógica asumida por la institución formadora del profesional y en mayor medida por el docente. Un referente teórico con bases científicas debe ser adoptado, con el objetivo de eliminar el empirismo y la intuición, aspectos estos que sin sudas impiden u obstaculizan la formación integral de los profesionales de ingeniería. La Cátedra Pedagógica de la Facultad de Ingeniería Mecánica del Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echeverría” de la Habana, Cuba, desarrolla en estos momentos un programa de capacitación al personal docente por la vía de cursos de posgrado y Diplomado, que incluye materias relacionadas con la enseñanza de la Ingeniería, a saber: Didáctica aplicada a las Ciencias Técnicas, Estrategias de Aprendizaje, Evaluación del Aprendizaje, etc. Y si bien, en estos momentos no existe una incorporación masiva a estos cursos, se ha logrado que un núcleo integrado fundamentalmente por los profesores más jóvenes, haga suya la tarea hasta el punto de integrarse a grupos de investigación pedagógica. Muchos docentes, principalmente aquellos formados en perfiles técnicos, no ven la necesidad 14 de perfeccionar su práctica docente educativa. Para ellos es suficiente con conocer los últimos adelantos de la técnica y dominar a cabalidad la materia que imparten. Esto constituye un error si se tiene en cuenta que el profesor no solamente enseña sino también “forma” y para ello debe conocer herramientas adicionales que le permitan desempeñarse con la calidad requerida. A continuación se muestran los supuestos teóricos que sirven de base a esta capacitación y aunque no constituye una receta mágica, si puede servir como punto de partida o referencia para un análisis en cualquier institución dedicada a la preparación de ingenieros. En la formación de la “competencia profesional, se tiene en cuenta la concepción de “aprendizaje significativo” así como la unidad de “lo instructivo y lo afectivo”; la primera basada en los postulados de D.Ausubel, H. Novak, C. Coll y otros, centrada fundamentalmente en las vías y estrategias para el aprendizaje y la meta cognición o recurso para la regulación y el control del conocimiento por el estudiante. La segunda, sustentada por los teóricos constructivistas actuales, retoman las teorías psicológicas planteadas por L.S. Vigotsky, J. Piaget y otros y que tienen como base las transformaciones que tienen lugar en el estudiante de forma simultánea, tanto en el orden cognitivo como en su personalidad. Se considera asimismo, que el aprendizaje es la base del desarrollo, entendiéndose por éste, el nivel de independencia que alcanza el estudiante producto de los conocimientos que adquiere y que le permiten dar solución a cualquier situación problémica. No puede obviarse, dentro de la concepción teórica de este programa, los aportes de C.Rogers y colaboradores en lo referente a la comunicación y relaciones interpersonales, aspectos básicos en el Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Ana Teresa Molina Álvarez desarrollo de la competencia profesional del futuro ingeniero. Por otra parte, la enseñanza de la Ingeniería Mecánica requiere entre sus objetivos, el desarrollo de habilidades y destrezas, de cualidades de la personalidad, del hombre como un todo. Los métodos de trabajo en grupo, correctamente concebidos pueden coadyuvar a ello. En este sentido y tomando como base los postulados teóricos y prácticos de E. Pichón Riviere, K.Lewin, E. D´Bono y otros, se le suministran al docente las técnicas más apropiadas “para su labor docente con un nivel apropiado de rigor y calidad”. En lo investigativo se sigue el método dialéctico, representado en la “investigación en la acción”,3 donde se eliminan las concepciones positivistas y ambientalistas que consideran a la clase como un laboratorio y a los alumnos como conejillos de Indias. La base de este método se encuentra en la retroalimentación constante, sobre la marcha, basada en un control sistemático de las acciones y su ajuste permanente, lo cual le imprime mayor objetividad al resultado de investigación. El incremento de una “cultura pedagógica” en los docentes de esta especialidad, ha tenido ya sus frutos. En estos momentos los más avanzados constituyen grupos de investigación que se dedican al perfeccionamiento de las asignaturas y disciplinas, así como de las formas y métodos de impartición y evaluación del aprendizaje. Así mismo se ha confeccionado un Proyecto Cooperativo que contempla la impartición del diplomado y temáticas conjuntas de investigación pedagógica, el cual está a disposición de algunas Universidades Técnicas Latinoamericanas, a fin de generalizar y enriquecer la experiencia con los puntos de vista de otras áreas de la Región. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 Sin que constituya una receta mágica, este colectivo de profesores considera que, con los matices específicos de cada país, no existe otro camino para enfrentar los retos del nuevo milenio que el de la ciencia aplicada a la enseñanza, lo cual se constituye como la mayor responsabilidad de las instituciones universitarias dedicadas a la preparación de los futuros profesionales de la técnica, los cuales, se aspira que sean no solamente mejores profesionales sino también mejores hombres y mujeres. En resumen, se debe trabajar en pos de lograr la denominada “competencia profesional”. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA 1. Delors J., “Los cuatro pilares de la Educación”, Ediciones UNESCO, Caracas, 1996, 18 p. 2. Tunnermann Berheim C. “La Educación Superior en los umbrales del siglo XXI”, Ediciones CRESALC, UNESCO, Caracas, 1996, 284 p. 3. Canfux Verónika y otros, “Tendencias Pedagógicas Contemporáneas”, Universidad de Ibagué, Colombia, 1996. 266 p. 4. Freire Paulo, “Pedagogía del Oprimido”, Ediciones Siglo XXI, México, 1960. 186 p. 5. Colectivo de Autores, “Modelo de Capacitación Pedagógica del profesor universitario”, CEPES, Universidad de la Habana, s/f. 62 p. 6. Corral Russo R. y otros, “El perfil profesional del docente universitario latinoamericano: Experiencia cubana”, CEPES, Universidad de la Habana, 1990. 42 p. 7. Escotet Miguel A., “Tendencias, misiones y políticas de la Universidad”, UCA, Nicaragua, 1994. 210 p. 15 �Rugosidad a larga distancia en superficies de fractura de materiales heterogéneos♦ Moisés Hinojosa,* Elisabeth Bouchaud,** Bernard Nghiem *** Abstract In this♦ work we report the long distance roughness of the fracture surface of a nickel superalloy. Two samples of very different grain size were broken in fatigue. Self affinity analysis was performed over a wide range of length scales, from a few nanometers to a fe técnicas experimentales *y métodos estadísticos y espectrales sofisticados aplicados a datos que cubrían varias décadas de longitud de escala. Actualmente se encuentra bien establecido que las superficies de fractura son objetos fractales naturales anisotrópicos, objetos autoafines caracterizados por el exponente de rugosidad ζ. w millimeters, using atomic force microscopy and scanning electron microscopy. Long distance fracture profiles were obtained from overlapping electron micrographs. This procedure allowed us to obtain the self-affine correlation length. We have also analyzed the long distance roughness of the mirror zone on a soda-lime glass using atomic force microscopy. In the case of the metal samples, correlation length is found to correspond well to the grain size, assumed to be the largest heterogeneity in the microstructure. Keywords self-affinity, correlation length, fracture surfaces, roughness exponent. INTRODUCCIÓN En 1984, Mandelbrot1 et al estableció el carácter fractal de las superficies de fractura de metales. Sus resultados sugirieron la existencia de una relación entre la dimensión fractal de la superficie con la tenacidad de los aceros estudiados. Estos resultados alentaron a grupos de investigación2 alrededor del mundo a estudiar las superficies de fractura y el fenómeno de propagación de grietas bajo esta nueva perspectiva. Estos primeros resultados fueron cuestionados cuando se tuvieron nuevas evidencias en muchos materiales diferentes analizados mediante varias ♦ Publicado en las Memorias del Congreso de la Materials Research Society, Vol. 539, 1999. 16 Benoit Mandelbrot. Existe abundante evidencia acumulada en los últimos años que apoya la idea propuesta por Bouchaud,3 de que existe un regimen de autoafinidad común a muchos materiales, con un * U.A.N.L., A.P. 149-F, San Nicolás de los Garza, 66451 México. E-Mail: hinojosa@ gama.fime.uanl.mx ** Office Nationale D’Études et de Recherches Aérospatiales(DMMP/MS), 29 Av. de la Division Leclerc, B.P. 72, F-92322 Châtillon Cedex, France. *** Laboratoire CNRS/Saint Gobain, B.P. 135. 93303 Aubervilliers Cedex, France. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Moisés Hinojosa, Elisabeth Bouchaud, Bernard Nghiem valor universal ζ ≈ 0.8. Este regimen es válido en general para velocidades de propagación de grietas altas y longitudes de escala de análisis relativamente grandes. Para velocidad de propagación suficientemente lenta y/o escalas de observación suficientemente pequeñas, se observa otro regimen de autoafinidad, con exponente de rugosidad ζ ≈ 0.5. Cuando se presentan las condiciones cinéticas adecuadas, pueden observarse ambos regímenes en la misma superficie de fractura,4 separados a una cierta longitud de quiebre ξc , misma que parece estar estrechamente ligada a la microestructura del material. Esto nos lleva a una cuestión que permanece abierta: Siendo el comportamiento autoafín universal para muy distintas clases de materiales ¿Cuál es realmente el papel de los parámetros microestructurales en el proceso de propagación de grietas y de la generación de la superficie de fractura? superaleación de níquel para dos muestras de muy diferente tamaño de grano. Nuestro objetivo fue determinar si ξ está relacionada al tamaño de grano, considerando éste como la más grande heterogeneidad microestructural del material. Para este propósito analizamos la rugosidad a larga distancia en perfiles de hasta tres milímetros de longitud. Para el análisis de autoafinidad aplicamos principalmente el método de ventanas de tamaño variable,2,6 el uso de los perfiles de larga distancia nos permitió analizar tamaños de ventana de longitud por lo menos un orden de magnitud más grandes que el tamaño de grano. Con propósito de comparación hemos analizado también la rugosidad de larga distancia en una muestra de vidrio sodocálcico. Una superficie autoafín presenta características de escalamiento hasta una distancia o longitud de análisis característica llamada la longitud de correlación ξ, más allá de esta longitud la superficie puede considerarse plana. Resulta intuitivo pensar que esta longitud de correlación debe corresponder al tamaño de las heterogeneidades más grandes existentes en el material, pero esto debe ser comprobado con datos fidedignos. El material analizado en este trabajo fue la superaleación base níquel N18, también se estudió un vidrio sodo-cálcico con propósito de comparación. La aleación N18 se produce por pulvimetalurgia7 y fue especialmente desarrollada para aplicaciones en discos de turbinas de alta temperatura. La composición típica de este material es como sigue: (% peso): C:0.015, Co:15.7, Ni: balance, Cr:11.5, Mo:6.5, Al:4.35, Ti:4.35, B:0.015, Hf:0.45, Zr:0.03, O: menos de 0.010 (100 ppm), N: menos de 0.005 (50 ppm). Experimentos recientes4,5 que explotan la microscopía de fuerza atómica a la par con observaciones de MEB, han permitido efectuar el análisis de autoafinidad en superficies de fractura en un intervalo de longitudes de escala de hasta cinco décadas. Sin embargo, no resulta siempre posible determinar con precisión la elusiva longitud de correlación. En este trabajo presentamos los resultados obtenidos en la determinación de la longitud de correlación de superficies de fractura de una Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 EXPERIMENTACIÓN Esta aleación posee una estructura de matriz austenítica. La alta resistencia a temperaturas elevadas se obtiene principalmente mediante dos mecanismos: precipitación de la fase intermetálica ordenada γ´, Ni3(Al,Ti), y por endurecimiento por solución sólida, primordialmente por el molibdeno. El tratamiento térmico habitual consiste en solubilización parcial a temperatura ligeramente inferior a la temperatura de solvus de la fase γ´ 17 �Rugosidad a larga distancia en superficies de fractura de materiales heterogéneos (~1195°C), seguido de un enfriamiento rápido y un subsecuente envejecimiento con propósito de controlar el tamaño y distribución de los precipitados γ´. fractográfico muestra en general un modo de propagación mixto intergranular y transgranular para ambos tamaños de grano. La microestructura característica8 de esta aleación en la condición de tratamiento térmico completo (tratamiento “sub-solvus”) consiste en granos austeníticos de aproximadamente 10 micrómetros, existiendo además la fase γ´ en tres tamaños claramente distinguibles. La fase γ´ de mayor tamaño, 3-5 µm, llamada primaria, se forma durante el proceso de forja. La fase secundaria, 0.15-0.30 µm, se forma durante el enfriamiento. La fase γ´ más fina, ~ 0.02 µm, que se forma durante el envejecimiento, es llamada terciaria y se cree que es la que determina las propiedades mecánicas. Estas tres formas de la fase γ´ poseen diferente composición química y diferente parámetro de red. En la condición solubilizada, la microestructura consiste principalmente en granos austeníticos gruesos. Para los propósitos de este trabajo tomamos dos muestras de este material, una en la condición de tratamiento térmico completo, con tamaño de grano de ~ 10 µm, la otra estaba en la condición de solubilizado con tamaño de grano de ~ 100 µm. De esta manera tuvimos el mismo material en diferente condición con una diferencia en tamaño de grano de un orden de magnitud. En la figura 1 se muestra la microestructura de estas muestras. Para generar las superficies de fractura, se realizaron ensayos de fatiga tensión-compresión usando probetas planas con muesca. Se utilizó una máquina servo-hidráulica operando bajo control de carga. Las pruebas se realizaron al aire con razón de esfuerzos R = 0.1 a una frecuencia de 30 Hz. En la figura 2 se muestran imágenes de MEB de las superficies de fractura obtenidas. El análisis 18 Fig. 1. Microestructura de las muestras analizadas. Muestra de grano grande (arriba) y muestra de grano fino (abajo). Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Moisés Hinojosa, Elisabeth Bouchaud, Bernard Nghiem distancia con una longitud total de aproximadamente 3 mm. Para cada muestra, los perfiles individuales de 1024 pixeles se extrajeron mediante análisis de imágenes, fueron convertidos a arreglos de coordenadas x,y, posteriormente fueron unidos para obtener un único conjunto de datos de más de 14,000 puntos. La figura 3 muestra los perfiles obtenidos para ambas muestras. Fig. 2. Superficies de fractura de las muestras de grano grueso (arriba) y grano fino (abajo). Las superficies de fractura fueron analizadas por MEB y microscopía de fuerza atómica (MFA). Para las observaciones en MEB, las muestras fueron seccionadas y pulidas en planos perpendiculares a la dirección de propagación de la grieta. Los cortes se realizaron en posiciones donde la velocidad de propagación correspondía al régimen de Paris, siendo la velocidad de ~ 0.1 µm/s para ambas muestras. Los perfiles obtenidos se observaron en MEB a 200X, se obtuvieron imágenes digitales de 1024 pixeles de largo con resolución de 0.22 µm/pixel. Se obtuvieron imágenes ligeramente traslapadas en campos adyacentes de manera que permitieron la construcción de perfiles de larga Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 Fig. 3. Perfiles de alturas de las muestras de N18, cada uno consiste de más 14,000 puntos con resolución de 0.22 µm/punto. El recuadro muestra un perfil de MEB, se necesitaron 14 de estas imágenes para obtener cada uno de los perfiles de 3mm mostrados. En cuanto al análisis mediante MFA de las muestras de N18, se obtuvieron diez perfiles de una longitud de 10 µm. El barrido se realizó en dirección perpendicular a la de propagación de la fisura. En el caso del vidrio sodo-cálcico analizado con propósito de comparación, se obtuvieron 10 perfiles de MFA con longitud de 10 µm, estas observaciones se efectuaron en la región especular de la superficie de fractura. La muestra fue fracturada en flexión. El análisis de autoafinidad se efectuó mediante el método de ventanas de tamaño variable.2,6 Se calcularon las cantidades Zmax(r) y el segundo momento w(r) de la distribución estadística de alturas. Los mejores resultados en la determinación 19 �Rugosidad a larga distancia en superficies de fractura de materiales heterogéneos de la longitud de correlación se obtuvieron utilizando el segundo momento, por lo que solo se presentan los resultados obtenidos con este método. RESULTADOS La figura 4 muestra los resultados del análisis de autoafinidad para las muestras de N18. Los resultados para MFA y MEB son perfectamente compatibles, como se había reportado anteriormente por Daguier5 et al, de manera que fue posible obtener una única curva para cada muestra que cubre más de seis décadas de longitud de escala. 10 grano grueso En el régimen de autoafinidad de las muestras de N18, encontramos el mismo comportamiento para ambas muestras, con un exponente de rugosidad ζ ≈ 0.8, resultado que concuerda con el exponente llamado universal reportado para condiciones cinéticas similares en diversos materiales. grano fino 0.01 ζ = 0.8 ξ = 100 µm ξ = 10 µ m 1E-3 1E-3 0.01 0.1 1 10 100 1000 r (µm) Fig. 4. Curvas de autoafinidad de las muestras de N18, se muestran los resultados de MFA y MEB, que se extienden en un intervalo de más de seis décadas de longitud de escala. Los límites del regimen de autoafinidad se obtuvieron a 10 µm y 100 µm para las muestras de tamaño de grano fino y grueso respectivamente. En ambos casos el exponente de rugosidad arrojó un valor de ζ ≈ 0.8. Estas curvas de larga distancia permiten observar todo el dominio del régimen de autoafinidad, incluyendo su límite superior, llamado longitud de correlación, ξ. Podemos ver claramente que las superficies de fractura de la aleación N18 son fractales o autoafines en un amplio intervalo de longitudes de escala, pero dejan de serlo para longitudes de escala superiores a su longitud de 20 En el caso de la muestra de vidrio, en la figura 5 se muestra que los perfiles de 10 µm equivalen a los perfiles de MEB de larga distancia para la aleación N18. 10 1 w(r) (nm) w(r) (µm) 1 0.1 correlación. Esta longitud de correlación resultó ser del orden de 10 µm para la muestra de grano fino y del orden de 100 µm para la muestra de grano grueso. La longitud de correlación resulta corresponder al tamaño de grano en ambos casos. Este resultado confirma la idea de que esta longitud de correlación de la superficie de fractura es del orden de las mayores heterogeneidades presentes en la microestructura del material. Este hecho sugiere que el frente de grieta interactúa con las heterogeneidades a través del material y no “ve” nada a escalas por encima de esta longitud de correlación, generando así una superficie de fractura que es “plana” para escalas de análisis mayores a este límite. 0.1 ζ = 0.8 ξ = 100 nm 0.01 1 10 100 1000 10000 r (nm) Fig. 5. Curvas de autoafinidad para la zona especular de la superficie de fractura de la muestra de vidrio. El valor de la longitud de correlación resulta ser de 100 nm. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Moisés Hinojosa, Elisabeth Bouchaud, Bernard Nghiem Puede observarse claramente el límite del régimen de autoafinidad, con una longitud de correlación ξ ≈ 100 nm. Para escalas de análisis superiores a este límite, la superficie de fractura es plana y debajo de este límite es autoafín, lo que implica que el frente de grieta detecta un material homogéneo para escala superiores a esta longitud de correlación. En el régimen de autoafinidad se obtuvo nuevamente el valor universal ζ ≈ 0.8. CONCLUSIONES El uso de perfiles de larga distancia permitió estimar con buena precisión la longitud de correlación de las superficies de ruptura en fatiga de las muestras de N18. Este límite del régimen de autoafinidad correspondió estrechamente al tamaño de grano en ambas muestras. Estos resultados muestran que la longitud de correlación de las superficies de fractura de estos materiales heterogéneos es del orden del tamaño de las mayores heterogeneidades microestructurales. El uso conjunto de MFA y MEB permitió realizar el análisis de autoafinidad en un intervalo de longitud de escala de más de seis décadas con resultados que son cuantitativamente compatibles. En el caso de la superficie de fractura de vidrio analizada también fue posible determinar la longitud de correlación con alta precisión, obteniendo un valor de ~ 100 nm. Respecto al régimen de autoafinidad, encontramos el exponente de rugosidad universal ζ ≈ 0.8 para ambos materiales. AGRADECIMIENTOS Agradecemos la gran ayuda de G. Marcon, J-L. Raviart y S. Navéos. M. Hinojosa agradece el apoyo financiero del CONACYT, la Universidad Autónoma de Nuevo León y ONERA. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 Agradecimiento especial a P. Daguier por toda su ayuda. REFERENCIAS 1. B.B. Mandelbrot, D.E. Passoja y A.J. Paullay, “Fractal Character of Fracture Surfaces of Metals”, Nature, 308, pp 721-722 (1984). 2. Véase el artículo de revisión “Scaling Properties of Cracks”, E. Bouchaud, J. Phys.Condens. Matter 9 (1997) 4319-4344 y sus abundantes referencias. 3. E. Bouchaud, G. Lapasset and J. Planés, Europhys Lett., 13, pp 73 (1990). 4. P. Daguier, B. Nghiem, E. Bouchaud y F. Creuzet, “Pinning and Depinning of Crack Fronts in Heterogeneous Materials”, Phys. Rev Lett., 78, pp 1062 (1997). 5. P. Daguier, S. Hénaux, E. Bouchaud y F. Creuzet, “Quantitative Analysis of a Fracture Surface by Atomic Force Microscopy”, Phys. Rev. E, 53, 5637 (1996). 6. J. Schmittbuhl, J.P. Villote. S. Roux, “Reliability of self-affine measurements”, Phys. Rev. E, 51 131 (1995). 7. J.Y. Guedou, J.C. Lautridou y Y. Honnorat, “ N18, P M Superalloy for Disks: Development and Applications”, en Superalloys 1992, Editado por S.D. Antolovich, R.W. Sturutsu, R.A. MacKay, D.L. Anton. T. Khan, R.D. Kissinger y D.L. Klarstrom, The Minerals, Metals & Materials Society, 1992, pp 267-276. 8. S.T. Wlodek, M. Kelly and D. Alden, “The Structure of N18”, en Superalloys 1992, Editado por S.D. Antolovich, R.W. Sturutsu, R.A. MacKay, D.L. Anton. T. Khan, R.D. Kissinger, y D.L. Klarstrom, The Minerals, Metals & Materials Society, 1992, pp 467-476. 21 �Psychological and moral foundations of organizational development Lorin Loverde* Resumen Este artículo propone una clasificación a 3 niveles de los modelos psicológicos disponibles para el desarrollo organizacional: (1) Desarrollo como trabajo dentro del rango ordinario de la capacidad humana, (2) Transformación como un corrimiento hacia niveles más altos y nuevos de las capacidades humanas, (3) Evolución como cambios más profundos en la conciencia. The psychological foundations of Organizational Development (OD) will determine the nature and direction of the organizational changes. We will look at some of the options among theory models in psychology and recommend an innovative approach. It is important to recognize that we are not locked into one model of human nature or one truth1 about human consciousness. There are many rare, latent possibilities that in the future could become common. MANAGERIAL VULNERABILITY Most managers, especially technical managers, simply adopt an OD approach that happens to be important at the time. This will make the manager vulnerable to the misuse of tools. A first danger is that the direction of change might not match one's own personal, business, and/or moral values, resulting in eventual conflict. A second danger is that the direction of organizational change might not match the future requirements of the business if new markets develop, different types of competitors enter the market, or new technologies change the nature of the business. A third danger is that one may not be willing to manage the resistance to change; many OD efforts are tried on a provisional basis and abandoned because the leaders do not understand the foundations and rationales well enough to persist in the face of resistance. SELECTION OF A MODEL * Because there is not a universally accepted model of human nature, a manager needs to select a psychological model. Any model of human nature has moral implications because it will imply norms about how we should be. To make a reasonable selection, the manager needs to consider: his2 degree of authority, business requirements, constraints, and values in relation to the corporate culture. We will divide the models into three categories: developmental, transformational, and evolutionary (Table I). The population estimate is informal. Table I: Categories of Psychological Models Categories Continunity Discontinunity Presupposition ordinary processes transformation Evolution leaps, emergence Direction education, adjustment critique of society genius, great man, world leader * 22 Population Estimate 90% 9% 1% Business consultant.. E-mail: Lorin1@prodigy.net.mx Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Lorin Loverde The traditional, developmental models have difficulty teaching us how to promote three crucial components of competitive advantage: 1). farreaching creativity, 2). deep-hearted enthusiasm, and 3). self-less cooperation in team-work. Yet no one would deny the competitive advantages that a company could gain if it could use the moral power of its socializing processes and corporate culture to help people reach these higher functional levels. The Table II lists some theorititions who are representatives of psychological models. Note that many management theorists have simply developed models of organizational change without attempting to uncover the psychological foundations. However, all attempts to deal with man imply a tacit model of human nature, even if unspecified or unknown. Theories of learning and motivation have developed both in and outside of the discipline of psychology without linking them to the more general concept of personality or personal identity. The following is a list of typical motivational factors in business3: setting goals, recognizing work, participation, measurement, fairness, group rewards, team building. In addition to these motivational factors in individuals and groups, Treviño cites the collective or companywide factors of a common vision, a common mission, intercommunication, and clear company priorities. crucial to synchronize two identities: the individual identity and the company identity. Corporate identity answers who we are (together), why we exist as a company or organization, and what is important to us. In other words, psychological tools like motivation theory and learning theory should not be used lightly in isolation from the interrelationship of individual/organizational identity as united in a more general psychological model. Action items in an OD program have profound implications, largely governed by the underlying psychological model which presupposes a theory of human nature. A NEW PSYCHOLOGICAL MODEL FOR OD One of the most promising evolutionary-level models for organizational change is Psychosynthesis. It is a state of the art or leadingedge model for OD.4 This theory was developed by a psychiatrist in Italy, Roberto Assagioli.5 Although not all of these motivational issues are established on a clear psychological theory model, they all must find their place in an existing one or a new one. A general theory model will establish the dynamics of personality, consciousness, and personal identity. It is through identity that a person either mobilizes traits or retards them. For example, a cynic may rebel against the team building and make the members of the team a negative reference group: what he does not want to be. Therefore, it is Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 23 �Psychological and moral foundations of organizational development Fig. 1. Roberto Assagioli. 24 Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Lorin Loverde Table II: Selected Types of Theory Models Developmental Models Conditioning: man is a product of habit or stimulus-response association (B.F. Skinner). An OD application is Management by Objectives and Central control. Transformational Models Collective: man contains both his personal unconscious and a collective unconscious (C. Jung, E. Von Neumann, Teilhard de Chardin, J. Campbell) Psychoanalytic: man must face unconscious processes and reconcile those instincts with the constraints of society (S. Freud & neoFreudians) An OD application is conflict resolution. Role-Theory: man is a socialized being who internalizes various roles and social beliefs (G.H. Mead, P. Berger, D. C. McClelland) OD application are Herzberg's Two-Factors theory of satisfiers/dissatisfiers and group dynamics. Intuitive: man can train right-brain and whole-brain processes (R. Ornstein, C. Tart, S. Krippner) Evolutionary Models Psychosynthesis: man can identify seven types and integrate lower and higher functional levels of consciousness (R. Assagioli, J.W. Cullen) Transpersonal: man can go beyond the ordinary hierarchies of need and find spiritual needs (W. James, A.H. Maslow, J.L. Rosenberg). OD applications would be spirituality in the workplace, business and consciousness, and some aspects of business ethics. Cognitive/Developmental: the infant, child, and adult have different structures for their perceptions (J. Piaget, E. Erickson, J. Bowlby) Gestalt: man develops through completion and closure (F. Pearls) Hierarchical: man must fulfill basic needs before actualizing higher needs (A.H. Maslow). An OD application is Theory Y management with sensitivity training. Meaning: man seeks a meaningful existance in terms of values and purposes (V. Frankel) Existential: man must live in authenticity or suffer neurosis (L. Binswanger, M. Boss) Diological: man exists with intrinsic worth in relationship to other individuals (M. Buber, C. Rogers). OD applications are sensitivity training, Theory Z quality circles, and team building. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 25 �Psychological and moral foundations of organizational development Application of the theory to OD has been explored extensively by John W. Cullen. Below is Figure 2, Assagioli's Basic Model.6 Assagioli's Basic Model 6. Transpersonal self 3. Higher consciousness 7. C O L L E C T I V E 4. The field of consciousness or U ordinary awareness N 2. Middle consciousness 5. Personal self or the "I" 1. Lower unconsciousness C O N S C I O U S N E S S Fig. 2. One of the first things we notice in Assagioli's model is that in addition to the Freudian levels (numbers 1, 2, 4 and 5) and Jung's additional level (7), there is also the level of higher functionality in consciousness (3) and the transpersonal self (6). It is these latter two aspects of psychodynamics that differentiate Assagioli. His concept of the higher functionality in consciousness (3) includes but goes beyond the aspects being considered in what we referred to above as transformational models. His concept of the transpersonal self places him in the third category of evolutionary models. In addition to the general model, Assagioli differentiates five levels on which psychological types can manifest: the physical, emotional, mental, 26 personality, and transpersonal. We each have within us all of these levels, and we can be oriented mainly through one. Which ever one is our focus, its type is crucial; the other levels can have other types with modifying influence on the main type. The first three levels are obvious in concept. The fourth level, personality, should be characterized more specifically as an integrating power of a more fully developed self identity which brings the lower three levels into coordination for the purposes of the personal self. This point means that we have to achieve a personality. Prior to that achievement, we may use the idea of "I" or individual interest, but we do so first driven by physical needs, second by emotional drives, or third by mental conceptual systems, ideologies, etc. The fifth level, transpersonal, refers to the even greater achievement of reaching the transpersonal self and becoming oriented through a higher level of functionality in consciousness that goes beyond the needs and values of the ordinary world.7 As noted, only a small percentage of people can be said to have achieved this higher level of functionality in consciousness, but proportionately we believe that it will be shown that these people are increasing more rapidly than any other group in both numbers and influence. The recent research of Mihaly Csikszentmihalyi, at University of Chicago, points in this direction.8 It is nevertheless important that we view the ordinary levels as stepping stones to this higher fuctional level so we know where we are going and what is possible. SEVEN PSYCHOLOGICAL TYPES One of the most practical applications of Assagioli's model to OD is the differentiation of seven psychological types or qualities, itemized in Table III, Part 1. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Lorin Loverde Table III, Part 1: Typology in Psychosynthesis Types Leadership Counseling Styles Styles Power, direction, Directive, Tell them 1. WILL Paranoia purpose, planning, top-down what is independence, wrong, get on leadership, synthesizer with it 2. INCLUSIVE- Attraction, group Schizophre- ParticipaNon-directive, NESS consciousness, inclusion, nia tive, clientwisdom, understanding, sensitive centered love 3. CREATIVE ACTIVITY Characteristics 9 Pathology + Suffer rejection – Unfeeling, cold Rational, give + Workaholic arguments – Lazy and reasons Abstraction, organization, manipulation, skill with energy, money and processes Harmonization of conflicting elements, creativity, imaginative, intuitive, artistic Compulsive Manipula-ness tion ManicDepressive Conflict resolution Synthesis, find common elements & patterns 5. SCIENTIFIC Concrete mind, searching, discovering, analyzing, exact, separative, demanding hard evidence Selfdetachment Schizoid split Expertise, bring in the facts Behavior Modification, Conditioning 6. IDEALIST Devoted, one-pointed Obsession, focus, devoted, loyal, fanaticism reverent, self-sacrificing, fanatical Charismatic, inspirational Invocative, able to portray the highest ideals to strive for Put life together, get organized, get things done 4. HARMONY Rigidity, 7. ORGANIZER Order, rule, precedent, detail-oriented, repetition implementation, formal, compulsion ceremonial, either superficial or enlightening physical plane living Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 Organizing ability used to coordinate all elements SubPersonality + Dictator – Doormat, passive + Conflictive Indecisive – Unappreciative +Mental constipation, one rigid truth – Ungrounded, flaky +Fanatic – Meaninglessness + Over structured, superorganized, procedural – Slob, careless 27 �Psychological and moral foundations of organizational development Table III, Part 2: Typology in Psychosynthesis 7 Types with 1. Physical Their 5 Levels Strong, 1. WILL athletic 2. Sexuality, INCLUSIVE- collections NESS of things 3. CREATIVE Highly ACTIVITY active 4. HARMONY 5. SCIENTIFIC 2. Emotional Cut off, unfeeling Romantic, attracts and is attracted to others Moderate emotions, stoicism 3. Mental Concentrated, focused, will directs the mind Collector of ideas, dilettante Cognitive strength, manipulation of ideas Love of Constant cycles Intuitive, able to beauty of highs see many sides of wonderful and issues, takes a lows awful long time to make up his mind Observing, Insensitive. Primary mode, gathering Sticks to sense cognitive dexterity facts. Trivia. data, so rarely looks inside. 6. IDEALIST Physical perfection, movie star Extreme attachment to ideals. Worship heroes, gurus Absorb the values attached to the ideals 7. Put things ORGANIZER together, builder Calm. Follow the book. Impersonal. Structured, ordered thought processes. Not scattered. 28 10 4. Personality 5. Transpersonal Being in charge Inspired leader of oneself High selfesteem Impersonal love, wisdom Very successful, financiers, stock brokers Fine artist, negotiators, sympathetic counselors Active servers for world causes Great artist, intuitives, able to find underlying unity Scientist, analytic type Illuminated, with grand insights, often breakthroughs beyond paradigms. Science of the self. Gain realism See possibilities about ideals, of many ideals, beginning to be acceptance of more practical diversity. Seek to invoke transpersonal values. Organizational Creating new genius, able to rituals. Manifest get others to fit the visions and into the right energies of the place. Ritualist. transpersonal. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Lorin Loverde Like Jung's model which differentiated four types, the knowledge of a psychotypology allows us to understand others and their different viewpoints, values, and presuppositions. With understanding can come cooperative rather than conflictive patterns of work. Assagioli's model differentiates three major types: decision making, inclusiveness and practical intelligence, shown in the triangle in Figure 3. The minor types are considered subdivisions of the third major type, Practical and Creative Activity (sometimes called Active Intelligence). Table IV, based on Cullen, also describes associations between his new 7 types and the more familiar matrix of 4 types proposed by Jung:11 Table IV: Types of Jung and Assagioli Jung Mental: Feeling: Will Inclusiveness Sensing: Intuitive: Practical Creative Activity 4. Harmony 5. Scientific 6. Idealist 7. Organizer Fig. 3. Major and Minor Types Note, the category of subpersonality in Table III, Part 1, refers to what happens when there is too much (noted with +) or too little (noted with – ) in makeup of the person. Above, in Table III, Part 2, are the five levels. There can be a different qualities for each of the five different levels, for example, a person can have the first quality (Will) on his mental level but the second quality (Inclusiveness) on his personality level. The quality which will exert the strongest influence will be determined by which of the five levels is the strongest in the person. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 12 Assagioli The assertive Odd Numbered assertive qualities: 1. Will, 3. Practical, 5. Scientific, 7. Organizer The receptive Even Numbered Receptive Qualities: 2. Love, 4. Beauty, 6. Ideal 5. Scientific, 2. Love as sensuality, 4. Beauty as visible expression 4. Beauty as inner expression 1. Will as visionary leadership The seven types each have qualities which contain positive and negative characteristics. In addition to list of "too much and too little," noted in Table III, Part 1, we can glimpse some of the negative sides of each type by citing what each type needs as a supplementary quality to balance out its negative tendencies13 as seen in Table V. One key element for organizational evolution and achieving the latent possibilities of the transpersonal self is that one fulfills the positive characteristics of the various types, avoids the negatives, and suplements the inherent deficiencies. A second key element is the development of the transpersonal self. which includes what José Vasconcelos called conscience and the ability to get beyond self-interested needs and motivations. Although these elements are now rare, they are the foundations of future competitive advantage. 29 �Psychological and moral foundations of organizational development Table V: Supplementary Qualities Needed Psychological Type 1. Will 2. Inclusiveness 3. Practical Creative Activity 4. Harmony 5. Scientific 6. Idealist 7. Organizer Supplementary Quality Needed Inclusiveness to open to other's perceptions and needs Centralization to establish a point of focus Stillness to slow down frenetic, compulsive, workaholic activity Steadfastness to stop swinging back and forth between oppositions Detachment to let go of material facts and appreciate subjective worlds Silence to still the frenzy of fanaticism and the conviction that your belief is the only truth Flexibility to keep the organization from becoming all powerful and all controlling • You are not constrained to avoid a long-term investment in organizational change, so you can modify culture and build a learning organization • You personally value creativity, team work, honesty, and integrity, and you believe that people can achieve higher functional levels than are now common. We can better pursue new organizational models like Total Quality Management14 and the learning organization when we can appreciate how the range of psychological models includes evolutionary leaps. Whatever psychological theory we use or tacitly presuppose, we automatically establish a set of "oughts" and moral norms about how we should behave and what kind of consciousness we should have. Fig. 4. John W. Cullen. In conclusion, we need to investigate the range of psychological models in order to understand the direction which an OD system of change might take us. The leading-edge model of Psychosynthesis is most appropriate if: • Your position in the company allows you latitude to implement OD • Your company's business requirements include rapid change, whether in competitors, technology, financial volatility, or short product life cycles 30 While there are other sources of moral imperatives (such as philosophy and religion), the psychological models bring morality unavoidably into the workplace. Long ago, Max Weber realized that one of foundations of capitalism was an evolutionary leap in motivation: the Work Ethic that arouse in the pursuit of religious and political freedom. We need another evolutionary leap which makes a new ethic explicit: there is no way to dictate, demand or enforce 1). creativity, 2). enthusiasm, and 3). dedicated cooperation. When we seek the competitive advantage of these higher Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Lorin Loverde functionalities of human performance, we had better be aware of our options in transformational and evolutional models. The psychological models will (whether we like it or not) determine the effectiveness of OD and the direction of our organizational change programs. REFERENCES 1.- Loverde, Lorin, "An Invitation to the Histories of Truth," CiENCiA UANL, Universidad Autónoma de Nuevo León, México, July-Sept., 1999, Vol. II, Number 3, pp. 212-221. 2.- The masculine pronouns (his, him) and the collective noun "man" are used here generally for both men and women, not gender-specific to men. 3.- Treviño Cuberto, Arnulfo, "La importancia de la motivación," Ingenierías. Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, México, Jan-April, 1999, Vol. II, No. 3, pp. 33-36. 4.- Although technically, the application of this level of model can lead to evolution (Organizational Evolution or OE), we will continue to refer to the discipline of organizational change by the more accepted term OD. As we have recognized that leadership skills and creativity go beyond management, so also we will recognize that transformation and evolution go beyond development. 5.- Assagioli, Roberto, Psychosynthesis: A Manual of Principles and Techniques, The Viking Press, New York: 1965. 6.- Cullen, John W., The Manager of the Future, Leadership in the 90's: An Introduction to Psychosynthesis Types, International Association for Managerial and Organizational Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 Psychosynthesis, Thousand Oaks, California: 1990, p. 13. Webpage: www0.delphi.com/iamophp 7.- "Our age lives as if it imagined that there was at work in the universe a power whose laws are different from those of the phenomena, and when people think seriously about this, they will discover within themselves the germ of this indestructible power; they will find it in their conscience which is capable of self denial..." José Vasconcelos, Obras completas, I, 44, as quoted in Martin S. Stabb, In Quest of Identity, The University of North Carolina Press, Chapel Hill: 1967, p. 49. 8.- Csikszentmihalyi, Mihaly, Flow: The Psychology of Optimal Experience, Harper & Row, New York: 1991, "On of the most common descriptions of optimal experience is that time no longer seems to pass the way it ordinarily does. The objective, external duration we measure...is rendered irrelevant by the rhythms dictated by the activity." 9.- op.cit., Cullen, Note: Tables III, Part 1 and Part 2, put together several Tables from Cullen. 10.- op.cit., Cullen, Note: Tables III, Part 1 and Part 2, put together several Tables from Cullen. 11.- Jung., C.G., Psychological Types or The Psychology of Individuation, Pantheon Books, Great Britain: Twelfth impression 1964. 12.- op. cit., Cullen, p. 34. 13.- op.cit., Cullen, p. 36. 14.- Loverde, Lorin, "Values, Technology, and TQM," Ingenierías. Revista de la Facultad de Ingenería Mecánica y Eléctria de la Universidad Autónoma de Nuevo León, México, Jan-Apr, 1999, Vol. II, No. 3. 31 �Nueva familia de filtros digitales para medición fasorial♦ José Antonio de la O Serna* Abstract A new design methodology for frequencyselective digital filters is presented in this paper. It was devised to enhance the accuracy of phasor measurements in transient conditions. The procedure starts proposing a new family of compact-spectrum windows to form filters with a tighter stopband than that of the conventional filter, currently used in the commercial equipments. A comparative evaluation shows that, for two-cycle long signal segments, the new O2 filter is ten times more accurate than the conventional one. And such precision can be further improved, by dilating the window up to the available signal length. In addition to the theoretical contribution of the new family of windows, this research work provides an accuracy improvement on phasor measurement. This contribution is all the more original and important, as no commercial equipment up to date has used this windowing method. KeyWords: Phasor measurement, windows, passband filter, harmonic analysis, protection, digital relays, fault location. El propósito del ♦presente trabajo de investigación es el de mejorar la precisión del proceso de medición fasorial en presencia de las señales aperiódicas que aparecen al interrumpirse el régimen estacionario del sistema eléctrico de potencia. Para lograr tal objetivo se propone disminuir las fugas interarmónicas del filtro convencional de Fourier, utilizado actualmente en la mayoría de los equipos comerciales. Con una ♦ Proyecto galardonado con el Premio de Investigación UANL 1998 en la Categoría de Ciencias Exactas, otorgado en sesión solemne del Consejo Universitario en septiembre de 1999. Publicado en la revista CIENCIA UANL Vol.III, No. 1. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 respuesta a la frecuencia mucho más compacta, los nuevos filtros digitales rechazan mejor las señales transitorias y ofrecen mediciones fasoriales mucho más exactas. INTRODUCCION Actualmente, para calcular los *fasores, amplitud y fase de las corrientes y voltajes alternos, se aplica el filtrado convencional de Fourier a dichas señales.1,2 Esta técnica de filtrado utiliza los filtros coseno y seno para obtener las proyecciones ortogonales del fasor. Sus respuestas impulsionales se forman restringiendo mediante una ventana rectangular las funciones seno y coseno. Se llaman * Doctorado en Ingeniería Eléctrica, FIME, UANL. 31 �Nueva familia de filtros digitales para medición fasorial filtros porque deben eliminar toda señal ajena a la frecuencia fundamental (60 Hz). Para eliminar las armónicas, se requiere que la duración de la ventana rectangular sea un múltiplo de ciclo, y que el tiempo de muestreo sea una fracción de ciclo. El inconveniente mayor es que presentan fugas interarmónicas, debido a los relativamente altos lóbulos laterales del espectro de dicha ventana. La deficiencia persiste al cambiar la ventana rectangular por cualquiera otra de las clásicas, ya que también poseen lóbulos laterales considerables, como lo demuestran estudios previos3 sobre este tema. El propósito de este artículo es presentar un nuevo método de diseño de filtros digitales pasabanda y de probar que éstos mejoran la precisión de las mediciones fasoriales obtenidas con el filtro convencional de Fourier en condiciones transitorias. Para ello se expone la deducción matemática de una nueva familia de ventanas cuyos espectros carecen prácticamente de lóbulos laterales. Con ésta se forman filtros pasabanda de respuesta a la frecuencia más compacta que la del filtro convencional de Fourier, por lo que mejoran el rechazo de las señales aperiódicas y se liberan de las condiciones en duración y tiempo de muestreo impuestas por la ventana rectangular. Sus características temporales y frecuenciales los hacen idóneos para la medición fasorial que requieren las funciones de localización de fallas y de medición, donde los segmentos de señal disponible superan los dos ciclos de duración. Se demuestra que las mediciones fasoriales obtenidas con los nuevos filtros son diez veces más precisas que las que se obtienen con el filtro convencional sobre las mismas señales. Además, los filtros propuestos son tanto más precisos cuanto más grande es su duración. Por lo que conviene que ésta se adapte a la del segmento de señal disponible. 32 METODOLOGIA El método de diseño se inicia proponiendo una secuencia de funciones monolóbicas definidas en frecuencia. La forma del lóbulo depende del índice de la secuencia y es tanto más delgada cuanto más grande es el índice. La secuencia define una familia de espectros ideales a la que las nuevas ventanas van a aproximarse. Aplicando a dicha secuencia la transformada de Fourier inversa se obtiene la correspondiente secuencia de funciones en el tiempo, las cuales resultan ser de duración infinita, aun cuando sus valores significativos se concentren en intervalos de tiempo finitos. La duración de estos intervalos es tanto más grande cuanto más grande es el índice de la secuencia. Restringiendo la secuencia de funciones a un intervalo de tiempo finito, se obtiene una secuencia de ventanas de igual duración. Si la duración del truncamiento es superior a la del intervalo de valores significativos, el espectro de la ventana será muy parecido al ideal. Por el contrario, cuando valores significativos de la función son forzados a cero, el espectro de la ventana contendrá lóbulos laterales. El proceso de diseño consiste entonces en resolver el compromiso entre el nivel relativo de lóbulos laterales deseado y el tiempo disponible en la aplicación. Una vez que se ha especificado el índice y la duración de una ventana, es posible aplicar dilatación temporal para adelgazar su espectro. RESULTADOS Los resultados se presentan inicialmente en el plano teórico, i. e., la obtención de la nueva familia de ventanas y sus características temporales y frecuenciales; así como las ecuaciones para la implementación de los filtros digitales. Finalmente, se evalúa la operación de los nuevos filtros de duración creciente sobre señales de casos típicos. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �José Antonio de la O Serna OBTENCIÓN DE LA NUEVA FAMILIA DE VENTANAS La figura 1 muestra la mitad derecha del espectro de la ventana rectangular de un ciclo de la frecuencia fundamental (T=1/fo). En su abscisa se despliega la frecuencia normalizada con respecto a la frecuencia fundamental (u= f/fo =fT). Como se puede observar, el espectro se extiende hasta más allá de la décima armónica. 1 1 1 O( 1 , u ) O( 2 , u ) O( 4 , u ) 0.5 O( 8 , u ) 0 0 0 0 1 1 u 2 2 Fig. 2. Espectros ideales ON(f), N=1,2,4 y 8. 0.5 Con el objeto de obtener la secuencia de funciones temporales correspondiente a la secuencia de (1), esta ecuación se escribe de la siguiente forma más simple: R( u ) 0 ( ) 0.5 0.5 0 0 2 4 6 8 u Fig. 1. Espectro de la ventana rectangular, u=fT. Para suprimir los importantes lóbulos laterales del espectro de la ventana rectangular, se propone la siguiente secuencia de funciones frecuenciales:  N  πf  cos   , f ≤ f0 O (f ) =   2 f0  N 0, f > f0  (1) donde N es un entero no negativo. La potencia N es llamada factor de forma leptógeno, ya que en la medida en que éste se incrementa, se adelgaza el lóbulo principal, acotado por 2f0. Esto se puede observar en la figura 2, donde se muestran los lóbulos correspondientes a N=1,2,4 y 8. Note que el lóbulo se va adelgazando hasta formar curvas de Gauss 4 centradas en la frecuencia cero. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 ( ) O N f = V f cos 10 10 N  πf     2 f0  (2) donde V(f) es la respuesta a la frecuencia del filtro pasabajas ideal de ancho de banda f0. Esto es: 1, f ≤ f 0 V( f ) =  0, f > f 0 (3) La transformada inversa de Fourier de (2) es o (t ) = N ∞ ∫ O ( f ) exp( j 2πtf )df −∞ N (4) Para N=0, ON(f)=V(f), y oN(t) es la función seno cardenal: o ( t ) = 2 f 0 sen c( 2π f 0 t ) = v ( t ) 0 (5) El ancho del lóbulo principal de esta función es T=1/f0 y sus cruces por cero se localizan en los instantes tk=k(T/2), donde k es un entero no nulo. Usando la fórmula de Euler y el teorema binomial en (2), se obtiene: 33 �Nueva familia de filtros digitales para medición fasorial  1 O (f) =  N N  2  N  exp[ j π f ( 2 k − N ) ]V ( f )  k 2 f0  k =0 N ∑ (6) La transformada inversa de Fourier del k-ésimo término de la expansión binomial es: ∞  ∫ exp jπf ( (2 k − N ) −∞ 2 f0  (2 k − N )  4 f0 + 2 t )  df = δ ( t − ∑ donde * es el operador de convolución. El miembro izquierdo de (8) es la distribución de Bernoulli de orden N, la cual contiene N+1 pulsos separados entre sí de T/2 s, y corresponde a la transformada inversa de Fourier del factor cosenoidal de (2) sin restricción frecuencial alguna. Restringir dicho factor por V(f), equivale a pasar la distribución discreta de Bernoulli a través del filtro pasabajas ideal de ancho de banda f0, y por tanto a convolucionarla en el tiempo con v(t). Por lo tanto según (8), oN(t) corresponde a la interpolación perfecta de la secuencia de Bernoulli de orden N. El resultado es el siguiente: 34 π (2 k − N )   N  sen c ( 2πf 0 t − )  k 2  k =0 (9) ∑ (10) 1 o( 1 , u ) 0.5 o( 2 , u ) o( 4 , u ) 0 0.5 0.5 (8) N T , k = 0,1, 2,..., N 4 o( 0 , u ) o( 8 , u )  N  δ ( t − ( 2 k − N ) )  * v ( t )  k 4 f0  k =0  N ( 2k − N ) La figura 3 muestra la evolución de las funciones temporales oN(t), para N=0,1,2,4,8. 1 donde δ(t) es la distribución de Dirac en t=0. Aplicando la linealidad de la transformada de Fourier y el teorema de convolución a (6), se obtiene:  1 o (t ) = 2 f 0  N N  2 tk = ) (7)  1 o (t ) =  N N  2 Ésta es la superposición de las funciones seno cardenal escaladas por el k-ésimo coeficiente de Bernoulli, y centradas en los instantes 0 0 0.5 1 u 1.5 2 2 Fig. 3. Funciones oN(t), u=t/T, N=0,1,2,4,8. En dicha figura el tiempo se muestra en ciclos, u=t/T. Para N=0, se obtiene la función seno cardenal v(t). Esta función exhibe oscilaciones sobre un gran intervalo de tiempo. En la medida en que N crece, las oscilaciones de las funciones se van atenuando hasta adquirir formas gaussianas, cada vez más aplanadas. El efecto adelgazante de N en frecuencia, se traduce en un ensanchamiento de las funciones temporales. PROPIEDADES VENTANAS DE LAS NUEVAS Las nuevas ventanas se obtienen restringiendo las funciones temporales oN(t) al intervalo centrado de duración finita D. Cada truncamiento produce una secuencia de ventanas de duración D. Como se Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �José Antonio de la O Serna puede apreciar en la figura 3, en la medida en que D aumenta, menos valores significativos de oN(t) son truncados, por lo que los espectros de las ventanas se aproximan cada vez más a los espectros ideales ON(f). En la referencia5 se desarrolla y presenta los detalles del diseño de ventanas. La tabla I muestra el ancho del lóbulo principal, y el nivel relativo del primer lóbulo lateral para ventanas de diferente duración. TABLA I CARACTERISTICAS ESPECTRALES DE LAS NUEVAS VENTANAS N δ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 β 1.15 0.96 1 1 1 1 1 1 1 1 4 dB -17 -38 -43 -49 -54 -56 -58 -60 -63 -64 β 1 0.75 0.84 1 1 1 1 1 1 1 8 dB -16 -28 -56 -66 -75 -81 -86 -93 -98 -103 β 1 0.60 0.71 0.81 0.90 0.93 0.93 0.93 1 1 Db -14 -19 -33 -54 -85 -101 -114 -126 -135 -142 El ancho del lóbulo se expresa como factor del ancho de banda ideal f0, y el nivel relativo en dB. La duración se da en ciclos (d=D/T). La línea gruesa marca un umbral a partir del cual el nivel relativo es bastante bajo. Por otra parte, en cada duración (renglón), el mínimo nivel relativo aparece junto a dicho umbral, lo que significa que existe un valor óptimo de N para cada duración. Estos datos se obtuvieron aplicando FFT (Fast Fourier Transform) a las ventanas discretas tomando M=16 muestras por ciclo y rellenando con ceros segmentos de 512 muestras. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 Descripciones detalladas de las características espectrales de las ventanas clásicas se encuentran en la referencia6. En el primer renglón de la tabla se puede observar que el nivel relativo del primer lóbulo lateral de las nuevas ventanas de un ciclo converge al nivel relativo de la ventana rectangular (-13 dB) cuando N aumenta. En la figura 3 se puede observar que en realidad dicha convergencia se produce para cualquier duración, ya que en la medida en que N aumenta, las funciones oN(t) se van aplanando, y al restringirlas se producen ventanas rectangulares. Las ventanas con inferiores lóbulos laterales se obtienen al aumentar la duración. Por ejemplo una ventana equivalente a la de Hamming (-41dB) se obtiene con N=2 y d=3. En7 se comparan las nuevas ventanas con las clásicas. Los espectros más compactos se obtienen en la esquina inferior derecha de la tabla. Existen aplicaciones en donde la duración no plantea ningún problema, por ejemplo en análisis armónico se utilizan segmentos de señal de diez o más ciclos. En otras, como la localización de fallas, la duración es aleatoria, pues los segmentos de señal terminan cuando los interruptores de protección se abren. La función más restrictiva en tiempo es la de protección, ya que requiere mediciones sobre segmentos de no más de un ciclo. Tradicionalmente, la comunidad de procesamiento de señales da a cada ventana el nombre de su autor. En lo que sigue nos referiremos a cada una de las nuevas ventanas por la notación oN(t), especificando N y su duración. La barra simboliza la operación de truncamiento efectuada sobre la función oN(t). 35 �Nueva familia de filtros digitales para medición fasorial DISEÑO DE FILTROS PASABAJAS Los nuevos filtros digitales se obtienen aplicando el procedimiento de aproximación funcional de filtros selectivos en frecuencia. Los detalles de esta metodología aparecen en las referencias8,9,10. Se trata de aproximar una familia de funciones a un filtro pasabajas ideal. La familia de funciones aproximadas determina el tipo de bordes laterales del filtro. A cada familia corresponde un tipo de filtro. Los filtros Butterworth, Chebyshev y elípticos provienen de este método. En nuestro caso, ON(f) constituye una secuencia de respuestas frecuenciales de filtros pasabajas ideales, cuyas respuestas impulsionales infinitas (Infinite Impulse Response) están dadas por oN(t). La secuencia ON(f) constituye por tanto una gama de opciones para el diseño de filtros pasabajas. Y el truncamiento temporal introduce la aproximación frecuencial, dando lugar a filtros de respuesta impulsional finita (Finite Impulse Response), los cuales son algorítmicamente implementables. mientras que los lóbulos laterales se elevan. Note también que para la ventana rectangular, el aumento en duración representa solamente una dilatación temporal (contracción frecuencial), por lo que sus espectros conservan el mismo nivel de lóbulo lateral de una duración a otra. 1 La figura 4 muestra las respuestas frecuenciales de los filtros pasabajas FIR O N y O∞ . de duraciones d= 1, 2, 3 y 4 ciclos. Para cada una de ellas, los valores de N mostrados ofrecen lóbulos laterales poco significativos. Como ya se ha dicho, en cada duración, el filtro O∞ corresponde al filtro convencional de Fourier, ya que cuando N→∞, el espectro de O N converge al de la ventana rectangular. Lo que significa en cada figura que al aumentar N, el lóbulo principal se adelgaza 36 1 O m R 1 O m 0.5 R m 0 0.5 m 0 0 0 0 0.5 1 u m 1.5 0 2 2 0 0 (a) δ=1, N=2 1 R 0.5 1 u 1.5 2 2 1.5 2 m (b) δ=2, N=2 1 1 O m O m 0.5 R m 0 A diferencia de los filtros Butterworth, Chebyshev y elípticos, los nuevos filtros ofrecen bandas supresoras más cerradas, son no causales y de fase nula, lo cual es sumamente importante en medición fasorial, ya que no alteran la fase del fasor.11,12 1 0.5 m 0 0 0 0 0.5 1 u m (c) δ=3, N=4 1.5 2 2 0 0.5 1 u m (d) δ=4, N=8 Fig. 4. Respuesta a la frecuencia de los filtros FIR O N y O∞ . u=fT. Para d=1 los nuevos filtros no compiten con el convencional de Fourier ya que el truncamiento es tan fuerte que son muy semejantes a él. Sin embargo, para d=2, la reducción en lóbulos laterales es ya considerable (- 38 dB, casi 1% del lóbulo principal). Este filtro es estudiado y evaluado ampliamente13,14,15 y considerado más adelante en las simulaciones numéricas. Para duraciones superiores a dos ciclos, los lóbulos laterales pueden Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �José Antonio de la O Serna reducirse tanto como se desee y son idóneos para las aplicaciones donde la urgencia no es un factor relevante. Note también que, aun aumentando su duración, el filtro convencional de Fourier sigue siendo permeable en una amplia banda frecuencial, lo que provoca errores apreciables en las mediciónes fasoriales obtenidas bajo condiciones transitorias. real, y el Seno, que obtiene la parte imaginaria. Entonces, se tiene: h N (t) = hc ( t ) + jhs (t) y las respuestas a la frecuencia: Hc ( f ) = Finalmente, una vez que se ha especificado un filtro ON (valor de N y duración), es posible aumentar su selectividad frecuencial12 dilatando temporalmente su ventana. En la siguiente sección se considera el diseño de los filtros pasabanda necesarios para extraer la componente fundamental de la señal y obtener las proyecciones horizontal y vertical del fasor. FILTROS DE FOURIER MODIFICADOS Los filtros pasabanda para medición fasorial se obtienen sintonizando en la frecuencia fundamental f0 la respuesta frecuencial de los pasabajas. Lo que se obtiene mediante una simple translación frecuencial del espectro ON(f) a la frecuencia central f0 : H N 0 Aplicando transformada inversa de Fourier, se obtiene la correspondiente respuesta impulsional: h ( t ) = o ( t )e N j 2π f t N 0 (12) la cual es compleja y corresponde a la modificación del filtro complejo de Fourier. Éste obtiene las proyecciones real e imaginaria del fasor correspondiente a la señal de entrada. En la práctica, se puede considerar como la asociación de dos filtros, el llamado filtro Coseno, que obtiene la parte Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 1 [ O 2 N ( f + f0 ) + O ( f − f0 ) N [ ] 1 − O ( f + f0 ) + O ( f − f0 ) H (f) = N N s 2 (14) ] (15) correspondientes a los filtros coseno y seno respectivamente, las cuales combinan dos réplicas de ON(f) sintonizadas en las frecuencias ±f0. La figura 5 muestra la respuesta en frecuencia de los filtros Coseno modificado Hc(f) para N=2 y 8 y de duración infinita. Hs(f) se obtendrá simplemente cambiando el signo del lóbulo izquierdo. 1 1 H( 2 , u ) H( 8 , u ) 0.5 0 0 (11) (f ) = O (f - f ) N (13) 4 0 u 4 Fig. 5. Respuesta a la frecuencia de los filtros Coseno modificado O2 y O8 de duración infinita.u=fT. Dilatando el tiempo de las ventanas se aumenta la selectividad frecuencial de los filtros. Ya que si la ventana dilatada se obtiene mediante: 1 t o~ ( t ) = o ( ) N s N s (16) 37 �Nueva familia de filtros digitales para medición fasorial su espectro: ~ O ( f ) = O ( sf ) N (17) N correspondiente al segmento de señal analizado se obtienen convirtiéndolos a coordenadas polares: es una contracción del de la ventana original cuando s>1. Hasta aquí nos hemos referido a los filtros continuos. A continuación se consideran las características frecuenciales y las condiciones de muestreo para la implementación de sus versiones digitales. 2 ρ[ k ] = 2 x[ k ] + y[ k ] , ϕ [k] = arctan ( (20),(21) y[ k ] ). x[ k ] IMPLEMENTACIÓN DIGITAL DE LOS FILTROS RESULTADOS DE SIMULACIONES ALGORÍTMICAS La secuencia impulsional de los filtros pasabanda FIR se obtiene tomando muestras de la respuesta impulsional.17 Si t es el período de muestreo, la secuencia es la siguiente: Con el fin de comparar cuantitativamente el rendimiento de los nuevos filtros, se simularon dos casos típicos de señales de falla en el sistema de potencia descrito.14 Estas señales se muestran en la figura 6. h [ k ] = h N ( kτ ) N (18) Es conocido que la respuesta frecuencial de los filtros digitales será una superposición de réplicas de HN(f) sintonizadas en múltiplos de la frecuencia de muestreo fm. !!! ( f ) = f H N ∑ H ( f − nf ) N m 0 volt La secuencia de salida se obtiene convolucionando la señal de entrada con la secuencia hN[k]. Si x[k] y y[k] corresponden a las muestras real e imaginaria de salida del k-ésimo intervalo, la magnitud r[k] y el ángulo [k] del fasor 0.05 0.1 t l 5 5 2 10 5 0 0.05 0 0.1 t l 0.15 0.16 (b) Voltaje (Caso A) 3 2.5 .10 cor l 0 4 .10 2 10 0 0.15 0.16 (a) Corriente (Caso A) 4 .10 5 l 2.5 .10 0 0 (19) Para evitar empalmes entre réplicas vecinas, la frecuencia de muestreo debe de ser superior a 4f0. Sin embargo, la señal procesada requiere la utilización de frecuencias de muestreo mucho más elevadas para evitar el empalme de las armónicas. Por ejemplo, los equipos actuales muestrean la señal con fm= 64f0. Y normalmente se utiliza la misma frecuencia de muestreo de la señal en los filtros. 38 cor l 2.5 .10 3 4 .10 ∞ m n =−∞ 3 4 .10 volt 3 0.05 0.1 t l 0.15 0.16 2 10 5 0 l 2.5 .10 0 0 5 5 2 10 5 0 0 0.05 0.1 t l 0.15 0.16 (d) Voltaje (Caso B) (c) Corriente (Caso B) Fig. 6. Señales típicas de corriente y voltaje bajo condiciones de falla. El primero manifiesta la presencia de una componente exponencial en la señal de corriente y las señales del segundo contienen oscilaciones amortiguadas al inicio de la falla. Se tomaron M=32 Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �José Antonio de la O Serna muestras por ciclo, lo que corresponde a una frecuencia de muestreo fm=32f0. Los fasores de dichas señales se obtienen dilatando las ventanas O2 y rectangular desde dos hasta seis ciclos, cada cuarto de ciclo, a partir del inicio de la falla. El cambio de fase debido a la dilatación temporal se compensa mediante la correspondiente rotación inversa del fasor resultante. también que la escala en la figura 7 (a) es el doble de las demás. La magnitud del error obtenido con el filtro convencional de dos ciclos es de 16%, y se reduce al 4% en seis ciclos. Mientras que con el filtro O2 se obtienen 2% y 0.21% respectivamente. Esto implica factores de mejora en precisión de 8 y 19 respectivamente. Note, por otra parte, que la mejora en precisión por dilatación temporal es también del orden de diez. La figura 7 muestra las correspondientes secuencias de error fasorial en por ciento. Los puntos de las secuencias son los vértices de las trayectorias que convergen al punto de referencia (origen) marcado con (+), y obtenido aplicando el nuevo filtro de seis ciclos en el extremo derecho de las señales con el fin de eludir el ruido. 20 20 10 En la figura 7(b), la magnitud del error varía entre 6.7% y 0.7% para el filtro convencional, y entre 0.3% y 0.08% con el filtro O2. Nuevamente, el filtro O2 es del orden de diez veces más preciso que el convencional. De manera que el nuevo filtro ofrece una significativa mejora en el proceso de medición fasorial utilizado en los actuales productos comerciales. 10 5 10 Im fvr j Im fcr j Im fco j Im fvo j 0 0 0 0 5 10 10 10 20 20 20 20 10 0 10 Re fcr , Re fco , 0 j j 10 10 20 20 (a) Corriente (Case A) 10 5 0 5 Re fvr , Re fvo , 0 j j 10 10 (b) Voltaje (Caso A) 10 10 10 5 5 Im fvr j Im fcr j Im fco j Im fvo j 0 0 0 0 5 5 10 10 10 10 10 10 5 0 5 Re fcr , Re fco , 0 j j 10 10 10 10 5 0 5 Re fvr , Re fvo , 0 j j (d) Voltaje (Caso B) (c) Corriente (Caso B) Fig. 7. Secuencias de error fasorial en por ciento. La dispersión más grande corresponde al filtro convencional de Fourier. En las figuras 7 (b), (c) y (d) el nuevo filtro agrupa tan bien los puntos que las trayectorias parecen ser un solo punto. Note Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 10 10 Este logro se puede explicar por el hecho de que el espectro de la señal aperiódica se concentra en la frecuencia cero. La dilatación temporal contrae la respuesta frecuencial de los filtros alrededor de la frecuencia fundamental. Cuando las relativamente altas fugas laterales del filtro convencional pasan por la frecuencia cero, dejan escapar una gran cantidad de energía aperiódica. Es por eso que las trayectorias de la figura 7 (a) tienen un patrón repetitivo, el cual decrece al aumentar la contracción frecuencial. Mientras que los nuevos filtros rechazan mejor dicha energía, debido a sus inferiores fugas laterales. Esto lo comprueba mucho mejor el segundo caso, donde la energía de la oscilación amortiguada se encuentra más alejada de la frecuencia fundamental. En la figura 7(c), la magnitud del error obtenido con el filtro convencional se reduce de 12% a 0.93%, entre dos y seis ciclos; mientras que la de los nuevos filtros va de 0.52% a 0.035%. 39 �Nueva familia de filtros digitales para medición fasorial En el dominio del tiempo, el rendimiento mejorado de los nuevos filtros se explica por el hecho de que una ventana que decrece a cero en sus extremos atenúa mucho más fuerte el ruido que generalmente se presenta al inicio de la falla, mientras que la ventana rectangular lo admite todo uniformemente. DISCUSION Aun cuando la nueva familia de filtros se obtuvo en el contexto de medición fasorial, su uso no queda limitado a esta aplicación. Como nueva familia per se es comparable con la de Butterworth o la de los Elípticos, la diferencia está en que mientras estas últimas fueron pensadas con la condición de poder ser implementados físicamente (analógicamente), la nueva familia de filtros sólo está condicionada por su implementación digital (algorítmica). Actualmente se están probando aplicaciones en el área de demodulación digital en comunicaciones inalámbricas, mientras que las ventanas están obteniendo excelentes resultados en analizadores armónicos, ya que eliminan la interferencia entre armónicas producida por las pequeña variaciones de la frecuencia fundamental. Con respecto al diseño de las nuevas ventanas, el método presentado se subordina mejor a su objetivo. En efecto, cuando se usa una ventana, se usa para obtener ciertas propiedades frecuenciales, y su forma temporal no es más que un medio para obtenerlas. Curiosamente, la mayoría de las ventanas clásicas se definen primero en el tiempo y enseguida se "toleran" sus propiedades frecuenciales. En este sentido, el método propuesto revoluciona esa manera de proceder, ofreciendo interesantes alternativas frecuenciales. Con respecto al método de diseño de los nuevos filtros digitales, se debe decir que en la actualidad 40 se ha convertido al mundo digital gran parte de los filtros analógicos, por ser éstos bien conocidos. Pero dicha costumbre ha frenado la invención de filtros que no tengan otra condición que la de su implementación algorítmica. El hecho de que los nuevos filtros sean no causales y de fase nula, los hace idóneos para la medición fasorial y las aplicaciones de demodulación en comunicaciones digitales. CONCLUSIONES El presente trabajo de investigación propone un nuevo método de diseño de ventanas para el procesamiento de señales, las cuales se caracterizan por su espectro ideal monolóbico. El uso de las ventanas con lóbulos laterales insignificantes se propone para diseñar filtros selectivos en frecuencia, los cuales poseen una banda de paro mucho más hermética que la de los filtros convencionales de Fourier. Por carecer prácticamente de fugas de energía interarmónica, se recomienda su uso en medición fasorial, especialmente para reducir los errores que introducen las señales de disturbio. Se compara la precisión de las mediciones fasoriales obtenidas con el filtro O2 y con el convencional y se comprueba que, para duraciones iguales a dos ciclos, el filtro O2 la mejora por un factor del orden de diez. Dicha precisión se puede mejorar aún más por otro factor del mismo orden de magnitud, aplicando dilatación temporal. Por lo anterior, se recomienda su uso en aplicaciones de localización de falla y medición. Sin embargo, los nuevos filtros no compiten significativamente con el convencional en duraciones de un ciclo, por lo que no se recomienda cambiarlo en la función de protección. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �José Antonio de la O Serna AGRADECIMIENTOS Este trabajo de investigación forma parte del proyecto CFE-CENACE-COM1, financiado por la Comisión Federal de Electricidad (CFE), a través del convenio para la formación de recursos humanos de alto nivel y la investigación en el área de sistemas eléctricos de potencia. REFRERENCIAS 1. Advancements in Microprocessor Based Protection and Communication, IEEE Tutorial Course, Power System Relaying Committee of the IEEE Power Engineering Society. IEEE Catalog Number 97TP120-0, N.J.,1997. 2. A.G. Phadke and J.S. Thorp, Computer Relaying for Power Systems, Research Study Press Ltd., John Wiley & Sons Inc., New York, 1988. 3. H.J. Altuve, et al, "Efecto de las Funciones de Ponderación de Ventana Sobre los Filtros Digitales para Relevadores de Distancia", Memoria Técnica del II Simposio Iberoamericano sobre Protección de Sistemas Eléctricos de Potencia, Monterrey, N.L., Méx., 14 al 19 de Noviembre de 1993, pp 215-224. 4. Papoulis, Random Variables and Stochastic Processes. New York: Mc Graw Hill, 1991. 5. De la O, J.A., "New Family of Windows for Digital Signal Processing", Proceedings of the IASTED International Conference SIP'98, Oct. 28-31, 1998, Las Vegas, Nevada, USA. pp 99103. 6. A.V. Oppenheim and R.W. Schafer, Discrete Time Signal Processing, New Jersey: Prentice Hall, 1989. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 7. de la O J.A., R. Treviño, "New Window for Spectral Analysis", The Proceedings of The 8th International Conference on Signal Processing, Applications and Technologies, 1, 1997, pp 682686. Disdponible electrónicamente en http://www.icspat.com. 8. E.A. Guillemin, Synthesis of Passive Networks, New York: John Wiley and Sons, 1957. 9. R.W. Daniels, Approximation Methods for Electronic Filter Design, New York: Mc Graw Hill, 1974. 10. H. Lam, Analog and Digital Filters: Design and Realization, Engleewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1979. 11. J. A de la O, "New Family of Digital Filters for Phasor Measurement", Instrumentation and Development, Vol 3, nr.10, 1998. pp 44-48. 12. de la O J.A., "New Family of FrequencySelective Digital Filters", ICSPAT Conference Proceedings, Toronto, CA, Sept 13-16, 1998. Vol 1, pp. 439-443. Disponible en http://www.icspat.com. 13. J.A. de la O, H.J. Altuve and I. Díaz , "A New Digital Filter for Phasor Computation, Part I: Theory", IEEE Transactions on Power Systems, Vol 13, No.3, Agosto 1998. pp 1026-1031. 14. H.J. Altuve, I. Díaz and J..A. de la O, "A New Digital Filter for Phasor Computation, Part II: Evaluation", IEEE Transactions on Power Systems, Vol 13, No.3, Agosto 1998, pp10321037. 15. De la O J. A., "New Family of Digital Filters for Phasor Computation", IEEE Transactions on Power Delivery, in press, (PE-918PRD 06-99). 41 �Internet2 Rogelio Garza Rivera* desarrollo explosivo desde el momento que empezó a usarse. * Resumen En los Estados unidos, donde se han realizado la mayoría de las investigaciones científicas en el campo de la informática y las comunicaciones, entre los nuevos proyectos en que se está trabajando, el más reciente es la Internet2, una red nueva de transmisión de datos, con mayores capacidades de hardware y software que pretende dar servicio a las universidades donde se llevan a cabo la mayoría de las investigaciones. En México se formó una asociación civil sin fines de lucro, denominada Corporación Universitaria para el Desarrollo de Internet (CUDI). Esta corporación cuenta con miembros de los sectores académico y empresarial, tanto públicos como privados. Tiene como propósito promover y coordinar el desarrollo de redes de telecomunicaciones y de cómputo con capacidades avanzadas, enfocadas al desarrollo científico y educativo en México. ANTECEDENTES Los Estados Unidos de América son pioneros en cuanto a la transmisión y comunicación de datos militares, comerciales y educativos. La Internet, el medio que se usa para este fin ha tenido un 42 Internet fue la consecuencia final de un proceso que comenzó en el Pentágono en los años 60 con la red Arpanet, cuyo objetivo era la transmisión de información a distancia. Los mismos expertos que trabajaban con ella fueron los que desarrollaron el protocolo de transmisión TCP/IP, protocolo clave en el funcionamiento de la red, ya que hace posible la transmisión de datos en paquetes que todas las computadoras, con independencia del modelo pueden entender. De igual manera en Norteamérica la Universidad de Minnessota desarrolló el sistema Gopher, que marcó el inicio de los sistemas de búsqueda de información por Internet como lo conocemos hoy. Por otro lado Marc Andreessen creó el Mosaic, padre de todos los navegadores de Internet, y participó en la producción del Netscape Navigator. Otros dos estudiantes norteamericanos desarrollaron el primer portal eficaz de búsqueda: el Yahoo. El World Wide Web se originó en Europa, concretamente en el CERN (Consejo Europeo para la Investigación Nuclear) en Ginebra, aunque es en los Estados Unidos, donde más intensamente se usa. INTERNET2 En 1996 se definieron los objetivos de un nuevo proyecto en este mismo campo, la Internet2. Esto surge debido a dos de los problemas que se detectan como los más importantes en la red actual: El primero es la rapidez de respuesta y el segundo es el agotamiento de las direcciones del protocolo TCP/IP (Transfer Control Protocol) sobre el que se construyó Internet. * Sub-Director de la FIME-UANL. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Rogelio Garza Rivera En este ambicioso proyecto participan hoy en día, más de 100 universidades del vecino país. Entre ellas se encuentran la Universidad de Minnessota, la de Stanford, Harvard, el Instituto Tecnológico de Massachussets, Columbia, Duke, John Hopkins, Princeton y Yale. comercial actual. Este es un proyecto que forma parte de la iniciativa NGI, a la que han sido convocadas un centenar de universidades americanas como se mencionó anteriormente y algunos de los grandes nombres de la industria de las telecomunicaciones. Las instituciones miembro de Internet2 se han comprometido a hacer una inversion del orden de los 300 millones de dolares en 3 años, en infraestructura tanto institucional como interinstitucional, a fin de desarrollar y facilitar aplicaciones de vanguardia para la educación, la investigación y el servicio público en el marco de la nueva tecnología de redes. Estas instituciones están conscientes de que la promesa de dichas inversiones no podrán cumplirse totalmente hasta que los servicios avanzados de red que caracterizan la Internet2 se extiendan a todos los ámbitos, desde el nivel de educación superior hasta el nivel de educación básica, pasando por los centros de trabajo y especialmente por los hogares. NGI es un proyecto ambicioso y caro, encabezado por la National Science Foundation, el mismo organismo cuya red académica sirvió como base y modelo para el desarrollo de la operación comercial de Internet. PROPOSITOS DE LA INICIATIVA NGI La iniciativa del gobierno de los Estados Unidos denominada Next Generation Internet (NGI) puede resumirse en tres propósitos generales. Las universidades no son las únicas instituciones interesadas en el desarrollo de esta nueva red. Existen organizaciones como Silicon Graphics, Sun, Novell y General Electric que han invertido sumas de dinero considerables en este proyecto. El mismo Presidente de los Estados Unidos ha hecho suya esta empresa a través de la iniciativa Next Generation Internet (NGI) cuyo propósito es lograr el desarrollo tecnológico en las universidades participantes en este campo, conseguir recursos económicos de estos desarrollos así como de las compañías participantes para llevar a la culminación las metas propuestas. • Conectar las universidades y laboratorios de investigación de Estados Unidos con redes de alta velocidad, entre 100 y 1000 veces más rápidas que las actuales. • Promover la experimentación con las nuevas tecnologías de redes para incrementar la capacidad actual de Internet y manejar servicios en tiempo real, como videoconferencias de calidad. • Servir como plataforma de demostración de nuevas aplicaciones que respondan a objetivos nacionales importantes para Estados Unidos tales como el soporte de la investigación científica, la seguridad nacional, la educación a distancia, la vigilancia medioambiental y la mejora de las prestaciones de salud. Los retos tecnológicos a vencer son: DEFINICION La Internet2 es una red para la transmisión de datos con capacidades mayores de la Internet Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 • Los requerimientos de ancho de banda, donde la tendencia es lograr llegar al rango de los Gigabits por segundo en el segmento del 43 �Internet2 espectro de frecuencias requerido para la transmisión eficiente de audio y vídeo. • La migración de la programación orientada a objetivos. • El software por componentes de un ambiente cliente/servidor a otro plenamente distribuido. • La teleinmersión, la cual trata de crear entornos virtuales tan realistas como sea posible, de modo que muchas personas en diferentes sitios puedan compartirlos y colaborar entre ellos. OBJETIVOS DE LA NUEVA RED El objetivo de Internet2 es principalmente educativo. La Internet2 no pretende remplazar a la red actual, su meta es unir a las instituciones con los recursos y posibilidades para desarrollar nuevas tecnologías que puedan desplazarse dentro de la Internet global. Las universidades continuarán teniendo un crecimiento substancioso en el uso de las conexiones existentes de Internet que podrán obtener de sus proveedores comerciales. Las redes de Internet2 serán más rápidas, las aplicaciones que se desarrollen utilizarán todo un conjunto de herramientas de red que no existen actualmente. Un objetivo básico de Internet2 es desarrollar la próxima generación de aplicaciones telemáticas para facilitar las misiones de investigación y educación de las universidades. En cada una de las universidades participantes existe un equipo de diseñadores e ingenieros que trabaja para desarrollar y hacer posibles las aplicaciones de Internet2. Por otra parte, la Internet2 tiene un amplio campo de acción en el ámbito militar y espacial, ya que la NASA se ha dado cuenta que en los próximos años va a recibir mucha información de sus satélites y sondas interplanetarias, la cual deberá 44 ser transmitida a los diferentes centros de investigación militar y a la comunidad científica. APLICACIONES FUTURAS Entre las nuevas aplicaciones en Internet2 se pueden mencionar: las bibliotecas digitales, los entornos de colaboración e inmersión, los procedimientos de instrucción musical con alta fidelidad multicanal, la telemedicina, la computación de alta intensidad de datos y las aplicaciones administrativas. Un ejemplo en el campo de la enseñanza es el estudio y práctica de la música. Algunos centros han desarrollado interesantes casos de software educativo para la difusión de ésta. La traslación de estos programas, como los desarrollados por la Universidad de Indiana y la Universidad Purdue en Indianápolis, a un entorno Web se ve restringida por las limitaciones y la calidad de los flujos de audio. Internet2 podría resolver estas limitaciones y el IMS (Instructional Management System) podría ayudar a los profesores a localizar tales materiales y utilizarlos en un entorno educativo distribuido mediante una variedad de herramientas sincrónicas y asincrónicas que permitieran la comunicación entre el alumno y el profesor. Otro ejemplo en el campo educativo es el uso de la teleinmersión. Este sistema permitiría a personas situadas en distintos lugares compartir el mismo entorno virtual de la misma forma como lo harían si estuvieran en la misma habitación. Los individuos podrían compartir y manipular los datos, simulaciones y modelos de moléculas, construcciones físicas o económicas y participar juntos en la simulación, revisión de diseños o procesos de evaluación. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Rogelio Garza Rivera INTERNET2 EN MEXICO El 8 de Abril de 1999 se creó en México, para el manejo de la red Internet2, una asociación civil denominada Corporación Universitaria para el Desarrollo de Internet (CUDI). El objetivo de esta asociación consiste en coordinar las labores encaminadas al desarrollo de la red de cómputo avanzada en el país, brindar asesoría en las aplicaciones que utilizan la red y fomentar la colaboración entre sus miembros. La CUDI esta formada por: el Instituto Politécnico Nacional, el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, la Universidad Autónoma de Nuevo León, la Universidad Autónoma Metropolitana, la Universidad Nacional Autónoma de México, la Universidad de Guadalajara y la Universidad de las AméricasPuebla Todas estas universidades mexicanas se encuentran inmersas en proyectos relacionados con la investigación en áreas como la administración de redes, bibliotecas digitales, laboratorios, educación a distancia, middleware, protocolos de comunicación, realidad virtual, seguridad en redes, sistemas de información geográfica, supercómputo y telemedicina. CONCLUSIÓN En el nacimiento de Internet, la enseñanza superior tuvo una participación significativa por lo que se espera que en estos nuevos desarrollos suceda lo mismo. La culminación de Internet2 Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 traerá beneficios significativos para todos los participantes sobre todo en el campo educativo ya que podrán emprender un mayor número de proyectos colaborativos, de investigación y de desarrollo de aplicaciones. Las redes avanzadas permitirán desarrollar programas de educación a distancia y el uso compartido de laboratorios remotos, bibliotecas electrónicas, proyectos de teleinmersión y muchos otros que irán surgiendo a medida que el ingenio de las universidades e investigadores participantes avancen, lo que cambiará completamente el proceso de enseñanzaaprendizaje principalmente, extendiéndose consecuentemente a todos los campos del saber y el quehacer universitario. REFERENCIAS 1. La Nueva Internet, http://businessglobal.com/Formación% 20 emp.../mejorar_velocidad_la_nueva_internet. html 2. World:Informe, www.idg.es/iworld/199801/informe/internet2.asp 3. Introducción a Internet2, http://redaccion2.uc3m.es/77arrobas/2/i2.htm 4. Internet2 para todos, http://diarioti.com/noticias/sep98/not980929a. htm 5. University Corporation for Advanced Internet Development. www.internet2.edu/ 6. Novatica 127: Internet2 (1ª. y 2ª. Parte), www.ati.es/novatica/1997/127/intdos.html www.ati.es/novatica/1997/128/intdos-2.html 7. Corporación Univeritaria para el Desarrollo de Internet (CUDI), www.internet2.edu.mx/ 45 �Elementos no-lineales en circuitos eléctricos y procesos iterativos Salvador Acha Daza* Resumen Este documento trata sobre la solución iterativa requerida en problemas donde se tienen elementos no-lineales en una red eléctrica. Se plantea el desarrollo de la ecuación no lineal en serie de Taylor y se retienen solamente los términos lineales. En el documento se hace uso de instrucciones del MATLAB para mostrar ejemplos numéricos e ilustrar el proceso de convergencia. terminales en función de la corriente que pasa por el elemento. Fig.1. Red lineal y elemento no lineal. Palabras clave: Método de Newton, convergencia cuadrática, elementos no-lineales, sistemas eléctricos. Un gran número de elementos eléctricos presentan un comportamiento no-lineal, entre dichos elementos se puede mencionar a los diodos, transitores, tiristores y cargas eléctricas cuya potencia o corriente depende de una manera no lineal del voltaje aplicado a sus terminales, de la corriente que circula por ellos, o de la frecuencia de operación. Así, es importante tener procedimientos iterativos que tengan una convergencia rápida y confiable para encontrar el punto de equilibrio o punto solución; a diferencia de procesos iterativos tipo Gauss, que presentan una convergencia lenta y en ocasiones, errática. Las ventajas mostradas en el artículo son las de justificar un método con convergencia cuadrática y la interpretación para el proceso iterativo por medio de circuitos acompañantes; los cuales son términos familiares para ingenieros electricistas. Fig.2. Equivalente de Thévenin para la red lineal y elemento no lineal. De la Figura 2*, la ecuación que debe satisfacerse es: v km = f (ikm ) = VTh − rTh ikm (1) La naturaleza no lineal del problema requiere del proceso iterativo, ya que la corriente ikm aparece en ambos lados de la ecuación, y se supone que no es posible despejarla. Para resolver el problema se desarrolla en serie de Taylor1,2 la ecuación (1), y se desprecian los términos de orden superior, con lo cual se obtiene la expresión linealizada (2). Si se conoce o puede calcularse un valor de arranque para irkm se inicia el proceso iterativo. r +1 r r = f (ikm ) + f ' (ikm )∆ikm vkm (2) donde 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Por medio de un ejemplo sencillo de una red lineal con elemento no lineal, que se muestra en la Figura 1, se plantean los pasos principales que ilustran el tipo de problemas; suponiendo voltaje en 46 r +1 r ∆ikm = ikm − ikm (3) * Programa Doctoral en Ingeniería Eléctrica, FIMEUANL. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Salvador Acha Daza r +1 Al despejar ikm r r +1 ) f (ikm v km 1 r +1 r r +1 + = jr + i km = i km − vkm ' r ' r ' r f (ikm ) f (i km ) f (i km ) lineal, definido por v 20 = f (i20 ) = i20 y con derivada dada por la siguiente expresión: f ' (i20 ) = (4) 1 2 i20 En (4) se tiene una forma que puede interpretarse en términos de circuito equivalente, con jr como una fuente de corriente cuyo valor depende de la corriente conocida o supuesta, también de la función que describe al elemento no lineal y de la derivada de dicha función. Además se conecta en paralelo a la fuente de corriente una conductancia con valor que depende del recíproco r de la derivada de la función, f ' (ikm ). Fig.4. Ejemplo de equivalente Norton para proceso iterativo tipo Newton. Fig.3. Modelo Norton iterativo tipo Newton del elemento no-lineal. 1.1 EJEMPLO ILUSTRATIVO Para concentrarnos en el proceso iterativo solamente e incluir el equivalente Norton iterativo Fig.5. Circuito nodal con equivalente Norton para proceso iterativo. La ecuación nodal que resulta es: [ ] [ 4 r  r +1 r 2 + i 20  3  V2 = 2 − j o bien tipo Newton del elemento no lineal; se supone que la red lineal se describe por medio del equivalente Thévenin. Se considera que existe elemento no Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 [ ] [ 4 r  r +1 r = 2 + i20  3 + 2 i20  V2 ] ] (5) 47 �Elementos no-lineales en circuitos eléctricos y procesos iterativos r +1 i20r1=-i20r+2*sqrt(i20r)*vr1; Una vez conocido el voltaje del nodo 2, V2 , que coincide con el voltaje en terminales del %m Actualización de la corriente desaj=abs(i20r-i20r1); r +1 elemento no lineal v20 , se determina la corriente que pasa por el elemento; usando (4): r r +1 ) f (i20 v20 r +1 r r r r +1 + = −i20 + 2 i20 i20 = i20 − vkm ' r ' r f (i20 ) f (i20 ) (6) En caso de desear análisis gráfico del proceso de convergencia se puede sustituir en (6) la solución de voltaje dada por (5), es decir:    r  4 / 3 + 2 i  20   r +1 r r  = −i20 + 2 i20 i20  r 2 + i20 % Cálculo de diferencia entre iteraciones fprintf('%.0f %.8f %.8e %.8f\n',r,i20r1,desaj,vr1) Desaj v(iter) i20r=i20r1; end iter i(iter) 0 1.80000000 1 0.73857296 1.06142704e+000 0.94607028 2 0.80364853 6.50755703e-002 0.89726360 3 0.80425961 6.11086054e-004 0.89680529 4 0.80425966 4.95332981e-008 0.89680525 (7) Se muestra instrucciones de MATLAB6, para solución del voltaje V2 usando la expresión (5), con (0) valor inicial de la corriente i20 = 1.8 . Se obtienen gráficas de (7) con la forma y = x , e Gráficas para interpretar el proceso iterativo: x=linspace(0,2,100); y1=x; y2=-x+2*sqrt(x)*((2+x)/(4/3+2*sqrt(x))); plot(x,y1,x,y2) y = − x + 2( 2 + x ) x /( 4 / 3 + 2 x ) , que es una representación gráfica del proceso iterativo. % r es el contador de iteraciones i20r=1.8;% Valor inicial de la corriente desaj=1000;% fprintf('iter fprintf('%.0f i(iter) Desaj v(iter)\n') %.8f\n',0,i20r) for r=1:10 if desaj<=1e-5 break end vr1=(2+i20r)/(4/3+2*sqrt(i20r)); % Cálculo de voltaje nodal 48 Fig.6. Gráficas para explicar la dinámica del proceso iterativo. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Salvador Acha Daza Se observa que el punto solución es un punto de atracción y se logra convergencia iniciando a la izquierda o a la derecha del mismo. 2. CORRIENTE EN FUNCIÓN DEL VOLTAJE Existe la posibilidad de describir al elemento no lineal, como una corriente en función del voltaje; lo cual se ilustra en la figura 7. Computacionalmente es más eficiente un desarrollo en serie de Taylor para (8) reteniendo solamente los términos de primer orden, pero se requiere de valor conocido para vrkm para iniciar el proceso iterativo. r +1 r r r ) + g ' (v km )∆v km ikm = ikm + ∆ikm = g (v km (9) r +1 r donde: ∆vkm = vkm , por lo cual: − vkm r +1 r r r r r +1 r r +1 ) v km ) vkm ) v km = ikm − g ' (v km + g ' (v km = j r + g ' (v km ikm (10) Fig.7. Equivalente Thévenin de Red lineal, y elemento no-lineal en función de voltaje. De (10) se obtiene el circuito equivalente de la figura 9, con jr como una fuente cuyo valor depende del voltaje conocido o supuesto, de la función que describe al elemento no lineal y la derivada de dicha función. Además, en paralelo, se conecta una conductancia con valor que depende del recíproco r de la derivada de la función, g ' (v km ). Fig.8. Característica del equivalente Norton y del elemento no-lineal. Ecuación que debe satisfacerse: ikm = g (v km ) (8) En ocasiones hay la tendencia a plantear proceso iterativo con base a la figura 8, sin embargo, este tipo de algoritmos tiene convergencia lenta. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 Fig.9. Equivalente Norton iterativo tipo Newton para el elemento no-lineal. 49 �Elementos no-lineales en circuitos eléctricos y procesos iterativos 2.1. EJEMPLO ILUSTRATIVO Para establecer el proceso iterativo e incluir el equivalente iterativo de Newton del elemento no lineal se supone la red lineal de la figura 4, descrita por medio del equivalente Thévenin. Se considera elemento no lineal, el cual está definido por i20 = g (v 20 ) = e v 20 − 1 y con derivada dada por: g ' (v 20 ) = e v 20 . La ecuación nodal que resulta es: [ ] r  r  4 v 20 v 20 r +1 r r  2 = − + + e V i e v 20 20    2 3     (11) Con el voltaje del nodo 2, que coincide con el voltaje en terminales del elemento no lineal, se determinan los valores para la expresión iterativa, (11). [ ] 4 vr  V2r +1 =  + e 20  −1  3 r r  v 20 v 20 r  2 ( 1 ) − − + e e v20     (12) Para el análisis gráfico del proceso de convergencia se puede partir de (12), en la forma: [ ] 4 vr  r +1 =  + e 20  v 20  3 −1 r  v 20 r  3 (1 − v 20 ) − e    (13) clear % r es el contador de iteraciones v20r=1.0; Fig.10. Ejemplo de equivalente Norton iterativo tipo Newton. % Valor inicial del voltaje desaj=1000; fprintf('iter fprintf('%.0f % v(iter) Desaj i(iter)\n') %.8f\n',0,v20r) for r=1:10 if desaj<=1e-5 break end jr=(exp(v20r)-1)-exp(v20r)*v20r; vr1=(2-jr)/(4/3+exp(v20r)); % Voltaje nodal ir1=jr+exp(v20r)*vr1; % Actualización de la corriente Fig.11. Circuito nodal para proceso iterativo, iteración r-ésima. 50 desaj=abs(vr1-v20r); % Cálculo de diferencia entre iteraciones Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Salvador Acha Daza fprintf('%.0f %.8f %.8e %.8f\n',r,vr1,desaj,ir1) v20r=vr1; end iter v(iter) Desaj i(iter) 0 1.00000000 1 0.74044545 2.59554553e-001 1.01273940 2 0.71591922 2.45262321e-002 1.04544105 3 0.71573411 1.85105859e-004 1.04568785 4 0.71573410 1.03731914e-008 1.04568787 x=linspace(0,2,100); y1=x; y2=(3-exp(x).*(1-x))./(exp(x)+4/3); plot(x,y1,x,y2) 4.- CONCLUSIONES En el trabajo se ha mostrado la obtención de circuitos equivalentes para interpretar el comportamiento de un proceso iterativo. En este trabajo la linealización se lleva a cabo por medio de un desarrollo en serie de Taylor para la función no lineal, y se retiene solamente el término lineal. El proceso de convergencia es cuadrático, según se demuestra en otras publicaciones1,2, y en éste trabajo se ilustra gráficamente el proceso de convergencia del método de Newton. Al aplicar el método a circuitos eléctricos no lineales se muestra el punto de atracción que representa la solución del sistema de ecuaciones no lineales. REFERENCIAS 1. F. S. Acton, Numerical Methods that Work, Harper and Row, 1970. 2. S. Acha, Solución de Ecuaciones Polinomiales, (Método de Newton), Reporte Técnico, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia Mich., Julio 1979. 3. Robert L. Devaney, Chaos, Fractals and Dynamics Computer Experiments in Mathematics, Addison-Wesley, 1990. 4. T. L. Pillage, R. A. Rohrer, C. Visweswariah, Electronic Circuit & System Simulation Methods, McGraw-Hill, 1995. Fig.12. Gráfica del proceso iterativo. para explicar la dinámica La gráfica del proceso iterativo muestra un punto de atracción al cual se llega iniciando a la izquierda o a la derecha del punto solución. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 5. H. W. Dommel, "Nonlinear and time-varying elements in digital simulation of electromagnetic transients," IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. 90, No. 6, pp. 2561-2567, November/December 1971. 6. The Student Edition of MATLAB, Version 5, User's Guide, The Math Works Inc., 1997. 51 �CONOCER: Consejo de Normalización y Certificación de Competencia Laboral Manuel Fraustro Sánchez* normas que expresen los requerimientos necesarios para el correcto desempeño de funciones productivas. Estas normas permitirán evaluar el nivel de competencia, independientemente de la forma en que la hubieren adquirido. ANTECEDENTES El Proyecto de Modernización de la Educación Técnica y la Capacitación (PMETYC) es una respuesta de los trabajadores, empresarios y gobierno para ampliar las posibilidades de incorporación, desarrollo y permanencia de los individuos en el empleo, y para mejorar los niveles de productividad y competitividad de las empresas y de la economía nacional en su conjunto. La instancia encargada de promover y consolidar estas acciones es el Consejo de Normalización y de Certificación de Competencia Laboral (CONOCER), cuyo propósito es planear, operar, fomentar y actualizar los sistemas de normalizado y de certificación de competencia laboral que forman parte del PMETYC. CONOCER El Consejo de Normalización *y Certificación de Competencia Laboral, fue instalado el 2 de agosto de 1995. Está Integrado por: El PMETYC se desarrolla en forma coordinada por las Secretarías de Educación Pública (SEP) y del Trabajo y Previsión Social (STPS), publicándose en el Diario Oficial de la Federación en agosto de 1995.1 El proyecto pretende transformar, con el apoyo y participación de los sectores empresarial, laboral y educativo, los procesos de formación y capacitación de nuestro país, impulsando una nueva relación empresatrabajador-escuela. • 6 Representantes del Sector Empresarial El objetivo fundamental de PMETYC es impulsar un proceso de cambio capaz de convertir la formación de los recursos humanos en el eje central del progreso personal y profesional de los trabajadores, así como del aumento de la productividad y la competitividad de las empresas mexicanas. • Promover y apoyar técnica y financieramente la constitución y funcionamiento de Comités de Normalización por rama de actividad económica o área de competencia, a fin de impulsar la definición de Normas Técnicas de El PMETYC propone que los sectores productivos (trabajadores y empresarios) definan 52 • 6 Representantes del Sector Social (5 del obrero y 1 del agropecuario) • Los titulares de las 6 Secretarías de Estado.2 Sus Objetivos Centrales son: • Planear, organizar y coordinar los Sistemas de Normalizado y de Certificación de Competencia Laboral, asegurando la calidad, transparencia y equidad de los mismos * Presidente de la Federación de Colegios de Ingenieros Mecánicos Eléctricistas de la República Mexicana, A.C. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.7 �Manuel Fraustro Sánchez Competencia Laboral (NTCL) de carácter nacional. • Apoyar la adopción y difusión de NTCL en los ámbitos educativo y productivo. y apoyar técnica y • Promover metodológicamente la creación y operación de Organismos Certificadores y Centros de Evaluación. Un comité de Normalización se integra por representantes de los trabajadores, de los empresarios y del sector educativo de una misma rama productiva o área de competencia. El CONOCER cuenta con Reglas Generales y Específicas, que son los documentos que establecen las bases conceptuales y metodológicas para el desarrollo de los Sistemas, y que definen sus lineamientos de operación y atribuciones. Para su funcionamiento, cuenta con una Junta Directiva, de carácter permanente, y uno o varios Grupos Técnicos, que varían de acuerdo con las funciones a normalizar. COMITÉS DE NORMALIZACIÓN Un Comité de Normalización es un organismo representativo de los trabajadores y empresarios de un área ocupacional determinada o de una rama de actividad económica, reconocido por el Consejo de Normalización y Certificación de Competencia Laboral (CONOCER) para definir y presentar propuestas de Normas Técnicas de Competencia Laboral (NTCL) de carácter nacional. Los objetivos de los Comités de Normalización son: • Determinar con precisión las funciones productivas del área ocupacional a normalizar y orientar la evaluación, certificación y desarrollo de los conocimientos, habilidades y destrezas de los trabajadores, así como brindar información a las instituciones educativas para que adecúen su oferta de formación y capacitación a la demanda. • Desarrollar, formular y proponer proyectos de NTCL de carácter nacional, de acuerdo a la metodología definida en las Reglas Generales y Específicas de los Sistemas Normalizado y de Certificación de Competencia Laboral. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.7 La Junta Directiva se integra asegurando la mayor representatividad de los sectores empresarial y laboral de la rama o área en cuestión, respetando sus características, su ámbito geográfico y su participación en el sector productivo. Los Grupos Técnicos están integrados por personal con gran experiencia en el trabajo y con profundo conocimiento de la función por normar. Se han instalado Comités de Normalización en las Industrias Azucarera y Alcoholera, del Vestido, del Calzado, Farmacéuticas, del Mueble, Ferroviaria, del Comercio al Menudeo, Minera, Química, de las Artes Gráficas, de la Construcción, Textil y Siderúrgica en los sectores Turismo, Pesca y del Autotransporte de Carga, así como en las áreas de Mantenimiento Electromecánico (tecnología mecánica) y de servicios de Seguridad, Higiene Ocupacional y Medio Ambiente. Así mismo, se realizan acciones para llevar a cabo la instalación paulatina de Comités, en las Industrias de Hidrocarburos, Metalúrgica, de la Conservación de Alimentos, del Juguete y Automotriz; así como en los sectores de Agua, Bursátil, Banca, Seguros, Forestal, Silvicultura y Transportación Marítima, entre otras, con el propósito de conformar en los próximos tres años 60 Comités de Normalización, de un total estimado de 70. 53 �CONOCER: Consejo de Normalización y Certificación de Competencia Laboral NORMAS TÉCNICAS DE COMPETENCIA LABORAL Una Norma Técnica de Competencia Laboral es un documento elaborado por un Comité de Normalización de Competencia Laboral en consulta con el sector productivo correspondiente, aprobado por el Consejo de Normalización y Certificación de Competencia Laboral y sancionado por los Secretarios de Educación Pública y del Trabajo y Previsión Social, que establece para uso común y repetido en todo el territorio de los Estados Unidos Mexicanos las características y las directrices para la evaluación de la competencia laboral. La Norma Técnica de Competencia Laboral debe reflejar: • La competencia para realizar la actividad referida por la función. • La competencia para administrar los recursos requeridos para el trabajo y el trabajo mismo. • La competencia para trabajar en un marco de seguridad e higiene y de protección al medio ambiente. • La competencia para desempeñarse en un ambiente organizacional, para relacionarse con terceras personas y para resolver situaciones contingentes. • La aptitud para transferir la competencia de un puesto de trabajo a otro. • La aptitud para responder positivamente a los cambios tecnológicos y en los métodos de trabajo. Una Norma Técnica de Competencia Laboral se expresa generalmente como Calificación Laboral. La Calificación Laboral estará integrada por Unidades de Competencia y éstas a su vez por Elementos de Competencia. Para propósitos del Sistema Normalizado y de Competencia Laboral se considerará como Elemento de Competencia el conjunto integrado por el título del Elemento de Competencia y los componentes siguientes: • • • • • • • • • Criterios de desempeño. Campo de aplicación. Evidencias por desempeño. Evidencias por producto. Evidencias de conocimientos. Evidencias de actitudes. Lineamientos para la evaluación. El glosario (opcional). Las condiciones físicas relevantes del candidato (opcional). Hasta el mes de julio de 1999, el Consejo de Normalización y Certificación de Competencia Laboral (CONOCER), ha aprobado 203 Calificaciones de Competencia Laboral, desarrolladas por 49 Comités de Normalización. Del total de Calificaciones, 161 han sido publicadas en el Diario Oficial de la Federación (DOF) y las 42 restantes se encuentran en proceso de sanción por los Secretarios de Educación Pública y del Trabajo y Previsión Social. Las Calificaciones Laborales se integran en un Sistema Nacional de Calificaciones estructurado con base en una matriz de Calificaciones definida por áreas, subáreas y niveles de competencia. 54 Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.7 �Manuel Fraustro Sánchez LA CERTIFICACIÓN DE COMPETENCIA LABORAL certificación de su competencia o debe prepararse más para alcanzarla. La certificación de competencia laboral es el reconocimiento formal de los conocimientos habilidades, destrezas y aptitudes adquiridos mediante diferentes procesos y demostrados por un individuo en el desempeño de una función productiva, conforme a una Norma Técnica de Competencia Laboral. Es decir, la certificación es el reconocimiento a la competencia adquirida por los individuos en el trabajo, en la escuela y/o por métodos autodidactas. Los interesados en certificarse (trabajadores en activo, los que no tienen empleo y los estudiantes) podrán dirigirse a un Organismo Certificador, a los Centros de Evaluación acreditados y oficinas de los Servicios Estatales de Empleo. Allí, se les elaborará un diagnóstico previo, después canalizarlos a las instancias de evaluación, que valorarán su desempeño. En caso de cumplir con los requisitos establecidos en las Normas Técnicas de Competencia Laboral, la instancia evaluadora informará y el Organismo Certificador tramitará la expedición de su certificado ante el CONOCER, para que éste sea otorgado, posteriormente, por el Organismo Certificador. La certificación de la competencia laboral será voluntaria, dependiendo del interés del trabajador por obtener un documento que reconozca sus conocimientos, habilidades, destrezas y aptitudes. Dicha certificación estará a cargo de Organismos Certificadores, los cuales serán independientes de los responsables de la normalización y de la capacitación. Estos organismos serán acreditados por el CONOCER, como organizaciones con capacidad técnica y administrativa que permita asegurar la validez y la confiabilidad de los procesos de evaluación y certificación. Así mismo, contarán con la infraestructura suficiente para manejar los sistemas de seguimiento y registro de información pertinentes, así como el control de calidad. Los individuos que de manera voluntaria decidan certificar su competencia, deberán incorporarse a un proceso de evaluación realizado por los Centros de Evaluación o Evaluadores Independientes acreditados por los Organismos Certificadores. Durante este proceso se recogerán evidencias a cabo en el lugar de trabajo o en condiciones similares a éstas. Con base en los resultados de la evaluación se determinará si el individuo es competente, es decir, si se le otorga la Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.7 Los certificados de competencia laboral tendrán validez en todo el país, al tener como base para su expedición las Normas Técnicas de Competencia Laboral con carácter nacional y las Reglas Generales y Específicas de los Sistemas Normalizado y de Certificación de Competencia Laboral3 aprobadas por el CONOCER. Su reconocimiento a nivel internacional dependerá de la reglamentación existente en cada país. En el mercado laboral, el certificado proporcionará información sobre las necesidades reales de calificación del personal del sector productivo, de modo que pueda adecuar sus servicios y asegurar su pertinencia. El que el trabajador cuente con la información precisa sobre sus capacidades laborales, como consecuencia de haber participado en un proceso de evaluación y certificación en forma voluntaria, le podrá brindar la oportunidad de progresar dentro de la empresa, en un sector de actividad o área de competencia. 55 �CONOCER: Consejo de Normalización y Certificación de Competencia Laboral Aunque los empresarios no están obligados a contratar personal certificado, al hacerlo mejorarán sus estándares de calidad y eficiencia e incrementarán su productividad y su competitividad. Las empresas podrán otorgar mayores incentivos a aquellos trabajadores certificados, a fin de reconocer su esfuerzo y motivar su mejor desempeño. ORGANISMOS CERTIFICADORES La certificación de competencia laboral es realizada por los Organismos Certificadores. El Organismo Certificador es una entidad que actúa de tercera parte, es decir, no tiene participación funcional ni jerárquica en la capacitación y la evaluación de los individuos a quienes certifica. El Organismo Certificador puede atender la demanda de certificación en una o más áreas de competencia laboral, cuando cuente con la infraestructura necesaria para ello. Para realizar la certificación el Organismo Certificador debe acreditar a Centros de Evaluación y/o a Evaluadores Independientes, quienes realizarán las funciones de capacitación y evaluación de la competencia laboral. Las responsabilidades Certificadores son: • • • • 56 de los • Realizar verificaciones externas a las entidades de evaluación que acredite. • Para acreditarse como Organismo Certificador, la entidad interesada, debe demostrar el cumplimiento de los siguientes requisitos: • Ofrecer Garantías de Imparcialidad de los Procedimientos de Evaluación y Certificación. Tener Capacidad Técnica y Personal Competente Contar con Infraestructura Administrativa y Física Suficiente • Ofrecer Garantías a los Usuarios del Servicio y a la Sociedad en General Los Organismos Certificadores son instituciones que demostraron ante el Consejo de Normalización y Certificación de Competencia Laboral (CONOCER) que cumplen los requisitos señalados, para realizar la certificación de la competencia laboral y en consecuencia, son acreditados para realizarla. Estos Organismos deberán asegurar que actuarán con independencia de los procesos de la evaluación y la capacitación y de la relación jerárquica de los individuos que buscan la certificación, así como demostrar capacidad técnica, contar con personal competente e infraestructura administrativa y física para el control y manejo de los procesos de certificación de competencia laboral. A esta fecha existen ocho Organismos Certificadores. Organismos Asegurar y garantizar la calidad de: La acreditación de entidades de evaluación, el proceso de evaluación que realicen las entidades acreditadas a través de la Verificación Externa. La certificación de los individuos. Coadyuvar a que la certificación alcance credibilidad y reconocimiento social. CENTRO DE EVALUACIÓN EVALUADORES INDEPENDIENTES Y La evaluación de competencia laboral es realizada por Centros de Evaluación y por Evaluadores Independientes. Centro de Evaluación es una persona moral, que puede con base en Normas Técnicas de Competencia laboral, realizar procesos de Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.7 �Manuel Fraustro Sánchez Las responsabilidades del Centro de Evaluación y del Evaluador Independiente son: • capacitación y evaluación o sólo la evaluación, de acuerdo con la necesidad de cada candidato. Evaluador Independiente es una persona física, cuya función es la evaluación de la competencia laboral de los individuos, conforme a las Normas Técnicas de Competencia Laboral establecidas. Los Centros de Evaluación y los Evaluadores Independientes que demuestren ante el Organismo Certificador que poseen la capacidad técnica y al personal competente, para realizar la evaluación serán acreditados para realizarla. Los Centros de Evaluación y los Evaluadores Independientes pueden atender la demanda de evaluación en una o más áreas de competencia laboral, cuando cuenten con la infraestructura necesaria para ello. Para acreditarse como Centro de Evaluación o Evaluador Independiente, los interesados deben demostrar el cumplimiento de los siguientes requisitos: • • • • Ofrecer garantías de imparcialidad de los procedimientos de evaluación. Tener capacidad técnica y personal competente. Contar con infraestructura administrativa y física suficientes. Ofrecer garantías a los usuarios del servicio y a la sociedad en general. Ingenierías, Enero-Marzo 2000, Vol. III, No.7 Asegurar y garantizar la confiabilidad y confidencialidad de todas las operaciones llevadas a cabo por sus integrantes en la evaluación de la competencia laboral.. • Garantizar la realización de verificaciones internas al proceso de evaluación. Las instituciones y organizaciones que pueden solicitar acreditación como Centro de Evaluación son: instituciones educativas oficiales, instituciones educativas incorporadas, empresas y centros de capacitación. Toda persona física puede solicitar acreditación como Evaluador Independiente. la PARA MÁS INFORMACIÓN Oficinas del CONOCER: Rosaleda 34, Col. Lomas Altas, México, D.F., C.P. 11950 Tels.: 259-80-57 y 570-08-40. Fax. 570-08-50 E-mail:conocer1@rtn.net.mx info@conocer.org.mx INTERNET: WWW.conocer.org.mx REFERENCIAS 1.- Acuerdo Intersecretarial SEP-STPS, publicado en el Diario Oficial de la Federación el 2 de agosto de 1995, México. 2.- CONOCER, Folleto Informativo, sin fecha, México. 3.- Reglas Generales y Específicas de los Sistemas Normalizado y de Certificación de Competencia Laboral, publicados en el Diario Oficial de la Federación el 3 de septiembre de 1995, México. 57 �El Premio Nacional de Tecnología Miguel A. Palomo González*♦ ANTECEDENTES En 1999 se realizó la primera edición del Premio Nacional de Tecnología (PNT) el cual es el reconocimiento más importante que se otorga en México a las empresas que se distinguen por el buen uso y gestión de sus recursos tecnológicos, por mejoras en sus procesos, productos o servicios. El PNT nace en 1998, después de dos años de esfuerzos conjuntos por parte de la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial (SECOFI), el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), la Fundación Mexicana para la Innovación y Transferencia de Tecnología en la Pequeña y Mediana Empresa (FUNTEC) y la Asociación Mexicana de Directivos de Investigación Aplicada y Desarrollo Tecnológico (ADIAT). Además de distinguir a las empresas por su gestión tecnológica, se busca promover el desarrollo del área tecnológica por ser clave en el desarrollo competitivo de la empresa. EL PROCESO En el primer mes♦ del año se publica la convocatoria para que las empresas interesadas llenen la solicitud correspondiente y presenten un reporte escrito de acuerdo al modelo solicitado por la Oficina del PNT. Las Empresas se deben inscribir en la categoría que corresponda a su principal giro (Industrial o de Servicios) y a su tamaño (pequeña, mediana o grande). Lo cual significa que, en principio, se otorgará el Premio en seis categorías. La evaluación y selección de las empresas candidatas al premio se realiza en dos etapas. ♦ El Dr. Miguel A. Palomo González fue seleccionado para formar parte del Grupo Evaluador del Premio Nacional de Tecnología, edición 1999 58 En la primera etapa, el reporte escrito que presenta la empresa es analizado, diagnosticado en sus áreas fuertes como de oportunidad, y evaluado por un equipo de especialistas independientes, seleccionados y capacitados para este propósito; y En la segunda etapa, las empresas seleccionadas son visitadas por el equipo evaluador que analizó el reporte escrito, quienes corroboran la información presentada por la empresa y aclararán algunas dudas emanadas de la evaluación original. La evaluación de las empresas concursantes la realiza el Grupo Evaluador, un grupo de reconocidos* especialistas en materia de Administración de Tecnología de toda la República, los cuales son miembros del sector privado y académico. El Grupo se divide en seis Equipos, uno por categoría.Finalmente, con toda la información generada durante el proceso de evaluación, el Grupo Evaluador presenta una propuesta de las empresas ganadoras al Consejo de Premiación, presidido por el Secretario de Comercio y Fomento Industrial, e integrado por el Director General del CONACYT, * . Profesor de la Jefatura de Ingeniería Industrial, en la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL. e-mail: mpalomo@ccr.dsi.uanl.mx Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Miguel A. Palomo González quien funge como vicepresidente, los presidentes de FUNTEC y de ADIAT, y un Secretario Técnico designado por el Presidente del Consejo de Premiación. Su fallo es definitivo e inapelable. Todas las empresas participantes reciben un reporte de retroalimentación, con base a la información presentada y generada durante el proceso, elaborado por el equipo de especialistas. El Premio es entregado por el Presidente de los Estados Unidos Mexicanos, en ceremonia solemne en la Residencia Oficial de Los Pinos, a finales del año. En la edición 1999 se premiaron a las siguientes empresas participantes: Probiomed S.A. de C.V. (Industria Pequeña), Vitromatic Comercial S.A. de C.V. (Industria grande), Proazúcar S.A. de C.V. (Pequeña de Servicios) y Promoción y Operación S.A. de C.V. (Grande de Servicios) La Oficina del PNT es la responsable de coordinar el proceso de evaluación y premiación, así como de las actividades de promoción y difusión del certamen y de las ganadoras. Sin lugar a dudas el PNT es un reconocimiento importante en sí, también representa una herramienta de trabajo para mejorar la gestión de los recursos tecnológicos de la empresa durante la innovación de sus procesos, de sus productos, de sus servicios y de sus tecnologías administrativas, con el objetivo de crear una ventaja tecnológica competitiva dentro del contexto de la globalización de los mercados actuales. Mayores informes con el Lic. Javier López Parada, Director del PNT, Tel. 5229-6100 Ext. 3072, 3073 y 3074; fax: 5229-6110; e-mail: jlopez@secofi.gob.mx. AVISO A LOS COLABORADORES A partir del número 8 de la revista INGENIERIAS los artículos recibidos serán sujetos a un arbitraje del tipo doble anónimo (autor anónimo, árbitros anónimos) y, en caso de resultar aprobados por los arbitros, a una revisión de estilo. Dado que uno de los posibles veredictos del proceso de arbitraje es que se rechace en forma definitiva, lo que implica que no se aceptará una nueva versión, es importante para los autores revisar a conciencia el artículo antes de enviarlo a la revista. El Consejo Editorial Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 59 �La FIME ante el siglo XXI Jesús Moreno López* INTRODUCCIÓN La educación en México ha sido uno de los puntos centrales de los programas nacionales desde 1971, siendo la Asociación Nacional de Instituciones de Educación Superior (ANUIES) el organismo encargado del análisis y visión de este nivel de estudios. En 1972, en Tepic, en un congreso de la ANUIES, se tomaron diversos acuerdos, entre ellos, el establecimiento de un máximo y mínimo de cursos para los programas de licenciatura, tomando como base la necesidad de permitir al alumno ser el responsable de su formación, invitando al aprender a aprender y al desarrollo de habilidades. Con ese mismo objetivo en los programas curriculares, se estableció la necesidad de disminuir la carga académica, generar una currícula generalista (no tendiente a la especialización) y la flexibilidad que permita escoger al alumno las materias de su interés, buscando asegurar para el estudiante un desempeño efectivo; también se propuso la inclusión de materias generales que le den a los estudiantes una formación integral y una visión de compromiso con la sociedad. Posteriormente se crearon organismos como CONPES (Coordinación Nacional para la Planeación de la Educación Superior), CONAEVA (Comisión Nacional para la Evaluación), COEPES (Consejo Estatal para la Planeación de la Educación Superior), CIEES (Comités Interinstitucionales para la Evaluación de la Educación Superior), y CACEI (Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería), que buscan fortalecer la educación nacional proponiendo lineamientos que faciliten el desarrollo y el quehacer de las instituciones, reconociendo la importancia de la homologación de los programas de licenciatura a nivel nacional, lo que permitirá la movilidad de alumnos y docentes. 60 FIME-SIGLO XXI En la Facultad de *Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL., la reforma académica constituye una de las actividades previstas en su Plan de Desarrollo, congruente con la VISIÓN 2006 de la propia Universidad con la cual se busca aumentar la calidad educativa. En dicho esquema los estudiantes de primer ingreso deberán pasar por un proceso de evaluación, aplicado por un organismo externo a las universidades, en el caso de la UANL, el College Board, con sede en Puerto Rico, mientras que los docentes deberán cumplir con los criterios de PROMEP (Programa de Mejoramiento del Profesorado), respecto al nivel de estudios mínimo requerido y la experiencia profesional en el área del conocimiento que estén enseñando. La administración de la Facultad, a su vez, se compromete a proporcionar la infraestructura necesaria para el cumplimiento de dicho plan, siendo determinante para ello mejorar su capacidad de vinculación con el entorno. * Secretario Académico de la FIME-UANL Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Jesús Moreno López PROGRAMAS PROPUESTOS Con el fin de ofertar a los alumnos programas que satisfagan la demanda del entorno, se proponen las siguientes carreras: Ingeniero Mecánico Electricista, Ingeniero Mecánico Administrador, Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones, Ingeniero en Electrónica y Automatización, Ingeniero Administrador de Sistemas, Ingeniero en Materiales e Ingeniero en Manufactura. En los nuevos programas se establecen opciones de orientación en cada una de las carreras, proponiendo un paquete de materias fundamentales para el futuro ingeniero, además de un amplio menú de materias complementarias. Por otra parte, el número de créditos a cursar se disminuye, invitando al alumno a su propia búsqueda del conocimiento y de habilidades a desarrollar o mejorar. PERFIL DEL ESTUDIANTE DE LA FIME Los programas curriculares ofrecidos en la FIME demandan estudiantes comprometidos con su propio desarrollo profesional. Los estudiantes estarán en la posibilidad de diseñar su propio curriculum, eligiendo las asignaturas que más lo acerquen a su interés, en función de su propia historia académica o su inclinación hacia un área específica de la carrera que haya elegido. Por su parte, la Facultad deberá ofrecer un amplio menú de opciones, a fin de que los estudiantes tengan la posibilidad de conformar su carrera, dentro de las limitantes necesariamente impuestas por los recursos tanto materiales como humanos. Los estudiantes que ingresen a la FIME deberán poseer un conocimiento adecuado de Matemáticas, Física y Química, así como suficiente habilidad de comunicación oral y escrita, pero sobre todo, deberán estar dispuestos a mejorar sus conocimientos y a desarrollar las habilidades Ingenierías, Enero-Abril 1999, Vol. II, No.3 profesionales y personales que se demandan en el entorno empresarial y social, en general. Por otra parte, la práctica de la ingeniería demanda disciplina personal, claridad en los objetivos propios, orden en las ideas, visión global de la ciencia y la tecnología, así como la aplicación de ciencias básicas (especialmente la Física y las Matemáticas), la aplicación de teoría de sistemas y un ferviente propósito de mantenerse actualizado en la disciplina elegida como campo profesional, pero sobre todo, demanda la conciencia de que la generación y aplicación de nuevas tecnologías, por parte de los ingenieros, debe ser para mejorar la calidad de vida de la humanidad, cuidando especialmente el desarrollo armónico del ambiente. Los alumnos que sean admitidos en la FIME recibirán apoyo de parte de la institución, para que la elección que hagan de su carrera sea la más adecuada a sus intereses personales, pero además, se les proporcionará asesoría por los maestros, tanto en los cursos académicos que inscriban como en metodologías de estudio y orientación profesional. PERFIL DEL MAESTRO DE LA FIME Tanto la UANL en su VISIÓN 2006, como la FIME en su Plan Integral de Desarrollo, consideran como prioritaria la formación de los docentes en técnicas de enseñanza y evaluación, así como su actualización en las asignaturas impartidas. Por la misma razón, la institución se ha preocupado por promover y facilitar la incorporación de sus maestros en estudios de posgrado, tanto en maestría como en doctorado. Además, la UANL y por ende la FIME, deben cumplir con los criterios señalados por PROMEP para los docentes que laboren en el nivel superior, así como con los criterios señalados por los organismos acreditadores, nacionales e 61 �La FIME ante el siglo XXI internacionales. En la actualidad es imprescindible que los docentes de licenciatura posean como mínimo el grado de maestría en el área del conocimiento que es objeto de su labor de enseñanza. En ciertos niveles, por otra parte, los organismos mencionados demandan que los docentes posean también experiencia profesional, como haber o estar laborando en una empresa en la que se apliquen los conocimientos relacionados con la asignatura que se imparte, o desarrollen asesoría técnica en ese campo; esto es obligado, por ejemplo, en las asignaturas de ingeniería aplicada. Adicionalmente, la reforma académica en la FIME requiere que los maestros asuman nuevos roles, como las tutorías a los alumnos de reciente ingreso a la Facultad, y las tutorías a los estudiantes que se encuentren en las etapas intermedia o final de su carrera. Por otra parte, los maestros deberán, en lo posible, combinar la docencia con la investigación, sea científica o educativa y, como consecuencia de esto, elaborar y presentar ponencias en simposios o congresos, así como escribir reportes técnicos y ensayos o artículos científicos, que puedan publicarse en revistas de circulación nacional o internacional. Aunque a la fecha, febrero de 2000, la FIME ha recibido una cantidad importante de equipo, obtenido con fondos de PROMEP y FOMES (Fondo para el Mejoramiento de la Educación Superior), estamos todavía lejos de tener toda la infraestructura demandada por los estudiantes y los docentes, por lo que deberemos redoblar los esfuerzos y ser aun más creativos y eficaces en nuestro trabajo diario. La FIME, por otra parte, deberá dar las facilidades necesarias para que los estudiantes desarrollen las nuevas habilidades demandadas por el entorno profesional y deberá estar atenta a los cambios que se presentan a diario en la tecnología, para asimilarla lo más rápidamente posible, e incorporar los conocimientos nuevos a las asignaturas de las diferentes carreras. Nuestra Facultad es reconocida nacional e internacionalmente, tanto por otras instituciones de educación superior como por la industria y la sociedad en general, por lo que en la medida que los involucrados -es decir, todos- nos incorporemos y comprometamos con la FIME, lo anterior será posible. Se espera, además, que los docentes desarrollen servicios técnicos y asesoría al sector productivo. CONCLUSIÓN Lo anteriormente expuesto plantea enormes retos para la FIME. Por una parte, deberá disponer de la infraestructura de aulas, laboratorios y administrativa para apoyar debidamente el desarrollo integral de sus estudiantes, y por otra, deberá disponer de los espacios, equipo, y servicios necesarios para el buen desempeño de sus maestros. 62 Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Enredándose Fernando J. Elizondo Garza* Desde mediados del siglo pasado la computación revolucionó el potencial de manejo y análisis de datos técnicos y por separado la capacidad de elaborar reportes ingenieriles más limpios y atractivos gracias a la aparición de los procesadores de palabras y los programas de cómputo de graficado y dibujo. Este programa de Microcal Software *ofrece una gran versatilidad y variedad de formatos para el graficado de datos técnicos. www.microcal.com A la entrada del 2000 nos encontramos ya con un grupo de programas que con mayor o menor capacidad nos ofrecen el integrar todos los aspectos antes mencionados para facilitar la elaboración de informes técnicos-científicos. A continuación se dan las direcciones de las páginas de internet de algunos de los programas más populares. Esta muy popular herramienta computacional además de su cada vez mayor número de módulos especializados para el análisis y despliegue de información técnica ofrece ahora herramientas para la adquisición directa de datos. www.mathaworks.com SPSS, el paquete de cómputo pionero para el análisis estadístico de datos ha ido evolucionando con los años, ampliando su capacidad de análisis y representación gráfica de datos al contexto tecnocientíficos con una variedad de módulos, por ejemplo para la realización de transformadas o la búsqueda de la mejor ecuación que describa los resultados de un experimento, etc. IDL (Interactive data Language) ofrece una plataforma para el desarrollo de sistemas de manejo de datos así como una serie de opciones para el despliegue sofisticado de información científica. www.rsinc.com/idl/ www.spss.com/software/ Este paquete disponible en plataforma Windows, Macintosh y Unix ofrece un manejo rápido de cálculos numéricos y simbólicos, así como el modelado, análisis, visualización y documentación de datos técnicos. www.wolfram.com/products/ Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 HiQ ofrece un ambiente para la solución de problemas en el cual se pueden analizar, visualizar y documentar problemas ingenieriles y científicos. www.ni.com/hiq/ * Director de la revista INGENIERIAS. FIME-UANL. E-mail: fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx 63 �Marco Legal Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica.♦ Parte II* CAPITULO IV COORDINACIÓN Y DESCENTRALIZACIÓN Artículo 21. ♦El Ejecutivo Federal, por conducto de las Secretarías de Hacienda y Crédito Público y de Educación Pública, del Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca, de Salud, de Energía u otras dependencias según corresponda, y/o el Conacyt, podrá celebrar convenios con los gobiernos de las entidades federativas y, a través de éstos, con los municipios, a efecto de establecer programas y apoyos específicos de carácter regional y local para impulsar el desarrollo y la descentralización de la investigación científica y tecnológica. Asimismo *se podrá prever que las acciones de coordinación contemplen el desarrollo de proyectos en los que participen los centros públicos de investigación en apoyo a los gobiernos de las entidades federativas, mediante la prestación de servicios o la asociación que convengan ambas partes. Podrán ser materia de los convenios la colaboración y coordinación en proyectos de investigación de interés regional con universidades u otras instituciones locales, cuando las mismas sean parte en la celebración de los convenios. En los convenios a que se refiere el párrafo anterior se determinarán, además de los objetivos comunes y las obligaciones de las partes, los compromisos concretos de financiamiento y de aplicación de los principios que se establecen en el artículo 4 de esta Ley. Artículo 22. El Conacyt podrá convenir con los gobiernos de las entidades federativas y de los municipios, el establecimiento y operación de Fondos Mixtos de fomento a la investigación científica y tecnológica, los cuales se integrarán y desarrollarán con aportaciones de las partes, en la proporción que en cada caso se determine. A dichos Fondos les será aplicable lo siguiente: ♦ * Publicado en el Diario Oficial de la Federación del día 21 de Mayo 1999. 64 En el número anterior de INGENIERÍAS se publicó la parte I de esta ley. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica I. Lo dispuesto por las fracciones I y II del artículo 16 y las fracciones I, III, IV, VI, VII Y VIII del artículo 18 de esta Ley, en lo conducente; II. En estos convenios se determinará el objeto del Fondo a constituirse, se establecerán las reglas de su operación y se aprobarán los elementos fundamentales que deberá contener el contrato respectivo, conforme a los principios que establece el artículo 4 de esta Ley. En las reglas de operación se precisarán los objetivos específicos de los proyectos, los criterios, los procesos e instancias de decisión para la realización de los proyectos y de su seguimiento; III. Solamente las instituciones, universidades públicas y particulares, centros, laboratorios, empresas públicas y privadas y demás personas que se encuentren inscritas en el Registro Nacional de Instituciones y Empresas Científicas y Tecnológicas que establece esta Ley podrán ser, mediante concurso, beneficiarios de los fondos a que se refiere este artículo y, por lo tanto, ejecutores de los proyectos que se realicen con recursos de esos fondos; IV. Los recursos de estos fondos deberán provenir tanto de recursos del presupuesto autorizado del Conacyt, como de recursos de la entidad federativa de que se trate en cada caso, en la proporción que en cada convenio se establezca. Los recursos de origen federal que se destinen a esos fondos serán aplicables por única vez y no tendrán el carácter de regularizables. Asimismo, podrán integrarse con aportaciones complementarias de instituciones, organismos o empresas de los sectores público, social y privado; V. La celebración de los convenios, por parte del Conacyt, requerirá de la previa notificación a su órgano de gobierno y a las demás instancias que corresponda; y Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 VI. Los Fondos a que se refiere este artículo contarán en todos los casos con un Comité Técnico y de Administración integrado por servidores públicos de la entidad federativa que se designen en el convenio respectivo, uno de los cuales lo presidirá; y por un representante del Conacyt. Asimismo se invitará a participar en dicho Comité a representantes de instituciones y a personas de reconocido prestigio de los sectores científico y académico, público y privado de la entidad federativa de que se trate. CAPITULO V PARTICIPACIÓN Artículo 23. Se constituye el Foro Permanente de Ciencia y Tecnología, como órgano autónomo de consulta del Poder Ejecutivo, cuyo objeto es promover la expresión de la comunidad científica y tecnológica, así como de los sectores social y privado, que de manera voluntaria y honorífica participen, para la formulación de propuestas en materia de políticas y programas de investigación científica y tecnológica. El Foro estará integrado con representantes de las organizaciones e instituciones de carácter nacional, reconocidas por sus tareas permanentes en la investigación científica y tecnológica, y por su representatividad de los sectores social y privado. Formarán parte del Foro el Consejo Consultivo de Ciencias de la Presidencia de la República, la Asociación Nacional de Universidades e Instituciones de Educación Superior, la Academia Mexicana de Ciencias, la Asociación Mexicana de Directivos de la Investigación Aplicada y el Desarrollo Tecnológico, y otras instituciones y personas relacionadas con la investigación científica y tecnológica. 65 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica En la integración del Foro se observarán los criterios de pluralidad, renovación periódica, representatividad de los diversos integrantes de la comunidad científica y tecnológica de los sectores social y privado, así como de equilibrio entre las diversas regiones del país. El Foro deberá ser convocado a sesión ordinaria cuando menos cada seis meses. Sin perjuício de otros canales, el Conacyt deberá transmitir a las dependencias, entidades y demás instancias competentes, las opiniones y propuestas de los integrantes del Foro, así como de informar a éste del resultado que recaiga. El propio Foro propondrá las bases de su funcionamiento, apegado a los criterios arriba mencionados. Artículo 24. El Foro permanente de Ciencia y Tecnología tendrá las siguientes funciones básicas: I. Participar en la formulación y evaluación de políticas de apoyo a la investigación científica y al desarrollo tecnológico y emitir su opinión sobre las mismas; II. Participar en la formulación y evaluación del Programa y emitir su opinión sobre el mismo, a las dependencias y entidades que intervengan y colaboren en su integración conforme a lo dispuesto en esta Ley; III. Proponer áreas y acciones prioritarias y de gasto que demanden atención y apoyo en materia de investigación científica, desarrollo tecnológico, formación de investigadores, difusión del conocimiento científico y tecnológico y cooperación técnica internacional; y IV. Proponer las medidas y estímulos fiscales, esquemas de financiamiento, facilidades administrativas y en materia de comercio exterior, así como modificaciones a los 66 regímenes de propiedad industrial e intelectual, que estime necesarios para el cumplimiento del Programa. Artículo 25. El Conacyt otorgará los apoyos necesarios para garantizar el adecuado funcionamiento del Foro Permanente de Ciencia y Tecnología. CAPITULO VI DE LA VINCULACIÓN CON EL SECTOR PRODUCTIVO INNOVACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO Artículo 26. Las dependencias y entidades de la Administración Pública Federal, así como las instituciones de educación superior públicas, en sus respectivos ámbitos de competencia, promoverán la modernización, la innovación y el desarrollo tecnológicos. Artículo 27. Para la creación y la operación de los instrumentos de fomento a que se refiere esta Ley, se concederá prioridad a los proyectos cuyo propósito sea promover la modernización, la innovación y el desarrollo tecnológicos que estén vinculados con empresas o entidades usuarias de la tecnología, en especial con la pequeña y mediana empresa. De igual forma serán prioritarios los proyectos que se propongan lograr un uso racional, más eficiente y ecológicamente sustentable de los recursos naturales, así como las asociaciones cuyo propósito sea la creación y funcionamiento de redes científicas y tecnológicas. Para otorgar apoyo a las actividades de investigación tecnológica a que se refiere este artículo, se requerirá que el proyecto respectivo Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica cuente con una declaración formal de interés en la aplicación de la tecnología expresada por el o los potenciales usuarios. Asimismo, salvo casos debidamente justificados, se requerirá que los beneficiarios del proyecto aporten recursos para el financiamiento conjunto del mismo. En cada caso se determinará la forma y condiciones en que la dependencia o entidad que apoye el proyecto tecnológico recuperará total o parcialmente los recursos que canalice o la modalidad conforme a la cual participará de los beneficios que resulten de la explotación de la tecnología. Artículo 28. Los apoyos a que se refiere el artículo anterior se otorgarán por un tiempo determinado, de acuerdo con el contenido y los objetivos del proyecto; estos apoyos se sostendrán hasta el momento en que se demuestre o no la viabilidad técnica y económica del proyecto. Artículo 29. Los centros públicos de investigación, de acuerdo con su objeto, colaborarán con las autoridades competentes en las actividades de promoción de la metrología, el establecimiento de normas de calidad y la certificación, apegándose a lo dispuesto por al Ley Federal sobre Metrología y Normalización. CAPITULO VII RELACIONES ENTRE LA INVESTIGACIÓN Y LA EDUCACIÓN Artículo 30. La investigación científica y tecnológica que el Gobierno Federal apoye buscará que ésta contribuya significativamente a desarrollar un sistema de educación y de capacitación de alta calidad. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 Artículo 31. Con el objeto de integrar investigación y educación, los centros públicos de investigación asegurarán a través de sus ordenamientos internos la participación de sus investigadores en actividades de enseñanza. Las instituciones de educación superior promoverán, a través de sus ordenamientos internos, que sus académicos de carrera, profesores e investigadores participen en actividades de enseñanza frente a grupo, tutoreo de estudiantes, investigación o aplicación innovadora del conocimiento. Artículo 32. El Gobierno Federal reconocerá los logros sobresalientes de quienes realicen investigación científica y tecnológica, y procurará apoyar que la actividad de la investigación de dichos individuos contribuya a mantener y fortalecer la calidad de la educación. Artículo 33. Los estímulos y reconocimientos que el Gobierno Federal otorgue a los académicos por su labor de investigación científica y tecnológica, también propiciarán y reconocerán la labor docente de quienes los reciban. Artículo 34. Todos los centros públicos de investigación adscritos al sector educativo y sus investigadores, tendrán entre sus funciones la de impartir educación superior en uno o más de sus tipos o niveles. Artículo 35. El Gobierno Federal promoverá el diseño y aplicación de métodos y programas para la enseñanza y fomento de la ciencia y la tecnología en todos los niveles de la educación, en particular para la educación básica. 67 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica CAPITULO VIII CENTROS PÚBLICOS DE INVESTIGACIÓN Artículo 36. Para efectos de esta Ley serán considerados como centros públicos de investigación, las entidades paraestatales de la Administración Pública Federal que de acuerdo con su instrumento de creación tengan como objeto predominante realizar actividades de investigación científica y tecnológica; que efectivamente se dediquen a dichas actividades, y que sean reconocidas como tales por resolución conjunta de los titulares del Conacyt y de la dependencia coordinadora de sector al que corresponda el centro público de investigación, con la opinión de la Secretaría de Hacienda y Crédito Público para efectos presupuestales. Dicha resolución deberá publicarse en el Diario Oficial de la Federación. El Conacyt podrá consultar la opinión del Foro Permanente de Ciencia y Tecnología. Artículo 37. Los centros públicos de investigación gozarán de autonomía técnica, operativa y administrativa en los términos de esta Ley, sin perjuicio de las relaciones de coordinación sectorial que a cada centro le corresponda. Asimismo, dichos centros regirán sus relaciones con las dependencias de la Administración Pública Federal y con el Conacyt conforme a los convenios de desempeño que en los términos de esta Ley se celebren. Los organismos creados con el objeto de apoyar o realizar actividades de investigación científica y desarrollo tecnológico, que se hayan constituido a través de convenios o tratados internacionales, cuya sede sea México, se regirán conforme a sus respectivos instrumentos de creación. Artículo 38. La Ley Federal de las Entidades Paraestatales y sus disposiciones reglamentarias, se 68 aplicarán para los Centros Públicos de Investigación en todo lo que no se contraponga con esta ley, particularmente en lo que fortalezca su autonomía técnica, operativa y administrativa, y las modalidades para su control y evaluación. Artículo 39. Los ingresos que generen los centros públicos de investigación derivados de los servicios bienes y productos de investigación y desarrollo tecnológico, incluyendo la capacitación para la formación de recursos humanos calificados, que presten o produzcan directamente o en colaboración con otras entidades públicas o privadas, serán destinados a los proyectos autorizados por sus órganos de gobierno en los términos del artículo 17. Artículo 40. Los centros públicos de investigación contarán con sistemas integrales de profesionalización, que comprenderán catálogos de puestos, mecanismos de acceso y promociones, tabulador de sueldos, programas de desarrollo profesional y actualización permanente de su personal científico, tecnológico, académico y administrativo, así como las obligaciones e incentivos al desempeño y productividad del trabajo científico y tecnológico. La organización, funcionamiento y desarrollo de estos sistemas se regirán por las normas generales que establezca la Secretaría de Hacienda y Crédito Público y las específicas que en cada centro se expida su órgano de gobierno. Artículo 41. Los órganos de gobierno de los centros de investigación tendrán, adicionalmente a las facultades que les confiere la Ley Federal de las Entidades Paraestatales y el instrumento legal de su creación, las siguientes atribuciones no delegables que deberán ser ejercidas por el mismo: Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica I. Aprobar y evaluar los programas, agenda y proyectos académicos y de investigación a propuesta del director o su equivalente y de los miembros de la comunidad de investigadores del propio centro; II. Aprobar la distribución del presupuesto anual definitivo de la entidad y el programa de inversiones, de acuerdo con el monto total autorizado de su presupuesto; III. Aprobar las adecuaciones presupuestales a sus programas, que no impliquen la afectación de su monto total autorizado, recursos de inversión, proyectos financiados con crédito externo, ni el cumplimiento de los objetivos y metas comprometidos; IV. Decidir el uso y destino de recursos autogenerados obtenidos a través de la enajenación de bienes o la presentación de servicios, ya sea dentro del presupuesto de la entidad o canalizando éstos al fondo de investigación; V. Autorizar la apertura de cuentas de inversión financiera, las que siempre serán de renta fija o de rendimiento garantizado; VI. Aprobar la celebración de convenios y contratos de prestación de servicios de investigación y de asociaciones estratégicas para la realización de proyectos específicos de investigación o desarrollo tecnológico o prestación de servicios técnicos; VII. Expedir las reglas de operación de los fondos de investigación y aprobar el contenido de los contratos de fideicomiso y cualesquiera modificación a los mismos; VIII. Aprobar los términos de los convenios de desempeño cuya celebración se proponga en los términos de esta Ley; Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 IX. Aprobar y modificar la estructura básica de la entidad de acuerdo con el monto total autorizado de su presupuesto de servicios personales; así como definir los lineamientos y normas para conformar la estructura ocupacional y salarial, las conversiones de plazas y renivelaciones de puestos y categorías, conforme a las normas generales que expida la Secretaría de Hacienda y Crédito Público; X. Establecer el sistema de profesionalización de los investigadores con criterios de estabilidad y carrera en la investigación, dentro de los recursos previstos en el presupuesto, y XI. Determinar las reglas y los porcentajes conforme a los cuales los investigadores podrán participar en los ingresos a que se refiere la fracción IV de este artículo, así como, por un periodo determinado, en las regalías que resulten de aplicar o explotar derechos de propiedad industrial o intelectual, que surjan de proyectos realizados en el centro de investigación. Artículo 42. Sin perjuicio de lo dispuesto por la Ley Federal de las Entidades Paraestatales, los ordenamientos que en cada caso determinen la conformación del órgano de gobierno de los centros públicos de investigación, preverán lo necesario para que personas de reconocida calidad moral, méritos, prestigio y experiencia relacionada con las actividades sustantivas propias del centro de que se trate, funjan como miembros de esos órganos colegiados. Artículo 43. Adicionalmente a los requisitos que para ser titular de un centro público de investigación establecen la Ley Federal de la Entidades Paraestatales y sus disposiciones reglamentarias, los ordenamientos que rijan la organización de cada centro establecerán los 69 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica requisitos específicos de experiencia, especialización y méritos para poder ocupar el cargo, el procedimiento para su nombramiento, así como la duración máxima de su desempeño. Artículo 44. En el ejercicio de su autonomía, los centros públicos de investigación regirán sus relaciones con la Administración Pública Federal y el Conacyt a través de convenios donde se establezcan las bases de desempeño, cuyo propósito fundamental será mejorar las actividades de dichos centros, alcanzar mayores metas y lograr resultados. La vigencia de los convenios será la de un año calendario, pudiendo ser revisados a solicitud de cualquiera de las partes. Dichos convenios contendrán, entre otras bases, las siguientes: I. El programa de mediano plazo, que incluya proyecciones multianules financieras y de inversión; II. El programa anual de trabajo que señale objetivos, estrategias, líneas de acción y metas comprometidas con base en indicadores de desempeño; III. Los criterios e indicadores de desempeño y evaluación de resultados de actividades y proyectos que apruebe su órgano de gobierno. Tratándose de aspectos de carácter técnico o científico, éstos serán dictaminados por el Conacyt, el cual deberá convocar para tal efecto a expertos en la especialidad que corresponda; IV. El programa de prestación de servicios y asociaciones estratégicas; miembros de reconocido prestigio en el ámbito de actividades del centro de que se trate, mediante el cual se revisarán las actividades sustantivas de cada centro; VII. Las medidas correctivas para mejorar el desempeño de la gestión, con mecanismos que promuevan una gestión eficiente y eficaz con base en resultados; VIII. El contenido mínimo de los reportes de seguimiento y cumplimiento y la fecha en que deberá presentarse el informe anual para que, una vez revisado por el órgano de gobierno, permita tomar decisiones respecto del presupuesto para el ejercicio anual siguiente; IX. Los trámites y gestiones que a los centros de investigación les serán aplicables y por consiguiente aquellas decisiones que requieran de autorización previa que no sea competencia de los órganos de gobierno, en los términos de esta Ley y de la Ley federal de Entidades Paraestatales, y X. Los alcances, contenido y periodicidad de la información y documentación que deban presentar los centros en materia de ingresos, resultados financieros y gasto público, procurando la simplificación del mecanismo de contraloría y fiscalización, para evitar duplicidades. V. Los flujos de efectivo y estados estimados de resultados; La Secretaría de Hacienda y Crédito Público intervendrá para evaluar la gestión financiera y garantizar el flujo oportuno de recursos fiscales. La Secretaría de Contraloría y Desarrollo Administrativo intervendrá para fiscalizar la utilización de los recursos financieros y la gestión administrativa. VI. El sistema de evaluación externa que acuerden las partes, el que incluirá la participación de La dependencia Coordinadora de Sector intervendrá para asegurar la congruencia de los programas 70 Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica sectoriales con los institucionales y apoyar la gestión de los centros. coordinación con la dependencia coordinadora de sector y con el Conacyt. Los convenios de desempeño, los dictámenes de comités técnicos y los estados financieros de los centros públicos de investigación deberán incorporarse al sistema integrado de información a que se refieren los artículos 7 y 8 de esta Ley, de tal manera que sean accesibles al público. Podrán ser reconocidos como Centros Públicos de Investigación las entidades que a continuación se mencionan, sin perjuicio de otras entidades que se encuentren en los supuestos y reúnan los requisitos que esta ley establece. A su petición deberá recaer resolución conjunta, expresa, fundada y motivada, en un plazo que no exceda de treinta días naturales: TRANSITORIOS 1. 2. Centro de Investigación en Optica, A.C., Centro de Investigaciones Científicas de Yucatán, A.C.; PRIMERO. La presente Ley entrará en vigor al día siguiente al de su publicación en el Diario Oficial de la Federación. 3. Instituto de Ecología, A.C.; 4. Centro de Investigaciones en Matemáticas, A.C.; SEGUNDO. Se abroga la Ley para Coordinar y Promover el Desarrollo Científico y Tecnológico. 5. Centro de Investigación y Docencia Económicas, A.C.; TERCERO. El Registro Nacional de Empresas Tecnológicas a cargo de la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial se transferirá a Conacyt, para su integración en el Registro Nacional de Instituciones y Empresas Científicas y Tecnológicas. El Conacyt expedirá dentro de un plazo de seis meses a partir de la vigencia de esta ley, las bases de organización y funcionamiento del Sistema Integrado de Información y del Registro Nacional de Instituciones y Empresas Científicas y Tecnológicas. En tanto se expiden dichas bases continuarán aplicándose las disposiciones que regulan ambos registros que se encuentren vigentes al momento de que la presente Ley entre en vigor. 6. Centro de Investigación y Asistencia Técnica del Estado de Querétaro, A.C.; 7. Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, A.C.; 8. Centro de Investigación Desarrollo, A.C.; CUARTO. Las entidades paraestatales interesadas en ser reconocidas como Centro Públicos de Investigación, en un plazo máximo de un año contado a partir de la entrada en vigor de esta Ley, deberán revisar y actualizar su instrumento de creación, formular y celebrar el correspondiente Convenio a que hace referencia la presente Ley, en 13. Colegio de la Frontera Norte, A.C.; Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 9. en Alimentación y Colegio de Michoacán, A.C.; 10. Centro de Investigación Científica, Ing. Jorge L. Tamayo, A.C.; 11. Centro de Investigación en Materiales Avanzados, A.C.; 12. Centro de Investigaciones Biológicas del Noreste, S.C.; 14. Corporación Mexicana Materiales, S.A.; de Investigación en 15. Centro de Investigación de Asesoría Tecnológica en Cuero y Calzado, A.C.; 16. Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica, S.C.; 71 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica 17. Centro de Investigación Científica y Educación Superior de Ensenada, B.C.; 18. Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del I.P.N.; 19. Centro de Investigaciones en Química Aplicada; 20. Instituto Mexicano del Petróleo; 21. Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía "Dr. Manuel Velazco Suárez"; 22. Instituto Nacional Electrónica; de Astrofísica, Óptica y 23. Centro de Investigaciones y Estudios Superiores en Antropología Social; 24. Instituto de Investigaciones "Dr. José María Luis Mora" 25. Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares"; 26. Instituto de Investigaciones Eléctricas; 27. Colegio de Posgraduados; 28. Instituto Mexicano de Psiquiatría; 29. Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias; en un plazo de seis meses después de la entrada en vigor de la ley, en la esfera de sus respectivas competencias, estudiarán y determinarán la posibilidad de descentralizar las actividades de investigación que se realicen al interior de la Administración Pública Federal Centralizada, mediante la conformación de entidades paraestatales que como tales puedan llegar a reconocerse como centros públicos de investigación. SEXTO. Dentro de los seis meses siguientes a la entrada en vigor de la presente Ley, la Secretaría de Educación Pública, por conducto del CONACYT, deberá convocar a las instituciones y personas que habrán de integrar el Foro Permanente de Ciencia y Tecnología, a fin de que éste se constituya. Con base a la propuesta que formule la Secretaría de Educación Pública, por conducto del CONACYT, dicho Foro Permanente de Ciencia y Tecnología, expedirá las bases de su funcionamiento a que se refiere el artículo 23, párrafo último, de esta Ley. 30. Instituto Nacional de Pediatría; 31. Instituto Nacional de Perinatología; 32. Consejo de Recursos Minerales; 33. Hospital General "Dr. Manuel Gea González"; 34. Instituto Nacional de la Nutrición "Salvador Zubirán"; México D.F., a 30 de abril de 1999.- Sen. Héctor Ximénez González, Presidente.- Dip. Juan Moisés Calleja Castañón, Presidente.- Sen. Sonia Alcántara Magos, Secretario.- Dip. Germán Ramírez López, Secretario.- Rúbricas". 35. Instituto Nacional de Cancerología; 36. Instituto Nacional de Cardiología "Dr. Ignacio Chávez"; 37. Colegio de la Frontera Sur; 38. Hospital Infantil de México "Federico Gómez", 39. Instituto nacional de Salud Pública. QUINTO. Las Secretarías de Hacienda y Crédito Público y de Contraloría y Desarrollo Administrativo, conjuntamente con las demás dependencias de la Administración Pública Federal, 72 En cumplimiento de lo dispuesto por la fracción I del artículo 89 de la Constitución Política del los Estados Unidos Mexicanos, y para su debida publicación y observancia expido el presente Decreto en la residencia del Poder Ejecutivo Federal, en la ciudad de México, Distrito Federal, a los diecisiete días del mes de mayo de mil novecientos noventa y nueve. Ernesto Zedillo Ponce Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 �Ley para el fomento de la investigación científica y tecnológica de León.- Rúbrica.- El Secretario de Gobernación, Francisco Labastida Ochoa.- Rúbrica. Ingenierías, Abril-Junio 2000, Vol. III, No.7 73 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2000 Volumen Volumen de la revista 3 Número Número de la revista 7 Mes de publicación Mes cuando se publicó Abril-Junio Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2000, Vol 3, No 7, Abril-Junio Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/04/2000 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020770 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores CONOCER Internet2 Materiales heterogéneos Medición fasorial Procesos iterativos https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20731/Ingenierias_2000_Vol_3_No_8_Julio-Septiembre.pdf fdb2f58218f4031afbd6809ad6e01466 PDF Text Text ����Editorial Los nuevos equipos de audio como fuentes de ruido Fernando J. Elizondo Garza* ¿Cómo debe ser el sonido reproducido en un equipo de audio con respecto al sonido original? Hay quienes contestan que igual, otros que no importa tanto mientras que los aparatos sean baratos y pequeños para llevarlos a todas partes; pero existe un grupo, no muy grande pero muy aguerrido, sostiene que debe ser “mejor”, en todos sentidos. Todas estas visiones o expectativas presionan a la industria del audio, la cual, gracias al desarrollo tecnológico en las áreas de materiales y, electrónica, ofrece en el mercado de consumo general, equipos de sonido con cada vez mayor potencia, menor tamaño y precios más accesibles. El hecho de que se comercialicen equipos de audio que producen muy altos niveles de ruido no es nuevo, sin embargo, mientras que antes sólo se usaban en espacios grandes, como cines y auditorios, actualmente los podemos encontrar en todas partes, incluyendo la casa y el auto, y algunas veces usados inapropiadamente. De la herramienta al arma Aunque podría argumentarse que los equipos de audio sirven para escuchar música y mensajes, los muy altos niveles de sonido que son capaces de producir hacen que, mal utilizados, traspasen la barrera entre sonido y ruido, pues de acuerdo con las normas mexicanas vigentes, el ruido se define como: “Todo sonido indeseable que moleste o perjudique a las personas”.1 De hecho, dado la baja en sus costos y la faltas de restricciones para su venta, actualmente los equipos de audio se han convertido en un serio problema social, tanto porque son usados inadecuadamente o por estar ubicados en un lugar y momento inapropiados. Como ejemplos de los problemas que ya se presentan podemos listar los siguientes: * Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 Director de la revista INGENIERIAS E-mail: fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx 3 �Los nuevos equipos de audio como fuentes de ruido • El vecino se pone a oír música a todo volumen, en su predio, dentro o fuera de la casa, excediendo por mucho los niveles máximos recomendados por las normas. • El vecino saca su equipo de sonido a la calle, la cual puede servir como una guía de ondas y ampliar así su zona de afectación. • Transita, o se estaciona, cerca de nuestra casa un vehículo con equipo de sonido a todo volumen. Esta circunstancia es especialmente molesta durante las noches. • Se instala en el barrio un salón de fiestas infantiles o de bailes, en los que nunca falta un equipo de audio que suena a toda su potencia. • La escuela de la colonia pone su equipo de sonido a todo volumen. • Se instala un mercado ambulante en el cual se anuncian al aire libre las mercancías mediante equipos de sonido, claro que con el volumen necesario para que toda la colonia se entere. • Los niveles de ruido dentro de los hogares se incrementan, lo que produce que sus habitantes tengan muchas veces que gritarse, debido al ruido. Del dicho al hecho Desgraciadamente resulta en extremo difícil la aplicación de las normas y reglamentos establecidos sobre ruido, pues estos no se elaboraron específicamente para el problema que aquí discutimos. Por ejemplo, si la autoridad llega a pedir a una persona en su casa que apague o le baje al volumen porque su equipo de audio está produciendo mucho ruido, lo más probable es que al retirarse la autoridad, el vecino ruidoso vuelva a encender su equipo, pues, una persona sin conciencia 4 Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Fernando J. Elizondo Garza social del ruido, encontrará muy simpático vengarse de su vecino denunciante utilizando de nuevo el ruido para su agresión directa. El caso de los vehículos ruidosos es aún más difícil, pues, comúnmente, para cuando llega la autoridad ya no están en la zona. También sucede, que al perderse la confianza en la autoridad, por no haber aplicado correctamente la ley, el vecino afectado decide comprar, para vengarse, un equipo de sonido más ruidoso todavía. La opción última es el uso de la violencia física para resolver el problema de ruido. La falta de reglamentos operativos y sobre todo, la ausencia de penalizaciones claramente establecidas y severas, hacen que las personas adictas al ruido no se corrijan. Aunado a lo anterior, el amparo, esa figura constitucional de México, en muchos casos, es una arma más de los maleantes. De hecho las “discos” y otros establecimientos ruidosos “siempre están amparados”. Otro aspecto importante, sobre todo por las implicantes políticas, es que conceptualizamos la casa como propiedad privada y por lo tanto que toda persona es libre de hacer en su hogar lo que se le antoje. También el incautar un equipo de audio puede ser interpretado como robo o despojo de bienes, aun cuando lo haga la autoridad. Propuestas Resulta evidente de la discusión anterior que el solucionar este tipo de problemática Técnico-Social exige el abordarla, por un lado “interdisciplinariamente”, dado las componentes ingenieriles, médicas, legales, arquitectónicas, sociales, etc., implícitas en el problema, y por el otro, “coordinadamente”, debido a la injerencia que diferentes dependencias tienen en su solución, como por ejemplo: Desarrollo Ingenierías, Junio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 5 �Los nuevos equipos de audio como fuentes de ruido Urbano, Salud, Ecología, Policía, etc., y estas tanto a nivel municipal como estatal y federal. Bajo el esquema antes mencionado deben elaborarse reglamentaciones precisas que vayan desde definiciones hasta penalizaciones específicas; así como promover campañas masivas de concientización; establecer estrategias de vigilancia y de seguimiento pleno a la aplicación de las normas y reglamentos en vigor y, para los que se niegan a tener conciencia, pedir y demandar la aplicación severa de sanciones, pues, sin penalización sólo queda una ley, la del más fuerte. BIBLIOGRAFÍA 1.- Instituto Nacional de Ecología; ”Norma Oficial Mexicana NOM-081-ECOL1994, Que establece los límites máximos permisibles de emisión de ruido de las fuentes fijas y su método de medición” Diario Oficial, 1995, México. 2. World Forum on Acoustic Ecology (WFAE); “Loud Music”, Tópico en el grupo de discusión en Internet/E-mail acoustica-ecolgy@sfu.ca. 3. Word Forum of Acoustic Ecology; “infrasound”, USA. http:// interact.uoregon.edu/MediaLit/FC/WFAEMusings/Infrasound Abstract The advances in electronic and materials allowed the constant development of more powerful “audio equipment” at lower prices. In this paper is discussed how this stereos has become a “noise source” and its implications. Viñeta: María de Jesús Rodríguez Flores 6 Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Internet: Su impacto y su precio♦ Horacio Salazar Rivera* Las tecnologías de la comunicación, desde los alfabetos hasta las Internet, han estado cambiando la naturaleza de las comunidades durante casi 10 mil años. Sólo que no lo supimos sino hasta hace poco. Howard Rheingold Hubo un tiempo en que la palabra ♦revolución tenía impacto. Hoy, gracias al discurso político pero sobre todo al abuso del término, la palabreja ha perdido los dientes. De modo que no suena impactante decir que, por ejemplo, las diversas encarnaciones de Internet están moviendo una revolución social que casi no tiene precedentes. Llega entonces la tentación de usar palabras más fuertes; de decir, por ejemplo, que ha habido un crecimiento explosivo, que está en marcha un cambio de paradigma, que el crecimiento acelerado del Web –la faceta visual, atractiva, de Internet- está sacudiendo los cimientos de la sociedad. Todo esto es cierto, y todo suena gastado. Decenas de millones de personas usan la Red cada día para buscar información, entretenimiento, comunidad, reconocimiento, empleos, o simplemente para charlar, y gracias al aturdimiento que nos ha dado la invasión multimedia, no vemos este simple hecho como algo asombroso. ¿Cómo evaluar entonces el impacto que ha tenido Internet en la sociedad finisecular? Se me ocurre, por lo pronto, decir que en la historia de la humanidad tal vez los únicos eventos comparables sean el nacimiento del lenguaje, el de la agricultura, la invención de la imprenta y la revolución industrial. Cada uno de estos eventos marcó un punto de inflexión en la historia del hombre, potenciando su capacidad colectiva. Internet, la Red de redes, está revolucionando las estructuras a un ritmo muy superior al de los cambios anteriores, y en términos muy reales, nadie sabe hacia dónde conduce esta revolución. “La era digital* –señala un estudio de la Universidad de Maryland- ha creado dramáticos cambios en la interacción personal y social, en los negocios y la economía, en la educación y el gobierno”. Otra vez es cierto, y otra vez suena gastado. Porque aunque hace diez años Internet era dominio de un puñado de académicos y tecnonerds, el ser partícipes de estos dramáticos cambios nos hace perder la perspectiva. En este sentido, conviene hacer un repaso de cuáles han sido los cambios principales fomentados, alentados o empujados por la avalancha llamada Internet. Tal es la idea de este artículo. El punto nodal de todo está en la digitalización, es decir, el acto de convertir información en bits que ahora podemos manipular de mil modos para distribuirla globalmente. El hombre, sin duda un animal político como decía Aristóteles, es también por definición un animal simbólico, y los símbolos ♦ De la revista CIENCIA UANL Vol.II, No. 4. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 * Periodista científico. 7 �Internet: su impacto y su precio no son otra cosa que información codificada. Pero antes de que esto se eleve a las nubes de la abstracción, pasemos mejor al ejercicio de repasar lo que está ocurriendo. Gracias a la red, basta una computadora (cada vez más barata) y una línea telefónica para que, desde cualquier rincón del planeta (que tenga la infraestructura adecuada, claro), nos enlacemos a una oferta masiva de productos, servicios, datos, opiniones. Vía Internet podemos hacer amigos, acercarnos con gente que comparte nuestra visión del mundo, comprar desde libros hasta acciones, vender nuestro trabajo en todo el planeta, aprender al ritmo que permita nuestra neurona, alinearnos frente a la pantalla y el teclado, competir, jugar, trabajar y, en suma, insertarnos en ese paradigma que se denomina “la vida en la red”. Aunque los optimistas dicen que la explosión de la Red, o más específicamente del Web (o el Word Wide Web) se ha debido al interés de la gente por formar comunidades virtuales, el hecho es que detrás de este crecimiento está, como siempre, la motivación económica. Internet significa, literalmente, la oportunidad de cambiar el mercado propio por un mercado global, y esta oportunidad es la lámpara que ha atraído a millones de mariposas. Ya no basta ganar-ganar, como dicen los expertos en negociación: ahora hay que hacerlo a nivel global. ¿De qué tamaño es el mercado? Las cifras son volátiles, pero por mencionar algunos datillos específicos del mercado más próximo a nuestros corazoncitos, en México, en 1999 había unos 2.8 millones de usuarios de Internet, y de acuerdo con un reporte de la consultora IDC, se esperaba que a fines de 1999 el universo latinoamericano de usuarios de la Red llegara a más de 8.5 millones. Son pocos frente a los 6 mil millones de humanos que abarrotamos el planeta, apenas un 0.14 por 8 ciento, pero debemos ver esta cifra en perspectiva. Para empezar, en 1998 el dato era de 5.73 millones de usuarios, de modo que el crecimiento fue de 49 por ciento. Nada mal. IDC preveía que para el 2000 sería más de 40 millones de usuarios de habla hispana en Estados Unidos de Norteamérica, España y América Latina. Este crecimiento es particularmente visible en México. Por citar un ejemplo, el número de dominios registrados creció casi un 100 por ciento entre enero y julio de 1999. En julio del 96, hace apenas cuatro años, había 20,253 dominios registrados. Un año después ya eran 35,238. En el 98 eran 83,949, y en julio de 1999 eran ya 224,239. Junto con el crecimiento de los dominios registrados, debe considerarse que los usuarios de Internet tienden a contarse entre la porción más educada de la sociedad, que en general es también la más opulenta y por tanto la más susceptible de consumir… El baile de los números marea. Otro reporte de IDC dice que tan sólo en Estados Unidos, las compras de productos en línea, que en 1997 fueron de 4,300 millones de dólares, llegarán a más de 54,000 millones de dólares en el 2002. Un análisis de Forrester Research apuntaba que en 1999 se venderían en línea bienes y servicios por un valor de 20,200 millones de dólares, y su pronóstico para el 2004 es que el tamaño del pastel rebasará los 184,000 millones de dólares. Y todo esto es sólo en el mercado de Estados Unidos. Pero no pongamos la carreta delante del caballo. Los datos anteriores evidencian el florecimiento de algo llamado comercio electrónico, inexistente hace diez años. Hoy día se intercambian vía Internet millones de dólares a través de mecanismos como la compra en línea, las inversiones en línea y la banca electrónica. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Horacio Salazar información, la comodidad. despreciables, por cierto. Razones nada El crecimiento apuntado en el comercio electrónico, por explosivo que parezca, es relativamente moderado y sin duda sería mayor si no existieran algunos obstáculos, siendo el principal de ellos la seguridad en las transacciones. Nadie quiere, claro, que algún vivillo le birle el número de tarjeta para gastar a sus anchas, pero este obstáculo está desapareciendo con rapidez gracias a diferentes tecnologías. En una fecha tan remota (en términos de Internet) como 1996, la firma Coopers & Lybrand reportó que en el mes previo a su sondeo, al menos 15 por ciento de los encuestados habían hecho una compra en línea. Al año siguiente, la cifra había crecido al 40 por ciento, y sin duda hoy día es muy superior ¿Funcionan las compras en línea? Sí, con los mismos inconvenientes que las compras en carne y hueso: es fácil perderse y dejar en ceros la tarjeta. Yo mismo, lo confieso, tuve mi racha de ojos brillosos y adquirí una cantidad nada despreciable de libros en línea, la mayoría en Amazon.com, pero algunos en sitios tan remotos (físicamente) como Francia y Alemania. Hoy día es posible, incluso fácil, comprar un auto vía Internet. Se puede también participar en subastas virtuales y adquirir toda clase de bienes a precios de ganga. Es posible, invertir en fondos, adquirir acciones, y muchos bancos ofrecen ya desde consulta de saldos hasta pago de servicios y transferencia de dinero. Se pueden comprar boletos para el teatro, suscripciones a revistas y hasta, si así se quiere, acceso a sitios electrónicos non sanctos. Y el comercio en línea seguirá creciendo, gracias a razones como la seguridad, el precio, el servicio, la Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 Otros obstáculos de relevancia menor son las dificultades de acceso (si ando en la calle no puedo comprar en línea), la distancia conceptual entre un bien y su imagen en pantalla, las dudas sobre calidad, la relativa falta de variedad de bienes, etcétera. Pero nada de esto es insuperable y la marabunta de vendedores que se apresura a instalarse en línea (en México, un 87.3 por ciento de los dominios registrados son .com) evidencia que los problemas son menores que las ventajas. Internet es un medio fabuloso para quien venda algo, y las razones son muchas: se puede poner mucha información al alcance del cliente potencial, la “tienda” está abierta las 24 horas de todos los días, la publicidad es relativamente barata, no es necesario tener un inmenso almacén (Amazon.com es prueba de ello: es una librería con millones de títulos pero sin una bodega real, física), tampoco se necesitan cientos de empleados para atender al comprador. En fin, que es una especie de paraíso a condición de que se entiendan sus reglas. Otra revolución provocada por Internet tiene qué ver con la política. Fenómenos como el del subcomandante Marcos, o como el escándalo Clinton-Lewinsky, no hubieran tenido tanto impacto ni hubieran causado tanto ruido en la era anterior a Internet. 9 �Internet: su impacto y su precio El impacto político de la Red es tan inmenso como el comercial. Por principio de cuentas, los enlaces vía Internet permiten crear sociedades transculturales, transfronterizas, más allá del alcance directo de los gobiernos. Y el hecho de que literalmente cualquier usuario puede crear su presencia en la Red ofrece la proverbial caja de jabón para todos. Los efectos políticos de Internet abarcan desde el nivel local hasta el planetario. Nunca antes un ciudadano había tenido a su alcance la posibilidad de ser escuchado a la par con el poderoso. Los grupos de presión, los cabilderos, ya no sólo tienen ubicación geográfica o sectorial; ahora también existen comunidades de interés con gran capacidad de presión. El resultado de todo esto es un complejo proceso de descentralización en el que han ganado voz y respeto toda clase de grupos, desde mujeres hasta agricultores, desde protectores de animales hasta organizaciones de homosexuales. Todo esto se relaciona, por supuesto, con una tercera clase de efectos, quizás los más importantes: los sociales. “Internet –señala el reporte ya citado de la Universidad de Maryland- está cambiando el modo en que nos comunicamos, haciendo que la sociedad repiense sus valores tradicionales, y obligando a los educadores y a los políticos no capacitados en tecnología a escribir reglas para un nuevo mundo en el que sus hijos los dominarán”. Internet ofrece a cada individuo mayores oportunidades, en la medida en que le ofrece más información que procesar. Obviamente el aprovechamiento dependerá de la capacidad de procesamiento del individuo y por tanto de su educación. Pero las oportunidades están ahí. Por principio de cuentas, el hecho de pasar cada vez más horas ante el teclado significa menos tiempo dedicado a la interacción de carne y hueso, lo cual cambia literalmente el marco mental de las 10 personas. Cambia también los patrones de consumo y los hábitos. Algunos han predicho, como suele ocurrir de manera periódica, que las aplicaciones multimedia aislarán a la gente y acabarán con la palabra impresa. Pero la explosión de Internet ha potenciado incluso los negocios sociales (por ejemplo, los lugares de entretenimiento siguen surgiendo como hongos) y la venta de libros (además de Amazon.com, en el último año ha crecido a pasos de gigante Barnes & Noble, por ejemplo). El correo electrónico, todavía la aplicación más usada de Internet, seguirá alterando nuestro modo de vida. Es más barato que el teléfono, permite intercambiar información más variada (documentos, imágenes, sonidos y hasta películas), es instantáneo (o casi), puede consultarse a placer o ignorarse al gusto. Y por supuesto también es aprovechado por los comerciantes y por algunos desocupados para invadir nuestras vidas con información irrelevante, ofertas, intrusos electrónicos y más. Uno de los creadores del servicio gráfico Knight Ridder recuerda que, hace unos cuantos años, cuando introdujo el concepto de infografías (gráficos informativos autosuficientes), los diseñadores le hacían muecas, argumentando que no podían hacer su trabajo con esas cosas feas llamadas computadores. Más recientemente, le tocó escuchar el comentario de un diseñador que, con un suspiro, se preguntó cómo podría hacer su trabajo sin computadoras. Así está pasando con una porción considerable de los trabajos, que implican sobre todo procesamiento de información. Las computadores e Internet permiten a la persona trabajar mejor y más rápido, además de estar cambiando la naturaleza de muchos de los trabajos, todo a través del intercambio de más y más información. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Horacio Salazar Esto no necesariamente es bueno, por supuesto. Dado que por otro lado los medios visuales tienden a fomentar los lapsos cortos de atención, y dado que estamos bombardeados por toda clase de estímulos, el exceso de información puede producir –y produce- una sobrecarga. El diario San José Mercury News habla de la era del “hiperstrés digital” y en una entrevista con Wired, Steve Jobs manifestó una buena dosis de escepticismo: “Vivimos en una economía de la información, pero no creo que vivamos en una sociedad de la información. La gente está pensando menos que antes. Esto se debe sobre todo a la televisión. La gente está leyendo menos y ciertamente está pensando menos. Así que no preveo más gente usando el Web para obtener más información. Ya tenemos sobrecarga de información. Sin importar cuanta información puede producir el Web, la mayor parte de la gente obtiene mucha más información de la que puede asimilar”. ¿Qué más está cambiando Internet en la esfera social? Las relaciones entre padres e hijos. Las nuevas generaciones están absorbiendo las capacidades de la Red a un ritmo que muchos adultos no pueden seguir, de modo que muchos analistas ven una nueva brecha generacional, basada no tanto en la diferencia de años como en la diferencia de actitudes y destrezas con relación al mundo digital, globalizado, de hoy día. Una estadística de 1999 dice que en Estados Unidos, un 27 por ciento de las personas menores de 18 años usa Internet; entre las mayores de 18 años, el uso es en 19.3 por ciento de las personas. una estructura de aprendizaje más dinámica y variada, y a conformar por tanto una visión del mundo más ágil. Hablando de educación, Internet es una poderosa herramienta capaz de emparejar las tablas y reducir las desigualdades entre pobres y ricos, a condición de que exista el acceso. Este último sigue marcando la brecha entre países pobres y ricos, y en opinión de muchos, más allá de la riqueza material, seguirá abriéndose un abismo informativo entre naciones, de modo que los países menos afortunados están obligados a subirse a la carreta de Internet si no quieren ver crecer su rezago. La Red permite versatilizar y profundizar la educación como ninguna otra herramienta de la historia. Permite personalizar la enseñanza, adaptarla a las capacidades del alumno, a su ritmo de aprendizaje. Es por tanto una de las principales palancas para reducir los rezagos, a condición de que el esfuerzo se haga en serio. En México, por ejemplo, la densidad informática es del orden de 4 máquinas por cada 100 personas, y dos interesantes proyectos que buscan aprovechar las capacidades de Internet en el ámbito educativo son la Red Nacional para Videoconferencias en educación (http://distancia.dgsca.unam.mx/) y la Red Escolar: (http://redescolar.Ilce.edu.mx). Ambos proyectos están en marcha y quizás tendrán un efecto importante, a condición –otra vez- de que se ataque Parte de la brecha se debe a que muchos adultos formaron su personalidad y su capacidad de aprendizaje en un mundo en que las computadoras jugaban un rol menor. En cambio, las nuevas generaciones están aprendiendo en un mundo altvamente informatizado, que les permite adoptar Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 11 �Internet: su impacto y su precio el problema del acceso. Entre paréntesis, las nuevas opciones de financiamiento para computadoras provistas de una cuenta de acceso han tenido un éxito notable, al punto que Telmex, que ofrece el servicio Prodigy Internet, ha tenido que sumar nuevos proveedores de equipo, de modo que ahora los mexicanos pueden adquirir, a plazos, computadoras Acer, Apple y Compaq para conectarse a la Red. Este es un indicio alentador. Por supuesto que todos los cambios descritos hasta ahora, y muchos otros que no se incluyen por falta de espacio, no pueden ocurrir sin algunos0 problemillas. Ya se mencionó, por ejemplo, la alineación que en muchas personas producen las largas horas ante la PC. Para algunos observadores, el Web producirá una generación de ermitaños, encerrados en sí mismos y sólo capaces de socializar a través de un teclado, al margen de la vida comunitaria. Esto puede ser cierto hasta un punto, pero el ejemplo de la comunidad formada por The Well, en California, evidencia lo contrario: Internet puede convertirse en factor de unión y de acercamiento no sólo a través de teclados y monitores, sino del encuentro físico. Con todo, en efecto existe el riesgo de que por su propia naturaleza abierta, supranacional, la Red produzca muchos problemas sociales de fragmentación, disociación, alejamiento comunitario; hay también el riesgo de que la privacidad desaparezca (algo irónico: gente aislada en su casa y al mismo tiempo desnuda ante el mundo). también es aplicable a Internet: por su propia naturaleza, por su alcance planetario, la Red difícilmente podrá ser controlada por creadores de políticas o por diseñadores de ideologías. Esto implica una ausencia de sentido que puede tener impactos psicológicos negativos sobre algunas personas. Hay otros riesgos derivados del uso de Internet, pero francamente, me parece que son mayores los riesgos de no incorporarse a las capacidades y potenciales de una Red tan rica y tan ambivalente. En un sentido, Internet es como el aleph de Borges: un sitio donde está todo el mundo. Y esto tiene implicaciones de todo tipo: significa que está lo mejor de nosotros, pero también lo peor; es una oferta de enriquecimiento, pero también de empobrecimiento de opciones. Es, en definitiva, un producto humano, capaz de acercar al usuario al mundo pero también capaz de aislarlo, de desviarlo, de hacerle olvidar que hay más en la vida que bits y teclas. Es un riesgo, sí, pero también es la oportunidad más colosal de la historia. No aprovechar esta oportunidad por temor a los riesgos, o por temor al fracaso, o por falta de concentración, sería un error de dimensiones históricas. Para bien o para mal, Internet es el futuro, y todo aquel que no quiera o pueda entenderlo, está condenado a vivir en el pasado. Langdon Winner, tecnólogo del Instituto Politécnico Rensselaer, ha advertido –sobre todo en su libro La ballena y el reactor- sobre el peligro de proseguir la carrera tecnológica sin una guía, en una especie de sonambulismo. Esta falta de rumbo 12 Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Análisis fractal de la microestructura dendrítica en una aleación de aluminio Moisés Hinojosa, Oswaldo Montelongo, Ubaldo Ortíz* Resumen En este trabajo se aplica la geometría de fractales al análisis de la microestructura dendrítica de una aleación de aluminio vaciada. Mediante análisis de imágenes de microscopía óptica, obtenidas a diferentes magnificaciones, se cuantifican los perímetros y áreas de cúmulos de dendritas y a partir de estos datos se obtiene la dimensión fractal del conjunto de dendritas. Se obtiene también la dimensión fractal de dendritas individuales. Los resultados confirman que las microestructuras dendríticas son objetos fractales naturales y confirman la utilidad de la geometría fractal para describir la irregularidad y anisotropía de estas microestructuras. INTRODUCCIÓN A partir de los ensayos pioneros de B.B. Mandelbrot en 1975 y 19821,2 sobre geometría fractal, se desarrolló una nueva ciencia, rama de las matemáticas, llamada geometría fractal. Esta nueva geometría se basa en el uso de algoritmos y dimensiones fraccionarias, a diferencia de la tradicional geometría euclidiana que utiliza modelos matemáticos y dimensiones enteras. La geometría de fractales permite describir las morfologías de la naturaleza, mismas que no son adecuadamente descritas por las formas euclidianas. En 1984, Mandelbrot y coautores3 estudiaron por vez primera la naturaleza fractal de las superficies de fractura en metales. Sus resultados sugirieron la existencia de una relación entre la energía de impacto y la dimensión fractal. En 1989, Hornbogen4 discute los principios de la aplicación del análisis fractal a diversos elementos microestructurales como fronteras de grano, dislocaciones y otros. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 Fig. 1. Dendritas en la aleación de aluminio tipo A319. Las dendritas están formadas por una fase homogénea, en la región interdendrítica se aprecia una variedad de componentes de la microestructura, siendo particularmente notable la fase llamada "escritura china" por su morfología. El uso* de equipos para análisis y procesamiento digital de imágenes se remonta a etapas tempranas de la aplicación de geometría de fractales. En 1978 Flook5 implementó el algoritmo de “dilatación” para calcular dimensiones fractales de perfiles. Chermant y Coster6 adaptaron el método de coberturas de Minkowski para determinar la dimensión fractal, Kaye7 desarrolló su método de “amalgamación de mosaicos” como una adaptación del método de cobertura. En 1980, Shwarz y Exner8 implementaron métodos para la medición de dimensiones fractales en equipo de análisis de imágenes semiautomático. Más recientemente, en 1992 Laird y coautores9 aplicaron análisis fractal mediante análisis de imágenes al estudio de la morfología de los carburos en fundiciones de hierro. En 1994, Lu y Hellawell10 aplicaron geometría fractal a la * FIME-UANL. A.P. 149-F, C.p. 66450, Cd. Universitaria, N.L., México. 13 �Análisis fractal de la microestructura dendrítica en una aleación de aluminio caracterización del grafito en hierros fundidos, y a su vez también aplicaron su metodología a la microestructura dendrítica de una aleación aluminio-silicio explorando posibles aplicaciones en control de calidad. En 1995, Streitenberger y coautores11 reportaron la naturaleza fractal de las fronteras de grano en muestras de zinc utilizando relaciones área-perímetro. En 1996, Hinojosa12 describe microestructuras de aceros inoxidables mediante geometría de fractales y calcula las dimensiones llamadas de estructura y textura. El presente estudio se realiza con el fin de contribuir al desarrollo del análisis fractal mediante la caracterización de morfologías dendríticas en una aleación aluminio-silicio tipo A319. Como punto de partida para el presente trabajo se plantea la siguiente hipótesis: Las dendritas son objetos naturales irregulares que por su morfología y mecanismo de crecimiento deben ser fractales anisotrópicos. El análisis fractal deberá reflejar dicha anisotropía. aleación tiene importantes aplicaciones en la industria automotriz. Además de presentar una microestructura dendrítica, este material tiene la característica de presentar un buen contraste entre sus fases en la condición de pulido aún sin ataque químico, lo que facilita el proceso de análisis de imágenes. La composición química de las muestras base aluminio fue (% peso): 8.03 Si, 3.36 Cu, 0.678 Fe, 0.481 Mn, 0.357 Mg, 0.528 Zn, 0.076 Ti. Preparación metalográfica Dichas muestras se obtuvieron de piezas de aluminio vaciado tipo A319, fueron cortadas, montadas y pulidas hasta un acabado espejo. No se realizó ataque químico. El corte de las probetas a analizar se realizó tomando en cuenta la direccionalidad de la estructura dendrítica, se obtuvieron cortes en dirección longitudinal y transversal respecto al eje de las dendritas. EXPERIMENTACIÓN La metodología experimental consistió en la preparación metalográfica convencional de las muestras de aluminio-silicio A319. Una vez preparadas las muestras se llevaron al microscopio óptico para obtener y digitalizar imágenes a magnificaciones diversas. Las imágenes digitalizadas se procesaron en el equipo analizador de imágenes para medir las áreas y perímetros de las dendritas contenidas. Los datos del análisis de imágenes se utilizaron en el análisis para la obtención de la dimensión fractal a través de la relación área-perímetro. Material El material utilizado en este trabajo es una aleación de aluminio vaciado tipo A319. Esta 14 Fig. 2.- Esquema de una dendrita mostrando el eje principal y las ramas, se evidencia el carácter anisotrópico de estos elementos microestructurales. Una dendrita se asemeja a un árbol, figura 2, de forma tal que el corte longitudinal de una dendrita mostrará la longitud del tronco y sus ramas, mientras que el corte transversal mostrará el diámetro del tronco y sus ramas, que a su vez Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Moisés Hinojosa, Oswaldo Montelongo, Ubaldo Ortíz asemejan “islas”. Debido a estas diferencias individuales, y a que se espera encontrar una orientación preferente de las dendritas, las propiedades macroscópicas del material deben mostrar anisotropía. Por lo tanto se requiere de análisis fractal tanto para el corte transversal como longitudinal. Captura de micrografías digitales Las observaciones de la microestructura se efectuaron con un microscopio óptico metalográfico, conectado a un analizador de imágenes, a magnificaciones de 50, 100, 200, y 400X. Las imágenes se digitalizan a 512 x 480 pixeles y 256 niveles de gris. Se realizaron observaciones globales, en las que el interés estaba centrado en la totalidad de las dendritas; también se capturaron imágenes de dendritas individuales para ser analizadas por separado. Observaciones globales Para las observaciones globales, se digitaliza la imagen de un conjunto de dendritas a diferentes magnificaciones, se obtiene una imagen a 50X que cubre el mayor campo de observación, 4 imágenes a 100X, 16 imágenes a 200X y 64 imágenes a 400X con el fin de cubrir el mismo campo de observación para todas las magnificaciones. Observaciones individuales Para dendritas pequeñas el campo de observación a cualquier magnificación se cubre con una sola imagen en las diferentes magnificaciones. Sin embargo, para el caso de dendritas grandes puede requerirse de más de una imagen en las altas magnificaciones. Análisis de imágenes Una vez obtenidas las imágenes grises, sobre ellas se realizaron determinaciones cuantitativas de la microestructura dendrítica. Los parámetros Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 seleccionados para la medición fueron área (A) y perímetro (P). El equipo de análisis de imágenes permite realizar mediciones reproducibles a ±1 pixel. El máximo error en las mediciones efectuadas es del orden de 0.2%, y se obtuvo en las imágenes a 50X que son las de menor resolución. La resolución de las mediciones, indicada por el factor de calibración del equipo, δ (micrómetros/pixel), fue de 1.904, 0.952, 0.479 y 0.236, para las magnificaciones de 50, 100, 200 y 400X, respectivamente. Este factor de calibración es la unidad de medición (yardstick) a la magnificación respectiva. Relación área- perímetro El análisis fractal realizado en el presente estudio consiste en la obtención de la dimensión fractal haciendo uso de la relación área-perímetro de Mandelbrot13, en forma similar al célebre “slit island analysis” de Mandelbrot y Passoja.3 Determinación de la dimensión fractal El factor de forma es un parámetro que se utiliza para poder comparar diferentes objetos. Para objetos euclidianos, el factor de forma se presenta como una constante a cualquier magnificación, lo cual no se cumple para objetos fractales. Para éstos, la razón de cambio del factor de forma δ = P/A1/2 se puede utilizar para encontrar el valor de la dimensión fractal. En el presente estudio se realizan gráficos A1/2 versus P, normalizados respecto al factor de calibración δ (unidad de medición) y la dimensión fractal se obtiene usando la relación: log(P/δ) = D log(A1/2/δ) + D logδ Donde D log(δ) es una constante, y por tanto, del gráfico logarítmico, figura 3, de los datos A1/2/δ versus P/δ se tiene por pendiente a la dimensión fractal D.13 15 �Análisis fractal de la microestructura dendrítica en una aleación de aluminio La figura 4b muestra una imagen global obtenida del corte transversal en donde se puede observar otro conjunto de dendritas. A diferencia de la imagen de la figura 4a, en la figura 4b no se observa una orientación preferencial, se detecta mayor complejidad con curvas más intrincadas, asimismo el espacio queda mejor cubierto por las dendritas. Fig.3. Obtención de la dimensión fractal a partir de la relación área-perímetro. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Observaciones globales, cúmulos de dendritas P/δ La figura 4a muestra una imagen global obtenida del corte longitudinal en donde se puede observar un conjunto de dendritas. En este conjunto se puede observar una orientación preferente, anisotrópica. Como puede observarse en la figura 5a, los puntos obtenidos al graficar A1/2/δ contra P/δ se ajustan a una línea recta, de donde se confirma que el objeto tiene un comportamiento fractal, cuya autosimilitud solo puede ser de tipo estadístico, ya que se trata de un objeto natural. La dimensión fractal del cúmulo de dendritas correspondiente es de 1.41. 10 6 10 5 D=1.41 10 4 10 2 3 10 10 4 1/2 A /δ 100 µm Fig.5a. Determinación de la dimensión fractal para el cúmulo de dendritas en la vista longitudinal, D = 1.41. Fig.4a. Imagen global longitudinal de un cúmulo de dendritas. P/δ 10 10 6 5 D=1.65 10 4 10 100 µm Fig. 4b. Imagen global transversal de un cúmulo de dendritas 16 2 10 3 10 4 1/2 A /δ Fig.5b. Determinación de la dimensión fractal para el cúmulo de dendritas en la vista global transversal, D = 1.65. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Moisés Hinojosa, Oswaldo Montelongo, Ubaldo Ortíz perímetro a mayor nivel de magnificación (no se presenta apreciablemente el efecto Richardson), las medidas obtenidas mostraron ligera variación, propia del error de la medición. P/δ La gráfica de la figura 5b correspondiente al corte transversal muestra nuevamente puntos que se ajustan a una línea recta que confirma el comportamiento fractal y la autosimilitud estadística. La dimensión fractal obtenida para este conjunto de dendritas en esta vista transversal tiene un valor de 1.56, significativamente superior al del corte longitudinal. Esto confirma el mayor grado de complejidad de la periferia de las dendritas para el corte transversal. Así mismo, se confirma que en este material se tiene anisotropía en cuanto a dimensión fractal. 10 4 10 3 D=1.01 Dendritas individuales La figura 6 muestra la imagen de una dendrita individual. En esta imagen se puede observar que la línea que conforma el contorno no muestra un alto grado de complejidad, sus bordes son suaves y redondeados. 10 2 10 1 10 2 10 3 1/2 A /δ Fig. 7. La dimensión fractal de la dendrita individual de la Fig. 6 es D = 1.01, es un objeto prácticamente euclidiano. 50 µm 25µm Fig. 8. Dendrita individual de contornos irregulares Fig. 6. Dendrita individual de contornos suaves La dimensión fractal de esta dendrita tiene un valor de 1.01, según se muestra en la figura 7, lo cual indica que la curva que describe su periferia tiene un comportamiento euclidiano. Esta dendrita fue seleccionada por poseer un tamaño pequeño con respecto al resto del conjunto al que pertenece. Para esta dendrita no hubo incremento significativo en el Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 La figura 8 muestra una dendrita individual de contornos irregulares, la línea que conforma el contorno es intrincada y muestra nuevos detalles irregulares al ser magnificada. La dimensión fractal de esta dendrita tiene un valor de 1.21, según se ilustra en la figura 9, lo cual indica que la curva que describe su periferia tiene un comportamiento fractal. 17 �Análisis fractal de la microestructura dendrítica en una aleación de aluminio 5 P/d 10 4 10 D=1.47 3 10 10 2 10 3 1/2 A /δ Fig. 9. La dimensión fractal de la dendrita individual de la Fig. 8 es D =1.47, lo que concuerda con la irregularidad de sus contornos. El análisis fractal aquí reportado refleja la estructura anisotrópica de las dendritas, puesto que las propiedades mecánicas también son dependientes de la dirección, estamos encontrando una relación indirecta y cualitativa entre los parámetros fractales de la microestructura y la anisotropía de propiedades del material. Se reporta14,15 que no existe ninguna variación sistemática de la dureza de las dendritas individuales con su dimensión fractal, este resultado es acorde a observaciones anteriores, no se ha podido establecer una relación directa entre la dimensión fractal de la microestructura con las propiedades mecánicas. Sin embargo, resultados recientes16 en el campo de la topografía estadística de superficies de fractura sí indican una relación entre los parámetros de autoafinidad y la microestructura, pero no a través de la dimensión fractal, sino de la llamada longitud de correlación. CONCLUSIONES Las dendritas de la aleación Al-Si presentan autosimilitud estadística, son objetos fractales autoafines. Se calculó la dimensión fractal para dendritas sobre un mismo plano muestral, encontrando diferentes dimensiones fractales, por lo 18 que una dendrita particular no necesariamente tiene la misma dimensión fractal que la de la imagen global en la que se encuentra. El análisis fractal es sensible a la anisotropía de la microestructura. Este resultado es de relevancia, ya que las propiedades mecánicas, determinadas por los componentes microestructurales, también son anisotrópicas, así que estos resultados representan un paso más en la búsqueda de relaciones microestructurapropiedades-dimensión fractal. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen el apoyo del CONACYT, la FIME y la UANL, así como la amable colaboración del Dr. Eulogio Velasco de la empresa NEMAK S. A. de C.V. REFERENCIAS 1. B.B. Mandelbrot, Les Objects Fractals. Forme, Hasard et Dimension, 1975, Flammarion, Paris. 2. B. B. Mandelbrot, The Fractal Geometry of Nature, W. H. Freeman and Co., New York, 1982 3. B.B. Mandelbrot, D. Passoja y A.J. Paullay. Nature, 1984, 304, p. 771. 4. E. Hornbogen, Fractals in Microstructure of Metals, International Materials Reviews, No. 6, p. 277, 1989. 5. A.G. Flook. Powder Technology, 21, 295-298, 1978. 6. J.L. Chermant y M. Coster, Proceedings of the Symposium on Quantitative Metallography, Florencia, 1978. 7. B.H. Kaye, Proceedings of Particle Size Analysis. Heysen, Londres, 1977, 250-259. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Moisés Hinojosa, Oswaldo Montelongo, Ubaldo Ortíz 8. H. Schwarz y H.E.Exner. Powder Technology, 27, 1980, 207-213. 14. O. Montelongo, Tesis de Maestría, FIME UANL, 1998. 9. G. Laird et al. Met. Trans. A, 23, p. 2941, 1992. 15. M. Hinojosa, O. Montelongo, J. Aldaco y U. Ortiz, Memorias del XX Simposio Nacional de Siderurgia, p. 16-1 a 16-7, Instituto Tecnológico de Morelia, Nov. 1999. 10. S.Z. Lu y A. Hellawell. Acta Metallurgica et Materialia, No. 12, pp 4035-4047, 1994. 11. Streitenberger et al. Scripta Metallurgica et Materialia, 33, No 4 pp. 541-546, 1995. 12. M. Hinojosa, Tesis Doctoral, FIME, UANL, 1996. 13. J. Feder, Fractals, 1988, Plenum Press. New York, 1988. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 16. M. Hinojosa, E. Bouchaud and B. Nghiem, “Long Distance Roughness of Fracture Surfaces in Heterogeneous Materials”, Materials Research Society Symposium Proceedings, Volume 539, pp. 203-208, 1999 19 �La estructura cristalina de los metales Moisés Hinojosa* INTRODUCCIÓN Dentro del universo de los materiales para ingeniería, los metales ocupan un lugar preponderante. En nuestra región, la industria metal-mecánica es una de las más vigorosas y de mayor importancia económica. Como parte de su formación, es deseable que el ingeniero de hoy posea entre su arsenal de conocimientos, una comprensión de la estructura de los metales que le permita explicarse sus propiedades y comportamiento en aplicaciones específicas. El propósito de este trabajo es discutir la estructura cristalina de los metales y como ésta determina algunas de sus propiedades más relevantes. Se seleccionó un enfoque sencillo pero bien fundamentado, con el objetivo de que el material presentado pueda ser asimilado por profesores y estudiantes de ingeniería sin apelar a conocimientos especializados de metalurgia. Vayamos al grano. ARREGLOS ATÓMICOS Los metales, como todos los elementos químicos, están formados por átomos. Para muchos propósitos es útil y válido considerar los átomos como esferas rígidas. Así podemos hablar del tamaño de los diferentes elementos refiriéndonos a su radio atómico. Los tamaños de los átomos se miden en unidades de Ångstrom, un Ångstrom es igual a 10-8 cm, es decir, un centímetro “contiene” 100 millones de Ångstroms. En la figura 1 se presentan los tamaños relativos de algunos átomos: Fe (1.24 Å), Ni (1.25 Å), O (0.6 Å), C(0.71 Å), N (0.71 Å), H (0.46 Å). En metalurgia es importante tener siempre presente los tamaños relativos de los componentes de una aleación. Fig. 1. Radios atómicos, en angstroms, de algunos elementos de interés en la metalurgia ferrosa. En los materiales en estado líquido, *los átomos se encuentran en movimiento aleatorio, no guardan posiciones fijas. Cuando los materiales solidifican al ser enfriados, el movimiento atómico cesa. En estado sólido los átomos pueden adquirir un ordenamiento definido tridimensional, en tal caso se dice que tienen estructura cristalina. Forman cristales. Algunos materiales no presentan ordenamiento al solidificar, su estructura es desordenada, se dice que son amorfos. Todos los metales forman cristales en estado sólido. De los materiales amorfos, el vidrio es el ejemplo clásico. Algunos materiales pueden ser amorfos o cristalinos, según como son enfriados. Es el caso, por ejemplo, del SiO2 (dióxido de silicio), que cuando es cristalino forma el cuarzo y cuando es amorfo forma el vidrio. * U.A.N.L., A.P. 149-F San Nicolás de los Garza, 66451 México. E-Mail: hinojosa@gama.fime.uanl.mx 20 Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Moisés Hinojosa En un metal sólido, estas esferas o átomos se agrupan en el espacio en arreglos regulares, ordenados, repetitivos, periódicos. Forman estructuras tridimensionales. Grupos de átomos pueden ordenarse para formar planos que poseen distinto arreglo geométrico. En la figura 2 se ilustran dos posibilidades de arreglo atómico para formar planos. Nótese que el plano de la figura 2a provee una ocupación más eficiente del espacio. común referirse a estas estructuras mediante las siglas bcc, fcc y hcp. Estas siglas provienen de los Fig. 3. Las 14 redes de Bravais. Fig. 2. Arreglos planares de átomos iguales. Se muestran dos posibilidades. Los sólidos cristalinos pueden adoptar alguna o algunas de las 14 estructuras posibles. En la figura 3 se muestran estas 14 redes de Bravais (“bravé”). Afortunadamente, salvo escasas excepciones, los metales cristalizan en solo tres estructuras: la estructura cúbica centrada en el cuerpo, la estructura cúbica centrada en las caras y la estructura hexagonal compacta. Por brevedad y comodidad, es Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 nombres en ingles “body centered cubic” (bcc), “face centered cubic” (fcc) y “hexagonal close packed” (hcp). Estas estructuras tienen la característica de ser muy compactas, es decir, permiten aprovechar eficientemente el espacio dejando pocos huecos. En las estructuras fcc y hcp, 74% del espacio está ocupado por átomos y el resto, 26%, es espacio vacío. En la estructura bcc esta eficiencia o “factor de empaquetamiento” es de 68%, con 32% de espacio vacío. Las estructuras fcc y hcp son más densas o compactas que la bcc. Naturalmente, todo 21 �La estructura cristalina de los metales lo expresado en este párrafo es válido únicamente para los metales puros. Es útil tener ejemplos de las estructuras de algunos metales. En general, los metales más dúctiles son de estructura fcc, el oro, plata, cobre, aluminio, níquel y otros adoptan esta estructura. El hierro a baja temperatura y el tungsteno (W) poseen estructura bcc. El zinc y el titanio son ejemplos de metales con estructura hcp. El hierro puro puede adoptar dos estructuras diferentes, dependiendo de la temperatura a que esté sometido. A temperatura ambiente y hasta una temperatura de 910° C posee estructura bcc, arriba de 910° C y hasta 1394° C adopta estructura fcc, entre 1394° C y 1538° C vuelve a tomar estructura bcc. Por encima de 1538 °C, la temperatura de fusión, el hierro pierde su estructura cristalina al pasar al estado líquido. Se dice que el hierro es “polimórfico” o “alotrópico”, por poder adoptar diferentes estructuras cristalinas. Otros metales y materiales en general presentan esta propiedad. En la figura 4 se ilustra este comportamiento del hierro en una curva de enfriamiento. T (°C) líquido Al hierro bcc de baja temperatura se le llama hierro α (alfa) o “ferrita”, a temperatura ambiente es magnético. Al hierro fcc se le llama hierro γ (gamma) o “austenita” y al hierro bcc de alta temperatura se le llama hierro δ (delta). Cada una de estas formas es llamada una fase. Durante el calentamiento, el hierro α (bcc) experimenta un cambio de fase a la temperatura de 910° C para reordenar sus átomos y pasar a la estructura fcc o fase γ. Esta transformación de fase toma un cierto tiempo y durante dicha transformación la temperatura permanece constante. Durante el enfriamiento ocurre lo contrario, la austenita se transforma a ferrita a temperatura constante. Es importante recordar que esto es válido solo para el hierro puro. En el calentamiento, la transformación ferrita-austenita va acompañada de una contracción, por pasar de una estructura menos densa a una más compacta. En el enfriamiento se experimenta una expansión durante la transformación austenita-ferrita, por ser menos compacta la ferrita que la austenita. En la figura 5 se ilustran los detalles de las estructuras bcc y fcc, nótese que en ellas existen huecos que pudieran ser ocupados por átomos de tamaño más pequeño. 1538 Hierro delta, δ 1394 Hierro gamma, γ austenita 910 Hierro alfa,α ferrita tiempo Fig. 4. Curva de enfriamiento para hierro puro. 22 Fig. 5. Arreglo atómico en las estructuras FCC y BCC. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Moisés Hinojosa DEFECTOS CRISTALINOS El arreglo de los materiales cristalinos no es perfecto. Un lugar que debería estar ocupado por un átomo a veces está vacío, este defecto recibe el nombre de vacancia. En un metal con elementos aleantes, un lugar que normalmente está ocupado por el metal huésped puede ser ocupado por otro átomo de radio atómico similar, este defecto se llama átomo de impureza sustitucional. Cuando los átomos de impureza son considerablemente más pequeños que los átomos del metal huésped, pueden alojarse en los huecos o intersticios de la red cristalina, este defecto se llama átomo de impureza intersticial. Estos defectos se ilustran en la figura 6. a) En una aleación los elementos presentes pueden reaccionar dando lugar a compuestos diversos. También sucede lo que se comentó en el párrafo anterior, los elementos aleantes pueden simplemente distribuirse como átomos individuales alojados en la red cristalina del metal huésped. En tal caso se habla de una solución sólida, la cual puede ser sustitucional o intersticial. En una aleación los elementos aleantes pueden estar en solución sólida como intersticiales o sustitucionales, o bien pueden estar presentes formando parte de compuestos. De singular importancia en las propiedades de los metales son los defectos llamados dislocaciones. Éstas son un defecto en el ordenamiento que se manifiesta como líneas. En la figura 7 se ilustra un esquema de un tipo de dislocación llamada de borde. b) c) d) Fig. 6. Defectos en el arreglo atómico. a).- Vacancia c).- Sustitucional b).- Autointersticial d).- Intersticial Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 Fig. 7. Dislocación de borde, el deslizamiento de la dislocación bajo un esfuerzo produce la deformación plástica. 23 �La estructura cristalina de los metales En la figura 8 se muestra el aspecto que presentan las dislocaciones al ser observadas mediante un microscopio electrónico de transmisión. Fig. 8. Dislocaciones en una muestra metálica vistas al microscopio electrónico de transmisión. Las dislocaciones son responsables de la ductilidad de los metales. La línea de las dislocaciones puede deslizarse sobre planos cristalinos de la estructura cuando se aplica esfuerzo a los metales y esto produce la deformación plástica. Las dislocaciones existen en gran número en los metales, se generan desde el proceso de solidificación. Una muestra de acero recocido de un cm3 de volumen contiene típicamente cerca de un millón de dislocaciones. En un acero laminado en frío la cantidad de dislocaciones puede ser millones 24 de veces más elevada. La deformación produce más dislocaciones. Es sabido que un metal recocido es suave y de baja resistencia mecánica, esto es debido a la moderada cantidad de dislocaciones que contiene y que son relativamente libres de moverse bajo la acción de esfuerzos bajos. Cuando el metal es deformado en frío su dureza y resistencia aumentan, esto es debido a que las dislocaciones experimentan gran dificultad para deslizarse y solo lo hacen en cantidad limitada bajo esfuerzos muy elevados. Los metalurgistas teóricos se han planteado el problema de calcular la resistencia de los metales en condición libre de defectos, esto es, es sin dislocaciones. El resultado indica que un metal libre de dislocaciones solo puede deformarse o romperse bajo esfuerzos que son del orden de cien a mil veces superiores a los valores de resistencia reales encontrados en metales procesados convencionalmente. Se ha logrado producir en laboratorio bajo condiciones controladas, muestras de tamaños limitados de metales con un número muy reducido de dislocaciones y que presentan resistencias cercanas a la teórica. EL ACERO COMO UNA SOLUCIÓN SÓLIDA INTERSTICIAL El acero es una aleación de hierro y carbono. El carbono puede existir en solución sólida o bien puede estar formando carburo de hierro (Fe3C). El carbono puede existir en la austenita como elemento intersticial en solución sólida hasta contenidos de 2%, dependiendo de la temperatura. En la austenita el hierro se aloja en los sitios intersticiales de la estructura fcc, que son un poco más pequeños que el propio átomo de carbono, por lo que se tiene una distorsión de la estructura. En la ferrita el carbono también se aloja en los sitios intersticiales, pero Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Moisés Hinojosa éstos son considerablemente más pequeños que el átomo de carbono y se produce una fuerte distorsión. Este hecho limita grandemente la cantidad de carbono que puede existir en solución sólida intersticial en el hierro alfa. CONCLUSIÓN Todos los metales son cristalinos. Las estructuras cristalinas que adoptan, así como las imperfecciones en el arreglo, determinan en buena medida muchas de sus propiedades más relevantes. En particular, los defectos llamados dislocaciones son responsables de la ductilidad de los metales. En una aleación los elementos aleantes pueden existir como átomos aislados alojados en la red cristalina como intersticiales o sustitucionales, también pueden formar compuestos. El conocimiento de la estructura cristalina de los metales permite comprender mejor sus propiedades y su desempeño en aplicaciones prácticas. LECTURAS RECOMENDADAS Los siguientes libros permiten ahondar en el tema sin requerir conocimientos especializados: 1.- Braun, Eliézer. Arquitectura de Sólidos y Líquidos, Serie La Ciencia para Todos, Fondo de Cultura Económica,1997, México, D.F. 2.- Martínez Gómez, Lorenzo. Acero, Serie La Ciencia para Todos, Fondo de Cultura Económica, 1997, México, D.F. El lector diligente encontrará información técnica más detallada en los siguientes textos: 3.- W. D. Callister, Materials Science and Engineering, an Introduction 4th edition, John Wiley and Sons Inc., New York, 1997. 4.- W. F. Smith, Foundations of Materials Science and Engineering 2nd edition, McGraw Hill, New York, 1993. 5.- D. R. Askeland, The Science and Engineering of Materials 3rd Edition, PWS Publishing Co. Boston, 1994. 6.- J Weertman, Elementary Dislocation Theory, Oxford University Press, 1992. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 25 �La formación de líderes en la universidad Armando Rugarcía Torres* INTRODUCCIÓN Es frecuente escuchar comentarios de empresarios, industriales o intelectuales relativos a la imperiosa necesidad para las universidades de formar líderes para el próximo milenio. Los argumentos que soportan este juicio son diversos, la descripción del líder necesario es ambigua y las propuestas para formarlo o no existen o son inocentes y a veces contradictorias. al líder del administrador en trece características descritas y adaptadas críticamente en la tabla I. * Tabla I. Características del líder en contraste con el administrador* El administrador Es conservador Es una copia Mantiene lo establecido Un gran esfuerzo se ha realizado por estudiosos de la Administración, la Psicología, la Sociología o la Historia para establecer las cualidades del líder basándose en el análisis de los grandes líderes de todos los tiempos, como Churchil, Ghandi, Mussolini y De Gaulle y a la luz de su propia experiencia personal. Se concentra en sistemas y estructuras Controla Tiene una visión a corto plazo Pregunta cómo y dónde En el primer apartado de este escrito, se establece brevemente el estado del arte del liderazgo. En el segundo, se identifica y propone un concepto de líder coherente con los reclamos de esta época. Y en el tercero, se dan algunas pautas para formar dicho líder. Su visión son las utilidades Acepta el status Es un buen soldado Hace bien las cosas No va más allá de sus posibilidades Es equilibrado EL LIDERAZGO Warren Bennis profesor de Administración de Empresas en Harvard establece algunas verdades sobre el liderazgo, una de ellas indica que los líderes se hacen, no nacen.1 Este es un estímulo para los académicos que en esto hemos creído. El jesuita Jesús Vergara insinúa que tiene mucho que ver con el pensamiento filosófico que implica una relación necesaria del liderazgo con el mundo de las finalidades, de la ética y las decisiones.2 Miguel Ángel Cornejo conecta al liderazgo con el servicio3 y en otro texto,4 ante la dificultad de definirlo ("el liderazgo es como la belleza: difícil de definir, pero fácil de apreciar"), hace un esfuerzo en diferenciar 26 El líder Es innovador Es original Desarrolla nuevos caminos Se concentra en las personas Inspira confianza, evalúa Tiene una visión a largo plazo Pregunta para qué y por qué Su visión es integral Desafía lo establecido Es un “desobediente” Hace lo que debe hacer Intenta lo imposible Es soñador * Adaptado de Cornejo, Miguel Angel.4 Bernard Tapie, en su libro Ganar establece que el "verdadero líder es aquel que acepta tomar a su cargo no sólo sus propios problemas, lo cual es lo menos que puede hacer, sino también los planteados por los demás".5 James May consultor de la Universidad de Indiana establece que el directivo o el líder debe preocuparse por hacer participar a los demás en las decisiones.6 Bryan Houston establece * Académico de la UIA-GC en período sabático, becado por el Boston College, USA. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Armando Rugarcía Torres que el líder tiene claros sus propósitos, que su meta principal debe ser realizar el trabajo bien y que debe poner en práctica lo que predica.7 Bruce Ledfor profesor de la Universidad estatal de Texas, dice que un líder es capaz de dirigir las actividades de un grupo hacia un objetivo común, en un ambiente de relaciones humanas positivo.8 Robert Tannenbaum y Warren Schmidt comentan que el líder con verdadero éxito es aquel que reconoce la naturaleza del problema concreto que tiene entre manos y es capaz de elegir el estilo de liderazgo adecuado para resolverlo.9 El consultor Robert Katz de la Universidad de Harvard, caracteriza a un líder con tres grupos de habilidades: técnicas, humanas y conceptuales.10 El profesor Gutiérrez de la UIA-GC en su curso de Administración, ha venido investigando con sus alumnos las cualidades de los grandes líderes de la historia, como Juan Pablo II, Hitler, Madam Curie, entre muchos otros. Destaca algunas cualidades que se asocian al liderazgo: organizado, tenaz, firme, voluntarioso, vigoroso, espiritual, con metas claras, buen comunicador, valiente, humilde, con iniciativa, creativo, seguro y comprometido; y asegura que estas cualidades se requieren con mayor o menor fuerza dependiendo de la época o circunstancias. Las descripciones anteriores nos llevan a concluir que el concepto de líder depende del marco de referencia que se tome para concebirlo. Sea desde la filosofía, la psicología o la sociología, desde la experiencia o la historia, parece ser que el líder es alguien que destaca en un sentido: influye en la gente para que lo sigan, para que hagan lo que él o ella propone, para que crean lo que Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 pregona. Sin embargo, las cualidades del líder que se mencionan son demasiado abstractas o generales, es decir, no se pueden llevar a la práctica, no se pueden enseñar. ¿Cómo se entiende y enseña la seguridad? ¿Qué son las habilidades técnicas y cómo se enseñan? ¿Qué se entiende por ser desobediente y cómo se enseña? ¿Es válido enseñar a ser desobediente o humilde? ¿Qué pasaría si un estudiante es original, pero no inspira confianza; si es tenaz, pero no hace bien su trabajo? ¿Cómo se entiende, enseña y evalúa “ser soñador”? Todas estas expresiones sobre las cualidades de un líder o sobre lo que éste debe ser, sirven para los discursos, para mover los aplausos de gente inocente, pero no para la educación. El docente requiere de una traducción de esas cualidades a un lenguaje educativo u operativo en el aula. No hay que perder de vista que los expertos con frecuencia usan un lenguaje abstracto para seguir conservando su dominio. Conservando de momento este contexto multiforme y ambiguo, implícito en las preguntas anteriores, quisiera proponer un rasgo complementario del concepto de liderazgo desprendido de mi experiencia y ratificado por la sabiduría de las religiones: "El líder es aquel que hace crecer".11 Esta mística del liderazgo está enclavada en la idea del servicio a los demás, rescatando la importancia del ser humano en el devenir social o en nuestro caso más concreto, industrial o empresarial. En efecto, el líder estimula se logren ciertos objetivos y se sigan ciertas estrategias, pero al mismo tiempo debe tratar de promover el 27 �La formación de líderes en la universidad desarrollo de las personas que en ello participan. En estos tiempos vertiginosos, por supuesto que es válido ir planeando y logrando ciertas metas, pero además se debe lograr el crecimiento de las personas que en su logro participan. Es claro que afirmo que los tiempos del liderazgo individual acompañados del seguimiento ciego están pasando a la historia; indico que se están abriendo espacios para el liderazgo grupal en el que todos participan en la elaboración de objetivos, metas, estrategias, acciones y evaluación de resultados y, en consecuencia, todos crecen, se desarrollan. Todos a lo de todos y cada quién a lo suyo, con responsabilidad solidaria hacia su equipo, su empresa o su institución. Es así como el concepto de liderazgo que parece conveniente a estos tiempos, desprendido de la innovación del concepto vigente a la luz de nuevas circunstancias sociales y culturales, podría ser: "el líder es quien hace crecer a su gente en la búsqueda y logro de ciertos objetivos, metas y estrategias establecidos en común". Si lo anterior se acepta, sería como darle importancia a lo que no se le ha dado: la persona, la gente. Sería como humanizar el trabajo, la dirección, el liderazgo de industrias y empresas.12 En el apartado siguiente se proponen los rasgos del líder que se desprenden del concepto de liderazgo establecido, teniendo presente la necesidad de eliminar la ambigüedad de las cualidades que con frecuencia se mencionan para el liderazgo actual, de tal manera de poderlas trabajar y desarrollar en un ambiente universitario. 28 LOS RASGOS DE UN NUEVO LIDER El asunto de este apartado, es establecer los rasgos de un líder para el mundo de hoy en forma tal que puedan operativizarse y por tanto desarrollarse y evaluarse en un contexto educativo o de capacitación. En otras palabras, es necesario traducir el lenguaje de los expertos en administración o liderazgo a otro propio para la enseñanza, es decir, operativo. Hay tres tipos de rasgos humanos operativos y genéricos a los que la tarea educativa presta atención: conocimientos, habilidades y actitudes. Estos tres rasgos se desprenden o están contenidos en cualquier noción significativa de educación.13,14 La pretensión de este contenido operativo para la tarea educativa, en este caso la formación de líderes, es que cualquier cualidad o rasgo de liderazgo que se ha mencionado o que se puede mencionar, cae en estas categorías. Por ejemplo, las “habilidades conceptuales” sugeridas por Robert Katz de la Universidad de Harvard, se traducen en habilidadesconocimientos-actitudes, tal y como en general se verá más adelante.10 Conviene reiterar que la educación tiene dos consecuencias relevantes. Una inmediata y otra mediata; una relativamente temporal y otra permanente. La inmediata y temporal corresponde a los conocimientos que el estudiante aprende, a los problemas que es capaz de resolver y a las actitudes-valores que refuerza durante su educación. La mediata y permanente es el desarrollo de capacidades para aprender, resolver y tomar decisiones éticas. Esto quiere decir que si una persona aprende algo Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Armando Rugarcía Torres (sea lo que sea ese algo) en la universidad (o en la escuela), por ese mismo hecho, desarrolla su capacidad para aprender. En otras palabras, cuando una persona aprende algo, durante ese empeño desarrolla su capacidad para aprender. Ese algo que aprendió se le puede olvidar al correr el tiempo sobre todo si no lo requiere en el futuro, pero la capacidad desarrollada permanece en el sujeto hasta el próximo aprendizaje, después del cual la capacidad para aprender se desarrolla más y más y más. ¿De qué tantos conocimientos de los que aprendió en secundaria se acuerda? ¿Se le ha olvidado aprender? De este planteamiento se deriva la importancia de entender críticamente los conocimientos que se aprenden en la universidad, para de esta manera, desarrollar la capacidad de aprender-entender conocimientos en un futuro y no meramente capacitarse para repetirlos (sin entenderlos) temporalmente como con frecuencia, por desgracia, sucede. Un fenómeno análogo ocurre cuando un estudiante (o cualquier persona) resuelve algo o cuando valora o toma una postura sobre algo, sea lo que sea. Lo importante es que al resolver problemas piense crítica-creativamente y al valorar-decidir reflexione críticamente, para de esta manera desarrollar su capacidad para resolver problemas y para tomar decisiones en un futuro desconocido.15,16 A continuación se describen los conocimientos, habilidades y actitudes que se sugiere promover en alumnos de ingeniería, teniendo presente que se persigue que algunos de ellos destaquen como líderes para el nuevo milenio. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 Conocimientos Es por demás evidente que una persona, en esta época explosiva en difusión de información, debe saber ciertas cosas que le permitan interactuar en la sociedad. Los conocimientos son lo que uno sabe, es decir, entiende críticamente. Un líder debe estar equipado con conceptos culturales, profesionales y empresariales básicos y amplios que le permitan seguir aprendiendo o construyendo sobre ellos a medida que transcurre su liderazgo. Conceptos fundamentales relacionados con la computación, la energía, la ecología, los satélites, la televisión, la psicología, la sociología, las finanzas, otras culturas, entre otros, deben ser “comprendidos críticamente” por cualquier persona que pretenda cruzar los umbrales del siglo XXI con ciertas bases para ejercer un liderazgo. Los conceptos profesionales dependen por supuesto del ambiente en el cual se vaya a desenvolver el líder-profesional. En el caso de un ingeniero-administrador, por ejemplo, conceptos como PIB, balance, estado financiero y rentabilidad, deben también ser comprendidos críticamente. Los conceptos empresariales son aún más específicos ya que dependen del giro de la empresa, industria o institución en la que en un futuro se labore y pretenda liderar. Conceptos relativos al producto y a los procesos para producirlo y comerciarlo, entre otros, deben ser comprendidos críticamente. Al final de cuentas lo verdaderamente importante que la universidad debe proporcionar a sus estudiantes es el desarrollo de su capacidad para aprender conocimientos de manera crítica. 29 �La formación de líderes en la universidad Habilidades Hay dos tipos de habilidades, intelectuales y emocionales. Así como las habilidades intelectuales están asociadas a la inteligencia digamos racional, las emocionales a la inteligencia emocional.17,18 Las habilidades intelectuales se encargan de poner en acción los conocimientos, sirven para aplicar lo que uno sabe. Las habilidades intelectuales no son conocimientos. No es lo mismo saber de creatividad que ser creativo. Dos habilidades intelectuales de alto nivel (“higher order thinking”) parecen pertinentes en el líder de hoy: la creatividad y la criticidad.19,20 Estos son los dos pilares de la interacción social, industrial y empresarial. El presente que construye el futuro demanda enfrentar situaciones en forma crítica y creativa, por tanto, el líder de hoy necesita ser capaz de pensar de esta manera. Bennis afirma que los dirigentes son los que hacen bien las cosas y los líderes son los que piensan bien.1 Lo que aquí aclaro es que pensar bien es pensar críticacreativamente. Reitero que con mucha frecuencia los expertos no aclaran su jerga técnica para seguir conservando su poder. Pensar críticamente significa el dar razones a los juicios, encontrar evidencias subyacentes, establecer o encontrar el hilo lógico de un argumento. El crítico es un escéptico de la información, un abanderado de la duda, un hidalgo de la pregunta donde "duele". El líder crítico no se va con la finta, ni se traga las cosas a la primera aunque vengan en inglés o estén impresas en papel que sale de una computadora. En otro ámbito delicado, pero relevante, el crítico es cuidadoso en seleccionar a las personas a quienes 30 les cree, pues es obvio que ni el líder ni ninguna persona puede saber de todo. Pensar creativamente implica el hacer propuestas novedosas a la luz de ciertos datos, el generar alternativas originales de solución a un problema, el innovar situaciones o sistemas. La persona creativa es fanática de lo nuevo, del cambio, de la innovación, es decir, de todo aquello que conduce a ser diferente, a reinventar la realidad. La crítica cuestiona lo establecido, la creatividad lo transforma. Sin la crítica y la creatividad la empresa se queda quieta, la industria se oxida y el ambiente se llena de rutinas obsoletas. Pero, cuando una persona enfrenta un reto, también su afectividad entra en juego. Goleman diría, que la inteligencia emocional entra en acción al resolver problemas y que ésta es más importante para enfrentar retos que la inteligencia propiamente dicha o reconocida.17 Los nuevos avances en la psicología indican que las habilidades emocionales son más rápidas que las intelectuales, que se ubican en el sistema límbico del cerebro y por ello actúan en cierta manera independiente de las intelectuales que se ubican en ambos hemisferios del cerebro: las críticas de un lado y las creativas del derecho. La memoria almacena conocimientos y el sistema límbico emociones o sentimientos, las habilidades emocionales manejan sentimientos y las intelectuales conocimientos. Todo esto en la mente y en la psique de cada ser humano en donde se encuentran en potencia desde que nace, es decir, son desarrollables si se encuentran las actividades o experiencias eficaces para lograrlo. Las habilidades no son ni conocimientos ni sentimientos, son su Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Armando Rugarcía Torres herramienta y por tanto no se aprenden sino se desarrollan con la práctica, con su uso. Lo que aplica el conocimiento son las habilidades intelectuales y no otros conocimientos. Los conocimientos que se han aprendido, los sentimientos que se han conformado y sus operadores, las habilidades, es lo que conduce a que una persona sea más capaz que otra para tomar decisiones, expresarse con claridad, escribir un reporte, resolver un problema, aprender algo nuevo, ejercer un liderazgo y cualquier otra actividad que emprenda.21 Actitudes Una actitud es “una tendencia estable a pensar, a decidir y actuar de determinada manera en consecuencia del aprendizaje de un valor y de decisiones circunstanciales”. Las actitudes se van conformando por la experiencia afectiva del sujeto en su relación con las personas, por el horizonte de valores que consciente o inconscientemente norman su vida y por sus decisiones y acciones pasadas. Esto conduce a que una persona refuerza sus actitudes cuando aprehende algo valioso que orienta su vida, como el servicio, una profesión o una pareja y cuando toma posturas o decisiones circunstanciales reflexionadas. Considerando la situación social contemporánea descrita por Meneses22 o Labaké,23 así como el concepto de liderazgo establecido en este escrito, paso a describir las actitudes que considero más relevantes para un líder en la actualidad: a) Preocupación por los demás. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 Esta parece ser la tendencia más necesaria del hombre y por tanto del líder de hoy para enfrentar la situación social tan lacerante. Se trata de tener un genuino interés por la gente y su crecimiento en el contexto empresarial, industrial y social. Importa más la gente que la empresa o inclusive las utilidades. El producto de la actividad industrial tiene sentido en función del beneficio honesto que genera en la gente. El logro de objetivos es indispensable, pero está subordinado al desarrollo humano, profesional y laboral de la gente que participa en su logro y de los usuarios del producto o servicio que produce la empresa. El cliente o el usuario es el rey. Si esto se pierde de vista, la empresa tarde o temprano se deteriora.24 b) Honestidad. No es necesario recalcar lo que cada vez más se pregona en los medios de difusión: la corrupción. Hemos llegado a una situación tal que no importa cómo se hace dinero, simplemente hay que hacerlo, caiga quien caiga. La adoración del Vellocino de Oro ha hecho presa de la conciencia o de la intencionalidad humana. Está bien hacer dinero como empresa, industria o individuo, pero nunca por medios ilícitos o avasalladores de la dignidad de las personas. Es el trabajo crítico y creativo el que debe llevar a utilidades, poder o desarrollo. Los actos corruptivos no son otra cosa que una muestra de la falta de educación moral acompañada, con frecuencia, de una buena dosis de incapacidad personal. Esto denuncia la ausencia de una mejor educación. Es clara la diferencia de impacto de las consecuencias sociales de los actos de corrupción de un ciudadano 31 �La formación de líderes en la universidad común y los de un líder. c) Preservar el ambiente. Uno de los problemas sociales de esta época se deriva del aprovechamiento irracional de los recursos naturales o del deterioro del habitat animal y humano.25 El líder de hoy debe tener en mente la calidad de vida en aquellos proyectos o programas que lidera. d) Responsabilidad. La imagen del líder se refuerza en la medida en que tiende a cumplir sus compromisos. Cada vez es más claro que en el mundo de hoy no hay cabida para la irresponsabilidad empresarial, industrial, institucional o personal. Este es un rasgo de liderazgo derivado del genuino interés en el cliente, en la gente. e) Productividad. En todos los medios y todos los días se comenta algo explícito o implícito relacionado con la necesidad de producir más con menos o con algún otro aspecto relacionado con una noción más estricta de productividad. Algunas situaciones histórico-sociales nos han llevado a dilapidar recursos en la producción de productos o servicios. Es necesario revertir esta tendencia si queremos tener cierta presencia en este mundo expandido en sus mercados. El profesional que haya asumido esta actitud, tendrá mayores posibilidades de liderazgo, sobre todo en países en desarrollo. f) Calidad. Hacer las cosas bien a la primera, parece haber sido excluido de la manera de ser del mexicano. Preferimos buscar una excusa por si las cosas salen mal, que poner nuestros recursos en hacer las cosas bien desde el principio. La búsqueda de calidad o en otros términos de excelencia debe ser, 32 sin duda, una contemporáneo. actitud del líder g) Adaptabilidad. La dinámica social exige que el líder tenga la tendencia a buscar y adecuarse al cambio. En especial debe tener interés en enfrentar los cambios derivados del acelerado dinamismo tecnológico y de la abundante información. Estas actitudes están implícitas o conducen a otras actitudes frecuentemente mencionadas en los rasgos de un líder, como por ejemplo, dinámico, íntegro, tenaz u otras que se mencionan en la tabla I. Es de notar que en la tabla I, se mezclan actitudes y habilidades de líderes y administradores. Es frecuente encontrar esta simbiosis en las publicaciones técnicas al respecto.4,10,26La dificultad principal que conlleva esta forma abstracta de mezclar habilidades y actitudes es su dificultad para desarrollarlas y evaluarlas en un contexto educativo o de capacitación. Esta dificultad se origina porque se confunden conceptualmente habilidades y actitudes. Nótese la relevancia del desarrollo de las capacidades para aprender, resolver y decidir del líder-profesional para enfrentar el futuro y que estas capacidades se desarrollan, como ya se indicó, por medio del aprendizaje de conocimientos entendidos críticamente, la resolución de problemas pensando crítica-creativamente y la toma de posturas o decisiones reflexionadas críticamente. Por otro lado, este perfil bien desarrollado conduce a reforzar las cualidades de liderazgo que se han mencionado. Los expertos en diseño curricular tendrían que hacer la traducción de un ámbito externo a otro educativo en su momento. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Armando Rugarcía Torres Pasemos ahora a establecer algunas estrategias educativas para formar al líder que parecen demandar los signos de estos tiempos. LA FORMACION DE LÍDERES Es frecuente escuchar en el discurso universitario que se deben formar líderes para el Siglo XXI. Pero no falta un "aguafiestas" que pregunta: ¿Cómo?. El propósito de este apartado es el dar algunas pautas metodológicas para la formación de líderes, o de otra manera, para el aprendizaje de los conocimientos, el desarrollo de las habilidades y el reforzamiento de las actitudes descritas en el apartado anterior. Como no creo que sea posible establecer un método particular para formarse como líder, pues los contextos universitarios, empresariales y humanos cambian radicalmente, me concretaré a dar algunas pautas metodológicas dirigidas principalmente a los profesores. Una pauta metodológica es una idea que ayuda a establecer diversas actividades formativas o educativas. De otra manera, los principios metodológicos son los que están detrás y delante de lo que se hace o deja de hacer en una actividad curricular o no curricular por parte de alumnos y profesor. Así pues, en la Tabla II se establecen algunos lineamientos metodológicos y ejemplos de actividades que promueven la comprensión de conceptos, el desarrollo de habilidades críticas, creativas y emocionales y el reforzamiento de valores-actitudes para el liderazgo. El contenido de la Tabla II, puede ayudar al docente a diseñar o innovar tantas actividades de aprendizaje como su convencimiento y esfuerzo le permitan. Por Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 otro lado, conviene tener presente que los ejemplos de actividades que se listan en la Tabla II, corresponden a contenidos que se manejan en la formación de ingenieros, mientras que el título de dicha tabla refiere a la “formación de líderes”. Esta aparente contradicción se explica por algo que se ha perdido de vista en la tarea educativa, mencionado al inicio de este escrito: su relevancia futura. Es decir, si un alumno aprende (entiende) conocimientos científicos, técnicos, humanistas, teóricos, en la universidad, será capaz de aprender otros conocimientos del área que sea en su práctica profesional; si un alumno resuelve problemas académicos pensando crítica y creativamente, será un mejor resolvedor de problemas de cualquier tipo en un futuro; si un alumno aprende a tomar posturas o decisiones en un contexto universitario, tomará mejores posturas o decisiones futuras. Hemos perdido de vista un hecho irrebatible: la mayoría de las cosas que aprendemos en la escuela o la universidad se olvidan a través del tiempo porque no se llegan a necesitar en el futuro, pero las consecuencias del aprendizaje, que se llama educación, no se pueden olvidar. La educación “es aquello que permanece en la persona después de que se le olvida lo que aprendió”. Esto que permanece en la persona son capacidades desarrolladas para aprender, resolver y decidir. Esto explica en general porque un profesional de X se desempeña sin dificultad en labores de Y; y en particular, aclara porque algunos ingenieros son excelentes administradores a pesar de que no estudiaron nada de “Aministración” en la universidad. Otro aspecto que hay que tener en cuenta en la tarea educativa en general y 33 �La formación de líderes en la universidad TABLA II. PRINCIPIOS METODOLÓGICOS PARA LA FORMACIÓN DE LÍDERES CONOCIMIENTOS Desarrolle y evalúe comprensión crítica de conocimientos. Promueva actividades que impliquen retos como los siguientes: • Explica con tus propias palabras la ley de Hook. • ¿En qué se diferencian la aceleración y la velocidad? • ¿Cuál es la relación entre fuerza y masa? • ¿Que temperatura tiene el mismo valor numérico en grados centígrados y en grados Farenheit? CRITICIDAD La criticidad se desarrolla si la persona cuestiona o descubre algo por sí misma, es decir, si responde a una pregunta que implica por qué, hace inferencias y deducciones, discrimina, clasifica o analiza datos, descubre errores en un texto o argumentación.20 Por ejemplo: • Lee la síntesis del reporte de la empresa “Aceros Tepeyac” y haz una crítica de el. • Revisa el problema resuelto del anexo y encuentra al menos tres errores. Explica su relevancia desde el punto de vista económico. • ¿Por qué una hoja seca flota en agua y un tornillo se hunde? Explica. • Compara y contrasta derivar con integrar. • Extrae tres inferencias de la figura 1 sobre la relación de la presión con la entalpía. • Usando la ecuación de Arrhenius demuestra que a mayor temperatura mayor velocidad de reacción. CREATIVIDAD La creatividad se desarrolla, como cualquier habilidad, ejercitándola. La esencia de la creatividad es la respuesta original. Diseña materiales-actividades que contengan preguntas como ¿Qué pasaría si ...? ¿Qué otros usos le darías a ...? ¿Cómo le harías para ...?21. Algunos ejemplos serían: • Inventa una nueva medida para la longitud y relaciónala con los centímetros y los pies. • Lee la introducción y las conclusiones del artículo sobre “el futuro de la energía nuclear” y haz una síntesis en una página. • Establece tantos usos como puedas en tres minutos para un tanque (industrial). • ¿Qué pasaría si se acabara el agua sobre la tierra? Lista tantas consecuencias como se te ocurran en tres minutos. • Representa un intercambiador de calor de tantas maneras como puedas en cinco minutos. INTELIGENCIA EMOCIONAL Las habilidades emocionales entran en juego y por tanto se desarrollan, ante la presencia de personas estimadas incluyendo a uno mismo. Un par de recomendaciones genéricas: • Promueve el aprendizaje o la resolución de problemas en equipo.27 • Promueve evaluaciones diversas y en varios contextos. ACTITUDES-VALORES La clave para el reforzamiento de actitudes-valores está en cuestionar el efecto de “algo” en la gente. Por ejemplo: • Considerando los juicios siguientes … ¿Qué harías y por qué? • ¿Cuáles son los pros y contras para las personas, si el tanque de gasolina de un nuevo modelo de auto se instala en la parte trasera ( por la cajuela)? • Discute en tu grupo de trabajo el artículo que leyeron sobre el efecto en la gente de fumar en lugares cerrados. Establezcan pros y contras justificados. 34 Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Armando Rugarcía Torres en la formación de líderes en particular, es la relación entre conocimientoshabilidades-actitudes. Para resolver un problema necesito entender los conocimientos relacionados y querer resolverlo; para aprender un conocimiento necesito de habilidades, de conocimientos más sencillos relacionados y querer hacerlo; y para reforzar una manera de ser o actitud necesito habilidades y tener conocimientos relacionados con la situación que estoy valorando-decidiendo. Esto implica que la comprensión de conocimientos y el desarrollo de habilidades y actitudes interactúan entre sí. Por tal motivo los lineamientos asentados en la Tabla II se deben manejar para enfatizar un aspecto u otro. Por último, cabe reconocer que el perfil general propuesto para el líder del futuro es el mismo que se aplicaría a cualquier profesional futuro. Lo que haría la diferencia sería la actitud que desarrollara un estudiante hacia querer llegar a ser un líder y por supuesto el grado de desarrollo de sus capacidades profesionales (aprender, resolver y decidir) que adquirió durante su formación. CONCLUSIÓN Un líder es quien logra que otras gentes lo sigan, lo obedezcan o lo acompañen en el logro de ciertos objetivos y estrategias establecidos en común por medio de lo cual las personas y la empresa o industria crecen, se desarrollan. Bajo la hipótesis de que un líder se puede formar o capacitar, se establecen los conocimientos, habilidades y actitudes que perfilan a un liderazgo que pretenciosamente se afirman como el Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 correspondiente al próximo milenio. Es de notarse, que este perfil corresponde a cualquier egresado profesional, por lo que el líder emergería de entre ellos en la medida en que mayormente desarrolle sus habilidades y refuerce sus actitudes. Los conocimientos, aunque usted no lo crea, no importan tanto. Las habilidades que el líder habrá de desarrollar corresponden a aquellas que conducen a pensar en forma crítica y creativa. La actitud que destaco es la preocupación honesta por la gente, pues de ella se derivan todas las demás actitudes de su perfil. Por último, se establecen algunos principios metodológicos que guían al profesor o instructor para formar profesionales-líderes en la universidad o fuera de ella. Espero haber establecido un panorama claro y razonable que ayude a la formación de líderes capaces y humanistas tan necesarios en esta incierta época que nos ha tocado vivir. REFERENCIAS 1. Bennis, N., Algunas verdades sobre el liderazgo, Facetas, 1991. 2. Vergara, Jesús, Filosofía y control total de calidad, Revista del ITESO, primavera 1991. 3. Cornejo, Miguel A., Excelencia ejecutiva, Alto nivel, enero 1992, pp.3033. 4. Cornejo, Miguel A., Perfil ejecutivo, Alto nivel, enero 1991, pp. 36-47. 5. Tapie, Bernard, Ganar, Editorial Planeta, México 1987. 35 �La formación de líderes en la universidad 6. May, James, Should your staff help make decisions?, Audiovisual instruction, October 1978, p. 35. 19. Rugarcía, A., Desarrollo de la creatividad en la formación de ingenieros, Educación Química, UNAM, vol.3, No.3, enero 1991, pp.40-45. 7. Houston, Bryan, Cómo introducir ánimo en la organización, Biblioteca Harvard de Administración de empresas, No. 110, sin fecha. 20. Rugarcía, A., Desarrollo de la criticidad en la docencia, Perspectivas docentes, Universidad Autónoma de Tabasco, # 20, Sept.-dic., 1996 pp. 34-38. 8. Ledfor, B., Teach yourself to become a leader, Instructional innovator, October 1980, pp. 1011. 21. Rugarcía, A., Valores y valoraciones en la educación, Trillas, México, 1999a. 9. Tannenbaum, R. y W. Schmidt, Cómo elegir un estilo de liderazgo, Biblioteca Harvard de Administración de Empresas No. 5, sin fecha. 22. Meneses, E., El sistema Universidad Iberoamericana en el umbral del siglo XXI, Umbral XXI, No. 1, primavera 1989. 10. Kats, R, Skills of an effective administrator, Harvard College, 1974. 11. 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Rugarcía, A., La universidad del futuro, Informe rectoral 1991-1998, UIA-GC, Puebla, México, Agosto 1999. 16. Rugarcía, A., El conocimiento y la educación, Educación Química, UNAM, Vol.9, #5, Septoct. 1998a, pp.294-302. 17. Goleman, Daniel, Emotional intelligence, Bantam Books, N.Y., 1995. 18. Lipman, M., Critical thinking, Vol.9, No 3, 1999, pp. 32-35. 36 Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Los problemas profesionales del ingeniero en las clases de física Miriam Pérez, María de los A. Legañoa, Daniel Travieso* INTRODUCCIÓN El acelerado progreso científico técnico de nuestros tiempos obliga a formar profesionistas capaces de trabajar para introducir constantemente los logros de la ciencia y la tecnología, teniendo la escuela la responsabilidad de garantizar esta formación. Pero esto no se logra sólo con la elevación del nivel teórico de los contenidos impartidos por el profesor, sino que es primordial que la actividad que se desarrolle en la escuela sea de interés y motivación para los estudiantes. Es fundamental resolver el problema de qué métodos y procedimientos debe utilizar el profesor para lograr este propósito. propicie una mayor motivación de los alumnos hacia esta disciplina, así como una participación activa en las clases de Física. Para lograr incrementar la *motivación de los estudiantes se introdujo en las clases de Física la vinculación de los contenidos a tratar con los problemas profesionales que éstos deben enfrentar. Pero el conocimiento de estos vínculos no queda sólo en la perspectiva descriptiva, sino que abordan la procedimental y la conductual, utilizando para ello la interacción estudiante- estudiante y la interacción de los estudiantes con los profesionistas de centros laborables (figura 1) En el presente trabajo se expone brevemente un resumen de lo realizado en las clases de Física referente a la aplicación de un esquema nuevo en el proceso enseñanza aprendizaje, vinculando el tema de Física Molecular y Termodinámica con la carrera de Ingeniaría Civil en la Universidad de Camagüey. PROFESOR CENTRO LABORAL ESQUEMA NUEVO DEL PROCESO ENSEÑANZA- APRENDIZAJE DE LA FÍSICA La enseñanza de la Física Molecular y Termodinámica en la carrera de Ingeniería Civil ha confrontado el problema de que los alumnos consideran que los estudios en esta área poco tributan a los conocimientos que ellos tendrán que aplicar en el ejercicio de su profesión. Esa situación se da también en otras áreas de conocimiento como son el Electromagnetismo, la Óptica y la Física Moderna. Para dar solución al problema planteado se trazó como objetivo del trabajo lograr una mejor preparación del futuro profesionista de Ingeniería Civil a partir de la aplicación de un esquema nuevo en el proceso enseñanza aprendizaje de la Física que Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 ALUMNO GRUPO DE ALUMNOS Fig.1. ¿ Cómo se aplicó esta propuesta? Para ello primero fue preciso responder a la siguiente pregunta: ¿en qué contribuyen a la formación de un Ingeniero Civil, el conocimiento de la Física Molecular y la Termodinámica? Para dar respuesta a esta pregunta se entrevistaron diferentes grupos de personas: profesores que han impartido esta asignatura en * Departamento de Física, Universidad de Camagüey, Cuba. E-mail: leganoa@reduc.cmw.edu.cu 37 �Los problemas profesionales del ingeniero en las clases de física otras ocasiones, profesores que imparten otras asignaturas en esta carrera, estudiantes que ya habían recibido estos temas en otros años y varios profesionistas que conforman un grupo de trabajo de una empresa constructora de la ciudad de Camagüey, integrado éste por el Jefe de Proyecto, un Ingeniero Civil, un Ingeniero Eléctrico, un Ingeniero Hidráulico, un Ingeniero Mecánico y un Arquitecto. A ellos se les entregó el programa de la asignatura para que analizaran la posible contribución del contenido a impartir en la formación del Ingeniero Civil. Como resultado de este estudio se determinó que los contenidos de mayor vinculación estaban relacionados con las siguientes temáticas: • Conducción térmica. • Difusión. • Máquinas térmicas. El siguiente paso fue diagnosticar qué conocimientos tenían los estudiantes sobre estas aplicaciones. Para ello se les aplicó un test a 28 estudiantes el cual reflejó que de ellos sólo 4 conocían ejemplos de la vinculación con la carrera, siendo incapaces de explicarlos. A partir de los resultados anteriores se elaboró un nuevo modelo para la enseñanza de estos temas, el cual poseía las siguientes características: Clases Teóricas Se imparten contextualizadas con problemas a resolver como profesionistas, dando participación a los estudiantes sobre la base del conocimiento anterior que ellos poseen. El planteamiento de los problemas en estas actividades motivan y despiertan el interés por el conocimiento. Problemas planteados en las clases teóricas acerca de la vinculación de los temas a impartir con la carrera. 38 1. ¿Cómo determinar que parámetros debe tener un climatizador de aire, para lograr obtener una temperatura dada en un recinto, ya sea una habitación de una vivienda, una Sala Teatro, una cámara de refrigeración de un frigorífico, etc. ? 2. Para la construcción de una vivienda, ¿cuál debe ser la posición que deben adoptar en el terreno las habitaciones, los baños y el patio? 3. ¿Qué lugar seleccionar para construir una industria, que no afecte a la población la posible liberación de gases contaminantes y otras sustancias? Clases de Ejercicios Se plantean problemas de Física relacionados con problemas profesionales que tienen que enfrentar. Por ejemplo: 1. Determinar la cantidad de calor trasmitido en un determinado tiempo, entre dos láminas en cuyo espacio hay aire. En este problema se discute como el coeficiente de conductividad térmica de los gases (analizado en las tablas), es aproximadamente mil veces menor que en los sólidos, de ahí que se utilice para el aislamiento de un local determinado una doble pared, por ejemplo, en las cámaras de refrigeración de un frigorífico. 2. Determinar el tiempo que tarda la superficie interior de una pared de concreto de 15 cm de espesor en alcanzar el equilibrio térmico con la exterior. Este fenómeno se conoce como Inercia Térmica y es el causante que aún de noche, las paredes de una habitación que ha sido expuesta a los rayos del Sol durante el día, se encuentre liberando calor. Se discute, como para la construcción de una vivienda, hay que tener en cuenta la posición de las habitaciones, para que en las noches éstas no sean calurosas, producto de la incidencia de los rayos solares. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Miriam Pérez, María de los A. Legañoa, Daniel Travieso N O E S Visita al Centro Laboral 3. Otro ejemplo analizado es el de la construcción de una industria determinada, en el que hay que tener en cuenta el lugar donde se ubique la misma, de forma tal que no afecte la salud humana, por una posible contaminación ambiental. Se analizan los fundamentos físicos relacionados con la difusión de los gases y la Ley de Protección del Medio Ambiente de la República de Cuba. 4. Problemas donde se determinan diferentes magnitudes, para un ciclo correspondiente a un motor y a un refrigerador, realizándose las comparaciones en cuanto a sustancia de trabajo, presión del compresor, etc., entre un refrigerador doméstico y el de un frigorífico. Se señala además el uso del turbo inyector, como aditamento en los motores de las grúas, frente pala, concreteras, etc., en los que se aprovechan los gases contaminantes en el funcionamiento de dichos motores, como una de las soluciones para la protección del medio ambiente. En estas actividades se indica la solución de un problema cada dos estudiantes, ellos trabajan en parejas, guiados por el profesor durante un tiempo y finalmente cada pareja resuelve el problema y explica oralmente la solución, creándose a su vez un intercambio entre los estudiantes del grupo y el profesor, que señala oportunamente los errores. La evaluación de cada pareja se discute entre los estudiantes y el profesor. De esta forma se llegan a resolver siete problemas por clases. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 En esta actividad se visitó un frigorífico, donde los especialistas explican cómo fueron construidas las cámaras de refrigeración (paredes, techos y pisos), el aislamiento térmico que llevan sus tuberías, el cálculo de la carga térmica, el volumen del local y la temperatura requerida para determinar los parámetros de la máquina térmica que requiere. En la sala de máquinas los especialistas y técnicos explican las partes de la máquina térmica y su función, la sustancia de trabajo, la temperatura que se puede alcanzar en las diferentes cámaras, así como la presión del compresor utilizado. En esta actividad, con la interacción de los estudiantes del grupo con el profesor, los especialistas y los técnicos del centro, se realiza un trabajo conjunto en el que se logra vincular el contenido recibido con la práctica laboral, analizando los problemas específicos que un Ingeniero Civil debe resolver, así como los problemas que más adelante resolverán luego de recibir nuevos temas. Seminario La preparación para esta clase se da desde el comienzo de la impartición del tema cuando se plantean los problemas vinculados con la carrera en las clases teóricas, en las clases de ejercicios y en la visita al centro laboral. Para el seminario se les propone a los estudiantes un conjunto de preguntas y temas a exponer, los cuales deben preparar a través de búsquedas bibliográficas y de consultas a especialistas. Esta clase se imparte al concluir el tema, contribuyendo a organizar el conocimiento de 39 �Los problemas profesionales del ingeniero en las clases de física los estudiantes sobre el mismo y a establecer las relaciones con su carrera, lo que propicia una asimilación más sólida de estos conocimientos. Al terminar de impartir estos temas se aplicó un examen parcial, donde se midieron los objetivos planteados, obteniéndose buenos resultados. Posteriormente se entrevistaron nuevamente a los profesores, alumnos y especialistas que habían sido entrevistados inicialmente, para conocer sus opiniones con respecto a la propuesta aplicada. Los resultados de estas entrevistas reflejaron que el 100% considera que la vinculación de estos temas con los problemas a resolver por los Ingenieros Civiles fue correcta; proponiendo 3 de ellos la inclusión del estudio de los fenómenos capilares, cuestión que no se incluye en el programa, por la importancia que tiene en cuanto a los problemas de las filtraciones. Según el esquema nuevo aplicando este sistema de actividades, se logra un aprendizaje más sólido y participativo, a la vez que se perfeccionan las habilidades planteadas (profesionales y de resolución de problemas). Es importante señalar que con la comunicación entre los estudiantes, profesor y especialistas, se intercambian conocimientos, dando carácter activo y participativo al proceso de enseñanza-aprendizaje y finalmente se logra sintetizar los conocimientos con mayor nivel, como resultado de integrar lo académico, lo laboral y lo investigativo. CONCLUSIONES Al aplicar el esquema nuevo en la impartición de los temas de Física Molecular y Termodinámica, se logra un proceso enseñanza aprendizaje participativo en todas las actividades, tanto docentes como extradocentes, revelándose gran interés y motivación por las mismas, como resultado de la 40 vinculación que se logra entre los temas de la asignatura y la carrera. Se logra mayor solidez en la adquisición de los conocimientos, como consecuencia de la estimulación en la búsqueda bibliográfica, consulta a especialistas y la observación en la práctica realizada en la visita. Con la activa relación entre los estudiantes y profesores en las diferentes formas de enseñanza planteadas, se logra de forma más efectiva resolver las dificultades que los estudiantes presentan en las mismas, lográndose perfeccionar las habilidades en cuanto a la solución de problemas y habilidades profesionales. Se logra un mayor nivel en cuanto a la síntesis de los conocimientos, al integrar lo académico, lo laboral y lo investigativo. BIBLIOGRAFIA 1. Fuentes González, Homero Calixto Dr. C. y otros "Fundamentos Didácticos para un proceso de enseñanza aprendizaje participativo" Centro de Estudios de Educacion Superior “Manuel F. Gran”. Universidad de Oriente. Stgo. de Cuba. 1997 (pág. 4) 2. Valdés Castro, Pablo y Armando Bueno “ El Trabajo independiente de los estudiantes durante el estudio de la Física” (pág. 4) Ponencia a la Cuarta Reunión Científica de Profesores del I.S.P. “E.J.V”. Ciudad de La Habana, 1982. 12 pág. 3. Garza López, Israel. “Propuesta didáctica para obtener el grado de maestría en la enseñanza de las ciencias con especialidad en Física”, San Nicolás de los Garza, Febrero de 1999. U.A.N.L., México. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �El proceso marketing-innovación como fuente de ideas creativas Miguel A. Palomo González* Abstract This paper suggest that the Technological Innovation Process must be initiated from the outside of the Organization following a MarketingInnovation approach, instead of the internal process focused in validate the Research and Development function or the need to explode an invention that already exists. As a tool to support the Marketing-Innovation process it is suggested the Mapping- Knowledge technique, and more specific the Mapping Concepts technique, as a robust technique to generated ideas in the adoption stage for the innovation or invention development, as well as a way to reach the objectives of sharing knowledge, transparency and integration of knowledge and creation of a culture of innovation in the Organization. Palabras Clave: Administración, conceptos, conocimiento, creatividad, educación, innovación, marketing-innovación, proyectos, tecnología. INTRODUCCIÓN ¿CÓMO SE OPORTUNIDAD? IDENTIFICA LA En la mayoría de los casos, implícitamente el proceso se inicia desde adentro de la organización, se habla de crear un Departamento de Investigación y Desarrollo,* de tener gente técnicamente competente, de estimular la creatividad interna, inclusive de medir el número de patentes (lo cual implica haber generado Invenciones). La organización promueve el desarrollo de invenciones o conceptos para ampliar la gama de sus productos y llenar una necesidad en el mercado (Market Pull) o por explotar un recurso tecnológico de la empresa (Technology Push). Si las ideas tienen seguidores se procede a la evaluación y selección. Una vez en la etapa del desarrollo del concepto, y puesto que nos interesa que la idea tenga éxito, inmediatamente nos enfocamos a determinar las soluciones a los posibles problemas de innovación durante los pasos del desarrollo, producción y comercialización. Probablemente porque el proceso selectivo del mercado nos ha enseñado que de 500 ideas patentables muy pocas llegarán a la comercialización en el mercado, y que de éstas solo De una manera general, el Proceso de Innovación está bastante documentado en la literatura y puede iniciarse desde afuera o desde adentro de la organización. Se habla de identificar las oportunidades; generar ideas; analizar la factibilidad y seleccionar; desarrollo del prototipo, producción piloto, la producción en masa y, finalmente la comercialización.1 En realidad se trata de dos etapas generales, la etapa de adopción de la idea (incluye la generación de las ideas y la compatibilidad con los objetivos de la empresa) y la etapa de desarrollo y comercialización del concepto. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 * El Dr. Miguel A. Palomo González es Profesor de la Jefatura de Ingeniería Industrial, en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Nuevo León. e-mail: mpalomo@ccr.dsi.uanl.mx 41 �El proceso marketing-innovación como fuente de ideas creativas una de ellas generará utilidades, o que se requieren miles de ideas para tener una buena, o porque el 75% de los nuevos productos fracasan en la etapa de lanzamiento.2,3 Dependiendo de si se trata de un producto o servicio, algunos de los problemas que pueden surgir en la etapa de desarrollo de la invención o innovación, van desde los materiales, la adecuación de la base tecnológica, los métodos y los procesos, la redefinición del producto o servicio de acuerdo a su aplicación, y la adecuación del contenido tecnológico en el tiempo, el cual puede ser desde un bajo contenido hasta los llamados de altatecnología. POR QUÉ FRACASA UNA INNOVACIÓN Estamos de acuerdo en que si los costos reales de desarrollo fueron muy elevados con relación a lo planeado, eso explica el fracaso; también lo explica el hecho de haber desarrollado productos o servicios fuera de tiempo, por cambios en el mercado o por una competencia más agresiva con productos o servicios más competitivos. Y, así como encontramos especialistas para resolver los problemas de operación, los problemas de costo y tiempo pueden ser resueltos por una empresa dinámica que desarrolla un monitoreo constante del mercado, la industria y la competencia, un costeo más eficiente y un proceso de aceleración de nuevos productos (el cual incluye el desarrollo de recursos materiales y humanos). En la etapa de adopción, el problema del fracaso no son las técnicas de análisis de factibilidad y de estudios de la demanda, ni tampoco la compatibilidad con los objetivos de la organización (rentabilidad y sobrevivir a largo plazo), el problema es la generación de ideas factibles que tengan un impacto en innovaciones incrementales o 42 radicales, en respuesta a una necesidad en el mercado. Es decir, si el producto o servicio cumple con una necesidad presente y a un precio competitivo en el mercado, su fracaso puede ser atribuido a una mala administración de la organización o empresa. En caso contrario, el problema del fracaso es desde el origen, se adoptó una idea de innovación o invención que desde su selección no tendría éxito en el futuro inmediato, aunque probablemente sí lo tenga en el futuro lejano, tal vez cuando se tengan otras tecnologías más rentables o cambios en las condiciones del mercado. EL PROCESO MARKETING-INNOVACIÓN COMO FUENTE DE IDEAS CREATIVAS. La invención es originada por el conocimiento científico o el descubrimiento y es la base de la innovación. Por otro lado, las principales fuentes de la innovación sistemática son: la creatividad; ideas generadas por el sentido común; la observación del mercado, de la industria y la competencia; la interacción con otros especialistas tecnológicos; con centros de investigación; y el análisis de patentes.4 Por otra parte en 1960, Theodore Levitt publica su artículo “La Miopía del Marketing”, lo que podemos considerar es la base del Proceso Marketing-Innovación y consideramos que sus enseñanzas se mantienen vigentes. En su artículo, T. Levitt nos habla de que el concepto Marketing es satisfacer las necesidades del cliente mediante el producto y todo el conjunto de cosas relacionadas con su creación, entrega y consumo final; que lo más importante es investigar los deseos de los clientes; que toda empresa comienza con los clientes y sus necesidades y no con una patente, una materia prima o la habilidad para vender; que partiendo de las necesidades de los clientes, la Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Miguel A. Palomo González empresa se desarrolla hacia atrás, analizando primero cómo entregar físicamente satisfacción a los clientes, para luego retroceder para crear las cosas (satisfactores), finalmente la empresa retrocede todavía más para encontrar las materias primas necesarias para fabricar los productos.5 Utilizaremos la palabra “Marketing” en el sentido amplio que sugiere T. Levítt, para evitar el concepto único y reducido de comercialización de productos que se le atribuye a la palabra “Mercadotecnia”. Desde este punto de vista, aparentemente la probabilidad de fracaso de una idea en el mercado es mayor si la asociamos a que el proceso de innovación se generó internamente en la organización, con la motivación de querer explotar una invención o de querer ampliar la gama de productos de la empresa en el mercado (la idea se promueve desde adentro y se busca un mercado); y que la probabilidad de éxito es mayor si iniciamos el proceso desde afuera, es decir con un enfoque Marketing-Innovación que incluya las fuentes de la innovación sistemática y que identifique las necesidades presentes y no satisfechas del cliente (con potencial en el futuro inmediato). En cualquiera de los dos casos, ya sea que el proceso se inicie desde adentro (Investigación y Desarrollo) o desde afuera (Marketing-Innovación), las técnicas creativas juegan un rol diferente para generar las ideas innovadoras y continuar con el desarrollo y comercialización. Consideramos que las técnicas de mapeo de conceptos tienen mayor potencial de aprovechamiento dentro del proceso Marketing-Innovación, al generar una gama de conceptos innovadores divergentes, que aseguren una mayor probabilidad de éxito y/o reduzcan la probabilidad de fracaso (en el caso del proceso interno, la generación de ideas innovadoras tiende a ser convergente, pues se tiene la invención y se trata de encontrar un concepto de producto o servicio Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 para un mercado objetivo). Por otra parte, el Mapeo de Conceptos es estudiado por los neuro-lingüistas que trabajan en el área de los mapas mentales. EL MAPEO DE CONCEPTOS Y LA ACTIVIDAD INNOVADORA. En la literatura sobre un ambiente creativo dentro de la organización, se habla de tres temas principales: a).- La generación de las ideas por medio de las técnicas creativas, b).- La necesidad de crear sistemas de información tecnológicos que administren las ideas y el conocimiento creativo, y c).- Que se requiere desarrollar un ambiente o cultura de la innovación dentro de la empresa.6 En el contexto mexicano, por el momento digamos que los sistemas de información se han orientado principalmente al manejo de la información administrativa o contable, más que a administrar las formas del conocimiento en la organización. Por otro lado, la creación de una cultura innovadora nos lleva al complejo tema del liderazgo tecnológico de la organización, el desarrollo y conservación de la masa crítica tecnológica en la empresa y el síndrome de la alianza tecnológica con los extranjeros. 43 �El proceso marketing-innovación como fuente de ideas creativas Definitivamente aún hay mucho por hacer en la organización mexicana. Sin embargo, con el fin de gestar una cultura innovadora dentro de la organización, podemos apoyarnos en las técnicas para estimular la creatividad. Si analizamos dichas técnicas y sus aplicaciones encontramos que se pueden agrupar en cuatro grupos7: a).- Generación de ideas (fluency). Simples y ampliamente usadas como la lluvia de ideas (brainstorming), ideas escritas (brainwriting), el mapeo mental (mind-mapping/knowlegdemapping) y la descripción de historias (storyboarding), b).- Excursiones. Viajes en el proceso o en la cadena de valor, c).- Romper paradigmas. Para entender otras formas mentales. d).- Juegos o equipos de relajamiento. Con el fin de romper la tensión y abrir los espacios a nuevos conceptos. En la etapa de adopción, el objetivo final de las técnicas creativas de “Generación de ideas” es poder compartir el conocimiento en la organización y a su vez generar ideas innovadoras factibles de comercializarse, para poder pasar a la etapa de evaluación. Por otro lado creemos que las técnicas de excursión, romper paradigmas o equipos de relajamiento, tienen más aplicación para validar las ideas ya generadas. A su vez, la lluvia de ideas o su modificado ideas escritas se pueden utilizar como una técnica introductoria de des-inhibición del equipo de trabajo y toma de conciencia del tamaño del problema. Pero consideramos que la técnica de mapeo mental o del conocimiento tiene un papel más importante para la identificación y generación de conceptos innovadores. 44 La mayoría de las técnicas creativas se basan en el supuesto de que las personas del grupo tienen ideas creativas y solo falta externarlas, sin tomar en cuenta los objetivos y motivos del individuo, el conocimiento aprendido y asociado a experiencias en el trabajo y su vida profesional, las posibles barreras creadas por el ambiente organizacional, las relaciones de autoridad y estatus entre los individuos participantes. Se apoyan en la predisposición emocional y el flujo potencial de ideas que el individuo genera en el instante. Por su parte, y de acuerdo a E. W. Rogers, el mapeo del conocimiento, se basa en la teoría del aprendizaje (desarrollada por Joseph NOVAK) y es de gran ayuda para que un grupo de trabajo estructure en forma integral lo que sabe del tema, facilita en paralelo el pensamiento y captura más relaciones de los conceptos en el conocimiento. En principio, el mapeo de conocimientos o conceptos permite que el individuo valore lo que sabe y comparta el conocimiento mas libremente con los demás participantes y sus objetivos o resultados principales son: la generación del conocimiento, la transparencia e intercambio del conocimiento, la integración de dicho conocimiento en la organización y un medio para llegar hacia la “organización que aprende”.8 Las técnicas de mapeo del conocimiento son cuatro9: • Mapeo histórico o cronológico (estado del arte). • Mapeo bibliométrico (medición del contenido en publicaciones). • Mapeo cognoscitivo (conocimiento individuo sobre un problema). • Mapeo de conceptos (representa un campo del conocimiento: implica conceptos, postulados, herramientas, modelos y teorías). del Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Miguel A. Palomo González Fig. 1. Mapa conceptual del conocimiento en la administración de Tecnología. Una visión macro, según Karol Pelc, 1996). Nos interesa la técnica del mapeo de conceptos ya que tiene varios propósitos de interés para el Proceso Marketing-Innovación: • Ayudar a “aprender” integrando explícitamente el viejo y el nuevo conocimiento • Evaluar el entendimiento o diagnosticar lo mal entendido • Generar ideas, como en el caso de la lluvia de ideas o de las ideas escritas • Discutir estructuras complejas • Comunicar ideas complejas De una manera general, la mecánica sería la siguiente: se escribe o anota en círculos la idea o problema a resolver; se marcan con flechas las interrelaciones y los conceptos asociados. Cada concepto encuentra su lugar en el mapa a medida Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 45 �El proceso marketing-innovación como fuente de ideas creativas que va creciendo. El mapeo ayuda al grupo a entender con más facilidad el problema, sus posibles vías de ataque y en forma jerárquica o niveles. Una vez identificados los conceptos principales y su interconexión, el grupo identifica los conocimientos críticos a desarrollar para resolver la idea o solución. Para ilustrar el funcionamiento del mapeo de conocimientos/conceptos, en la figura 1 tenemos su aplicación al concepto principal “Administración de Tecnología” (K. I. Pelc, 1996), donde se muestran los principales conceptos por área o disciplina (Por ejemplo: ciencia de los materiales, ciencias de la administración y computación e información, microeconomía, psicología, sociología y legal) y sus interrelaciones entre conceptos organizacionales, del individuo, del contexto de la industria o mercado, de intra-redes de información y materias primas, del proceso y del producto. El esquema está simplificado al primer nivel, pero es obvio que cada concepto implica conceptos que hay que dominar en la organización en el segundo nivel, es decir se manejarán tantos niveles y conceptos como sea necesario con el fin de definir y entender la magnitud del concepto principal en el nivel superior. Para analizar el segundo nivel tomemos como ejemplos el concepto “Innovación” y el de “Educación”. En la figura 2, E. W. Rogers (1996) desarrolla tres conceptos principales para llegar a la innovación: la estrategia, compartir el conocimiento de la organización y la creación de una cultura innovadora. En la fig. 3, encontramos las disciplinas, temas, métodos, técnicas y conceptos que requiere desarrollar un ingeniero para lograr una formación competente en administración de tecnología. Fig. 2. El camino a la innovación. Según Ed Rogers, MAYJJER Corporation. 46 Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Miguel A. Palomo González Fig. 3. Concepto de administración de tecnología: Educación y diseño curricular de las ingenierías. CONCLUSIÓN Creemos que el Proceso de MarketingInnovación reduce el riesgo de fracaso de un nuevo producto para el mercado, identificando primero la necesidad del cliente y pasando después a la generación de ideas para la invención o la innovación. En este contexto, la técnica de mapeo del conocimiento, y específicamente el mapeo de conceptos, es una técnica mas dinámica y participativa que permite enfocarse en el conocimiento de la organización, sobre una idea o problema a resolver, y lleva a desarrollarla con menos incertidumbre hacia la innovación (en lugar de “generar” ideas aisladas y a-priori pasarlas a evaluar y aceptarlas, aún con pronósticos Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 conservadores, desde el punto de vista de ingeniería financiera y de investigación del mercado). Con los ejemplos presentados tratamos de mostrar la utilidad de la técnica de mapeo del conocimiento para la administración de tecnología, en la formación profesional y, específicamente, para la innovación en las organizaciones. En los tres casos lo importante es que se especifican las áreas principales, sus interrelaciones, el impacto o importancia que tiene dominar el concepto o conocimiento, y se clarifica el concepto siguiente. El Proceso de Marketing-Innovación y la técnica de mapeo de conceptos son de gran ayuda en los casos en que la organización desea mejorar su proceso de adopción selectiva de ideas innovadoras, construir el conocimiento organizacional y crear 47 �El proceso marketing-innovación como fuente de ideas creativas una cultura de intercambio del conocimiento entre individuos. Sin embargo, falta que en la organización las etapas de evaluación, desarrollo y comercialización sean ejecutadas de manera óptima y que evitemos los problemas que hicieron que el teléfono celular llegara al mercado 35 años después de ser inventado, o los que hicieron que el floppy-disk llegara 20 años después, o como en el caso del postit que llegó 10 años después al mercado. Finalmente, que en la organización exista un clima propicio para la innovación incremental o radical, que cubra la motivación y objetivos, premios y reconocimientos, sistemas de promoción e infraestructura, y el firme deseo de crear una cultura orientada hacia la innovación. REFERENCIAS 1.- Thamhain (H.J.), “Managing Technology-Based Innovation”, Ch.9. in: Handbook of Management of Technology, G. H. Gaynor (ed.), McGraw-Hill, 1996. 2.- Drucker (P.F.), “La Innovación y el Empresario Innovador”. Ed. Hermes, 1988, p.156 3.- Cooper (Robert G.) 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Dolan (ed.), Harvard Business School Press/Norma, 1995. pp.- 13-46 6.- Thamhain (H.J.), op. cit. 7.- Kiely (T.).”The Idea Makers”, Technologyreview, jan. 1993, p.33-40 8.- Rogers (E.W.), “Enabling Innovative Thinking: Fostering the Art of knowledge Crafting”, International Journal of Technology Innovation, 16(1,2,3,), 1998, pp. 11-22 9.- 48 Pelc (K.I.). “A Knowledge-Map-Based Approach to Management of Technology”, Proceedings of the Fifth International Conference on Management of Technology, feb. 27-march 1, 1996, Florida, U.S.A. pp. 81-90 Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �El universo según Edgar Allan Poe♦ Jorge Munnshe* Célebre ♦escritor de historias sobrenaturales, patriarca del género policiaco moderno, y con una vida de fracaso y autodestrucción, existe en Edgar Allan Poe una faceta muy poco divulgada a la que él sin embargo se entregó en cuerpo y alma durante los dos últimos años de su vida, convencido de que su trabajo revolucionaría la ciencia del futuro. Llevado de un anhelo irresistible, escribió un libro donde explicaba el origen del universo, su naturaleza, su funcionamiento, y su futuro, abarcando desde la física de los astros a la física de los átomos, el tiempo y el espacio, la materia y la energía, y adentrándose hasta la mismísima estructura de Dios, al que consideraba el principio matemático en que se basa el universo. Aunque su libro fue un completo salto a ciegas, movido sólo por su intuición, sin fundamento científico alguno en que asirse dada la época, y por tanto sembrado de errores, contiene desconcertantes aciertos, los cuales sólo han podido revelarse como tales muchas décadas después, y entre los que destaca el Big Bang como origen del universo. No pretendo en este artículo equiparar a Poe con Albert Einstein, sino tan solo divulgar esta faceta científica suya tan poco conocida, y que le sitúa en un puesto comparable al que hoy ocupa Julio Verne. LA TRAYECTORIA "EUREKA" DE POE HACIA La idea que mayormente se tiene hoy en día de Edgar Allan Poe (1809-1849) no encaja con la del Poe cósmico que protagoniza este artículo. Sin embargo, siempre se sintió atraído por el cosmos. Desde las noches que pasaba contemplando el firmamento con un telescopio, hasta el toque ♦ Publicado en El Boletín Semanal por E-mail “Noticias de la ciencia y la tecnología”, Vol. I, No. 22. Reproducido con la autorización del autor y editores. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 extraterrenal que algunos de sus relatos tienen, esa pasión siempre estuvo presente en él. *Aunque los pasajes de su vida más conocidos son todos aquellos que se refieran al alcohol o a trastornos mentales, Poe tuvo también largas temporadas de vida sana y laboriosa, en que además de escribir estudió tratados de Física y Astronomía y se mantuvo al día de los avances científicos. Es previsible, por tanto, que lo que plasmó en su libro "Eureka" fuese la reacción final de años de meditación. En su época, muchas de las actuales disciplinas científicas ni siquiera existían. La electricidad era un fenómeno de laboratorio, que sólo se usaría en una bombilla treinta años después de su muerte. El planeta Neptuno se descubrió en 1846. Las dimensiones que se le atribuían al cosmos visible eran mucho menores. La Física estaba limitada a la Teoría de Dalton, con unos átomos indivisibles que * Escritor de temas científicos y culturales. E-mail: jmunnshe@ctv.es 49 �El universo según Edgar Allan Poe se creían las partículas más pequeñas de las que se componía la materia. Se desconocían las reacciones nucleares y por tanto el motivo por el cual el Sol y las estrellas emiten luz y calor. otro. Su trabajo escribiendo artículos, relatos y reseñas para revistas y periódicos jamás le permitió ascender por encima de un nivel económico precario. Y en semejante panorama científico, él afirmó nada menos que: "Me propongo hablar del universo físico, metafísico y matemático; material y espiritual; de su esencia, origen, creación; de su condición presente y de su destino". Una tarea tan colosal como imposible para las facultades humanas, que le llevaría a "quemarse" definitivamente en el intento de abarcar el universo entero, de ver, analizar, cartografiar su esencia íntima. "No tengo deseos de vivir desde que escribí Eureka. No podría escribir nada más" confesó. El alcohol destrozó su vida, alejó una tras otra a las mujeres con las que tenía posibilidad de una relación sentimental, y le hizo perder oportunidades de prosperar profesionalmente. Cuando se hallaba en buen estado, era capaz de proezas tales como multiplicar por 8 el número de suscriptores de una revista en tan sólo 14 meses, gracias a sus escritos publicados en ella y a su habilidad periodística como director de la misma. Cuando su estado era malo, los fracasos se sucedían (fue despedido de su cargo en la citada revista por no ocuparse de ella y estar embriagado las pocas veces que se le veía en su despacho). También tuvo la oportunidad de recibir un nombramiento oficial bien remunerado y de poseer su propia revista con la financiación de importantes inversores, pero lo perdió todo porque cuando iba a ser recibido por el presidente de los Estados Unidos, estaba borracho, insistía en llevar su capa puesta del revés, y vociferaba a los transeúntes por la calle. Algunos estudiosos de Poe afirman que su desequilibrio mental se incrementó con la composición de este libro, y que ello puede advertirse, de manera progresiva, según avanza el texto. Para comprender la importancia que para él tenía descubrir la clave que le revelase los secretos del universo, hay que tener presente el gran vacío que fue la vida de Poe, una vida de fracasado en un hombre que era un genio. Huérfano de padre y madre, fue adoptado por un matrimonio sin hijos. Desheredado, se marchó de casa a los 18 años. Sin recursos económicos, se enroló en la Marina. Ingresó en la academia militar de West Point, y fue expulsado por insubordinarse. De temperamento violento y egocéntrico, su gran inteligencia contribuyó a granjearle muchos enemigos entre la gente que trataba. Durante años, tuvo que vivir a expensas de su tía cuyos ingresos eran muy escasos. El idilio que sostuvo con su primera novia se rompió porque los padres de ella interceptaban su correo, haciéndola creer que ya no la amaba, con lo que lograron que se casara con 50 Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Jorge Munnshe La única mujer que llegó a ser su esposa, contrajo la tuberculosis y murió tras una larga agonía. A todo ello hay que añadirle la consecuente idea del suicidio, con al menos un intento conocido. EL RETO FINAL DE EDGAR ALLAN POE A los treinta y ocho años de edad, Poe había llegado a una situación límite. Estaba solo en el mundo, desaparecida su esposa en cuyo amor se había refugiado enfermizamente. Su economía era patética. Se hallaba rodeado de enemigos. Este era el Poe crepuscular reflejado en las historias más sórdidas que de él se cuentan. Un Poe consumido física y mentalmente por el alcohol, las drogas y el fracaso, que propició todo tipo de leyendas terribles como por ejemplo la de que recorría bares donde le servían en un vaso los restos de las copas dejadas por los clientes a cambio de que explicase una historia de terror para entretener a la concurrencia. Acabado, hundido, desesperado, experimentó un shock creativo que le llevó a quemar toda su creatividad, como una estrella en fase de supernova, en la composición de su obra maldita por excelencia, "Eureka". Después de una vida dedicada a las letras, Poe se sumergió de lleno en la Física. Embriagado por lo que creía iba a ser no sólo su obra cumbre, sino la piedra angular de la ciencia futura, plasmó sus ideas con febril actividad durante el invierno de 1847. El impulso que le llevó a escribirla tiene el carácter de "Revelación". Es decir que la idea de escribir el libro le "iluminó" súbitamente, y se entregó a ello con un ímpetu casi místico, creyendo de verdad que estaba haciendo una de las más importantes aportaciones a la ciencia y que sería recordado por la historia debido a esto más que por su faceta de escritor. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 La pretensión de Poe abarcaba mucho más allá de lo que cualquier mente del siglo XIX pudiera entender: el origen, estructura, y destino del universo, nada menos; más allá de las perspectivas de la ciencia de su época, así como del vocabulario disponible. Y más allá de las posibilidades del científico mejor formado del momento. Simplemente, los conceptos que él manejaba no eran asimilables por la mentalidad de entonces. Sus abstracciones lógico-matemáticas le llevaban a difuminarse en la inmensidad. Como tantos otros poseedores de "La Verdad Absoluta", Poe no se percataba del mundo exterior. Sumido en su espejismo sideral, creía haber encontrado la llave del cosmos y abierto la puerta al Todo Universal. Es imposible comprender la mayor parte de las ideas que vertió en "Eureka". Son complejidades tan abstractas, que muestran que sus procesos mentales funcionaban en otras coordenadas, y que lo que producían estaba peligrosamente cerca de la línea que separa la genialidad de la demencia. Y como tal fue tratada su obra. "Eureka" se publicó sólo en una edición de 500 ejemplares, en marzo de 1848, a pesar de que Poe propuso una tirada inicial de 50,000 ya que según anunció a su 51 �El universo según Edgar Allan Poe editor en la primera entrevista, el descubrimiento de la ley de gravedad de Newton era una insignificancia comparado con los descubrimientos que él exponía en su libro. Con la seguridad propia de los dementes, Poe aseveró a su editor que ningún acontecimiento científico de la historia mundial se acercaba en importancia a las consecuencias que tendría su obra, y que haría bien en dejar todas sus demás publicaciones y concentrarse en ésta porque sería el negocio de su vida, ya que el libro revolucionaría el conocimiento humano. "Eureka" no levantó el menor interés, ni de público ni de crítica, a pesar de las conferencias que dio Poe para promocionar el libro. Los pocos críticos que se ocuparon de él, lo tacharon de patraña. Poe, indignado por las críticas, escribía cartas furiosas a los periódicos que sólo le hacían aparecer como un loco megalómano, al declararse superior a insignes personalidades científicas. Todos los enemigos que se había creado, aprovechaban ahora para hacer leña del árbol caído. Poe, desesperado, recitaba largos pasajes de su libro en bares y lugares públicos, ante una concurrencia poco apropiada que le tomaba por loco. La Física no experimentó ningún salto con "Eureka". Poe no ocupó un lugar igual o superior al que ocuparía Albert Einstein. Sus "descubrimientos" sobre el universo no revolucionaron la civilización humana. Y a los 40 años de edad, se perdió definitivamente en su ensoñación cósmica. Su estado precario de salud, una ingestión masiva de alcohol en contra de su voluntad y una severa paliza administrada por unos delincuentes, pusieron punto final a su vida. Y a continuación, los largos años de silencio editorial, hasta que sus trabajos volvieron a ser reeditados confiriéndole la fama mundial. De ellos, "Eureka", se convirtió en una obra maldita, al no ser ni literatura ni ciencia. ASOMBROSOS ACIERTOS CIENTÍFICOS Evidentemente, el valor científico de "Eureka" es nulo. Sin embargo, bien entrado el siglo XX, los estudiosos de Poe han asistido asombrados a la confirmación científica de algunas de las conjeturas del escritor. Sin fundamento científico alguno en que basarse en tan lejana época, Poe había imaginado conceptos de la Física que resultarían ser ciertos. Su prodigiosa imaginación le sitúa como una especie de Julio Verne, pero anterior, y abarcando un terreno mucho más ambicioso. En efecto, al igual que Verne, Poe se equivocó en bastantes cosas pero acertó en algunas muy difíciles de prever. Verificar sus aciertos sólo ha sido posible con el desarrollo científico en la era espacial. El Big Bang como origen del universo es el concepto en el que Poe más insiste a lo largo de su libro, y de hecho es el hilo conductor de todas las demás ideas que expone. Sorprendente pensamiento para un hombre de 1847. La primera teoría científica que presentaba un modelo del universo en expansión apareció 70 años más tarde, en 1917. Y no fue hasta 1965, con la detección de una radiación de fondo generalizada en todas las direcciones del espacio, que valió el Premio Nobel a sus 52 Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Jorge Munnshe descubridores, cuando la ciencia reconoció que el universo se formó a partir de la explosión de un superátomo primigenio donde estaba concentrada toda la masa y la energía hoy existentes. Tuvieron que pasar 118 años, y la tecnología evolucionar hasta las gigantescas antenas parabólicas de los radiotelescopios, para que la idea básica que Poe presentaba en su libro dejase de ser una patraña. Otros de sus aciertos fueron: • Que muchos de los cuerpos catalogados como nebulosas de nuestra galaxia por los astrónomos de entonces, no eran tal cosa sino otras galaxias situadas fuera de ella. • Relacionar Tiempo y Espacio en un único concepto, algo que solamente Einstein en el siglo XX lograría imponer. • Reconocer la gravedad como una fuerza capaz de propiciar el colapso de gigantescas cantidades de masa hacia un centro común, y describir la existencia de los agujeros negros y su acción absorbiendo a otros astros. • Aseverar que la estructura de la materia se basa en fuerzas de atracción y repulsión, algo sin sentido hasta que se supo que los átomos no son indivisibles, como sí se creía entonces, y que la naturaleza y el funcionamiento interno del átomo se debe a las cargas positivas y negativas de las partículas que los forman, la llave de la física subatómica. predicciones concuerdan con las de un sector científico actual, pero Poe iba más lejos. El afirmó que el proceso final del colapso será una superpartícula, la "Unidad", y que una vez constituida se producirá otro nuevo Big Bang, y habrá otro universo, quizá con propiedades diferentes al actual, que volverá a colapsarse en la Unidad, y a estallar, cíclicamente, como los latidos de un corazón; sugestiva teoría la del universo cíclico, que también coincide con teorías actuales. Y para terminar su libro, Poe analiza a Dios, identifica su cuerpo con el universo, y define su psique como la suma de las psiques de todos los seres vivos del universo, desde los más elementales a los más complejos. Un siglo y medio después de su muerte, Edgar Allan Poe ha cosechado un éxito póstumo con su obra maldita. "Eureka" jamás tendrá valor dentro de la Física, pero sí en cambio dentro de la Psicología, revalorizando las posibilidades intuitivas de la mente humana. Entre los conceptos, sin sentido en la época, expuestos por Poe, también hay algunos que hoy en día, aún no estando verificados, coinciden con teorías científicas. Las predicciones de Edgar Allan Poe respecto al futuro del universo prevén una disminución progresiva de la velocidad de escape de las galaxias, frenadas por la gravedad, hasta que la expansión cese y se inicie el proceso inverso, con un paulatino colapso de los astros. Estas Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 53 �La Fundación UANL, A.C. Edmundo Derbez García* La Fundación Universidad Autónoma de Nuevo León, A. C., integrada por destacadas personalidades de la comunidad regiomontana coadyuva a fortalecer el aspecto financiero de la institución de educación superior. Se trata de una organización autónoma, no lucrativa que sirve de enlace entre los egresados y aquellas personas e instituciones dispuestas a brindar apoyo a la Universidad en su desarrollo institucional. La conformación de la Fundación se enmarca dentro de la relación que la Universidad ha establecido con la sociedad y con el entorno como parte importante de su desarrollo reciente. El Consejo Consultivo Externo, elemento de colaboración que nació de esta relación, recomendó la creación de la Fundación a iniciativa de su presidente, don Miguel Barragán Villarreal. "La idea nació de un interés de la comunidad universitaria de crear un organismo que pueda servir de conducto para que todos los exalumnos puedan encontrar un vehículo para, mediante su colaboración, expresar su agradecimiento con su alma mater", expresó don Jaime Benavides Pompa. Para cristalizar el proyecto,* se formó un comité organizador integrado por don Miguel Barragán Villarreal, don Jaime Benavides Pompa y el Lic. Napoleón Cantú Cerna, quienes realizaron la convocatoria a un grupo de personas que mostraron entusiasta disponibilidad por participar. Su Consejo Directivo tomó protesta el 23 de septiembre de 1999 durante la visita a Ciudad Universitaria del presidente de la República, Ernesto Zedillo, en la que se recuerda como anécdota su advertencia. "¿Protestan cumplir con las reglas que ustedes * Redactor y reportero del periódico Vida Universitaria, de la UANL. 54 Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Edmundo Derbez García mismos se han fijado para esa encomienda?" y al obtener la afirmativa de sus miembros, repuso: "Más vale que cumplan". Legalmente se constituyó el 15 de febrero de 2000 con 29 asociados fundadores, abriendo la posibilidad de integrar asociados activos y asociados honorarios. Cuenta con una Asamblea General de Asociados con todas las facultades, entre ellas designar al número de miembros del Consejo Directivo, que es el órgano administrativo. Entre sus atribuciones se encuentra tomar decisiones sobre los planes de trabajo, inversiones del patrimonio y los fondos, así como crear una Comisión Ejecutiva y otras destinadas a distribuir el trabajo de la Fundación. El rector como invitado permanente a las sesiones de la Asamblea General y del Consejo Directivo, tiene voz pero no voto. INTEGRA FONDO ESPECIAL Como una alternativa a uno de los retos institucionales, el de un plan de desarrollo financiero, el rector Reyes Tamez Guerra explicó que es un "organismo que permitirá fortalecer la parte financiera de la institución". Se ha integrado un fondo especial entregado por la Universidad y el Gobierno del Estado, cada uno ofreció cinco millones de pesos, mientras los miembros de la fundación realizan aportaciones individuales. Actualmente se lleva a cabo el proceso de búsqueda de donaciones y aportaciones económicas principalmente de los egresados. Actualmente se trabaja facultad por facultad para levantar un banco de datos sobre los graduados de la UANL, calculándose que son unos 40 mil. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 También pueden realizar aportaciones los miembros de la comunidad en general -como la efectuada por Grupo Banorte por 50 mil pesos-, instituciones, organismos nacionales e internacionales. Éstas se depositan en la cuenta 592-00995-1 de Banorte a nombre de Fundación Universidad Autónoma de Nuevo León, A. C., donde se reciben todas aquellas aportaciones realizadas a favor de la máxima casa de estudios. PROYECTOS ESPECÍFICOS La fundación ofrece la oportunidad de que cualquier participación, donación, cooperación, será canalizada ciento por ciento a los fines que quiera el donante y no "entre en ningún momento al torrente financiero de la Universidad", aclaró don Jaime Benavides. Los recursos son independientes de la Tesorería de la UANL en cuanto a su administración, es decir, la Fundación tiene capacidad jurídica, legal y administrativa para canalizar los recursos al proyecto específico. "El objetivo de la fundación -dijo Benavides- es crear un organismo independiente de la Universidad, pero íntimamente ligada con sus fines y actividades". "El donante deberá precisar la aplicación de su aportación, alguna preparartoria o facultad, a cultura, deporte, becas o desarrollo académico", resaltó por su parte el rector Reyes Tamez. La labor de la Fundación es crear la confianza en el donante de que su aportación será correctamente dirigida y que la administración de los fondos se hará de manera transparente. 55 �La Fundación UANL, A.C. PROYECTOS INMEDIATOS La fundación aplicará los primeros recursos a dos proyectos importantes, uno es el apoyo a la Orquesta Sinfónica y el otro el desarrollo del Centro Cultural Universitario en la Plaza del Colegio Civil. Se autorizó ya al consejo directivo para aplicar directamente a la orquesta el producto de los donativos inciales, que suman 10 millones 250 mil pesos. Respecto al primero, se analiza detalladamente la situación financiera de la orquesta para, basados en el diagnóstico, establecer un plan de crecimiento en el número de integrantes, renovación de instrumentos, funciones y presentaciones en ciudades del país y el extranjero. Al mismo tiempo se harán esfuerzos para fortalecer la Facultad de Música de manera que llegue a convertirse en un conservatorio. INTEGRANTES Jaime Benavides Pompa, presidente Napoleón Cantú Cerna, secretario Rogelio Elizondo González, tesorero 56 Miguel C. Barragán Villarreal Javier Benítez Gómez José Calderón Ayala Héctor Cruz Ponce Policarpo Elizondo Gutiérrez Héctor Fernández Ruiloba León A. Flores González Alfonso García Hernández Eugenio Garza Herrera Alejandro Garza Lagüera Lorenzo Garza Sepúlveda Sergio González Galván Francisco González Sebastia Ignacio Guzmán Valdés Jesús Herrera Gutiérrez Fausto Ibarra de la Garza Genaro Leal Martínez Genaro Levinson Marcovich Rodolfo Martínez Delgado Roberto Moreira Flores Arturo M. Quintero Troncoso Ciriaco Rodríguez Flores José Sandler Gurvitz Julio Villarreal Guajardo Félix Cantú Ayala Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �En memoria de: Abel Edmundo Ayarzagoitia Graham Edmundo Derbez García* El arquitecto Abel Edmundo Ayarzagoitia Graham, autor de la escultura en metal en la fachada de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica titulada “La Mecánica del Universo” dejó de existir el pasado 26 de abril. Arquitecto, pintor y escultor, dejó importantes obras que forman parte del patrimonio plástico de la Universidad Autónoma de Nuevo León como la escultura de “La Flammam” (1991) y “Pegaso”. En el área metropolitana dejó obras como “Origen y destino” y “Libertad de expresión”. Nacido en Monterrey el 17 de febrero de 1944 e integrante de la generación 1961-66 de la Facultad de Arquitectura, ha dejado una importante obra que se ha constituido en indiscutible símbolo de la FIME. En el aspecto simbólico, la obra le permitió integrar algunas de las temáticas que más le fascinaban: la universidad y el universo. Por eso explicaba que contenía una temática universitaria en sentido amplio, la idea de universalidad está adaptado del concepto de universidad. Es a la vez un instrumento de medición o graduación en oscilación (hay quien ve un reloj cósmico) porque el autor quiso reflejar “el interés del hombre, desde el principio de la humanidad, por medir todo lo que lo rodea, dentro del concepto de orden y caos”. En ese sentido se encuentra representada no sólo la actividad del hombre, sino su inteligencia. También *el círculo simboliza la esencia de una de las partes de la mecánica, el movimiento, en cuanto a reflejar el desplazamiento de un cuerpo, pero el autor dejaba implícita el símbolo de estática y de la dinámica, que en sentido amplio abarca casi toda la mecánica. Pero el círculo lo dejó deliberadamente abierto. “Tuve algunas críticas de que faltaba completar la órbita o faltaba cerrar un círculo –recordaba después Ayarzagoitia–, pero era precisamente dar el sentido de no completar, de no cerrar”. “El tema del universo siempre me ha llamado la atención”, expresaba el artista. El interés era en dos aspectos, una parte tenía que ver con la admiración por la creación toda, de la cual el hombre formaba parte, y en la otra veía poesía implícita en el universo. Por eso integró una serie de elementos, tanto geométricos, astronómicos como matemáticos que, en conjunto, representan al universo. En el círculo representó varios símbolos a la vez, el recorrido de los astros dentro del universo o la rueda de carro con sus radios, cubo y corona de segmentos, que representa el desarrollo de la civilización del hombre. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 * Redactor y reportero del periódico Vida Universitaria, de la UANL. 57 �Edmundo Derbez García Con ello dejaba implícito el futuro de la evolución del hombre estableciendo, como pocos artistas, su postura teórica: el futuro es el pasado del presente. “Mi obra tiene una idea de tiempo que pretende ser futuro y el mismo tiempo historia, ya que cronológicamente no se encuentra situada en ningún momento”, dijo. En cuanto al aspecto estético “Mecánica del universo" fue concebida para producir efectos de sombras y luces a lo largo del día. Además de que el acero, el fierro y los otros metales diversos con los que está elaborado están soldados, pero la tarea de soldadura –aclaraba Ayarzagoitia– era de tipo artístico, más que estructural, lo que se puede actualmente apreciar en las “costuras” de la obra. Al ser cubierta con elementos anticorrosivos, que en un principio le dieron un brillo especial, ahora le confieren su pátina permanente. La escultura mide 4.30 por 3.60 metros de circunferencia y tiene un peso de seis toneladas. ser develada semanas después con una explicación del autor. “Es una motivación a que se reflexione acerca de la dignidad de la carrera, en este caso la ingeniería mecánica y eléctrica”, expresó el autor en aquella ocasión. Deseaba por esa razón lanzar con su obra la pregunta del origen no sólo de la disciplina, sino de la evolución científica e intelectual del hombre, cuestionamiento que logra sembrar en los espectadores que día con día contemplan su obra. “Los símbolos han salido y he sido afortunado – decía satisfecho– independientemente de que yo no soy quién para juzgar mi obra. Estos temas han formado parte de mí, es lo que me interesa y me sigue interesando”. Con la misma reciedumbre y solidez del acero con que está hecha “Mecánica del universo”, la figura del arquitecto Edmundo Ayarzagoitia Graham se erigirá, a raíz de su fallecimiento, en el espacio que le corresponde dentro de la historia de las artes plásticas del siglo XX. Trabajada a lo largo de once meses, fue colocada el 20 de enero de 1991 a la entrada de la FIME, para 58 Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Reconocimientos Luis Manuel Martínez Villarreal* I.- JUBILADOS Durante Enero-Mayo del 2000 se jubilaron los siguientes maestros de FIME: Ing. Manuel Enrique García Avilés M. C. Buenaventura Javier Flores Rodríguez Ing. Guadalupe Elizondo Platas Montalvo Páez, José Manuel Aguilera Ibarra, Mónica María Alanís Salazar, Diana Patricia Lozano Martínez, Jesús Moisés Cepeda Beltrán, María A. Gutiérrez Martínez, Miguel A. Mercado González, Mayra I.C.C. I.C.C. I.A.S. I.A.S. I.A.S. I.A.S. I.A.S. 90.762 90.50 93.618 93.092 92.803 92.724 92.632 II.- CUMPLIERON 30 AÑOS COMO MAESTROS Dr. José Luis Cavazos García Ing. Francisco Delgado Corona M. C. Rafael Escobar Córdova Ing. Antonio Escobedo Aguilar M. C. Buenaventura Javier Flores Rodríguez Ing. Manuel Enrique García Avilés M. C. Benito Sergio Garza Espinosa M. C. Félix González Estrada Ing. Juan Antonio Jesús Lozano Pylypciow Lic. Leonardo Luna Cuéllar M. C. Roberto Alberto Mireles Palomares M. C. María Magdalena Ramos Granados Ing. Epifanio Salas Rodarte Ing. Margarito Segura Obregón Dr. Víctor Miguel Trejo Ramón Ing. José Eduardo Treviño Loredo M. C. Elva Villarreal Villarreal Ing. Julio Guillermo Villatoro Méndez IV.- MERITO *ACADÉMICO AGO'99-ENE'2000 Sánchez Martínez, Omar A. Márquez Barraza, Israel Leiva Liñán, Luis L. González García, Roberto Álvarez Cavazos, Francisco I.M.E. I.M.A. I.E.C. I.C.C. I.A.S. 90.125 95.266 94.963 97.155 95.921 III.- MENCIONES HONORÍFICAS AGO'99-ENE'2000 Coronado Pérez, Yezmin Villalobos Morales, Yanet Méndez Rdz., Noel G. Vázquez Reyes, Gilberto Patiño Arroyo, Víctor Manuel Gopar Martínez, Oscar Fabián Márquez R., Ithzeli del Carmen Velázquez Jasso, Alejandro A. Garza García, José Ángel I.M.A. I.M.A. I.M.A. I.E.C. I.E.C. I.E.C. I.E.C. I.E.C. I.C.C. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 92.457 90.309 90.053 94.841 94.476 93.671 93.415 93.195 96.214 * Secretario Administrativo de la FIME 59 �Titulados a nivel Maestría en la FIME Noviembre 1999 - Mayo 2000 Roberto Villarreal Garza* Amelia González Cantú, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Anteproyecto de implementación de la carrera de ingeniero en manufactura en la FIMEUANL”, 03 de Noviembre de 1999. M.C. Adrián Alberto Treviño Becerra, Administración, especialidad en Sistemas, “Antología de teleproceso y redes de computadora”, 24 de Noviembre de 1999. Patricia Argelia Valdez Rodríguez, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Evaluación de los valores: Tolerancia, responsabilidad y trabajo en equipo en los alumnos de la FIME”, 03 de Noviembre de 1999. Raúl García Portales, *M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Modelo administrativo de servicios médicos”, 24 de Noviembre de 1999. José Gerardo Martínez Tovar, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Administración global de servicios médicos: un enfoque desde la teoría de sistemas”, 24 de Noviembre de 1999. Marte Alejandro Castro Fabela, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Algoritmos genéticos con edades para resolver el problema del agente viajero”, 12 de Noviembre de1999. Jorge Franco Quintanilla, M.C. Ingeniería Eléctrica especialidad en Electrónica, “Análisis del comportamiento de las señales en bandas arriba de 10 GHz en las comunicaciones satelitales”, 26 de Noviembre de 1999. M.C. Alfonso Molina Rodríguez, Administración, especialidad en Sistemas, “La tecnología y la conectividad”, 16 de Noviembre de 1999. Adrián Salazar Vargas, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Térmica y Fluidos, “El método del elemento finito aplicado en la solución de problemas de transferencia de calor en una dimensión”, 29 de Noviembre de 1999. Benito Tupac Navarro López, M.C. 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Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Caracterización de precipitados en la aleación de aluminio 6061 por medio de microscopía de fuerza atómica”, 08 de Diciembre de 1999. María Esther Cuellar Aguirre, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales “Diseño de modelo de reclutamiento en el área de recursos humanos, aplicable al nivel medio superior”, 14 de Diciembre de 1999. Jesús María Maldonado Martínez, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad “Maquila de piezas en una industria metal mecánica y su impacto en producción, calidad y costo”, 09 de Diciembre de 1999. M.C. Blanca Elvia Chavarría Elizondo, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Diseño de modelo de reclutamiento en el área de recursos humanos, aplicable al nivel medio superior”, 14 de Diciembre de 1999. M.C. Alfonso Menchaca Esquivel, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Herramientas de motivación y efectividad para el personal de la empresa”, 13 de Diciembre de 1999. Juan Manuel Villa Martínez, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Diseño de modelo de reclutamiento en el área de recursos humanos, aplicable al nivel medio superior”, 14 de Diciembre de 1999. M.C. Griselda Celestino Moreno, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Herramientas de motivación y efectividad para el personal de la empresa”, 13 de Diciembre de 1999. M.C. Francisco Javier Escobar Ramos, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Administración de la compensación fija y variable”, 14 de Diciembre de 1999. José Antonio Cuellar Sepúlveda, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Capacitación continua en los mandos gerenciales ”, 13 de Diciembre de 1999. Julio César González Guevara, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Capacitación continua en los mandos gerenciales”, 13 de Diciembre de 1999. M.C. Javier Martínez Villarreal, Administración, especialidad en Relaciones Industriales “Fobaproa y sus consecuencias económicas, políticas, sociales y jurídicas”, 13 de Diciembre de 1999. Mario Antonio González González, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Fobaproa y sus consecuencias económicas, políticas, sociales y jurídicas”, 13 de Diciembre de 1999. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 Fidencio Sánchez Rueda, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Control ambiental, un enfoque ecológico”, 14 de Diciembre de 1999. Aurelio Ramírez Granados, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “El conocimiento como fuente de generación de riqueza”, 15 de Diciembre de 1999. Margarito Torres Silva, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Toma de decisiones para la creación de una pequeña empresa en una situación actual y crítica”, 15 de Diciembre de 1999. Elvira Huerta Montealvo, M.C. Administración, especialidad en Finanzas, “Operaciones de una casa de bolsa”, 16 de Diciembre de 1999. 61 �Titulados a nivel Maestría en la FIME; Noviembre 1999-Mayo 2000 Yadira Belén Hernández Peréz, M.C. Administración, especialidad en Finanzas, “Operaciones de una casa de bolsa”, 16 de Diciembre de 1999. Adán Ávila Cabrera, M.C. Administración especialidad en Producción y Calidad, “El empleo de herramientas estadísticas en el control de proceso”, 26 de Enero del 2000. M.C. José Claudio Tamez Sáenz, Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Modelo de calidad en el Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de la Región Carbonífera”, 16 de Diciembre de 1999. Claudia Sánchez Ibarra, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Desarrollo de temario para programa emprendedor”, 27 de Enero del 2000. Diana Guadalupe López Niebla, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Modelo de educación para el desarrollo de multihabilidades”, 16 de Diciembre de 1999. Álvaro García Garza, M.C. Administración, especialidad en Investigación de Operaciones, “Optimización de recursos en alumbrado público” 06 de Enero del 2000. Miguel Ángel Gutiérrez Zamarripa, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “Aplicaciones del diseño lógico programable”, 10 de Enero del 2000. Oscar Atilano González Sánchez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Influencia del antimonio en una aleación de aluminio 319 bajo cargas de tensión”, 20 de Enero del 2000. Dante Alberto Jiménez Domínguez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Influencia del antimonio en una aleación de aluminio 319 bajo cargas de comprensión”, 20 de Enero del 2000. Carlos A. Camacho Ramírez, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Coordinación de actividades en sistemas de manufactura flexibles”, 21 de Enero del 2000. 62 Gloria Leticia Valle Gallegos, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “La investigación en el proceso enseñanza-aprendizaje en la educación superior”, 27 de Enero del 2000. Liliana Durán Jáuregui, M.C. Administración, especialidad en Finanzas, “Aspectos fundamentales en las decisiones financieras en la administración”, 29 de Enero del 2000. Rumualdo Servin Castañeda, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Caracterización y análisis de rodillos de laminación en caliente y frío”, 31 de Enero del 2000. José A. Moreno Barrios, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Capacitación y adiestramiento de personal del Departamento de Sistemas de FIME ”, 03 de Febrero del 2000. Eulalio Rodríguez Ibarra, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Térmica y Fluidos, “Análisis termodinámico del alabe”, 04 de Febrero del 2000. Julio A. Hernández Galicia, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia, “Planificación de la compensación reactiva mediante programa evolutiva”, 08 de Febrero del 2000. Francisco J. Olvera Blanco, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia, “Relevadores de protección aplicados a las líneas de transmisión”, 10 de Febrero del 2000. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Roberto Villarreal Garza Víctor V. González Santibáñez, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Métodos de enseñanza de contabilidad en forma simplificada para la licenciatura de ingeniería”, 16 de Febrero del 2000. Ma. Amalia Cortez Esparza, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Análisis y prospectiva de las carreras de ingeniero en control y computación, ingeniero mecánico e ingeniero mecánico metalúrgico de la FIME”, 29 de Febrero del 2000. M.C. José P. Pequeño Nevárez, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Métodos de enseñanza de contabilidad en forma simplificada para la licenciatura de ingeniería”, 16 de Febrero del 2000. Bruno López Takeyas, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Aplicación de algoritmos genéticos para la asignación de carga académica en instituciones de educación superior”, 01 de Marzo del 2000. M.C. Elsa Alicia González López, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Estudios de detección de necesidades de capacitación del personal administrativo de la FIME”, 17 de Febrero del 2000. Rubén Torres González, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Análisis térmico y propiedades mecánicas en una aleación tipo A319”, 18 de Febrero del 2000. M.C. Jesús Villafaña Martínez, Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Auditorías internas de calidad con fundamento en ISO 9000”, 23 de Febrero del 2000. Nancy Castilla Flores, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales “El deporte como factor coadyuvante de la producción en las empresas”, 23 de Febrero del 2000. José A. Flores Jiménez, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Asegurando la satisfacción del cliente ISO9000”, 24 de Febrero del 2000. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 Jaime D. Johnston Barrientos, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Aplicación de algoritmos genéticos para la asignación de carga académica en instituciones de educación superior”, 01 de Marzo del 2000. Javier Castañeda Ambriz, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Requisitos computacionales del sector productivo en Nuevo Laredo, Tamaulipas”, 01 de Marzo del 2000. Sergio Garza Carranza, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Determinación de los factores que propician la deserción escolar en el Instituto Tecnológico Nuevo Laredo”, 01 de Marzo del 2000. María Guadalupe Mendoza García, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Factores que afectan el desempeño académico de estudiantes de ingeniería en sistemas computacionales del Instituto Tecnológico de Nuevo Laredo”, 01 de Marzo del 2000. M.C. Miguel Ángel Guerrero Crespo, Administración, especialidad en Sistemas, “Estudio de los factores que afectan y determinan el buen desempeño docente de los catedráticos del Instituto Tecnológico de Nuevo Laredo”, 01 de Marzo del 2000 63 �Titulados a nivel Maestría en la FIME; Noviembre 1999-Mayo 2000 Sara Idalia Cruz Váldez, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “El impacto de la formación emprendedora en el desarrollo personal y profesional del universitario”, 02 de Marzo del 2000. Noe Plata Marroquín, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Electrónica, “La ciencia ficción como elemento importante en el desarrollo de la tecnología, la electrónica y las comunicaciones”, 24 de Marzo del 2000. Jorge A. Aldaco Castañeda, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Autofinidad de superficies de fractura en una aleación aluminio silicio”, 01 de Marzo del 2000. Francisco Roel Rodríguez Herrera, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Globalización y certificación de proveedores”, 04 de Abril del 2000. Natalia Muñoz Rentería, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Manual de operaciones para el laboratorio de fotografía de la facultad de arquitectura de la UANL” 09 de Marzo del 2000. Marco Antonio Rodríguez García, M.C. Administración, especialidad en Investigación de Operaciones, “Administración de la información como herramienta de competitividad en las empresas”, 15 de Marzo del 2000. M.C. Adriana Ramírez Hernández, Administración, especialidad en Sistemas, “Antología de lenguajes de programación”, 16 de Marzo del 2000. Mónica Jiménez López, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Control del proceso de curado de barniz en componentes electrónicos”, 16 de Marzo del 2000. M.C. Gilberto Maltos Vázquez, Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Factibilidad de la implementación de un laboratorio de electrónica en la mina II de Micare”, 16 de Marzo del 2000. Magaly M. Velarde Guanajuato, M.C. Administración especialidad en Producción y Calidad, “Diseño de un modelo de satisfacción de clientes de un supermercado”, 16 de Marzo del 2000. 64 M.C. Esther A. Hernández Andrade, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Administración de Recursos Humanos”, 03 de Abril del 2000. Hector F. Castellanos Caro, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Estructura organizacional de una empresa de aviación”, 06 de Abril del 2000. José Guerrero Zavala, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Implementación, mantenimiento y evaluación del programa adopte un cliente”, 11 de Abril del 2000. Arturo Jiménez Ramírez, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Implementación, mantenimiento y evaluación del programa creando lealtad”, 11 de Abril del 2000. Buenaventura J. Flores Rodríguez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño Mecánico, “Diseño de una herramienta cuchilla para trabajo en frío”, 13 de Abril del 2000. Paulino Flores Saavedra, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño Mecánico, “Diseño de una herramienta cuchilla para trabajo en frío”, 13 de Abril del 2000. Gustavo Pérez Hernández, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Control, “Diseño de un control para sistemas con flujos magnéticos”, 14 de Abril del 2000. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Roberto Villarreal Garza María de los Ángeles Carrera González, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Control, “Nueva metodología para diagnóstico de fallas basada en generación residual”, 14 de Abril del 2000. David Alejandro Díaz Romero, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Control, “Modelado y control de recirculación de gases de escape en motores a inyección de combustible”, 14 de Abril del 2000. Heberto A. Aguilar Martínez, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Sistema integral de control de inventarios para mantenimiento de planta industrial”, 04 de Mayo del 2000. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 Reynaldo Rodríguez Vargas, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Requerimiento de materia prima”, 16 de Mayo del 2000. Helios Enrico Meza Maranto, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Implementación de un sistema de aseguramiento de calidad ISO 9001 en la industria cartonera”, 17 de Mayo del 2000. Rubén Chávez Castillo, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño Mecánico, “Aplicación del software Autocad en el diseño dimensional de elementos de máquinas”, 19 de Mayo del 2000. 65 �Titulados a nivel Doctorado en la FIME Mayo 1999 -Enero 2000 Roberto Villarreal Garza* DRA. DORA IRMA MARTÍNEZ DELGADO Egresada en 1993 de la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas de la Universidad Autónoma de Nuevo León como Licenciada en Física. Obtuvo la Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con especialidad en Ingeniería de Materiales en el Posgrado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León en 1996. Catedrática de la FIME. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores como candidato a Investigador Nacional a partir de Julio de 1997. Título obtenido: Doctor en Ingeniería de Materiales. Nombre de la tesis: Desgaste en recubrimientos duros en el transporte neumático de hierro de reducción directa. Fecha de examen: 21 de Enero del 2000. Asesor: Dr. Alberto Pérez Unzueta. Resumen El presente trabajo describe el estudio realizado sobre la resistencia al desgaste de tres diferentes aceros y cinco diferentes recubrimientos duros tipo alto cromo - alto carbono, durante la transportación neumática de pélets de hierro de reducción directa (HRD) a alta temperatura. En la primera parte de este trabajo se hace un análisis microestructural de las diferentes aleaciones, se encuentran relaciones directas entre los parámetros trayectoria media libre (λ) y espaciamiento entre carburos* (σ) con el nivel de desgaste. El análisis detallado de la morfología de las superficies desgastadas permite caracterizar el mecanismo principal de desgaste. Se realizaron pruebas de corrosión a alta temperatura utilizando atmósferas reductoras, mismas que serán empleadas en el transporte neumático a nivel industrial, con el fin de aislar el mecanismo de deterioro químico. Las pruebas de desgaste se realizaron a tres escalas. En una máquina de desgaste que permite posicionar la probeta a ensayar a diferentes ángulos con respecto al flujo principal de partículas (en este estudio se utilizó un ángulo de 0º y 30º). La segunda prueba se realizó en una planta piloto experimental con tubería de 10 cm (4”) de diámetro, a una temperatura de 600 ºC. La tercera prueba se está realizando en la planta industrial con tubería de 30 cm (12”). El volumen desgastado, en la máquina de desgaste, se determinó por medio del cálculo entre el área afectada y la profundidad de desgaste determinadas por medio de los perfiles de rugosidad. En el caso de las plantas piloto e industrial, la profundidad de desgaste se determinó como la pérdida de espesor de la pared del tubo. Se propone al desgaste erosivo como responsable de las pérdidas de material en aleaciones con microestructuras complejas como las estudiadas en este trabajo. * 66 Sub-Director de Postgrado, FIME-UANL. Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 �Roberto Villarreal Garza DR. VÍCTOR MIGUEL TREJO RAMÓN Egresado en 1972 de la carrera de Ingeniero Mecánico Electricista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL y en 1982 de la licenciatura en Historia en la Facultad de Filosofía y Letras de la UANL. Obtuvo la Maestría en Metodología de la Ciencia, Facultad de Filosofía y Letras en 1979 y Maestría en Ciencias Ingeniería Mecánica, Programa Doctoral en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León en 1995. Es catedrático de la FIME. Se ha desempeñando como Jefe en varios Departamentos de FIME, Secretario Adjunto de la Escuela de Graduados, FIME-UANL. Título obtenido: Doctor en Ingeniería de Materiales. Nombre de la tesis: Desgaste del acero AISI 304 en el transporte neumático de fierro esponja. Fecha de examen: 27 de Enero del 2000. Asesor: Dr. Alberto Pérez Unzueta. Resumen El transporte neumático de fierro esponja a alta temperatura es un desarrollo tecnológico creado por la empresa HYLSA para mejorar la eficiencia de sus procesos de Ingenierías, Julio-Septiembre 2000, Vol. III, No.8 producción y así mantener su liderazgo internacional. En este proyecto de investigación se propuso desarrollar nuevos conceptos tribológicos que han permitido establecer un modelo de predicción de desgaste mecánico en la tubería de transporte de acero AISI 304. Las pruebas experimentales del proyecto se llevaron a cabo en un complejo industrial denominado Planta Piloto. Se desarrolló un modelo de desgaste con base en el principio mecánico de impulso y momentum que permite demostrar matemáticamente el carácter abrasivo del desgaste en la parte inferior del tubo horizontal. Para la confirmación de algunas de las hipótesis del proyecto se diseño y construyó un equipo especial para medir la dureza del pelet de fierro esponja y otros materiales en ambientes inertes a alta temperatura. Entre las contribuciones de este trabajo estuvo la de establecer e identificar los mecanismos de desgaste mecánico y deterioro químico del acero AISI 304 a partir de los resultados de las pruebas experimentales a diferentes temperaturas realizadas en la Planta Piloto. Se demostró que a temperatura del gas de transporte de 600ºC, el desgaste dominante en la tubería de transporte es provocado por deterioro químico cuando se utiliza “gas proceso”. A temperatura de 300ºC el desgaste dominante es el desgaste abrasivo identificado matemáticamente por medio del modelo de impulso y momentum. Se encontró variación del desgaste mecánico con la temperatura del gas de transporte, descubriendo un punto de inflexión en la tasa de desgaste a 400ºC. A temperatura del pelet de fierro esponja de menos de 400ºC el desgaste mecánico en la tubería horizontal es alrededor de un nivel de magnitud mayor que para temperaturas de más de 400ºC. Asimismo se realizaron cálculos de predicción de desgaste a diferentes temperaturas que coincidieron con los resultados del desgaste medidos en la tubería de la Planta Industrial 4M. 67 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2000 Volumen Volumen de la revista 3 Número Número de la revista 8 Mes de publicación Mes cuando se publicó Julio-Septiembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2000, Vol 3, No 8, Julio-Septiembre Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/07/2000 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020771 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Edgar Allan Poe Internet Marketing-innovación Microestructura dendrítica UANL Warren Bennis https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20732/Ingenierias_2000_Vol_3_No_9_Octubre-Diciembre.pdf d8394e103456bd674caf691f8fd0aecd PDF Text Text ����Editorial Treinta años de becas del CONACYT Ubaldo Ortiz Méndez* En México, a diferencia de muchos otros países, uno puede seguir estudios de postgrado financiado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT). Estos estudios los puede uno realizar en el país o en el extranjero. Esta oportunidad privilegiada que tenemos todos los mexicanos ha sido ya aprovechada por los más de 100,000 ex-becarios del CONACYT. Ahora que el Programa de Becas Crédito del CONACYT cumple 30 años, quiero compartir con ustedes los siguientes datos, los cuales darán una idea de la importancia de este programa. En los últimos siete años el CONACYT ha otorgado más de 6,000 becas anualmente: más de 6,000 oportunidades que usted, puede aprovechar. Si usted fuera uno de los elegidos para estas becas entraría así a formar parte de los más de 100,021 becarios que el CONACYT ha tenido desde 1971. Del total de becas otorgadas por el CONACYT, el 74% fueron para realizar estudios en México. De los que estudiaron fuera del país, uno de cada dos becarios lo hizo en los Estados Unidos de América; siguiéndole: España, Inglaterra y Francia, como los países que en ese orden han recibido más becarios mexicanos. En el caso de los estudios de postgrado en el país, a partir de la aparición del Padrón de Postgrados de Excelencia en 1992, los apoyos del CONACYT se han concentrado en los programas de este padrón. A lo largo de estos 30 años, la distribución de becas por nivel de estudios es de 60% para maestría, 20% para doctorado, 1% para posdoctorado y 19% para otros estudios. * Director General de Estudios de Postgrado de la UANL Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 3 �Treinta años de becas del CONACYT Si vemos la distribución de becas por área del conocimiento encontramos que de 100 becas otorgadas 28 fueron para realizar estudios en ingeniería, 23 para ciencias básicas y naturales, 19 en ciencias sociales y administrativas, 14 aplicadas en biología, 10 en ciencias humanas y de la conducta y sólo 6 en ciencias de la salud. Un dato poco conocido es que sólo la mitad de las becas asignadas registran continuidad entre el área del conocimiento de la licenciatura y del postgrado. Por ejemplo, entre los becarios con estudios de licenciatura en ingeniería, 7.5% siguieron un postgrado en biología, 8.9% en ciencias básicas y naturales, 9.4% en ciencias humanas y de la conducta, 3.4% en ciencias de la salud y 14.2% en ciencias sociales y administrativas. Si bien la participación de mujeres en el Programa de becas ha ido en aumento, de cada 10 becas otorgadas siete fueron para hombres y tres para mujeres. Cuando se piensa en una beca, uno piensa si aún se tiene edad para obtenerla; desde mi punto de vista, siempre hay tiempo para lograrlo. Las estadísticas muestran que sólo el 30% de los becarios tenían menos de 24 años al hacer su solicitud de beca, 41% tenían entre 25 y 29 años, 17% pertenecían al rango 30 - 34 años y 12% tenían más de 35 años al obtener su beca. Eso sí, más del 68% de los becarios eran solteros al iniciar su beca. 4 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Ubaldo Ortiz Méndez Algo que debe preocuparnos a los nuevoleoneses es que si bien el Estado de Nuevo León ha sido uno de los que más se ha beneficiado con este programa, esto disminuye año con año. De ser los nuevoleoneses el 8% de los beneficiarios en el trienio 71-73, ahora somos solo el 3%; en cambio, ciudadanos de Jalisco y el Estado de México son actualmente el 5% y 13% respectivamente de los becados del CONACYT. Uno de los avances que ha tenido el Programa de Becas Crédito en los últimos años ha sido la eficiencia terminal de los becarios, actualmente es ya del 91%; el perfil que tienen aquellos con más probabilidad de terminar sus estudios es el de ser mujer, estudiar una maestría, en las áreas de ciencias básicas y naturales, con continuidad en el área del conocimiento de la licenciatura y del postgrado y con promedio de licenciatura alto. Una forma de medir el impacto del programa es conociendo el empleo de los ex-becarios: para empezar, el 94% de éstos tiene trabajo y sólo el 3% acepta estar desempleado. El otro 3% no trabaja o está estudiando. El 65% de los ex-becarios obtuvo un trabajo en tres meses o menos después de su beca, y un 30% dice haber tardado entre cuatro meses y un año en conseguirlo. Como el 79% de los ex-becarios trabaja en el sector público y 21% en el privado, no es de sorprender que del total, el 82% tenga una contratación definitiva. El ingreso mensual neto promedio de un ex-becario del CONACYT es de 17,450 pesos y una cuarta parte de éstos están en el rango de más de 20,000 pesos mensuales. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 5 �Treinta años de becas del CONACYT Finalmente y, desde mi punto de vista, algo muy importante es que el Programa de Becas ha contribuido a la movilidad social de los mexicanos. Partiendo de que más del 43% de los padres de los ex-becarios sólo tenían cursos de educación primaria, sus hijos ahora, en una generación, cuentan ya con estudios de postgrado. Por todo lo anterior, si usted, lector o lectora, tiene ganas de aprender más en alguna de las mejores instituciones de educación de México o del mundo, para después contribuir con su trabajo a mejorar este país, yo le recomiendo consulte el sitio http://info.main.CONACYT.mx y busque obtener una beca-crédito; hágalo por usted, hágalo por México. 6 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Estructura de sólidos amorfos Martín E. Reyes Melo, Moisés Hinojosa Rivera* Abstract In this work is discussed the structure of amorphous solids such as glasses, some plastics, liquid crystals and quasicrystals. First we describe how the absence of order is detected using X-ray diffraction and how the amorphous structure can be described by the radial distribution curve. Then is briefly described the structure of common glasses and both the amorphous and “semi-crystalline” polymers. Finally we describe the nature of those very commonly used, but generally unknown, materials that are the liquid crystals. como el poliestireno son los ejemplos más comunes. La figura 1(a) es una representación bidimensional de un sólido cristalino. La figura 1(b) representa el mismo sólido pero con estructura amorfa. El dióxido de silicio (SiO2), presenta esta propiedad según como sea enfriado, cuando es cristalino forma el cuarzo y cuando es amorfo forma el vidrio. Los semicristalinos presentan una parte amorfa y otra cristalina, materiales plásticos como el polietileno y el polipropileno son ejemplos típicos. INTRODUCCIÓN La forma en que se distribuyen en el espacio los átomos o moléculas de un material es determinante en sus propiedades macroscópicas. La estructura de las moléculas se fundamenta en los enlaces químicos, que son las fuerzas que mantienen unidos a los átomos. El objetivo del presente trabajo es discutir la estructura de los sólidos amorfos, de tal manera que sea accesible sin tener que recurrir a teorías complejas. Es importante el conocimiento de la estructura y las razones de su estabilidad para tener una compresión clara de los materiales de uso ingenieril que pertenecen a este tipo de sólidos, entre los que se encuentran el vidrio y los materiales plásticos. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS SÓLIDOS AMORFOS Los materiales en el estado sólido se clasifican en cristalinos, amorfos o semicristalinos. En los cristalinos, los átomos adoptan arreglos ordenados y repetitivos; formando estructuras tridimensionales periódicas; un ejemplo clásico son los metales y sus aleaciones. En los amorfos no existe ordenamiento periódico; el vidrio y algunos materiales plásticos Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 Fig. 1. (a) Ordenamiento atómico de un cristal de SiO2. (b) Estructura amorfa de SiO2 Desde un punto de vista estructural, los sólidos amorfos se clasifican según si están compuestos por redes *tridimensionales no periódicas (vidrio), moléculas individuales de cadena larga (polímeros naturales y plásticos) u ordenaciones intermedias entre estos 2 casos límite (cristales líquidos). La estructura amorfa carece de ordenamiento de largo alcance, es decir superior al tamaño de las * Doctorado en Ingenierías de Materiales FIME-UANL. 7 �Estructura de sólidos amorfos moléculas o unidades repetitivas. Se asignó el termino “amorfo” a esta estructura antes de que la difracción de rayos X mostrara que sí existe un ordenamiento, pero es de corto alcance. La difracción de rayos X se genera cuando las ondas incidentes en los planos paralelos de un cristal se reflejan e interfieren de una manera constructiva, lo que sólo es posible cuando la trayectoria recorrida por el haz es un múltiplo entero “n” de la longitud de onda (λ). corresponde a un material amorfo y muestra solamente una curva difusa, indicando la ausencia de planos cristalográficos. En ocasiones aparecen dos o tres protuberancias difusas en el gráfico, lo que es evidencia de ordenamiento de corto alcance. Otra manera de describir o visualizar la estructura amorfa es mediante una curva que muestra la probabilidad de encontrar un átomo a una cierta distancia con respecto a otro átomo de referencia. Se conoce como curva de distribución radial e indica qué tanto se acerca un material a ser completamente amorfo o cristalino. Sen θ λ Fig. 2a. Diagrama de rayos X de un cristal. Fig. 3a. Distribución radial de un material amorfo ideal. Sen θ λ Fig. 2b. Diagrama de rayos X de un sólido amorfo. La figura 2a muestra un diagrama de rayos X de un polvo cristalino, presenta líneas nítidas, cada una corresponde a un plano cristalográfico. La figura 2b 8 Fig. 3b. Distribución radial de un material cristalino Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Martín E. Reyes Melo, Moisés Hinojosa Rivera La figura 3a muestra la curva típica de distribución radial para un amorfo ideal y la figura 3b la de un sólido cristalino. El amorfo ideal no presenta ordenamiento alguno, su curva es de tipo parabólico, ya que la probabilidad de encontrar un átomo a alguna distancia “r” del átomo de referencia, depende solo del volumen disponible a esa distancia. Todos los átomos a una distancia “r” deben tener sus centros sobre la superficie de una esfera de radio “r”. El número de átomos acomodados es proporcional a 4πr2. Para un sólido cristalino el gráfico tiene líneas definidas a todas las distancias interatómicas posibles. más y más viscosos. Este proceso está asociado con un cambio de entalpía y entropía molecular. La temperatura en que se presenta este fenómeno se conoce como temperatura de transición vítrea (Tg). En la figura 4, el cambio de pendiente de la variación del volumen con respecto a la temperatura indica esta transición. Fig. 4 Variación del volumen con la temperatura en un material que puede ser amorfo o cristalino Fig. 3c. Distribución radial de un material amorfo real. La figura 3c muestra el gráfico para un sólido amorfo real y en línea punteada el del amorfo ideal. Las protuberancias por encima de la parábola del amorfo ideal indican un ordenamiento de corto alcance. Los sólidos amorfos no tienen una temperatura de solidificación definida. Partiendo del estado líquido, cuando la temperatura disminuye se hacen Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 EL VIDRIO La estructura del vidrio es similar a la de un líquido, no existe un arreglo definido de largo alcance, figura 1b, pero sus propiedades elásticas son típicas de un sólido isótropo. Se obtiene en un reactor de fusión, en donde se calienta una mezcla de arena sílica y óxidos metálicos, pulverizados o granulados. La fusión forma un líquido viscoso que se hace transparente y homogéneo a una temperatura superior a 1000°C. Al sacarlo del horno adquiere una rigidez que permite darle forma. 9 �Estructura de sólidos amorfos Controlando la rapidez de enfriamiento se evita la cristalización. La tabla I muestra una clasificación de los vidrios comerciales de acuerdo a su composición química. Tabla I Composición en % de los vidrios comerciales Vidrio sodocálcico Vidrio Plomo Vidrio Borosilicato 70-75 53-68 73-82 NaO 12-18 5-10 3-10 - K2O 0-1 1-10 0.4-1 - CaO 5-14 0-6 0-1 - PbO - 15-40 0-10 - B2O3 - - 5-20 Al2O3 0.5-3 0-2 2-3 - MgO 0-4 - - - SiO2 Sílica 96 3-4 En el vidrio sodo-cálcico, el silicio es parte de la materia prima básica, el sodio facilita la fusión y el calcio le provee estabilidad química. Por lo anterior funde con facilidad. Es el más barato y común. En el vidrio “de plomo” se sustituye el calcio por plomo, el resultado es un material más denso y con mayor poder de refracción y de dispersión. Se puede trabajar mejor que el vidrio sodo-cálcico porque funde a menor temperatura. Su coeficiente de dilatación térmica es elevado, se expande mucho con incrementos de temperatura, por lo que su resistencia al choque térmico es pobre. Posee excelentes propiedades aislantes y absorbe rayos X y ultravioleta. Se usa en ventanas protectoras a la radiación, así como en “cristalería” para candiles. En el vidrio boro-silicato, después del silicio su principal componente es el boro. Tiene alta resistencia al choque térmico, se le conoce más 10 comúnmente por su denominación comercial “Pyrex”. El vidrio de sílica pura es el más duro y el más difícil de trabajar. Tiene una gran estabilidad y su temperatura de reblandecimiento es del orden de los 1500°C. Soporta temperaturas hasta de 900°C durante largo tiempo. Se utiliza en la fabricación de material de laboratorio y en ladrillos refractarios. LOS POLIMEROS Son compuestos moleculares de cadena larga. Su composición química es a base de C, H y O principalmente, en algunas ocasiones pueden presentar F, N, P, S y Si entre otros. En la mayoría de los casos el C forma la columna vertebral de las cadenas. Los polímeros son resultado de la unión de moléculas simples (monómeros) mediante una reacción química denominada polimerización. El número de monómeros en una cadena se denomina grado de polimerización y puede variar desde 100 hasta 100,000. La polimerización puede llevarse a cabo de manera natural, mediante reacciones bioquímicas en el interior de células, dando origen a polímeros naturales como las proteínas y el hule natural, o bien de manera artificial obteniéndose materiales plásticos. La manera aleatoria en que se produce la reacción de polimerización artificial, genera cadenas de diferente tamaño que pueden ramificarse. La figura 5 muestra los tipos de cadenas que se pueden obtener, las cuales no presentan el mismo peso molecular, por lo cual se estima un peso molecular promedio. Estas macromoléculas pueden presentar muchas configuraciones y conformaciones. La configuración se refiere a diferencias estructurales de corto alcance y no se puede modificar de manera reversible. La conformación se define como el acomodo en el espacio de los monómeros de una cadena, este Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Martín E. Reyes Melo, Moisés Hinojosa Rivera arreglo si puede modificarse de manera reversible debido a la libertad de rotación de los enlaces. La figura 6 muestra la libertad de rotación de los eslabones de un segmento de cadena ideal, que puede adoptar un número muy grande de conformaciones. La presencia de grupos atómicos laterales periódicos a lo largo de la cadena disminuye la libertad de rotación, disminuyendo también el número de conformaciones posibles y por ende su flexibilidad, lo que a su vez provoca que el material sea más rígido y la Tg sea mayor. Los polímeros tienen estructuras poco compactas debido al enrollamiento de las cadenas y a la presencia de grupos atómicos laterales. Fig. 5.Tipos de cadenas poliméricas. Fig. 7. Estructura de las cadenas poliméricas, semejante a un spaghetti. Fig. 6-Libertad de rotación en una cadena polimérica, basada en carbono. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 La figura 7 es un esquema que muestra la estructura típica de cadenas poliméricas, sin un ordenamiento de largo alcance, similar a un “spaghetti”. Los grupos atómicos laterales pueden presentarse a lo largo de la cadena de tres formas distintas. Si se encuentran todas por un mismo lado se denominan “isotácticos”, si se presentan de manera alternada se le llama “sindiotácticos” y si la secuencia es aleatoria se conocen como “atácticos”. La figura 8 muestra las variantes que puede presentar el polipropileno, cuyo grupo lateral es el 11 �Estructura de sólidos amorfos CH3. Los polímeros atácticos desarrollan estructuras amorfas. Las laminitas en conjunto presentan un crecimiento radial, generando formaciones llamadas esferulitas. Fig. 9. Estructura laminar rodeada de material amorfo en los polímeros. Fig. 8. Tacticidad presente en polipropileno. Todo lo que contribuye a un pobre empaquetamiento, favorece la formación de una estructura amorfa, por ejemplo cadenas moleculares muy largas y ramificadas, distribución al azar de grupos laterales grandes a lo largo de las cadenas, cadenas copoliméricas (formadas por combinación de dos o más monómeros), así como la presencia de aditivos plastificantes que separan las cadenas unas de otras y que se añaden a los plásticos para mejorar sus propiedades. Los polímeros cuyos monómeros son relativamente sencillos en cuanto a su geometría, desarrollan cierto grado de ordenamiento formando cristales según como sean enfriados. Sin embargo no todo el material cristaliza. La figura 9 muestra el ordenamiento de cadenas poliméricas plegadas sobre sí mismas en forma de laminitas. El material que se encuentra fuera de la estructura laminar presenta estructura amorfa, la proporción cristal/amorfo depende del enfriamiento. 12 La figura 10 muestra una esferulita de polipropileno isotáctico, a pesar de que existe material amorfo entre las estructuras laminares, se logra visualizar la orientación radial que tienen las laminitas. Fig. 10. Imagen 3D de esferulitas en polipropileno isotáctico, obtenida mediante Microscopía de Fuerza Atómica. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Martín E. Reyes Melo, Moisés Hinojosa Rivera Ejemplo de materiales plásticos parcialmente cristalinos son el polietileno, polipropileno isotáctico, Nylon y el politereftalato de etilen glicol (PET). El poliestireno comercial es completamente amorfo. En el material amorfo las cadenas están más separadas que en la estructura laminar y esto se refleja en una disminución de la densidad, aunque se tenga la misma composición química. La tabla II muestra valores de Tg y el máximo grado de cristalinidad que pueden alcanzar algunos materiales plásticos. CRISTALES LÍQUIDOS Y CUASICRISTALES Estos materiales no presentan periodicidad tridimensional, sin embargo no son completamente amorfos. Los cristales líquidos son compuestos de bajo peso molecular. Presentan ordenamiento, pero sólo en una dirección del espacio, en otra dirección la estructura es amorfa. Si dicho orden es función de la temperatura se denominan termotrópicos y si es función de la concentración cuando se encuentran en solución se denominan lyotrópicos. Tabla II Tg y cristalinidad en plásticos comunes. Polímero Tg (°C) Máxima cristalinidad (%) Polietileno -125 80 Poliamida 66 (Nylon) 57 70 Polipropileno isotáctico 26 63 PET 69 50 Poliestireno 87 0 Los materiales amorfos cambian marcadamente sus propiedades mecánicas según se encuentran por debajo o por encima de la Tg. Por encima de ésta se pueden deformar muy fácilmente, debido a que las cadenas pasan rápidamente de una conformación a otra y por ende el módulo elástico es muy bajo. A medida que la temperatura desciende el cambio conformacional es más lento. Por debajo de la Tg las cadenas están fijas y el módulo aumenta considerablemente. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 Fig. 11.Esquema que muestra el orden que se presenta en los cristales líquidos. (a) Moléculas sin ningún tipo de orden. (b) Moléculas en capas y alineadas perpendicularmente a las capas. (c) Moléculas en capas, con alineamiento paralelo a las capas. (d) Alineamiento cristalino bidimensional con capas desfasadas. La figura 11 muestra un ordenamiento en estos materiales. esquema del 13 �Estructura de sólidos amorfos Los cuasicristales presentan simetría rotacional de orden 5. Un cristal presenta simetría de rotación de orden “n” cuando permanece invariante después de girar (360n )o alrededor de algún eje determinado. Las técnicas de difracción de rayos X permiten determinar la naturaleza amorfa o cristalina de los materiales. La curva de distribución radial permite también una descripción útil de la estructura amorfa. Finalmente, mencionemos que coloquialmente se utiliza el término “cristal” o “cristalino” de manera imprecisa: el agua no es cristalina, los “cristales” de los anteojos son de vidrio o de un plástico amorfo. Se habla también de poliestireno “cristal”, que es transparente pero completamente amorfo, cristalinidad no implica transparencia. AGRADECIMIENTO Los autores agradecen la colaboración del Dr. Virgilio González en la revisión del manuscrito. Fig. 12. Esquema del ordenamiento de un cuasicristal. LITERATURA RECOMENDADA La figura 12 es un esquema de este tipo de estructura, puede observarse que no hay periodicidad sin embargo si colocamos un eje de rotación perpendicular a la hoja e imaginamos que la imagen es de dimensiones infinitas y giramos en un ángulo de 72° en contra o en el sentido de las manecillas del reloj, se obtiene la misma imagen. La simetría es una característica inherente de los cristales. Este tipo de simetría no es posible en los cristales de las 14 redes de Bravais. Se ha encontrado experimentalmente que una fase de una aleación aluminio-manganeso es un cuasicristal. CONCLUSIÓN Y COMENTARIOS FINALES. Los sólidos amorfos no poseen ordenamiento atómico de largo alcance. Muchos materiales pueden adoptar estructura amorfa si se enfrían con suficiente rapidez desde el estado líquido. El vidrio y los plásticos son ejemplos de materiales amorfos. 14 1. Eliézer Braun, Arquitectura de sólidos y líquidos, Serie La ciencia para todos, Fondo de Cultura Económica, 1997, México, D.F. 2. López T., Martínez A., El mundo mágico del vidrio. La ciencia desde México, Editorial fondo de cultura económica. México D.F. 1995 3. Kittel, C., Introducción a la física del estado sólido. 3era Edición. Editorial Reverte. 1995. 4. Moffat W.G., Pearsall, G.W., Wulff, J., La ciencia de los materiales. Vol. I. Estructura. Editorial Limusa. 1986. 5. W.F. Smith, Foundations of Materials Science and Engineering 2nd edition, McGraw Hill, 1993. 6. T.D. Taylor, Structure and Properties of Glasses, Engineered Materials Handbook vol. 4, ASM international, 1991. 7. F.D. Billmeyer, Textbook of Polymer Science 3rd ed., Wiley, 1984. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Investigación de operaciones en acción: Heurísticas para la solución del TSP Roger Z. Ríos Mercado* José Luis González Velarde** Abstract One of the most common and difficult problem in the theory of optimization is that of the Traveling Salesperson Problem (TSP). The interest in studying solution techniques is generated by the great amount of practical applications of decisionmaking problems where the TSP is seen as a substructure problem. This article presents a summary of the most important approximation methods (heuristics) proposed to try to find feasible solutions of high quality. Key words: Investigation Operations in Action, Traveling Salesperson Problem, Heuristics, Metaheuristics. 1. INTRODUCCIÓN En el artículo Investigación de operaciones en acción: Aplicación del TSP en problemas de manufactura y logística,1 publicado en la Revista Ingenierías, Vol. II, No. 4, introdujimos al lector con el Problema del Agente Viajero (mejor conocido por TSP, por sus siglas en inglés; Traveling Salesperson Problem), el cual es un problema clásico de optimización combinatoria, una de las subdisciplinas de la investigación de operaciones (IO). Señalamos cómo las aplicaciones de IO se encuentran en prácticamente todos los niveles y en todo tipo de industrias, y cómo una utilización adecuada de las técnicas de IO dándole soporte al complejo proceso de toma de decisiones que enfrentan las empresas, puede tener un impacto económico significativo. En particular, ilustramos la importancia del TSP con un par de problemas reales: el problema de programación de tareas que se presenta en la manufactura de bienes y el del ruteo de vehículos en el ramo de la logística. Como* una de las características del TSP es el de pertenecer a una clase de problemas muy difíciles de resolver, es decir, hallar la solución óptima, en la práctica es muy común el utilizar algoritmos de aproximación (heurísticas) para obtener soluciones factibles de alta calidad (relativamente cercanas al óptimo) en tiempos de ejecución relativamente pequeños. En este artículo, a manera de continuación, exponemos algunas de las heurísticas más utilizadas para intentar obtener soluciones al TSP. 2. QUÉ ES EL TSP Retomando la definición efectuada en1, el TSP se formula de la siguiente manera. Un agente viajero, partiendo de su ciudad de origen, debe visitar exactamente una vez cada ciudad de un conjunto de ellas (previamente especificado) y * Programa de Posgrado en Ingeniería de Sistemas UANL. ** Centro de Sistemas Integrados de Manufactura ITESM-Campus Monterrey. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 15 �Investigación de operaciones en acción: Heurísticas para la solución del TSP retornar al punto de partida. Un recorrido con estas características, es llamado dentro de este contexto un tour. El problema consiste en encontrar el tour para el cual la distancia total recorrida sea mínima. Se asume que se conoce, para cada par de ciudades, la distancia entre ellas. La Figura 1 ilustra un tour en una instancia de ocho ciudades, representada por un grafo donde cada nodo del grafo corresponde a una ciudad y cada arista que une a un par de nodos representa la parte del tour que pasa por dichos nodos. En la figura se ilustra el tour que visita las ciudades 1, 2, 3, 8, 5, 4, 7, 6 y 1, en ese orden. 1 3 6 5 7 8 Figura 1. Un tour en un TSP de ocho ciudades El problema en sí es fácil de formular. Sin embargo, al igual que muchos otros que se presentan en el campo de optimización, es sumamente difícil de resolver (por resolver, nos referimos a encontrar la solución óptima al problema y probar desde luego que ésta es efectivamente la mejor solución posible). En1 establecimos con más detalle cuándo un problema es “fácil” o “difícil”. La implicación directa de un problema difícil de resolver es que cualquier algoritmo empleado para encontrar la solución óptima emplea un tiempo de cómputo que crece exponencialmente con el tamaño de los datos del problema. Por tal motivo, nace la necesidad de emplear heurísticas, las cuales son procedimientos que aunque no garantizan una solución óptima al problema, obtienen soluciones factibles de alta 16 3. ALGORITMOS PARA LA SOLUCIÓN DEL TSP Heurísticas de Propósito Especial Empezaremos describiendo algunas heurísticas de propósito especial que han sido propuestas para resolver el TSP. Se llaman de propósito especial, porque explotan la estructura y características particulares de cada problema. La primera familia de esta clase de heurísticas que describiremos pertenecen a las heurísticas de tipo miope (greedy en inglés), son llamadas así porque sólo se preocupan por hacer lo mejor que pueden localmente, sin ver más allá de un cierto entorno muy cercano. 2 4 calidad (relativamente cercanas al óptimo) en un tiempo de ejecución razonable. a. El vecino más cercano: Se trata de un procedimiento constructivo, se parte de elegir un Una vez vértice inicial, llamémoslo j1. seleccionado, mediremos la distancia que hay de este vértice a los restantes, y elegiremos ahora aquél cuya distancia al vértice inicial sea la mínima (es decir elegimos al vecino más cercano), y lo llamaremos j2. De la misma forma, construiremos una trayectoria j1, j2, j3,…jk, jk+1, …,jn, donde el vértice jk+1 se elige tomando la mínima distancia que hay desde jk hasta cada uno de los vértices que sean distintos de los ya elegidos j1, j2, j3, jk. Al terminar, se debe de agregar el arco que va del vértice jn hasta el vértice j1. Con esto habremos completado el tour. Esta heurística tiene una ventaja en las primeras selecciones, sin embargo, el problema que presenta es que en los últimos pasos puede elegir aristas de longitud muy grande, especialmente en la última. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Roger Z. Ríos Mercado, José Luis González Velarde b. La inserción más cercana: Este procedimiento es también constructivo, pero en contraste con el anterior, en el cual se tiene un camino, y sólo al final se completa un tour, aquí tenemos subtours, los cuales van creciendo hasta completar un tour que abarque todos los vértices. Iniciemos con un subtour, al cual llamaremos T, queremos ahora insertar el nodo “más cercano” a este subtour para ampliarlo. Así que examinemos primero todos los nodos j que no estén aún incluidos en T,y vamos a definir para estos nodos, su distancia a T de la siguiente manera: d( j,T) es la distancia mínima que hay desde el nodo j a cualquiera de los nodos que pertenecen a T. Ordenamos las distancias calculadas de menor a mayor, y llamemos j* al nodo que se encuentra al principio de esta lista, este será el nodo “más cercano” a T. Vamos ahora a seleccionar dentro de T al nodo que se encuentre “más cerca” de j*, esto es, medimos la distancia desde j* a cada uno de los nodos de T, y llamaremos k* aquel nodo dentro de T, cuya distancia a j* sea la menor de todas. Ampliaremos ahora el subtour insertando a j* entre k* y alguno de sus dos vecinos en T, esto es, si (k1, k*) y (k*, k2) son dos aristas de T y la distancia de j* a k1, es menor o igual que la distancia de j* a k2, entonces j* se inserta entre k1 y k*. El proceso terminará cuando se haya construido un tour completo. Como en el caso anterior, no se puede garantizar que se produzca una buena solución. Garantías de desempeño Hemos mencionado que no es posible garantizar que los dos métodos anteriormente descritos produzcan buenas soluciones. ¿Será posible encontrar otros métodos heurísticos con los cuales sí se pueda garantizar un buen desempeño del método? Para contestar esta pregunta, definiremos en primer lugar qué es lo que se entiende por una Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 garantía de desempeño. Dado un ejemplo particular de un problema al cual denotaremos por I ( de aquí en adelante llamaremos instancia a un caso particular de un problema), A(I) será el valor producido por el algoritmo de aproximación que estemos usando, mientras que OPT(I) es el valor de la solución óptima, como en el TSP, lo que queremos encontrar es el tour de menor longitud, siempre tendremos que OPT(I) debe de ser menor o igual que la longitud de cualquier otro tour, así que OPT(I) ≤A(I). Diremos que el algoritmo de aproximación tiene una garantía de comportamiento c* , donde c* es un número real, si para cualquier instancia del problema I, se puede probar que A(I) ≤ c* OPT(I). ¿Qué es lo que indica este número c*? Observemos primero que si su valor es 1, el algoritmo de aproximación siempre producirá la solución óptima, ya que combinando las dos desigualdades, se tiene que OPT(I) = A(I). Por otra parte, su valor no puede ser menor que 1, ya que en ese caso, se tendría que A(I) < OPT(I), es decir el algoritmo de aproximación produciría un valor menor que el óptimo, lo cual es imposible. Así que c* tiene que ser un valor mayor o igual que 1. Ahora bien, mientras más cerca se encuentre de 1 este valor, tenemos que el algoritmo de aproximación, obtendrá soluciones que no se encuentran muy lejos del valor óptimo, y si este valor es muy grande, esto indica que se pueden producir soluciones muy alejadas del valor óptimo. En el caso del TSP es posible encontrar garantías de desempeño, pero con la condición de que las instancias examinadas posean una propiedad adicional: la desigualdad del triángulo. Esta desigualdad puede describirse de la siguiente manera: para viajar de una ciudad a otra es más corto hacerlo directamente que pasando por una ciudad intermedia. Más formalmente, se tiene que cumplir que la distancia de i a j para cualquier par 17 �Investigación de operaciones en acción: Heurísticas para la solución del TSP de nodos debe de ser menor o igual que la distancia de i a k más la distancia de k a j, para cualquier otro nodo k. Si esto es cierto, entonces sí es posible dar una garantía de desempeño. Por ejemplo para la heurística del vecino más cercano. Denotando por NN(I) al valor producido, es posible demostrar que para cualquier instancia I con m ciudades NN(I) ≤ ½ (log 2 m + 1) OPT(I) Pero, por otro lado, para valores arbitrariamente grandes de m, siempre será posible construir instancias con m ciudades, para las cuales NN(I) > 1/3 (log 2 (m + 1) + 4/3) OPT(I) Lo que estos resultados nos indican es entonces que la heurística deja mucho que desear, ya que en la primera desigualdad no tenemos un valor constante que nos dé una garantía para todas las instancias, así que en todo caso podríamos decir que c* = ∞. Por otra parte, la segunda desigualdad nos asegura, que de hecho, encontraremos instancias para las cuales la heurística produce valores muy alejados del óptimo. ¿Sé podrán construir otras heurísticas con una mejor garantía de desempeño? Afortunadamente sí es posible. Describirlas aquí, sin embargo, nos llevaría mucho más allá de los alcances de este artículo, la mejor de todas ellas se debe a Christofides2 y combina la solución de varios problemas de la teoría de grafos para construir un tour, con una garantía de desempeño de c* = 3/2. La implicación de este valor es que, cualquier solución que construyamos con este esquema de aproximación, nos dará un valor que nunca excederá en 50 % al valor de la solución óptima. Algo muy interesante es que si eliminamos esta propiedad de la desigualdad del triángulo, es imposible construir algoritmos de aproximación cuyo comportamiento sea polinomial que tengan una garantía de desempeño, por mala que esta sea. 18 Es decir, si tal construcción fuese posible, entonces podríamos también construir un algoritmo polinomial que resuelve en forma exacta el TSP. Metaheurísticas Las metaheurísticas son una clase de métodos de aproximación, que se diseñan para atacar problemas difíciles para los cuales las heurísticas de propósito especial han fracasado en dar resultados efectivos y eficientes. Las metaheurísticas proporcionan marcos generales que permiten crear nuevos híbridos combinando diferentes conceptos derivados de las heurísticas clásicas, la inteligencia artificial, la evolución biológica, los sistemas neuronales, la mecánica estadística y el psicoanálisis freudiano. Estas familias de enfoques incluyen, pero no están limitadas a algoritmos genéticos, GRASP, redes neuronales, búsqueda tabú y recocido simulado. En3 pueden encontrarse unos excelentes tutoriales de cada una de estas metaheurísticas. El método metaheurístico que emplearemos aquí, Búsqueda Tabú, fue propuesto por Fred Glover4 en 1986, y está basado en el psicoanálisis freudiano. Iniciaremos describiendo qué es un método de búsqueda local. Se trata de un método iterativo el cual da inicio desde una solución arbitraria, el procedimiento consiste en explorar una vecindad previamente definida para cada punto del espacio de soluciones y elige una nueva solución dentro de tal vecindad, la cual mejora el valor que se tiene a mano. La búsqueda termina cuando se alcanza una solución tal que es la mejor dentro de la vecindad predefinida, esto es, ya no puede seguirse mejorando. A esta solución se le llama un mínimo local. En muchas ocasiones, este mínimo local será la solución óptima del problema, sin embargo, no podemos esperar que siempre suceda esto. Al contrario es plausible esperar que este mínimo local Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Roger Z. Ríos Mercado, José Luis González Velarde se encuentre lejos de la solución óptima del problema. En el caso particular del TSP, un método de búsqueda local sencilla, es el llamado 2-opt. Este consiste en eliminar del tour un par de aristas que no sean adyacentes, y reemplazarlas con el único par de aristas con el cual se puede formar nuevamente un tour. Éste se ilustra en la Figura 2. 1 2 3 4 6 5 8 7 (a) 1 2 3 4 6 5 8 7 al no poder seguir mejorando la solución, se permite tomar otra solución aún cuando el valor no mejore, sino que se degrade, esto permite salir del óptimo local encontrado, pero al mismo tiempo se corre el peligro de caer en un ciclo, de mejorar-empeorar la solución, para evitar esto, se emplea una estrategia que modifica las vecindades a medida que la búsqueda avanza. TS utiliza estructuras de memoria para determinar esta vecindad modificada, las soluciones permitidas se determinan identificando soluciones encontradas dentro de un horizonte especificado. En nuestro ejemplo, dada una solución particular, una vez suprimido un par de aristas del tour, estas dos aristas no pueden formar parte del tour por un determinado número de iteraciones, este número de iteraciones se conoce como la permanencia tabú. Simétricamente cuando un par de aristas se insertan en un tour, no podrán ser suprimidas durante un número de iteraciones. Si la permanencia tabú se elige de manera adecuada, la búsqueda podrá continuar más allá de los óptimos locales sin caer en ciclos, y eventualmente alcanzar, si no el óptimo global del problema, sí soluciones que estén cerca de él. (b) 4. CONCLUSIÓN 1 2 3 4 6 5 7 8 (c ) Figura 2: (a) Solución inicial; (b) Eliminación de dos aristas: (2,3) y (5,4); (c) Nuevo tour sustituyendo con las aristas (2,5) y (3,4) TS guía un procedimiento de búsqueda local para continuar más allá de óptimos locales, esto es Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 En este artículo hemos mostrado al lector algunos de los algoritmos más notables y populares para encontrar soluciones aproximadas al problema clásico del agente viajero. Esta clase de métodos tienen la ventaja que son relativamente rápidos en sus tiempos de ejecución y por ende, se convierten en una elección importante cuando el tiempo para encontrar una solución es la restricción más importante. Sin embargo, cuando la precisión y calidad de una solución cobra mayor importancia, existe otro tipo de algoritmos basados en técnicas de enumeración implícita, los cuales intentan, a costa de un mayor esfuerzo computacional, 19 �Investigación de operaciones en acción: Heurísticas para la solución del TSP encontrar soluciones óptimas globales al problema. Ese será tema para un próximo trabajo. REFERENCIAS 1. J. L. González Velarde y R. Z. Ríos Mercado. Investigación de operaciones en acción: Aplicación del TSP en problemas de manufactura y logística. Ingenierías,2(4):18-23, 1999. 2. N. Christofides. Worst-case analysis of a new heuristic for the traveling salesman problem. Report 388, Graduate School of Industrial Administration, Carnegie-Mellon University, Pittsburgh, EUA, 1976. 3. A. Díaz (editor). Optimización Heurística y Redes Neuronales. Editorial Paraninfo, Madrid, España, 1996. 4. F. Glover. Future paths for integer programming and links to artificial intelligence. Computers and Operations Research, 1:533-549, 1986. 20 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Maquinado de trayectorias en dimensiones basadas en pixeles dos Francisco E. López Guerrero, Francisco Ramírez Cruz* Abstract The Computer-Assisted Design (CAD) and the Computer-Assisted Manufacture (CAM) processes have been presented as a model to ensure high flexibility and accuracy. The complexity of this model implies a long and difficult teaching-learning process for both students and designers operating the tool-machines. This article presents a learnercentered project for engineering students to develop technology by manufacturing 2D products without precision but with rapid fabrication response using commercial computer programs and appropriate interface adaptations. Key words: CAD/CAM, machining, interpolation, CNC. INTRODUCCIÓN El método tradicional de programación de máquinas-herramienta es a través de códigos estandarizados llamado código NC, del inglés “numerical control”, en forma de instrucciones de máquina. Estos códigos son dados al control de la máquina-herramienta en forma manual por medio del teclado del control de la máquina o a través de una computadora. El significado de estos códigos forma parte de un estándar internacional para los controles de las máquinas, y la ejecución de cada código se encuentra en la memoria del control de la máquinaherramienta. Actualmente existen programas de computadora que generan el código NC automáticamente a partir de geometrías que el usuario diseña. Figura 1.- Maquinado sobre pieza de acrílico transparente utilizando la técnica descrita en este artículo. El problema Cuando se desea maquinar piezas con geometrías que contengan algo más que un par de líneas rectas y arcos es necesario usar un programa de diseño por computadora. Sin embargo, existen situaciones de mercado en que para empresas o negocios la* inversión en la adquisición de programas de computadora de diseño para la fabricación con máquinas-herramientas, y el entrenamiento del personal en ello, no se justifica en términos de tiempo, producción y ganancia. * Doctorado en Ingeniería de Materiales, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica UANL. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 21 �Maquinado de trayectorias en dos dimensiones basadas en pixeles El proceso tiene una complejidad y curva de aprendizaje grandes, que son independientes del grado de complejidad del producto a fabricar; esto tiene como consecuencia que, en ambientes productivos, el recurso humano es costoso en factores de tiempo y economía. Las instituciones de educación se enfrentan al problema adicional de tener que decidir cómo modular el aprendizaje, pues la duración de los cursos -normalmente en semestres- no contemplan todo el proceso de fabricación en detalle. Esto repercute en la forma de interacción de los objetivos entre cursos. La solución El objetivo es el de adaptar las características básicas del manejo de una máquina-herramienta a las aplicaciones comerciales de computadora logrando así utilizar la máquina-herramienta con el mismo nivel de transparencia con el que un usuario utilizaría una impresora. EL MODELO PROPUESTO COMO SOLUCIÓN Y SUS RESTRICCIONES Antecedentes El código NC se compone de instrucciones en forma de “palabras” que modifican el estado de la máquina, como por ejemplo movimientos de la herramienta, velocidades, repeticiones, etc. Salvo la nueva generación de máquinas-herramientas modernas, en la mayoría de los controles están implementados solamente los códigos que manejan entidades geométricas sencillas como movimientos lineales y arcos. Elaborar código NC para geometrías de mediana complejidad le llevaría a un programador de máquinas-herramientas demasiado tiempo; en consecuencia puede decirse que la programación manual en código NC está 22 encaminado a la fabricación de piezas de geometría sencilla. En contraste, los programas de computadora para dibujo y diseño mecánico permiten la elaboración parametrizada de entidades geométricas elementales tales como puntos, líneas y radios hasta entidades geométricas complejas como NURBS2, (del inglés “Non-Uniform Rational B-Splines”. Curvas matemáticas parametrizadas definidas por puntos de control, y forman parte de la técnica moderna para el diseño de geometrías en computadora). Si se requiere el maquinado de dichas geometrías, la interpretación de estas curvas de precisión requiere de software apropiado para la generación de archivos CLF3 (Cutting Location File) en donde se consideran las características geométricas de la pieza, materiales, máquina y herramental, así como de programas postprocesadores para la generación de código NC, específico para una máquina determinada. Este procesamiento de información requiere por parte del usuario los siguientes datos: • Máquina a usar (torno, fresadora, etc) • Número de ejes motrices • Controlador destino (marca y modelo) • Datos geométricos de herramientas • Características de maquinado (profundidad de corte, velocidad, acabado) Esta información debe ser dominada por el usuario para generar código NC de mediano grado de complejidad. El proceso completo La implementación debe realizar todos los pasos de la cadena de diseño rápidamente sin invertir tiempo en los subprocesos que requieren mucho detalle, logrando de este manera no desviar la atención del proceso completo. La adaptación empatada de las características del programa de Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Francisco E. López Guerrero, Francisco Ramírez Cruz diseño con la máquina-herramienta permiten que la situación de diseño sea equivalente a la situación de fabricación. La figura 2 muestra el modelo del proyecto. Fig. 2. Diagrama a bloques del proyecto. Dibujo de trayectorias en papel Proceso de digitalización del dibujo Archivo de imagen en pixeles Aplicación CAD edición y vectorización Dibujo en lenguaje HPGLT Programa propio de conversión Archivo de código CNC El proyecto consta de la aplicación de interfases propias que enlacen programas de computadora de uso general, con lo cual se logra una relación directa del equipo computacional con las características de la máquina-herramienta. En la tabla I se muestra esta relación. Tabla I Relaciones entre la máquina-herramienta y la configuración de la impresora. Impresora Máq-herramienta Cantidad de plumillas Cantidad de herramientas Número de plumilla Número de herramienta Hoja de dibujo Superficie de trabajo Origen del dibujo Origen del programa NC DIGITALIZACIÓN El proceso de digitalización tiene como objetivo el convertir la información dibujada en papel a entidades numéricas para ser procesadas por otros programas de computadora. Para el caso de un punto dibujado, por ejemplo, la digitalización consiste en obtener sus coordenadas en el espacio. En el proyecto las únicas primitivas geométricas usadas fueron el punto y la línea recta, ya que el control de la máquina herramienta usado tiene solamente capacidades de interpolación lineal y circular5; para simplificar el proceso, la interpolación lineal fue la única utilizada. La estrategia más simple para la conversión de pixeles a líneas es usar un software de reconocimiento de gráficos configurándolo de acuerdo a las condiciones geométricas descritas a continuación. Los archivos de imágenes que incluyen otro tipo de primitivas (círculos, polilíneas, etc) fueron aproximados en forma lineal. Los atributos tales como ancho y estilo se excluyeron. El algoritmo para conversión de líneas calcula las coordenadas de los pixeles que se aproximan al Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 23 �Maquinado de trayectorias en dos dimensiones basadas en pixeles ideal, el cual es una línea recta delgada puesta sobre una malla de dos coordenadas1. Para el modelo se consideró la línea ideal como de un pixel de ancho, con incremento unitario por fila y/o columna; esto es, salvo el color, líneas de atributo fijo. El atributo del color se utilizó con el propósito mostrado en la tabla I. La figura 3 muestra una línea recta inclinada; en el recuadro se observa el trazo de la recta ideal en la malla de pixeles producto del proceso de digitalización. Fig. 3. Archivo gráfico en base a pixeles. EDICIÓN Y VECTORIZACIÓN Manteniendo la filosofía de compatibilidad de las aplicaciones del sistema operativo de la computadora con la configuración de la máquinaherramienta, el escalamiento se hizo tomando en consideración el tamaño y la forma de la sujeción en la máquina-herramienta, del material a maquinar y la profundidad final deseada. Las capacidades de edición de los programas de computadora permiten con relativa facilidad escalar, centrar, espejear y repetir figuras. 24 El archivo conteniendo las coordenadas finales (figura 4) se obtuvo por medio de la función de exportación a archivos de trazador gráfico o “plotter” en HPGL, el lenguaje de programación para dibujar con un trazador gráfico que tiene a disposición el sistema operativo para cualquier aplicación. IN; VS32,1; VS32,2; VS32,3; VS32,4; VS32,5; VS32,6; VS32,7; VS32,8; WU0; PW0.350,1; PW0.350,2; PW0.350,3; PW0.350,4; PW0.350,5; PW0.350,6; PW0.350,7; PW0.350,8; SP1; PU-3622 4270; PD2715 -2257; SP0; Fig. 4. Archivo en formato HPGL. Las amplitudes de las líneas se sustituyen con varias líneas de ancho unitario. Las superficies de relleno con achurados; el atributo del color se traspasa en correspondencia directa al número de plumilla del trazador (Tabla I). Un indicador lógico mantiene el estado de la plumilla en contacto sobre el papel, para diferenciar los movimientos de escritura de los movimientos en vacío del cabezal trazador. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Francisco E. López Guerrero, Francisco Ramírez Cruz En resumen, la información contenida en el archivo resultante es: • Coordenadas de inicio de línea, • Coordenadas de final de línea, • El atributo del color/plumilla, • El estado lógico de la plumilla %CLF MPF 69 %M30 %MPF 69 (************************) (PROYECTO: WinDNC para fresa) (ARCHIVO: GRAFICO1.CNC) (AUTOR: Eugenio Lopez G.) (************************) CONVERSIÓN A CÓDIGO NC En la figura 5 se lista el código NC resultante de la interfase de conversión a código. Inicialmente con los datos de generación como comentarios. Las medidas son convertidas de pulgadas (del formato HPGL) a milímetros. Las coordenadas de superficie de trabajo y en vacío considerados en el parámetro R1 son calculadas a partir de las medidas del material a maquinar. G71 (medidas en milímetros) G55 G94 R1=-16.100 G53 G00 Z300. T01 D01 L96 M03 S1000 F500 G00 Z-5.100 G00 X-92.024 Y108.433 G01 Z=R1 G01 X68.936 Y-57.353 La compensación geométrica de la longitud de la herramienta (parámetro D, en la figura 5) debe ser necesariamente considerada, lo que no sucede con la compensación de radio. Para compensaciones de radio, es necesario generar trayectorias paralelas a una distancia menor o igual al radio de la herramienta. Esto se aplica también en el maquinado de islas y cajas, lo cual no representa mayor problema para cualquier aplicación de CAD. En el ejemplo de la figura 3, la compensación de radio no es necesaria, pues se trata de un trabajo de grabado. La retirada de herramienta y coordenadas finales permiten que, a través de señales de sincronía, la pieza fabricada sea retirada de la máquina por un robot manipulador de material. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 G71 G94 G53 G00 Z300. G53 G00 X216. G53 G00 Y327. M30 Fig. 5. Código NC resultante MAQUINADO Las condiciones que deben contemplarse para la generación de código NC no son solamente geométricas. Tiempo, velocidad y aceleración son fundamentales, pues estas variables son, al final, las restricciones que la máquina-herramienta en conjunto con las características de los materiales de herramienta y pieza determinan la calidad del 25 �Maquinado de trayectorias en dos dimensiones basadas en pixeles producto. Para programar un código NC mejorado, es necesario considerar su forma de procesamiento por parte del control de la máquina, sin dejar de observar los límites de trabajo que los materiales imponen. El control en la máquina-herramienta Funcionalmente, un control de máquinaherramienta consta de un procesador de bloques de código y un ejecutor de dichos bloques, el cual está dividido en tareas de diferentes prioridades. Las funciones preparatorias para el procesamiento del código se ejecutan en el fondo (modo de “background”), mientras que las secuencias de movimiento individual son controladas y reguladas por el ejecutor de bloques4. Posición, velocidad y aceleración Para el proyecto fue considerada solamente la definición de un contorno lineal (curvas con aproximación lineal). Las características de velocidad y aceleración del movimiento de cada eje de la herramienta para un contorno dado se muestran en la figura 6, asumiendo que tanto en el punto inicial como en el punto final la herramienta se encuentra en reposo. El procesador de bloques tiene asignadas las siguientes tareas: • Creación del programa en memoria • Decodificación e intérprete (código intermedio) • Preprocesador (transformación de coordenadas, compensaciones de herramienta, función “look-ahead”) Mientras que el ejecutor de bloques: • Procesador principal (interpolación, transf. coord. de máquina, control de movimiento) • Interpolación fina, control de posición • Control de velocidad, control de torque • Modulación de pulsos En la siguiente sección se presenta el impacto de la filosofía de operación del control en la generación automática de código NC. 26 Fig. 6. Comparación de 4 aceleración para cada eje. trayectoria, velocidad y Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Francisco E. López Guerrero, Francisco Ramírez Cruz La función “look-ahead” (figura 7) permite adelantar los cambios de movimiento y posición para el siguiente bloque, lo cual permite un cambio más suave, previniendo de esta manera también un error potencial de “over-drive”, o sea, velocidad y posición programadas imposibles de alcanzar. Las limitantes de esta función están dadas, entre otros factores, por la velocidad máxima y la distancia geométrica de trayectoria requeridas por el usuario para ese bloque de código. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Implementación en FIME El proyecto se implementó con éxito en las clases de “Seminario de Ingeniería” de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. El tiempo de aprendizaje de las nuevas herramientas de software para modelado mecánico se vió drásticamente reducido. La capacidad de responder a la fabricación de piezas por parte de las instalaciones del Centro de Manufactura se incrementó; actualmente se fabrican piezas de geometría más elaborada. Limitantes Fig. 7 Redondeo del contorno de acuerdo a un criterio de 4 trayectoria. Este aspecto fue especialmente importante para la elaboración de la interfase propia, pues genera automáticamente movimientos calculados en base a distancias cortas, aproximaciones de curvas y altas velocidades. En el ejemplo de la figura 5 las velocidades son de S=1000 rpm y F=500 mm/min. La pieza de acrílico transparente mostrado en la figura 1 fue maquinada utilizando la técnica descrita en este artículo. No se muestran los archivos intermedios ni el código CNC por razones de espacio. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 La limitante más drástica de este método es que los trabajos que se puedan realizar se limitan a dos dimensiones, puesto que ésta es la frontera de trabajo de las impresoras y trazadores gráficos de computadora. El grado de exactitud es mucho menor al logrado con programas especializados de diseño mecánico, por lo que la aplicación del método requiere el conocimiento previo del nivel de exactitud que se desea alcanzar en la pieza a producir. Perspectivas a futuro La generación de código NC para geometrías tridimensionales basadas en mallas a partir de modelos ya existentes forma parte de la principal mejora a futuro del método. Esto implica implementar algoritmos de interpretación de formatos de geometrías tridimensionales y su compatibilidad con programas de diseño por computadora. Actualmente se desarrollan mejoras para SolidWorks y SurfCAM ©. 27 �Maquinado de trayectorias en dos dimensiones basadas en pixeles Características del equipo usado BIBLIOGRAFÍA El proyecto se realizó en las instalaciones del Centro de Manufactura Integrada (CIM) de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, como parte del proyecto de desarrollo tecnológico del mismo centro, apoyando de esta manera a las clases de licenciatura y postgrado que tienen asignado dicho equipo. 1. Foley, James D. Computer Graphics Principles and Practice. Addison Wesley, 1996. Maquinaria de planta 2. Piegl, Les The NURBS Book. Springe Verlag, 1997. 3. Klein, Friedrich. NC-Steurung für die 5-achsige Fräsbearbeitungauf der Basis von NURBS. Shaker Verlag. Ph.D. Dissertation, Technische Hochschule Aachen, 1995. Como maquinaria se consideró la que forma parte de la celda de manufactura del CIM: • Centro de maquinado EMCO de 2 ½ ejes, con controlador SIMENS modelo 810M • Multiplexer 2 entradas / 4 salidas 4. Papiernik, W. Architecture and Design of Modern CNC/Drive Systems. Article of Intelligent Motion, May, 1996. Equipo de cómputo 6. EMCVMC-300 Vertical Milling Center. User’s guide. EMCO MAIER GmbH, 1993. Como equipo de cómputo se consideró al que se utilizó para acondicionar una estación de diseño remota y con capacidad de transmisión por medio de la red UANL: • Computadora personal 486 de 133 MHz con software: Windows 95, CorelDraw v5, CorelTrace, TurboC v3.1 para desarrollo de interfases propias • Scanner genérico de 300 dpi • Plotter HP de inyección de tinta 28 5. SINUMERIK 810M. User’s guide. SIEMENS AG, 1990. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Metodología de diseño de fuentes de soldadura por arco eléctrico Eneldo López M.*, Mariano Zerguera I. ** Alexis Martínez del S.**, Vicente Cantú G.*** Resumen This paper presents the development of an integral methodology for the design of Sources of electric arc-welding and its corresponding software in Borland Delphi in windows ’95 which permits a highly accurate estimation, re-estimation and selection of different elements with economic criteria taking into account the peculiarities of the welding process. INTRODUCCIÓN La soldadura como proceso de unión de metales es muy antigua. Su inmediata aplicación estuvo condicionada por el propio desarrollo industrial y las necesidades de realizar construcciones soldadas, con gran rapidez y calidad, para facilitar cada vez más el proceso de fabricación, garantizándose la disminución del costo, la seguridad, fiabilidad y la resistencia ante las condiciones de trabajo impuestas. Esto provocó el surgimiento y desarrollo de numerosos procesos de soldadura. Debido a las grandes ventajas que ofrece el arco eléctrico, como fuente de calor para la soldadura, por su gran concentración de calor, alta capacidad penetrante, relativamente bajo costo, entre otros factores, se han desarrollado diversos procesos de soldadura manuales, semiautomáticos y automáticos, en los cuales ocurren una serie de fenómenos electrofísicos diferentes relacionados con la conducción de corriente a través de portadores de carga, los mismos se mueven bajo la presencia de una fuente de corriente de determinadas particularidades, provocando magnitudes medibles tales como: voltaje de arco, intensidad de soldadura, entre otras. La energía para la realización de la soldadura por arco se obtiene a través de la red eléctrica, o generándola localmente. Sin embargo es imposible Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 soldar directamente de la red industrial debido a la alta demanda de las mismas, lo cual trae problemas en la* operación estable del sistema, siendo necesario emplear una fuente de soldadura para lograr la característica volt-ampérica deseada de acuerdo con el proceso de soldadura en particular. La soldadura se encuentra en la generalidad de las actividades técnico- económicas, presentándose en variadas escalas y niveles, soldadores aislados que contribuyen a garantizar reparaciones menores de uno u otro equipo y colectivos obreros que ejecutan obras decisivas para el desarrollo económico y social, desde la simple unión de dos piezas, hasta la ejecución de estructuras metálicas en las cuales se requiere una elevada calidad de la soldadura. * Jefe del Departamento de Electroenergética, Universidad Central de las Villas, Cuba. ** Investigador C., Departamento de Ingeniería Mecánica Eléctrica, Universidad Guadalajara. *** Coordinador de Potencia Eléctrica de la FIMEUANL. 29 �Metodología de diseño de fuentes de soldadura por arco eléctrico En los países desarrollados la soldadura se encuentra en un desarrollo sostenido por el incremento de la productividad del trabajo y la disminución de los costos de producción. La industria moderna exige, de los centros de investigación y desarrollo, la obtención de los materiales y el equipamiento de soldadura fiable y en correspondencia con las nuevas condiciones de producción, para lograr procesos y metales de aportación, que garanticen las nuevas exigencias de los procesos productivos actuales, incrementando así la automatización y mecanización industrial. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Actualmente para acometer trabajos de soldadura complejos y en condiciones difíciles, se emplean procesos semiautomáticos y automáticos, fundamentalmente, para la unión de partes o el relleno superficial de piezas de gran volumen, estimándose un incremento acelerado en la utilización de los mismos. Tomando como referencia datos de ventas de la industria de soldadura de los EEUU. y los pronósticos de empleo de los procesos de soldadura hasta el año 2000, se evidencia un aumento de la demanda de fuentes para los procesos de soldadura por arco semiautomáticos y automáticos con el empleo de gases protectores. Algunos especialistas en el campo de la soldadura por arco plantean que bajo el término proceso estable de soldadura se comprende, aquel que garantiza la obtención de una unión de calidad en cuanto a su formación, con una superficie plana y prácticamente constante para toda su longitud y con todos sus parámetros geométricos. Existen discusiones sobre si se puede asociar el concepto de 30 estabilidad a la variación de los parámetros eléctricos del arco en el tiempo (corriente de soldadura y tensión de arco); pues se conoce que uno de los procesos de soldadura actuales se realiza con cortocircuitos y se pueden obtener uniones con buena apariencia. Por otra parte la variación de los parámetros eléctricos sí influye en la forma del cordón, por cuanto registrarlos permitirá la realización de su corrección ante cualquier perturbación en caso necesario. El registro de los parámetros eléctricos del arco, para evaluar la estabilidad en presencia de todos los factores influyentes es un aspecto novedoso, ya que a partir de las características dinámicas y estáticas del arco eléctrico se puede evaluar la estabilidad, las fuentes y el equipamiento de soldadura análogamente al registro que extrae un médico del cardiograma hecho a su paciente. En el presente trabajo para realizar el monitoreo de las señales del arco se desarrolló un sistema de adquisición de datos compuesto por sensores, tarjetas de acondicionamiento de señales con una alta razón de rechazo al modo común, filtros analógicos para la eliminación de las frecuencias no deseadas y la interfaz para procesar la información de los datos obtenidos en una microcomputadora. En la figura 1 se muestra el diagrama de bloques del sistema de medición. Fig. 1. Diagrama de bloques del sistema de medición. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Eneldo López M., Mariano Zerguera I., Alexis Martínez S., Vicente Cantú G. Para el muestreo de las señales se realizó un programa en pascal corriendo sobre DOS, lo que permite velocidades muy elevadas de muestreo, de hasta 10000 muestras/segundos, almacenándolas en un buffer de 500 puntos que, al llenarse, se muestra en la pantalla de una microcomputadora, los datos obtenidos pueden ser almacenados para su posterior estudios de estabilidad con el Matlab. Las señales del arco se muestrearon a 0.1ms, obteniéndose las señales de voltaje de arco y corriente de soldadura que se muestran en la figura 2, las cuales se corresponden con los valores teóricos esperados. Las características dinámicas del voltaje de arco y la corriente de soldadura obtenidas mediante el monitoreo de las señales del arco, brindan la información del proceso desde que se rompe el arco hasta que se apaga, de modo que al ser procesadas desde el Matlab con el software desarrollado se puede valorar la estabilidad y el comportamiento de las fuentes de soldadura. En este software las características de las fuentes de soldadura pueden ser introducidas de diversos modos para determinar las zonas de estabilidad y el valor de ajuste de la corriente de soldadura. En el trabajo se desarrolló una metodología integral y un software sobre Borland Delphi para el diseño y recálculo de máquinas estáticas (transformadores y convertidores) para la soldadura por arco, aplicable a los procesos manuales, semiautomáticos y automáticos. La misma se caracteriza por la versatilidad, compatibilidad, sencillez, fiabilidad y la selección de las características volt-ampéricas deseadas con ajuste electrónico de sus parámetros. El software para el diseño y recálculo de fuentes de soldadura por arco llamado FUCSA (Fuente de corriente para la soldadura por arco), constituye una aplicación en Borland Delphi sobre windows’95 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 Fig. 2. Resultados del monitoreo de las señales del arco. que aprovecha a plenitud la interfaz gráfica y de hecho, hereda todas las facilidades y comodidades de la misma. El uso del programa es tan fácil e intuitivo por lo que no necesita de una ayuda inmediata. Para la validación de la metodología y el software desarrollado se han efectuado varias 31 �Metodología de diseño de fuentes de soldadura por arco eléctrico pruebas de rigor con máquinas reales existentes en el Centro de Investigaciones de la Soldadura de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas tanto en la restauración de diferentes fuentes como en la fabricación de prototipos. para el cálculo de los lazos de voltaje y corriente. Los mismos se muestran en la figura 4. En el software desarrollado se tuvieron en cuenta las siguientes etapas: • Diseño y recálculo monofásicos y trifásicos. • Selección de los convertidores de potencia. • Diseño optimizado y cálculo de inductores a partir de un núcleo. • Circuitos de control y disparo variantes sencillas). de transformador (diferentes Al entrar al software se observa el ambiente que se muestra en la figura 3. Fig. 4. Resultados de la simulación (Voltaje y Corriente de Soldadura en función del tiempo en milisegundos) VALORACIÓN PROYECTO ECONÓMICA DEL La esencia económica de este trabajo consiste en el aprovechamiento eficiente de los recursos disponibles, en la construcción y recuperación de máquinas, equipos y fuentes de soldadura. Fig. 3. Software FUCSA Finalmente utilizando el programa profesional Matlab Simulink se procedió a la simulación de los lazos de regulación utilizando las funciones transferenciales obtenidas en el trabajo, obteniéndose resultados favorables, lo cual demuestra la validez del procedimiento desarrollado 32 Para la valoración económica se realizó un estudio aplicando las técnicas del sistema de índices financieros de rentabilidad y se consideró la creciente demanda de los procesos de soldadura por arco eléctrico en el campo del mantenimiento industrial de todas las ramas de la economía. Para valorar los efectos económicos que se generan con la realización de este proyecto se considero una vida útil del proyecto de siete años Para aplicar el sistema de índices financieros de rentabilidad se determinó el valor actual neto (VAN). El cual no es más que un método de evaluación de proyectos que considera el valor del Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Eneldo López M., Mariano Zerguera I., Alexis Martínez S., Vicente Cantú G. dinero en el tiempo, siendo rentable la inversión si el mismo es positivo, analizando los beneficios a una tasa de interés dada. Aplicando el programa profesional de cálculos financieros al proyecto se demostró que el mismo es beneficioso para un amplio rango de variación de los ingresos y de la tasa de interés. CONCLUSIONES De la revisión bibliográfica realizada en la literatura especializada consultadas se concluye, que no existe en la actualidad una metodología similar a la propuesta en este trabajo para el diseño de las fuentes de soldadura por arco. La metodología desarrollada para el diseño de fuentes de soldadura ha sido validada en la construcción de un prototipo a escala de laboratorio y en la recuperación de diversas máquinas de organismos de la producción y del Centro de Investigaciones de la Soldadura de la Universidad Central ‘Marta Abreu”de Las Villas con excelentes resultados. En el prototipo de fuente de soldadura por arco con regulación electrónica construido, se instalaron novedosos circuitos para soldar con corriente pulsada y regular los parámetros de soldadura, a los mismos se le han realizado diversas pruebas de rigor, exitosamente, por especialistas del Centro de Investigaciones de la Soldadura de la Universidad Central “Marta Abreude” Las Villas . Se desarrollaron los Hardware y Software necesarios para el procesamiento de las señales del arco, mediante los cuales se puede evaluar la estabilidad, diagnosticar y evaluar las fuentes de soldadura, obteniéndose resultados experimentales satisfactorios La valoración económica desarrollada, aplicando las técnicas del sistema de índices financieros de rentabilidad y el análisis de sensibilidad, demuestra que el proyecto resulta beneficioso, aún para amplias variaciones de los ingresos y de la tasa de interés. Los circuitos electrónicos instalados para el mando y regulación de las fuentes de soldadura se caracterizan por su sencillez, fiabilidad, buena respuesta dinámica, buena exactitud en la regulación de coordenadas y compatibilidad con los circuitos convencionales. Se desarrolló un Software en Borland Delhi sobre Windows 95 mediante el cual se pueden determinar las magnitudes de los diferentes elementos de las fuentes de soldadura, transformadores, rectificadores, inductores y los circuitos electrónicos de mando y regulación. De modo que el usuario tiene la posibilidad de analizar diferentes variantes con criterios prácticos y económicos para el aprovechamiento eficiente de los recursos disponibles. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 33 �Metodología de diseño de fuentes de soldadura por arco eléctrico REFERENCIAS 1. American Welding Society (AWS). “Welding Handbook”. Eighth Edition. Volume 2. Welding Processes. 1991. 2. Barrera, G., Velez, M. y Barrera E. G. “Monitoreo de procesos de soldadura usando transductores de corriente, voltaje y velocidad”. Memorias del X Congreso Nacional de Soldadura. pp. 124-136. Morelia, Mich., México. 6 al 8 de noviembre de 1996. 6. Linden W. P. “Transformer Design and Application Considerations for nonsinusoidal Load Currents”. IEEE Transaction on Industry Applications 32 (3) 633-645,1996. 7. Mclyman C. T. “Transformer and inductor design Handbook”, segunda Edición, Editorial Marcol Deker, New York, e. u. 1988. 8. Muhammad H. “Electrónica de Potencia, Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones”, Editorial Prentice-Hall, México, México, 1993. 3. Benjamin C. Kuo. “Sistemas de Control Automático”, Editorial Prentice-Hall, México, México, 1996. 4. Hernández R. G. “Normativa Europea para Construcciones Soldadas en el marco de ISO 9000”. Asociación Española de soldadura y Tecnologías de unión (CESOL). C/María de Molina, 62, 88 A 28006. Madrid. Memoria del Congreso Nacional de Soldadura. Morelia, Michoacán, Nov. de 1995. 5. Herranz A. “Electrónica Industrial, Componentes Circuitos, y Sistemas de Potencia”, Editorial E.T.S.I., Madrid, España, 1994. 34 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Problemas didácticos en la enseñanza del método energético Raúl Ortíz Pérez* José Luis Comparán Elizondo** Roberto Portuondo Padrón*** Abstract The main objective in a course on Physics at a University level is that students understand and apply properly the energetic method of problem solution. This is even more important in courses belonging to a syllabus especially directed to the training of engineers to-be. This article deals with the didactic aspects of the energetic approach. INTRODUCCIÓN La existencia de una crisis energética mundial, y la necesidad cada vez más imperiosa de emplear suministros energéticos ecológicamente sostenibles; brindan por sí solos el suficiente fundamento para comprender la relevancia de profundizar y precisar en lo relativo a la enseñanza-aprendizaje de los temas energéticos. Sin embargo, tanto en el discurso pedagógico desarrollado por muchos profesores, como en la mayoría de los textos tradicionalmente empleados para la enseñanza de la Física en ingenierías, se manifiestan diversas insuficiencias y deficiencias, que resultan didácticamente muy insatisfactorias para que los alumnos logren la adecuada preparación conceptual y metodológica que requiere un correcto empleo del método energético. Partiendo de la anterior problemática, en el presente trabajo se exponen los resultados fundamentales de un estudio que logró identificar y clasificar a un conjunto importante de dificultades didácticas en torno a conceptos tales como: energía, formas de energía y formas de intercambio de energía, según estos se emplean comúnmente en los cursos introductorios de Física para carreras de ingeniería. Como vías de indagación fundamentales fueron utilizadas la investigación documental y la técnica Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 de encuesta aplicada a profesores de física en ejercicio. SOBRE EL CONCEPTO DE ENERGÍA Uno de los objetivos fundamentales que integran el paradigma educativo actual de la enseñanza de la Física en el nivel universitario, es el lograr en los alumnos un adecuado nivel de trabajo autónomo. Uno* de los recursos que sirve de soporte fundamental a este desarrollo por parte de los estudiantes, es el trabajo de consulta y estudio de una amplia variedad de materiales informativos entre los cuales ocupan un lugar especial los libros u obras escritas por prestigiosos autores, que con el uso y el tiempo han devenido componentes inseparables de las asignaturas de estudio y que se reconocen en ellas en calidad de libros de texto. Es por lo anterior que resulta fundamental el que este recurso contenga de manera precisa y didácticamente conveniente el mensaje científico tecnológico que debe ser recibido por los alumnos. * Departamento de Física, Universidad de Camagüey. ** FICER, UANL. *** CECEDUC, Universidad de Camagüey. 35 �Problemas didácticos en la enseñanza del método energético Una revisión cuidadosa de la literatura docente que usualmente se maneja para el aprendizaje de la Física en Ingenierías, revela que si en especial se indaga lo relativo al tratamiento que se le da a un aspecto tan importante como lo es la definición del concepto general de energía, se encuentra que dentro del gran conjunto de libros que se suelen utilizar para estos fines, se advierten tres tendencias o grupos fundamentales, ninguno de los cuales realmente satisface suficientemente lo que se pretende en la concepción pedagógica moderna en relación a tan importante concepto. Grupo 1: Identificación de la energía con la capacidad de realizar trabajo A este grupo pertenecen un conjunto de buenas obras, algunas de las cuales incluso resultan relativamente modernas, pero que sin embargo poseen como rasgo distintitivo el ofrecer como definición general del concepto de energía, una concepción que corresponde a los siglos XVII y XVIII, cuando el desarrollo teórico y la confirmación práctica alcanzada por la Mecánica de Newton llevaron a los científicos a pensar que la importante característica de energías tales como la cinética o la potencial gravitatoria de los macrocuerpos, de estar indisolublemente ligadas a la capacidad de dichos sistemas para realizar trabajo, constituía un rasgo completamente general y esencial que resultaba válido para cualquier otro tipo de energía, y que por lo tanto devenía en concepción general de esta última. La limitación de tal concepción, supuestamente general, se pone en evidencia cuando los alumnos, al pasar al estudio de fenómenos de la termología, que son los que comúnmente le resultan subsiguientes al estudio de la Mecánica en los planes de estudio, chocan con la realidad de tener que reconocer que existen sistemas físicos que poseen energía que es “incapaz de trabajar”. Sirva 36 de ejemplo el mero caso de la energía térmica poseída por un gas ideal que se encuentra encerrado en un recipiente en forma de cilindro y con pistón móvil, pero que se encuentra en equilibrio termodinámico con el medio exterior. Entre las obras que son bien conocidas por profesores y alumnos de Física y que pertenecen a este grupo se encuentran las de autores tales como: PSSC1, Tilley2, Meriam3, Beer4, Gran5, Tippens6 e incluso un libro que durante varios años fungió como texto oficial para la asignatura Mecánica impartida en las carreras de ingenierías en Cuba, el Ferrat (del 79)7. Grupo 2: No formulación de un concepto general de energía La característica fundamental de los libros pertenecientes a este grupo es que si bien no incurren en la errada generalización que se discutió en el grupo anterior, tampoco se pronuncian por ninguna formulación general del concepto de energía; limitándose a introducir los diferentes tipos de energía (cinética, potencial, interna, etc.) de una forma esencialmente operacional. En éstos, el énfasis se centra en la utilidad de la selección de la formulación matemática del tipo de energía que resulta conveniente para la situación específica que resulta de interés en cada caso. Dentro de este grupo se encuentran las obras de autores tales como: Kittel8, Halliday9, Serway10, Alonso-Acosta11, Cutnell-Johnson13, Arfken14, Alonso/Finn12, 15 16 17 Sears/Zemansky , Landau , Frish y Savéliev18. Grupo 3: Identificación de la energía como la medida universal del movimiento de la materia El rasgo fundamental de las obras escritas pertenecientes a este grupo es que definen el concepto de energía como la medida general del movimiento de la materia en todas sus formas, es decir, concibiendo en tal enunciado que por Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Raúl Ortiz P., José L. Comparán E., Roberto Portuondo Padrón Tal como se citó en la introducción de este trabajo, además de la vía de análisis documental anteriormente tratada; por vía de una encuesta también se investigó la concepción que sobre dicho tema aplican en el discurso pedagógico a sus alumnos, un grupo de profesores de esta disciplina. En calidad de muestra de profesores se empleó a un grupo de profesores de física que se encontraban cursando un Diplomado sobre la didáctica de esta materia impartido por el Dpto. de Física de la Universidad de Camaguey. Una parte de los miembros de la muestra de profesores utilizada trabaja en el nivel superior de enseñanza, mientras que el resto (parte mayoritaria) está representado por profesores que trabajan en el nivel bachillerato. Los resultados obtenidos se presentan en la figura 1, mostrada a continuación. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 S o b r e e l c o n c e p to g e n e r a l d e e n e r g ía 47% Fracción de respuestas movimiento se entiende todo tipo de cambio experimentado por la materia. Esta noción, aunque sin duda apropiada para contribuir a formar en los alumnos una comprensión a escala filosófica del carácter inalienable del movimiento respecto de la materia, presenta dos limitaciones didácticas fundamentales: primero, que al manejar tal grado de generalidad, permite la confusión en el alumno de que la energía como magnitud científica, pueda ser aplicada a movimientos de nivel superior de la materia, como es el caso del movimiento social; y segundo, que por no delimitar cuales son las principales características del estado de una entidad física que contribuyen al valor de su energía, dicho concepto deviene considerablemente inoperante a escala de los problemas particulares y de carácter cuantitativo que suele tener que enfrentar un estudiante de ingeniería. Bajo este grupo se encuentran obras de autores tales como: Strelkóv19, Bazarov20, Portuondo21 y el Ferrat22 en su edición de 1988. C a p a c id a d d e re a li z a r t r a b a j o 29% 12% M e d id a d e l m o vi m ie n t o d e la m a t e ria M a g . F ís i c a e s c a la r y c o n s e rva d a R a sg o s e se n c i a l e s Según se puede apreciar, dichos resultados arrojan que la proporción en que los conceptos sobre la energía se arraigan en los profesores, es un reflejo muy similar a la proporción en que éstos aparecen en los textos arriba mencionados, lo cual por demás confirma la significativa importancia que tienen los libros de texto en el proceso de aprendizaje. SOBRE LAS FORMAS DE ENERGÍA Análogamente se detectan dificultades didácticas relacionadas con las llamadas “formas de energía”. A pesar de ser esta una nomenclatura cuyo uso está completamente generalizado entre los libros destinados al aprendizaje de la Física, una revisión cuidadosa de su origen revela que las tales formas de energía no son por lo general definidas con precisión en los libros donde se manejan, y en los pocos en los que se llega a realizar, existen criterios diferentes en cuanto a los indicios a tener en cuenta para tal clasificación. Incluso algunos textos23 afirman la no existencia de diferentes formas de energía, sino de formas distintas de movimiento físico de los sistemas de estudio; pero sin embargo, comúnmente se enuncia la gran ley de la naturaleza no sólo en términos de la conservación, sino además de la transformación de la energía, lo cual lleva implícito el reconocimiento de la existencia de diferentes formas que se transforman unas en otras. 37 �Problemas didácticos en la enseñanza del método energético Una de las más significativas dificultades relacionadas con las denominadas formas de energía es la referida a la llamada energía mecánica de un sistema físico. Esta es una expresión, que en el estilo tradicional de enseñanza, se le presenta al alumno durante el estudio de fenómenos abordados con ayuda de la llamada mecánica newtoniana. En este contexto, se le identifica como energía mecánica a la suma de términos tales como el de energía cinética y energía potencial gravitatoria o elástica. Ello conlleva a que cuando el alumno apenas unos meses más tarde, dentro de los temas propios de la electricidad, se enfrenta al estudio de situaciones tales como el análisis energético del movimiento de una partícula cargada bajo la acción de un campo de fuerzas eléctricas conservativas, se encuentra dudoso de poder aplicar las mismas denominaciones y características que ya había previamente estudiado, ahora en un movimiento que le resulta por una parte similar, al seguir manejando energía cinética y potencial, pero que no le parece convincente tratar en términos de una energía mecánica, por encontrarse estudiando la electricidad. Lo anterior puede resolverse si desde el comienzo de estos análisis, en lugar de apresurarse a otorgar el apelativo de energía mecánica a la suma de los referidos términos de energía cinética y potencial (gravitatoria o elástica), se le conceptualiza y define al alumno este resultado sencillamente como “energía total bajo fuerzas potenciales” (ETP); resultando simple añadir a continuación que por haber sido históricamente utilizado este tratamiento inicialmente en el campo de la mecánica (Helmholtz), al principio se le denominó como energía mecánica, pero que incluso este propio autor extendió su aplicación al caso de fenómenos eléctricos. De esta forma, insistiendo en que lo realmente general o esencial de tal tipo de energía sumaria es el mantenerse numéricamente 38 inalterable cuando las fuerzas que realizan trabajo no nulo sobre el sistema son fuerzas potenciales, se prepara al alumno para un enfrentamiento mucho más “amigable” con situaciones futuras de similar naturaleza, no sólo en la esfera de los fenómenos eléctricos, sino incluso más allá, en fenómenos de naturaleza cuántica pero que son factibles de describir con determinadas aproximaciones clásicas. Según estudios realizados24 un modo que se presenta como adecuado para la diferenciación entre formas de energía es el considerar el carácter de “almacenamiento” o de “intercambio” que presenta la energía en cada caso. Según este enfoque a las formas de “almacenamiento” pertenecen las llamadas: cinética, potencial, del campo eléctrico, interna, etc.; mientras que a las de “intercambio” pertenecen las llamadas: eléctrica, química, calor, trabajo, etc. Como puede observarse, esta anterior clasificación padece de algunas deficiencias didácticas tales como: • No llega a justificar las diferentes denominaciones que subsisten incluso dentro de una misma forma, Ej: energía potencial elástica, energía potencial gravitatoria, energía potencial electrostática, energía almacenada en una bobina con corriente, energía cinética, energía de reposo, etc. • La utilización del adjetivo “almacenada”, para la energía, presupone la posibilidad de disponer de entidades materiales “depositarias” a las cuales le resulta “adjunta” o “agregada” la energía, en lugar de concebir a ésta como una cualidad inherente o inalienable del estado de existencia de todo ente de la realidad objetiva. • La identificación del trabajo y del calor como formas de energía, implica errar en la no Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Raúl Ortiz P., José L. Comparán E., Roberto Portuondo Padrón diferenciación entre magnitudes como la energía, que caracterizan una propiedad de estado de las entidades físicas que describen, y el trabajo y el calor, que son magnitudes que no resultan atributos de ningún estado particular de los objetos de estudio, sino que por el contrario, son magnitudes físicas que caracterizan propiedades de determinados procesos por los cuales evoluciona una entidad física. De forma análoga a como se procedió en el apartado referido al concepto de energía, en esta parte referente a las formas de energía también se acudió a la encuesta del criterio de los profesores. Los resultados fundamentales obtenidos a partir de Fracción de respuestas Sobre las formas de energía 80% Nuclear 60% Mecánica Cinética 40% Calorífica 20% SOBRE LAS FORMAS DE INTERCAMBIO DE ENERGÍA Por último, resulta conveniente analizar ciertas dificultades didácticas que se detectan en el tratamiento de las nociones de trabajo y de calor. Con relación a estos últimos, a pesar de que en la literatura destinada al aprendizaje de la Física, se suelen hacer distinciones entre el significado de ambos conceptos, el uso de determinados términos y frases inapropiadas relacionados con ellos, deviene en fuente de confusiones, y constituyen de hecho serios impedimentos para que los alumnos puedan lograr la debida comprensión de tales conceptos. Estas referidas deficiencias, además muestran un buen grado de desigualdad respecto de los tratamientos que se les da al trabajo y al calor, aunque mayoritariamente se les reconozca a ambos como formas de intercambio de energía. Ejemplos de ellas son las siguientes: • Se dice realizar o recibir trabajo y no ceder o absorber trabajo, cosa esta última que sí se dice para el calor. • Se dice tener o contener calor, pero no se dice contener o tener trabajo. • Se limita la noción de trabajo al utilizar el producto de fuerza•desplazamiento•cosθ, como prácticamente única expresión para su cálculo. • Se habla de que el calor no puede ser contenido, pero se definen las llamadas capacidades caloríficas de los sistemas. (en lugar de hablar de sensibilidades o susceptibilidades térmicas). • Se dice trasmitir o transferir calor, pero no se dice transmitir o transferir trabajo; sin advertir que para cualquiera de ellos, tales expresiones Interna 0% Atómica Formas más citadas Gravitatoria esta consulta se presentan a continuación en la figura 2. Se aprecian aspectos que delatan que para estos consultados las denominadas formas de energías no están respaldadas por indicadores de clasificación suficientemente precisos, dándose curiosamente que la “forma” más citada es la nuclear, la cual sin dudas es propia de un campo de fenómenos que son de los menos trabajados en la física general de bachillerato; por lo que se evidencia que dichos profesores están guiándose más por expresiones leídas en la publicidad que por criterios de clasificación realmente conocidos para ellos. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 39 �Problemas didácticos en la enseñanza del método energético resultan homólogas a frases erróneas tales como: “mover el movimiento o detener el reposo”, ya que de hecho se les considera a ambos como procesos que entrañan la transmisión de energía. • Se dice que el calor es una forma de la energía, en franca contradicción con la imposibilidad de ser poseído por un sistema. CONCLUSIONES Teniendo en cuenta los análisis y resultados obtenidos en este trabajo, se arriban a las siguientes conclusiones para el mismo: Se evidencia que actualmente existen importantes dificultades relacionadas con el tratamiento didáctico del enfoque energético, tanto en los libros de texto como en el discurso pedagógico de grupos de profesores. Quedan relacionadas en tres grupos básicos, un conjunto de deficiencias esenciales, que pueden servir de guía a los profesores en el necesario trabajo de perfeccionamiento conceptual de tan importante tema. Debe prestarse especial atención al sistema terminológico relacionado con el enfoque energético, ya que su manejo impreciso constituye una considerable fuente de generación de errores conceptuales o de nociones seudocientíficas que sirven de impedimento al aprendizaje. REFERENCIAS 1. PSSC, Physics, 1980. 2. Tilley, D.E. and Thumm, W. Physics for College Students (with applications to the Life Sciences), 1974. 3. Meriam, J.L. Mecánica, Ed. Rev. 1965. 40 4. Beer, F.P, Mecánica vectorial para ingenieros, Ed. Pueblo y Educ. 1967. 5. Gran, M.F. Elementos de Física General y Experimental, Ed. C y T, 1968. 6. Tippens, P.E. Applied Physics, McGraw-Hill, 1985. 7. Ferrat y otros. Fundamentos de Mecánica, Ed. Pueblo y Educ. 1979. 8. Kittel, Charles y otros, Mecánica, Ed. Rev, 1965. 9. Halliday, D. Y otros, Física, Versión ampliada, 1992. 10. Serway, R.A. , Física, Ed. McGRAW-HILL, 1993. 11. Alonso-Acosta, Física General, La Habana, 1960. 12. Alonso/Finn, Fundamental University Physics, Mechanics and Thermodynamics, AddisonWesley, 1980. 13. Cutnell-Johnson, Physics, Jhon Wiley, 1992. 14. Arfken et.al., University Physics, Academic Press, 1984. 15. Sears F.W. and Zemansky M.W. University Physics, 1964. 16. Landau, L. y otros, Curso de Física General, Ed. Mir, 1973. 17. Frish, S. Y Timoreva A. Curso de Física General, Ed. Mir, 1967. 18. Savéliev, I.V. Curso de Física General, Ed. Mir, 1984. 19. Strelkóv, S. Mecánica, Ed. Mir, 1968. 20. Bazarov, Thermodynamics, Ed. Rev. 1969. 21. Portuondo, R y Pérez, M. Mecánica, Ed. Pueblo y Educ. 1983. 22. Ferrat, A. Y otros, Mecánica y Física Molecular, Ed. Pueblo y Educación, 1988. 23. Ibid. 11 y 12. 24. G. Falk, et. al., Energy forms or energy carriers?, Am. J. Phys, 51, (12), 1983. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �XXVII Conferencia Nacional de Ingeniería: La formación humanística del ingeniero Rogelio G. Garza Rivera* El propósito del presente artículo es dar a conocer los aspectos más relevantes de la XXVII Conferencia Nacional de Ingeniería, organizada por la Asociación Nacional de Facultades y Escuelas de Ingeniería (ANFEI), la cual se realizó en las instalaciones del Instituto Tecnológico de Toluca, teniendo como tema central “La Formación Humanística del Ingeniero”. INTRODUCCIÓN articulados con el conocimiento de la sociedad, a la que deberán dar un servicio no sólo técnicamente eficaz, sino socialmente integral, para lo cual son indispensables los conocimientos, las actitudes y los valores humanísticos. OBJETIVOS En la XXVII Conferencia Nacional de Ingeniería se plantearon los siguientes objetivos: La característica eminentemente técnica de las carreras de Ingeniería, ha hecho muy difícil la introducción de las humanidades dentro de los planes de estudio, y cuando se ha logrado, no se le ha dado el peso específico que se merece. • Analizar la problemática que implica la enseñanza de las asignaturas de Humanidades en la formación de los profesionales en Ingeniería. • La respuesta de los académicos ante la convocatoria para la presentación de ponencias, hace ver que ya se ha reconocido en los programas de ingeniería la importancia de formar profesionistas conscientes de que los conocimientos científicos y habilidades técnicas necesitan estar Compartir mediante los trabajos que se presentaron, los programas de acción y proyectos de investigación que se estén llevando a cabo en las distintas instituciones del país para mejorar la formación humanística de los futuros ingenieros. • Intercambiar experiencias y conocer nuevas alternativas para la educación en esta área y el desarrollo de habilidades para el aprendizaje autónomo y permanente. Lo anterior* sobre la base de la misión de cada institución, perfil de egreso y planes de estudio de las diferentes carreras de ingeniería, así como con los lineamientos del Consejo Interinstitucional de evaluación de la Educación Superior (CIEES)de la Asociación Nacional de Universidades e Instituciones de Educación Superior (ANUIES) y del consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería (CACEI). * Subdirector de la FIME-UANL. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 41 �XXVII Conferencia Nacional de Ingeniería: La formación humanística del ingeniero FUNDAMENTACIÓN La mayoría de las ponencias que se presentaron se fundamentaron en los planes de desarrollo Institucional de las escuelas y facultades de Ingeniería de las universidades y tecnológicos, en los cuales se contempla impulsar permanentemente la revisión y actualización curricular a fin de contar con planes de estudio flexibles, con troncos comunes, materias optativas y áreas de integración, que permitan una enseñanza congruente con los avances de la sociedad. LAS PONENCIAS Ante la importancia de abordar dicha temática de manera suficientemente amplia y profunda, la conferencia se organizó en cinco ejes o subtemas, acerca de los cuales versan los trabajos allí presentados. • • Las actitudes y el perfil de nuevo ingreso. Los contenidos programáticos en el área humanística. • El profesor y el área humanística. • Los valores y la ética profesional. • La enseñanza de las humanidades. Es de importancia mencionar que el análisis de la problemática en la enseñanza de las humanidades, como fue también en la conferencia anterior (Enseñanza de las Ciencias Básicas) y las alternativas de solución postuladas, así como las diversas investigaciones efectuadas cuyos resultados se presentaron en esta conferencia, marcan una tendencia innata hacia la realización de investigaciones didácticas y pedagógicas en este campo, con el fin de establecer soluciones planeadas y probadas, para eliminar de una forma científica la improvisación de estrategias educativas. 42 A continuación se transcriben los resúmenes de algunas ponencias presentadas durante el evento agrupadas por su eje o subtema. EJE 1: LAS ACTITUDES Y EL PERFIL DE NUEVO INGRESO. Reflexiones sobre la relación entre actitudes, habilidades y conocimientos en la educación superior Presentada por: Universidad Autónoma del Estado de México Se parte de los conceptos de actitudes, relacionadas con la efectividad, y los de habilidades y conocimientos: mientras que las habilidades son la base necesaria para resolver problemas prácticos, los conocimientos constituyen una forma superior y más compleja de expresión del pensamiento. La función mediadora del maestro en la transmisión del conocimiento y el rol social que cumple como tal, lo confronta a él y a sus alumnos con dos aspectos complejos y contradictorios que coexisten en el proceso: el pensar y el sentir. El maestro debe promover un cambio, buscando superar los obstáculos que al respecto se presentan. A partir del concepto de obstáculo epistemológico de Bachelard y el de paradigma científico de Kuhn, se reflexiona en este trabajo acerca de los problemas que frente al conocimiento tiene que resolver el joven estudiante, con la orientación y apoyo del maestro. El autoconocimiento como punto de partida para el desarrollo humano del ingeniero Presentada por: Instituto Tecnológico de Durango Los Institutos Tecnológicos forman profesionistas que contribuyen al logro de los objetivos y metas planteados para el desarrollo Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Rogelio G. Garza Rivera nacional. La importancia de este proceso formativo, se manifiesta en múltiples vertientes, siendo primordial la contribución al desarrollo personal y familiar, el impacto positivo exponencial que el mejoramiento del alumno produce en la comunidad; sin embargo los procesos de selección, dejan fuera de esta oportunidad de desarrollo a estudiantes que enfrentan diversos tipos de problemáticas ya sea personal o familiar. En el Tecnológico de Durango, en el semestre agosto diciembre de 1999, se ofreció el "Semestre cero" a los alumnos que obtuvieron bajas puntuaciones en el proceso de evaluación del ingreso al nivel superior, en esta ponencia se describe la experiencia realizada, que parte de la confrontación de los resultados obtenidos en el examen de selección y del autoconocimiento del estudiante, para la superación de las deficiencias académicas, el logro de actitudes positivas hacia el estudio y el compromiso para el desarrollo humano. Las materias que se incluyeron en el semestre cero fueron: matemáticas, programación y taller de aprendizaje sinérgico; se aceptaron para ingresar al primer semestre, en enero del 2000, a quienes aprobaron todas las materias con una calificación mínima aprobatoria de 70. En base a los resultados obtenidos, se recomienda establecer un proceso similar, que ofrezca una oportunidad real de desarrollo a los alumnos de nuevo ingreso. EJE 2: LOS CONTENIDOS PROGRAMÁTICOS EN EL ÁREA HUMANÍSTICA. Contenidos humanísticos recomendados en un buen plan de estudios de las carreras de ingeniería del sistema de institutos tecnológicos Presentada por: Instituto Tecnológico de Celaya El presente trabajo es nuestro acercamiento de la respuesta a la pregunta de cómo lograr una educación integral que incida en el perfil de egreso de los alumnos de ingeniería y consta de dos estrategias complementarias: a) Modificar la forma en cómo se dan las asignaturas (humanización de la enseñanza) enfocándolas al estudiante como el principal protagonista y cubrir no sólo los conocimientos específicos de cada asignatura, sino trabajar también las dimensiones de habilidades y actitudes. b) Modificar los planes de estudio de las carreras de ingeniería para que cumplan con las 300 horas mínimas de cursos dedicados al área de ciencias sociales y humanidades, de acuerdo al consejo de acreditación de la enseñanza de la ingeniería (CACEI) en México. La U.A.N.L. rumbo a la formación integral En representación de la FIME asistieron como ponentes a la XXVII Conferencia Nacional de Ingeniería: el Ing. Arturo Moreno, la Ing. Guadalupe Gutiérrez, y el Ing. Rogelio Garza Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 Presentada por: F.I.M.E. de la U.A.N.L La Universidad Autónoma de Nuevo León considera fundamental ampliar y actualizar los 43 �XXVII Conferencia Nacional de Ingeniería: La formación humanística del ingeniero conocimientos de sus egresados con una visión que conduzca a los estudiantes a un dominio del saber y de las habilidades requeridas por las necesidades del futuro. Esto demanda que aquellos estudiantes que se formen en las áreas científicas y tecnológicas tengan a la vez un acercamiento con las ciencias sociales y las humanidades, y también que los futuros profesionales de las áreas sociales y humanísticas puedan llegar a tener una comprensión mínima de los campos científicos y técnicos. Más aún, este reto demanda la promoción de una cultura universitaria compartida por todas las profesiones, constituyéndose así en un elemento esencial de la responsabilidad profesional que debe materializarse en cada estudiante. Para desarrollar este perfil se ha elaborado y aprobado por el H. Consejo Universitario el Programa de Estudios Generales para la Formación Integral de los Estudiantes de Licenciatura. inquietud de reflexión y búsqueda a la solución de integrar a nuestros egresados en el sector productivo de bienes y servicios, transformándolos en la complementación de los conocimientos académicos, con los valores y principios éticos y desarrollar sus habilidades y destrezas para lograr un buen desempeño en los diferentes ámbitos de la vida profesional, social, familiar, ambiental y vital, logrando así un desarrollo integral armónico. Por lo tanto se presenta la propuesta de la implementación del curso taller “Calidad Humana y Proyección Profesional”, fundamentada por la teoría Aristotélica, La teoría de la personalidad de Carl Rogers, la jerarquía de las necesidades de Maslow, así como la teoría organizacional y necesidades actuales del sector productivo de bienes y servicios que difunde Coparmex. Calidad humana y proyección profesional EJE 3: EL PROFESOR Y EL ÁREA HUMANÍSTICA. Presentada por: Instituto Tecnológico de Nuevo León Metodología de la investigación un relleno necesario para la formación de ingenieros Las organizaciones del sector productivo de bienes y servicios que poseen una identidad de calidad y trascendencia, manifiestan en sus filosofías los perfiles adecuados que desean de su recurso humano, lo difunden y proyectan para atraer así a los talentos potenciales que se identifiquen con sus misiones y la visión hacia el mercado, la competencia, la calidad y la permanencia. Las organizaciones como las personas guían su existencia bajo la práctica de algunos principios distintivos mediante los cuales pueden interpretar nuevos paradigmas que surgen con el devenir del tiempo. Así mismo la práctica individual de principios rectores generan sentimientos de seguridad que permiten acrecentar la autoestima, ingrediente fundamental para enfrentar los nuevos retos. Por esto surge la Presentada por: Instituto Tecnológico de Querétaro 44 En este trabajo se exponen reflexiones propias de la práctica docente de maestros del Instituto Tecnológico de Querétaro que imparten la materia de metodología de la investigación en las siete carreras que oferta. Las reflexiones están soportadas por un proceso de investigación curricular y la formación de pensamiento científico en maestros y alumnos de las carreras de Ingeniería. El conocimiento de la estructura de la ciencia y sus consecuencias metodológicas son el centro del análisis y reflexión. Se propone la formación de profesionistas con un pensamiento científico universal y que además le Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Rogelio G. Garza Rivera dé identidad y pertenencia a un grupo, y a una tradición de investigación. mayor coherencia en la formación humanística de los ingenieros. Diagnóstico de necesidades docentes para la formación humanista en las escuelas de ingeniería EJE 4: LA ÉTICA PROFESIONAL Y LOS VALORES. Presentada por: Universidad Autónoma de Baja California Los ingenieros y el deterioro infraestructura moral en Colombia. En la formación de profesores se han programado actividades, sobre todo didáctico pedagógicas, considerándolos como una población homogénea en sus requerimientos; pero el perfil de los docentes universitarios presenta características de una gran heterogeneidad. El propósito de una evaluación diagnóstica es facilitar la intervención puntual en aquellas áreas en que lo requieran, con énfasis en el aspecto valoral. El proyecto se desarrolla en las escuelas de ingeniería de la Universidad Iberoamericana Noreste y de la Universidad Autónoma de Baja California, Unidad Ensenada, por su papel determinante a desempeñar en el marco de la revolución científica, tecnológica e informática actual y su relevancia estratégica en el desarrollo regional. La metodología utilizada ha sido: entrevistas semiestructuradas a los docentes, grabadas, para generar información cualitativa, transcrita, analizada e interpretada posteriormente. Se manifiesta una preocupación en la formación valoral de ingenieros por parte de los profesores, pero este interés espontáneo difiere en los aspectos considerados relevantes. En conjunto, se hacen patentes los valores de responsabilidad, servicio, compromiso social, preocupación por el medio ambiente, calidad en la educación, honestidad, necesidad de desarrollar relaciones interpersonales adecuadas, y de una formación humanística e integral y no sólo técnica. Pero estos resultados se presentan aislados y no han sido objeto de una sistematización y una intencionalidad, que permita Presentada por: Javeriana. Colombia. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 Pontificia de la Universidad Después de advertir la pertinencia de la ética como tema para ingenieros, y de analizar en forma breve el estado de la infraestructura moral en Colombia, hace una referencia al problema de la corrupción como fenómeno mundial, reconocido y estudiado a lo largo de la historia de la humanidad. A continuación plantea el concepto desde cuatro perspectivas: la sociológica, la jurídica, la religiosa y la axiológica, y destaca el papel de las decisiones en el individuo – ciudadano, haciendo referencia a la relación entre ética y libertad. De manera particular analiza el ejercicio ético de la ingeniería, refiriéndose al código de ética profesional y plantea cuatro campos en los cuales se pone a prueba la ética del ingeniero. Al referirse al tema de la formación universitaria en ética y la pertinencia de una cátedra específica en esta materia, trata sobre la responsabilidad tanto del estudiante como del profesor, y también sobre la función de la universidad al respecto. El epílogo se refiere a las limitaciones del ser humano, y termina con una advertencia tanto a los ingenieros como a los alumnos de ingeniería, sobre los deberes y los riesgos frente al estado actual de la situación. La difusión de los valores Presentada por: F.I.M.E. UANL La formación integral de un universitario debe incluir: la proyección de actitudes y la adquisición 45 �XXVII Conferencia Nacional de Ingeniería: La formación humanística del ingeniero de valores que definan el perfil de persona social del egresado. EJE 5: LA ENSEÑANZA DE LAS HUMANIDADES. Los valores deseados como atributos de nuestros egresados, debieran difundirse por los mismos medios y en mayor dosis, por los que actualmente se difunden los antivalores. Además, la misma sociedad pudiera presentar un frente común para impedir que las actitudes no deseadas, no se promuevan por medios masivos de comunicación. La importancia de vincular la enseñanza de las humanidades a la realidad y a la ingeniería civil Los resultados de una educación en la que se desconocen el significado de los conceptos: colaboración, verdad, honestidad, beneficio y ética profesional, se están presentando poco halagadores. Es preciso volver a integrar la formación profesional con la promoción de estos valores, que por largo tiempo han estado ausentes de los planes de estudio. La inquietud se presenta cuando nos cuestionamos sobre la forma más efectiva de la promoción de dichos valores. Las humanidades y las ciencias sociales en la educación en ingeniería: de los reportes a la acción Presentada por ESIA IPN, Unidad Zacatenco Escribir en los inicios de este milenio sobre la enseñanza de las humanidades, en el ámbito de la ingeniería, sería casi imposible sin evocar, el panorama globalizador de la economía mundial. Porque cuando el conocimiento se divide entre las disciplinas humanísticas y las que no lo son, resulta evidente que de las primeras (de las que sustentan valores, proyectos y prácticas de poder social) provienen la voluntad y las decisiones que definen el uso y el destino de las otras (las que desarrollan las tecnologías para el dominio de unos seres humanos por otros). La historia nos ha demostrado que el motor del conocimiento y de su aplicación tecnológica se ubica en terrenos de las humanísticas que podrán designarse como los de las ciencias sociales aplicadas. Consideramos necesario hacer hincapié en que este problema no Presentada por: Instituto Tecnológico de Tijuana Se analiza la reflexión internacional en relación a los cambios en la educación en ingeniería para enfrentar con éxito las demandas de la sociedad, plasmada en una variedad de reportes en el ámbito internacional: las consideraciones de la ética en la formación profesional y de las estrategias para su inclusión en el currículo, el equilibrio entre una formación técnica y una educación en ingeniería, la relación crítica entre las ciencias de la ingeniería y las ciencias sociales y humanidades y los más importantes reportes, en el ámbito internacional, que apuntan a un cambio de paradigma en la educación en ingeniería. 46 La ANFEI entrega anualmente reconocimiento a los mejores estudiantes de ingeniería del país. Durante la XXVII Conferencia Nacional de Ingeniería. El joven Sergio Adrián Garza Duarte egresado de la FIME de la carrera de IME en 1999 recibió dicho reconocimiento. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Rogelio G. Garza Rivera es exclusivo de las ciencias naturales y exactas, que el área de las ciencias humanísticas encontramos exactamente el mismo problema, la falta de una verdadera integración de los conocimientos en beneficio de las grandes mayorías que integran la sociedad. Lo anterior nos lleva a plantear el objetivo de este trabajo, que ha sido una preocupación constante desde que realizamos nuestra labor docente en nuestra escuela. Nuestra propuesta y experiencia, es que la realización de estudios de postgrado, en áreas afines a las ingenierías, nos permiten vincular los contenidos temáticos de mis asignaturas a la realidad social de la profesión de ingeniería civil, logrando que los alumnos alcancen aprendizajes significativos que le permitan entender, que es un proceso que se vive pero no de manera aislada sino en una situación estructurada por múltiples relaciones sociales. La función integradora de las humanidades en la enseñanza de la ingeniería Presentada por ESIME IPN Unidad Culhuacan La separación entre teoría y prácticas profesionales, se manifiesta en los curricula de las ingenierías al ubicar a las materias llamadas humanísticas como materias maquillantes, proporcionadoras de una cultura general, “buenos modales”, y repertorio social, como un toque de buen gusto para enaltecer la que se considera la verdadera profesión que es la actividad técnica. Así la tecnología es vista como algo ajeno al ámbito humanístico, algo neutral y “objetivo” frente a las humanidades que no logran trascender el plano de la opinión y de las expresiones poéticas y literarias. como la profundización de nuestra dependencia tecnológica al ubicar la práctica ingenieríl fuera de su ámbito histórico de realización. Se hacen también algunas propuestas encaminadas a menguar al menos en el plano educativo, la fuerza ideológica de esta dicotomía, al reivindicar el carácter integrador de la formación humanística. COMENTARIOS FINALES Una vez más la conferencia anual de la ANFEI nos aporta valiosas experiencias, que traerán consigo el mejoramiento de la enseñanza de la Ingeniería, y así formar profesionistas que respondan cada vez más a las expectativas y requerimientos de nuestra sociedad. La necesidad de formar ingenieros con habilidades y actitudes humanísticas, se puso de manifiesto en la totalidad de las ponencias presentadas y se observó gran interés de encuadrar ambos aspectos dentro de una formación integral que permita al individuo resolver las problemáticas técnico-científicas con un enfoque que aliente y respete al individuo y su medio. Es importante reconocer la brillante labor desarrollada por el Ing. Jorge E. Martínez Rodríguez al frente de la ANFEI, así como la de sus colaboradores en el Comité Ejecutivo durante el periodo 1998-2000. Así mismo, deseamos al nuevo Comité Ejecutivo 2000-2002 presidido por el Ing. Gerardo Ferrando Bravo que se cumplan todas sus expectativas en beneficio de la comunidad que conforma esta asociación. En este trabajo señalamos las principales características de la dicotomía profesional entre humanidades y tecnología, analizamos su impacto en la educación y las consecuencias más negativas Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 47 �XXVII Conferencia Nacional de Ingeniería: La formación humanística del ingeniero En nombre de la FIME-UANL nuestro reconocimiento por la brillante labor desarrollada frente al comité ejecutivo 1998-2000 al Ing. Jorge E. Martínez Rodríguez como Presidente de la ANFEI y a la vez al actual Presidente Ing. Gerardo Ferrando Bravo deseamos le sean cumplidas todas sus expectativas en beneficio de la comunidad que conforma esta asociación. Es importante señalar la labor que realizó al frente de la ANFEI el Ing. Jorge E. Martínez Rodríguez en el período 1998-2000, por lo cu al le extendemos una sincera felicitación, así como a su equipo de colaboradores, deseando que a el nuevo comité ejecutivo que encabeza el Ing. Gerardo Ferrando Bravo, le sean cumplidas todas sus expectativas en beneficio de la comunidad que conforma esta asociación. 48 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Aprobación de la Reforma Académica en la FIME Jesús Moreno López* INTRODUCCIÓN El 27 de Junio del presente año, el H. Consejo Universitario de la U.A.N.L., conoció la solicitud de modificar cuatro de las carreras que se ofrecen en nuestra facultad, así como la creación de tres más, haciéndose énfasis, en el dictamen, que todas ellas han sido adecuadas al "Programa de estudios generales para la formación integral de licenciatura". Con esto se cumplió una de las metas que la actual administración de la FIME se había propuesto. Como es sabido, los maestros de la FIME hicieron un intenso trabajo, revisando los contenidos, enfoques, formas de enseñanza, tendencias y marcos de referencia relacionados con el desarrollo y educación en la ingeniería, de manera que todas las instancias académicas de la facultad se involucraron y se comprometieron en la consecución de este proyecto. Las coordinaciones académicas y sus correspondientes academias, los comités curriculares, los investigadores del programa doctoral, así como los departamentos que apoyan sus tareas, coadyuvaron para obtener información actualizada y pertinente aportada por egresados, directivos de empresas, investigadores y académicos de otras instituciones. La información recabada permitió, mediante un riguroso análisis y teniendo como marcos principales nuestro Plan Institucional de Desarrollo FIME 1997 - 2006, así como el plan Visión UANL 2006, el rediseño curricular de las carreras de Ingeniero Mecánico Administrador, Ingeniero Mecánico Electricista, Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones e Ingeniero Administrador de Sistemas. Además, teniendo como apoyo la experiencia lograda en las anteriores carreras de Ingeniero en Control y Computación e Ingeniero Mecánico Metalúrgico se crearon las carreras de Ingeniero en Electrónica y Automatización e Ingeniero en Materiales, respectivamente. Adicionalmente, para satisfacer un mercado cada vez mas demandante en el campo, se creó la carrera de Ingeniero en Manufactura. Así mismo se suspenden las inscripciones en las carreras de Ingeniero Mecánico, Ingeniero Electricista, Ingeniero en Control y Computación e Ingeniero Mecánico Metalúrgico. CURSO DE INDUCCIÓN A fin de ofrecer a los estudiantes de primer ingreso las mejores condiciones de trabajo académico,* durante Julio de este año, se programó, además del tradicional Curso Propedéutico, un Taller de Inducción a la Reforma Académica, en el cual se informó a los nuevos estudiantes sobre el * 48 Secretario Académico de la FIME-UANL Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Jesús Moreno López rediseño curricular y la creación de nuevas carreras. Los estudiantes participaron en varias dinámicas de integración, con el fin de prepararlos en las tareas que la Reforma conlleva, así como reforzar su proceso de autoconocimiento. La información obtenida en los diferentes trabajos individuales o en equipo, permitirá diagnosticar los elementos que requerirán de mayor apoyo por parte de la FIME. PROGRAMA DE FORMACIÓN DE PROFESORES Y PROGRAMA TUTORIAL Las carreras rediseñadas y las nuevas carreras comenzaron a ofrecerse a partir del 14 de Agosto de 2000, es decir durante el actual periodo escolar, por lo que desde ese momento se estableció como condicionante de trabajo, que uno de los enfoques fuese la formación integral, es decir, los nuevos programas de las asignaturas contemplan que se enseñe y aprenda el conocimiento más actualizado y el más adecuado para el desempeño profesional de nuestros egresados, pero también el desarrollo de habilidades, actitudes y valores. Por supuesto, esto requiere que los profesores también modifiquen su perspectiva de la enseñanza de las ciencias y la ingeniería, así como de su evaluación, por lo que los programas de las asignaturas incluyen actividades de enseñanza y seguimiento de los factores señalados, para ofrecer a los estudiantes una evaluación integral de su aprendizaje. Por otra parte, la institución tiene perfectamente claro que este nuevo enfoque requerirá también de los estudiantes una actitud diferente, así como apoyos metodológicos y orientación profesional. Por las razones anteriores, la FIME estableció un plan de capacitación integral de sus profesores, programando la primera fase durante los meses de Junio y Julio pasados, enfocado principalmente a Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 conocer y practicar las técnicas de tutoreo en el nivel superior. Durante este verano, más de 70 profesores participaron en un intensivo programa de formación docente de 130 horas, que permitió que más de 40 de ellos condujeran y documentaran las actividades del Taller de Inducción, por lo que con su esfuerzo y dedicación fue posible el éxito logrado. Al iniciar el actual periodo escolar, se les invitó a participar en el Programa Tutorial FIME, a través del cual orientarán y asesorarán a los estudiantes de nuevo ingreso, especialmente en aspectos relacionados con métodos de estudio, así como la conformación de su plan de vida y carrera. LA PARTICIPACIÓN DE LOS ESTUDIANTES EN LOS NUEVOS PLANES DE ESTUDIO Tal como se ha expresado en diferentes medios y foros, los nuevos planes de estudio requieren de mayor participación de los estudiantes, puesto que tendrán la oportunidad de diseñar su propio currículum, eligiendo un alto porcentaje de las asignaturas que más convengan a sus intereses de desarrollo profesional, de entre una amplia oferta de cursos. Pero además, los nuevos programas curriculares tienen como objetivo el desarrollo de habilidades que son de la mayor importancia en el desempeño de los ingenieros, como aprender a aprender, el trabajo en equipo, la capacidad de interrelación personal, el dominio de idiomas extranjeros, el efectivo empleo de los medios electrónicos de comunicación, la capacidad de expresarse en forma adecuada oralmente y por escrito, así como la actitud de apertura para aprender de los demás, la actitud de servicio como condición del ejercicio del liderazgo y la práctica comprometida de valores, para ejercer con ética su profesión. 49 �Aprobación de la Reforma Académica en la FIME Por ello, la FIME considera que debe haber una transformación de alumnos en estudiantes: la única condición para ser alumno de una institución educativa es registrarse y tener un número de matrícula, pero ser estudiante requiere de compromiso y responsabilidad de su parte, para ser actor permanente de su formación, pero también para ser crítico positivamente. Es decir, que juntos, maestros y estudiantes, desarrollen la enseñanza y el aprendizaje como un proceso de mejora continua. PROGRAMA INTEGRAL DE SEGUIMIENTO DE LA FORMACIÓN DE LOS ESTUDIANTES Como todo proyecto de mejora, la Reforma Académica de la FIME también contempla el seguimiento y evaluación de aquellos parámetros que aseguren la calidad del proceso, por lo que con la colaboración del grupo de profesores tutores, así como de los responsables de cada una de las carreras y los jefes de academia, principalmente, se documentará cada fase de la implantación de los nuevos planes de estudio, para hacer los ajustes y tomar las decisiones pertinentes a cada situación. El programa integral de seguimiento de los estudiantes de la FIME permitirá conocer paso a 50 paso los efectos de la planeación curricular, así como las desviaciones, si las hubiera, desde que el estudiante ingresa a la Facultad, hasta que concluye su carrera, pero también se contempla darle seguimiento al desarrollo y desempeño de nuestros egresados, para retroalimentar y mejorar continuamente nuestro proceso interno. LOS PLANES DE ESTUDIO VIGENTES Cada uno de los estudiantes de las carreras de la FIME, que están cursando los anteriores planes de estudio, debe tener la certeza de que su futuro es promisorio, puesto que la demanda de egresados de la FIME es alta y constante. Sin embargo, al igual que los estudiantes de nuevo ingreso, deberán, en lo que les corresponda, asegurarse de mantenerse actualizados en su campo de desempeño. El compromiso de la institución, asumido por todos sus profesores, es integrar continuamente a cada una de las asignaturas los conocimientos que se requieren para la más efectiva práctica profesional, así como poner a disposición de todos los estudiantes los elementos incorporados en la Reforma, para así beneficiarlos también de ella. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �PROVERICYT en la FIME Edmundo Derbez García* Un grupo de alumnos de preparatoria y licenciatura tuvieron la oportunidad de participar en los diversos proyectos de investigación que realiza la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Por medio del Programa Verano de la Investigación Científica y Tecnológica (PROVERICYT 2000) de la Secretaría Académica de la UANL, se busca despertar en los jóvenes el interés por la carrera de investigador científico. Se trató de estudiantes destacados, con promedio superior a 8.5, provenientes de las Preparatorias número 7 y 9, de la Escuela Industrial y Preparatoria Técnica “Álvaro Obregón” (EIAO), e incluso la Preparatoria “Garza Sada“ del ITESM. Como se amplió la cobertura en relación a 1999, a los alumnos de nivel de licenciatura, se presentaron cuatro estudiantes de la misma FIME y tres de la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas. En total 74 estudiantes presentaron entre el 10 de abril y el 26 de mayo su solicitud ante la Dirección General de Investigación para realizar su verano de la ciencia en la Facultad, pero sólo fueron asignados 62 y de ellos terminaron 44, pues algunos se dieron de baja por diversos motivos. También se incorporaron dos alumnas de la Academia de las Ciencias, Vianey Guadalupe Sánchez y Jeanelle Barrientos. El Dr. Roger Z. Ríos Mercado destacó que todos ellos, “por el hecho de estar aquí, se encuentran dentro de un grupo muy selecto”. Los muchachos trabajaron a lo largo de cinco semanas a partir del 10 de julio con 21 maestros que cuentan con investigación aprobada por el Programa de Apoyo a la Investigación Científica y Tecnológica (PAICYT). El Dr. Rafael Colás Ortíz explicó que se trata, por un lado, que conozcan lo que es la investigación Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 científica y tecnológica, desde las raíces, y por otro, que vean las diversas formas de trabajo de los maestros. En los hechos quedó de manifiesto, desde cierta desorganización que reconoció el mismo Dr. Colás, hasta la labor metódica y sistemática de la Dra. Patricia Rodríguez.* A algunos les gustó poder interactuar con investigadores extranjeros, trabajar sobre un sistema operativo experimental, cuya existencia desconocían, en la traducción de un artículo para la revista Ingenierías acerca de una herramienta matemática nueva o buscar en Internet sobre los campos electromagnéticos. El estudiante Juan David Sánchez Medina de la EIAO trabajó con el Dr. Moisés Hinojosa Rivera en materiales puliendo muestras y realizando pruebas en el microscopio, Karina Elizabeth Tijerina Ramos, alumna de la misma Facultad, investigó sobre la renovación de altos hornos que están en malas condiciones por la corrosión del paso del tiempo. Otro grupo de estudiantes se involucró en un proyecto de la FIME en vinculación con la empresa Vitrokrisa que trata de ahorrar tiempo en la fabricación de tarros y vasos de licuadora haciendo la safra y los vasos por separado para después pegarlos. * Coordinador, editor y reportero del periódico Vida Universitaria, de la UANL. 51 �PROVERICYT en la FIME “Nos encargamos de probar una serie de adhesivos –explicó Marco Aurelio Zacarías Puente de la Preparatoria número 7– uno de ellos debió aplicarse en acelerador y comprobamos que era mucho más fácil y resistente cuando se pegaba después de pulirlo. Eso implicó más tiempo porque algunas veces las piezas no quedan bien. También pulimos varias muestras de cerámicos que se ponen en los hornos de vidrio, para ver sus propiedades en el microscopio. Hicimos un descubrimiento respecto al pulido, vimos que la pasta de diamante en realidad en vez de pulir el material lo rayaba más”. siquiera tenía idea de que existían, ni como se llamaban. Jesika Denisse Briones Dávila/ Preparatoria 7 Después de las cinco semanas de labor conjunta, maestros y estudiantes se despidieron el 11 de agosto en una ceremonia de clausura de actividades en el Auditorio del CEDIMI en el que se les entregó constancias de participación y una beca de mil pesos. Me gustó mucho este curso porque aparte de aprovechar mi tiempo libre, vi aspectos que me ayudarán porque voy realizar mis estudios en esta Facultad. Aquirí mas conocimientos respecto a la ingeniería, una rama aparte de la que voy a estudiar. Juan David Sánchez Medina/ EIAO Colás agradeció a los alumnos la comprensión por haberlos puesto a hacer “cualquier tipo de cosas”, pero interesantes. No nada más nos quedamos con la idea de lo que es una licenciatura, fuimos más allá, vimos lo que es la maestría, el doctorado. “En sí hemos aprendido algo nosotros, es muy reconfortante el tratar con gente joven que empieza en la carrera de investigación”. Sara Angélica Faz Caballero/ Preparatoria 7 El Dr. Ríos Mercado les hizo ver el sentido de la responsabilidad luego de tener un primer contacto con el ambiente de la investigación, “el no quedarse dormidos en una hamaca y seguir dando lo mejor de ustedes. Son un ejemplo a seguir”. Aprendí que es muy distinto lo que me enseñan en la prepa con la aplicación a la práctica, porque en la escuela es la explicación y en el trabajo en equipo no sólo te trae muchos amigos, sino muchas satisfacciones. TESTIMONIOS Hice bastantes cosas, pulí materiales, analicé en el microscopio, trabajé con cerámica, en computadora hice gráficas, puntos, líneas, áreas y volúmenes. Descubrí bastantes aparatos que yo ni 52 Aprendí mucho a trabajar en equipo. Arturo García Martínez/ Preparatoria 7 María Angélica Arroyo de León/ Preparatoria Garza Sada PARTICIPANTES EN LA FIME Alumnos Aracely Yaneth Sánchez Cavazos/ Preparatoria 7 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Edmundo Derbez García Arturo García Martínez/ Preparatoria 7 Cintia Azucena Tamez Martínez/ Preparatoria 7 Eliana Lizet Ríos Flores/ Preparatoria 7 Erika Jamín Cortés Sauceda/ Preparatoria 7 Félix Enrique Zamarrón Gaona/ Preparatoria 7 Francisco Flores Reyes/ Preparatoria 7 Gerardo Zúñiga Guerra/ Preparatoria 7 Gilberto Rodriguez Heredia/ Preparatoria 7 Gustavo Rodríguez Tapia/ Preparatoria 7 Israel Ángel Barragán Serna/ Preparatoria 7 Jesika Deniss Briones Dávila/ Preparatoria 7 Jorge Iván Cortés Canizales/ Preparatoria 7 Luis Ernesto Montoya Arcos/ Preparatoria 7 Manuel Yamallel Luján/ Preparatoria 7 Marco Aurelio Zacarías Puente/ Preparatoria 7 Marianela Calderón Pánuco/ Preparatoria 7 Pablo Antonio Peniche Rocha/ Preparatoria 7 Patricia Carolina Guerra Tamez/ Preparatoria 7 Ricardo Martín Benavides Martínez/ Preparatoria 7 Rosa Nelly Montalvo Páez/ Preparatoria 7 Sara Angélica Faz Caballero/ Preparatoria 7 Elizabeth Reyna Téllez/ Preparatoria 8 Juan David Sánchez Medina/ Preparatoria 8 Rocío Esmeralda Martín Gaytán/ Preparatoria 8 Edgardo Aarón Gaona Garza/ Preparatoria 9 José Rafael Rodríguez Ferriño/ Preparatoria 9 Juan Ángel Rodríguez Martínez/ Preparatoria 9 Luis Jaime Martínez Meléndez/ Preparatoria 9 Martha Gpe. Vázquez Monsiváis/ Preparatoria 9 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 Oziel Zenteno Segura/ Preparatoria 9 Edi Matías Amaya Medina/ EIAO Gabriela Macías Valencia/ EIAO Leonardo Chávez Guerrero/ EIAO Luis Antonio Sánchez Cabral/ EIAO Rafael Pinales Palomino/ EIAO Carlos Damián Estrada Chávez/ Físico-Matemáticas Jorge Iván Serna Hernández/ Físico-Matemáticas José Luis Hernández Mayorga/ Físico-Matemáticas Sara Ivette Rodulfo Hernández/ Físico-Matemáticas Eveling Guajardo Salinas/ FIME Karina Elizabeth Tijerina Ramos/ FIME Israel Escobedo Alemán/ FIME María Angélica Arroyo de León/ P. Garza Sada Ana Georgina Escamilla Guzmán Marcelino García Luna Héctor Ernesto Juárez Moreno Maestros Dr. Juan Aguilar Garib Dr. Moisés Hinojosa Rivera Dr. Jesús de León Morales Dr. Virgilio A. González González Dr. Salvador Acha Daza Dr. Alberto J. Pérez Unzueta Dr. Rafael Colás Ortíz Dr. Ubaldo Ortíz Méndez Dra. Ada Margarita Álvarez Socarrás Dra. Martha Patricia Guerrero Mata Dr. José Antonio de la O Serna Dra. Patricia Rodríguez Dr. César Elizondo González Dr. Guadalupe Alan Castillo Rodríguez Dr. Raúl Alvarado Escamilla Dr. Efraín Alcorta García Dr. Francisco de la Rosa Costilla Dr. Roger Z. Ríos Mercado Dr. Oscar Leonel Chacón Mondragón Dr. Joaquín Collado Moctezuma 53 �Creación de PYMES: Objetivo emprendedor Ricardo Garza Castaño* Abstract It is important to recognize the creation of small and medium-scale enterprises as the generating sources of new employment opportunities and new companies worldwide. The FIME-UANL has integrated a course called Entrepreneurial Program by which students are encouraged to be active participants in adopting the new culture. ANTECEDENTES En la última década se puede observar un reconocimiento creciente al papel que desempeñan las Pequeñas y Medianas Empresas (PYMES) en la creación de empleos y en la promoción del crecimiento y del desarrollo. De estadísticas recientes de los países de la Organización de Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE) se desprende que los nuevos empleos se generan en su mayoría en las pequeñas y medianas empresas. Existen indicios de que en muchos países en desarrollo la situación es parecida.1 En la mayoría de los países industrializados, el desempleo ha experimentado un crecimiento importante durante los últimos veinte años. En la actualidad se alcanza un promedio del 8 por ciento en los países de la (OCDE) y del 12 por ciento en los países miembros de la Unión Europea (UE). Los persistentes niveles elevados de desempleo van acompañados de unas perspectivas de empleo, limitadas para los trabajadores sin calificar, así como de una creciente desigualdad en materia de salarios entre los trabajadores calificados y los que no lo están. DEFINICIÓN DEL CONCEPTO PEQUEÑA Y MEDIANA EMPRESA En ninguna definición se puede *pretender recoger todos los elementos que determinan que una empresa sea "pequeña" ó "mediana", ni los que diferencian a las empresas, los sectores o los países en sus distintos niveles de desarrollo. La definición tradicional del concepto de pequeñas y medianas empresas (PYMES) se ha basado en varios criterios,2 que son: • • • • El número de trabajadores que emplean. El volumen de producción o de ventas. El valor del capital invertido. El consumo de energía En otras definiciones se recalcan aspectos cualitativos tales como si el propietario de la empresa trabaja a la par que los trabajadores, y el grado de especialización en la gestión (OIT, 1961).3,4 Según la definición de la OCDE, se considera que los establecimientos que emplean hasta 19 trabajadores son "muy pequeños", los que emplean hasta 99 personas se consideran "pequeños", los que emplean entre 100 y 499 personas se consideran "medianos" y los que emplean a más de 500 personas se consideran "grandes", sin embargo, muchas de las empresas clasificadas en la categoría mediana de acuerdo a la OCDE se considerarían empresas relativamente grandes en algunos países en desarrollo, de modo que cabe prever que la * 54 DE Coordinador del Programa Emprendedor de la UANL: Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Ricardo Garza Castaño Tabla I.- Definición de pequeña y mediana empresa según el Diario Oficial de la Federación ESTRATO Micro Pequeña Mediana Grande NUMERO DE TRABAJADORES Industria Comercio Servicios Hasta 30 Hasta 5 Hasta 20. De 31 De 6 De 21 a 100 a 20 a 50 De 101 De 21 De 51 a 500 a 100 a 100 Más de 500 Más de 100 Más de 100 5 Fuente : Diario Oficial de la Federación. definición varíe mucho con las condiciones reinantes en cada país.1 En la práctica, el número de personas empleadas constituye el criterio más común, ahora bien, cualesquiera que sean los criterios aplicados, no se puede evitar que la clasificación sea inexacta. En México la clasificación está basada en el número de personas empleadas y en el estrato de la empresa, en el Diario Oficial de la Federación de fecha 30 de marzo de 1999 se publicó la clasificación, ver Tabla I, signada por: SECOFI, SHCP, Contraloría y Desarrollo Administrativo., SEP, SDS, STPS, Secretaría de Agricultura, Ganadería y Desarrollo Rural, SEMARNAP, NAFIN y el Banco Nacional de Comercio Exterior.5 Veamos el caso de la Confederación Patronal Mexicana (COPARMEX) en Nuevo León en cuanto a la distribución por tamaño y por estrato de sus socios, ver tabla II.6 De los datos anteriores podemos observar que el 93 por ciento de las empresas afiliadas a COPARMEX, N.L. son PYMES y solo el 7 por ciento son empresas grandes.6 EMPLEO EN LAS PEQUEÑAS Y MEDIANAS EMPRESAS Las pequeñas y medianas empresas constituyen una importante fuente de empleo en el sector privado de los países industrializados. Según la OCDE (1994), en los países que la integran el número de empleos que proporcionan las PYMES representa entre el 57 por ciento (Estados Unidos) y el 81 por ciento (Italia) del total combinado del Tabla II.- SOCIOS COPARMEX, N.L. Distribución por tamaño y por estrato Al mes de junio de 2000 ESTRATO Micro Pequeña Mediana Grande TOTALES INDUSTRIA 359 Socios 158 Socios 87 Socios 38 Socios 34% / 642 COMERCIO 100 Socios 289 Socios 256 Socios 43 Socios 37% / 688 SERVICIOS 273 Socios 162 Socios 54 Socios 53 Socios 29% / 542 TOTAL 732 / 30% 609 / 32% 397 / 21% 134 / 7% 1,872 6 Fuente: Coparmex, N.L. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 55 �Creación de PYMES: Objetivo emprendedor Tabla III.- Distribución del empleo según el tamaño de la empresa, en los sectores industriales y de servicios comerciales (en porcentaje). País Año Empresas muy pequeñas (de 1 a 19 trabaj.) a Empresas pequeñas (de 20 a 99 trabaj.) Empresas medianas (de 100 a 499 trabaj.) b Empresas grandes (de 500 o más trabaj.) c Total Australia 1992 36,6 22,6 40,8 ... Bélgica 1991 25,2 20,8 19,1 34,9 100% Canadá 1991 27,2 22,3 15,9 34,6 100% Dinamarca 1991 38,4 23,0 17,6 21,0 100% a 100% Finlandia 1989 26,3 18,0 17,1 38,6 100% Francia 1990 29,1 21,0 16,2 33,7 100% Alemania 1990 25,9 18,7 18,2 37,2 100% a 13,2 9,9 18,7 100% d Italia 1988 58,2 Japón 1992 36,4 17,7 18,3 27,6 100% Luxemburgo 1991 25,3 24,7 26,6 23,4 100% Portugal 1991 34,6 25,0 19,5 21,0 100% España 1991 42,4 23,0 14,5 20,0 100% c d c c Suecia 1988 24,4 ... Suiza 1991 32,5 22,0 20,1 25,4 100% Reino Unido a ... ... 100% 1991 33,0 16,1 17,2 33,8 100% EUA 1991 24,6 18,8 13,5 43,1 100% a b d c 0-19 trabajadores. 100 o más trabajadores. Se consideran datos de carácter confidencial. 1 a 99 trabajadores. Fuente: OCDE: 1 sector de la industria y de los servicios comerciales. desglose detallado por país.7 Las pequeñas empresas por sí solas constituyen entre el 44 por ciento (Canadá) y el 71 por ciento (Italia). En el siguiente cuadro se expone un En este aspecto veamos como es la situación en nuestro país. 56 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Ricardo Garza Castaño TABLA IV.- Personal ocupado en el comercio por estratos EL PROGRAMA EMPRENDEDOR (FIME) Personal ocupado ESTRATO 1993 1998 # % # % 1'950,663 60.6 2'328,003 61.4 Pequeña 470,445 14.6 580,124 15.3 Mediana 413,804 12.9 472,297 12.5 Grande 382,829 11.9 410,250 10.8 3'217,741 100 3'790,674 100 Micro TOTALES 7 Fuente INEGI. TABLA V.- Personal ocupado en los servicios privados (no financieros) Personal ocupado ESTRATO 1993 1998 # % # % 1'867,676 64.3 2'482,098 63.9 Pequeña 296,216 10.2 405,481 10.5 Mediana 216,857 7.5 271,957 7.0 Grande 523,203 18.0 720,217 18.6 2'903,952 100 3'879,753 100 Micro TOTALES 7 Fuente INEGI. TABLA VI.- Personal ocupado en la industria manufacturera por estratos Personal ocupado ESTRATO 1993 1998 # % # % Micro 814,994 24.9 1'044,055 24.8 Pequeña 583,426 17.9 653,834 15.5 Mediana 939,519 28.8 1'128,756 26.7 Grande 925,827 28.4 1'386,921 33 3'263,766 100 4'213,566 100 TOTALES 7 Fuente INEGI. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 En Octubre de 1989, siendo director de la Facultad el Ing. Guadalupe E. Cedillo Garza, un grupo de maestros y directivos reciben un curso de capacitación para la implantación del Programa Emprendedor. En noviembre de ese mismo año se firma el primer convenio de colaboración para desarrollar el espíritu emprendedor, entre Desarrollo Empresarial de Monterrey, A.C. (DEMAC) y la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Como primera actividad se convocó a los alumnos a participar en este programa y un grupo de 35 a 40 alumnos formaron la primera generación de emprendedores de donde se generan las primeras 12 micro-empresas. Es importante mencionar que la actividad era extracurricular y los alumnos, además de su carga académica, se reunían una vez a la semana en el Auditorio de Resistencia de Materiales. En febrero de 1991, siendo el Ing. José Antonio González Treviño, Director de la Facultad, con la reforma a los planes de estudio, la actividad emprendedora se hace curricular para todas las carreras a partir de ese semestre, todos los alumnos de 4° semestre de la Facultad, reciben un curso de formación de emprendedores, donde se les motiva a ser emprendedores, hacer su plan de vida y carrera, administrar su tiempo, trabajar en equipo y ser creativo, como parte de su desarrollo personal. En el segundo parcial, realizan el plan de negocios de su empresa estudiantil y conocen los 57 �Creación de PYMES: Objetivo emprendedor requisitos para la constitución de una empresa ante la Secretaría de Hacienda y Crédito Público (S.H.C.P.). 6. De la información de socios de COPARMEX Nuevo León podemos concluir que el 93% son PYMES y tan solo el 7% son empresas grandes. El objetivo primordial de esta actividad, es desarrollar una cultura emprendedora en los universitarios, para lograr una de las condiciones generales para la creación de pequeñas y medianas empresas. 7. Que en los Programas Emprendedores podemos colaborar a la generación de PYMES en cada una de las regiones del país. Cabe mencionar que ésta no es la única condición para la creación de PYMES y observando la información de este artículo en países industrializados, podemos concluír que en México nos falta mucho que hacer para lograr una mayor creación de PYMES y por consecuencia de empleos. 8. Que estableciendo una comparación en los países industrializados y nuestro país observamos que la participación de nuevos empleos por las PYMES en el período de 1993 a 1998 ha generado solamente crecimiento en el sector comercio, por lo cual consideramos necesario seguir impulsando la generación de PYMES en el sector servicios y manufacturas a través de los programas emprendedores. CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA 1. De lo anteriormente expuesto observamos que las PYMES en los países industrializados constituyen una fuente muy importante de empleo. 1. Organización de Cooperación y de Desarrollo Económicos. Las Pequeñas y Medianas Empresas: tecnología y competitividad, ediciones Mundi-Prensa, cuadro 3.II, p.124. 2. Que en Italia el 81% de los empleos son generados por las PYMES. 2. Comisión de Desarrollo de la Pequeña y Mediana Empresa PYMES México (Senado de la República) Boletín de la Micro, Pequeña y Mediana Empresa 3. Que en México de 1993 a 1998 en el sector comercio las PYMES pasaron del 88.1% al 89.2% de los empleos de este sector, generando 545,512 nuevos empleos. 4. Que en el sector servicios a pesar de generar 778,787 nuevos empleos las PYMES disminuyeron del 82% al 81.4% en el período de 1993 a 1998. 5. En el sector de manufacturas la disminución fue del 71.6% al 67% para el período de 1993 a 1998, donde vemos que en México la participación de las grandes empresas en la generación de nuevos empleos de este sector es muy considerable. 58 3. Oficina Internacional del Trabajo GINEBRA Condiciones generales para fomentar la creación de empleos en la pequeña y mediana empresa. 4. Oficina Internacional del Trabajo GINEBRA La empresa y los factores que influyen en su funcionamiento Ediciones Alfaomega. 5. Diario Oficial de la Federación del 30 de marzo de 1999. 6. COPARMEX, Nuevo León Información de socios. 7. INEGI Enumeración urbana de establecimientos 1993, enumeración integral 1998. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Los emoticonos, otro engendro del Internet Fernando J. Elizondo Garza* Entre los pequeños cambios que la Internet ha introducido a la vida de los adeptos o adictos a la comunicación en línea, tanto a través de E-mails como de chats, se encuentra el desarrollo de los emoticonos. * EMOTICONO SIGNIFICADO :-) Feliz, sonriente. ;-) Guiño. :-D Gran sonrisa :’-D Reír hasta llorar LOS EMOTICONOS :-v Hablando de lado Emoticons, es una palabra compuesta del inglés generada a partir de "emotional icons”, y adaptado al español como emoticonos, manteniendo el orden del inglés pero significando iconos emotivos. Es una de las tantas palabras no oficiales que ha introducido la tecnología de Internet en el caló de sus fans. :-V Gritando :-w Hablar con lengua :-W Gritar con lengua :-T Mantener un rostro serio P-) Pirata :-O Gritando :-X Secreto :-> Otro rostro feliz :-( Infeliz, triste :-C Muy triste (:-( Muy triste :-< Desamparado :-| Desolado Aunque no son algo nuevo, su uso se ha ampliado, tanto en cantidad como en repertorio, a partir del uso abierto de Internet. Uno de los principales obstáculos de toda comunicación escrita procede de la ausencia de la comunicación no verbal. Para tratar de evitar los malentendidos o para hacer la comunicación un poco más humana, los usuarios del correo electrónico han creado unos símbolos que reflejan estados emocionales y que se "dibujan" con las teclas presentes en cualquier ordenador. Si se inclina la cabeza hasta apoyar la oreja izquierda sobre el hombro, puede apreciarse el carácter icónico de estos símbolos :-):-):-) COMO EJEMPLO: SMILES Para mostrar como se genera una familia de emoticonos a partir de un concepto se reproduce a continuación una lista desarrollada a partir del concepto de cara feliz (smailing face, smilies, smiley) el cual es representado horizontalmente con los signos normales del teclado de la siguiente forma :-). Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 * Gran carcajada :-J Comentario al oído. (:-) Con casco Director de la revista INGENIERIAS E-mail: fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx 59 �Los Emoticonos, otro engendro del Internet EMOTICONO SIGNIFICADO :-{ Con bigote :-{= Con bigote y barba &:-) Pelo rizado ?-) Ojo negro :-7 Mueca +:-) Monje/monja O:-) Angel ]:-) Diablo }:-)> 60 Diablo con piocha 8-) Con gafas feliz 8-( Con gafas triste %-) Gafas rotas COMENTARIOS FINALES Por supuesto que hay otros códigos desarrollados a partir de letras o símbolos del sistema de caracteres de las computadoras personales, los cuales son de uso más o menos amplio, e incluso hay sistemas simbólicos en clave desarrollados por grupos cerrados para su uso interno. Aunque actualmente es posible tener prácticamente telefonía multimedia por Internet, esto es, transmisión de audio, video, archivos, etc.; la capacidad de ocultamiento de los e-mail y los chat siguen manteniendo una gran atracción sobre los usuarios debido a su implicante lúdica. Por otro lado, el estilo restringido y frío que implica utilizar solo caracteres en los mensajes clásicos de e-mail y su estilo relajado, por su informalidad, acordada en forma implícita por sus usuarios (libertad ortográfica, de puntuación, de acentos, etc.), hace que se antoje el uso de los emoticonos. :-/ Escéptico :´-( Llorando :-] Sarcástico :-# Hablando mucho :-o Sorprendido BIBLIOGRAFÍA #:-o Confuso |-( Enojado :^) Cara con nariz afilada (:-$ Hablemos del costo 1. MAR CRUZ PIÑOL, Espan-l, un "foro de debate" en la Internet sobre la lengua española, Facultat de Filología de la Universitat de Barcelona, 1998, disponible en Internet en la dirección: http://elies.rediris.es/elies1/ :-@ Dilo por E-mail (:-& Enfadado ~<:-) De fiesta En fin, yo los uso para enviarle mensajes en clave a mi esposa. 2. D.W. SANDERSON, (ED.) (1993): Smileys, Sebastopol-CA, O'Reilly & Associates. 3. PASTMASTER, “Smiles Unlimited”, Praga, Checoslovaquia, Junio, 2000 http://www.parscom.cz/clients/smilies/intro.htm, Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Oda al maestro Francisco Oliver Miguel Medina Villanueva* a su verdadera vocación que fue siempre la educación. En la Álvaro Obregón a alumnos dió instrucción enseñando matemáticas, cálculo y termodinámica materias que impartió gustoso. Allá por el cincuenta y cinco también fue miembro docente de nuestra facultad naciente. El maestro Oliver es llamado y a Monclova se ha mudado despega la industrialización organiza la capacitación de Altos Hornos de México El maestro Francisco Oliver regresa a la Universidad de Nuevo León del Ferrol España oriundo en la FIME es la institución se despidió de este mundo donde hace su integración. el mes de Julio pasado tranquilo y reposado Nuevo texto es su contribución entregó su alma al creador. de *termodinámica su creación dentro y fuera de las aulas Aquí su historia profesional: probada honradez mostró en el Distrito Federal por donde quiera que pasó de la ESIME fue egresado estela de sabiduría dejó. arribó a tierra norteña premio de moral y el saber y la gerencia desempeña para el maestro Francisco Oliver. en la Hidalgo Cementera pronto cambia de carrera Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 * Catedrático jubilado de la FIME-UANL 61 �Enredándose Museos de ciencia y tecnología en México Alfonso Molina Rodríguez* Fernando J. Elizondo Garza** Los museos son espacios que deben servir no sólo para transmitir conocimientos sino también para motivar a quien los visitan. En el caso de los museos científico-tecnológicos se debe lograr que los visitantes conecten la teoría con la práctica, que se entiendan los porqués, y puedan transformar la realidad. En México los museos de ciencia y tecnología han mejorado significativamente en los últimos años, tanto en lo cuantitativo como en lo cualitativo. Ahora hay más museos, están más completos, y también cada vez son más agradables, motivantes y, sobre todo, son más interactivos, esto es, tienden a convertirse en laboratorios experimentales. A continuación se listan algunos de los principales museos de ciencia y tecnología de México. Centro Cultural Alfa C.P. 22800 Ensenada, B.C. Tels. (01-61) 78 71 92 Fax.: (01-61) 78 63 35 E-mail: museo_en@bufadora.astrosen.unam.mx www.astrosen.unam.mx/~museo_en Centro de Ciencias Explora Blvd.. Francisco Villa 202, Esq. Paseo de los Niños Col. La Martinica C.P. 37500, León, Guanajuato Tel.: 711 67 11 Fax.: 711 54 31 E-mail: explora@einstein.explora.edu.mx www.explora.edu.mx/main.html Centro de Ciencias de Sinaloa Av. Roberto Garza Sada 1000, Fracc. Carrizalejo, San Pedro Garza García C.P. 66254, N.L. Tel (01-8) 303 00 10 y 303 00 11 Fax (01-8) 303 00 15 www.planetarioalfa.org.mx Museo de Ciencias de Ensenada Av. de las Américas 277 Nte.* Col. Villa Universidad C.P. 18890, Culiacán, Sinaloa Tel. (01 –67) 12 29 49 y 12 29 55 Fax (01-67) 16 93 83 E-mail: fausto@computo.ccs.net.mx www.ccs.net.mx * Secretaría Académica de la UANL. amolina@ccr.dsi.uanl.mx ** Obregón 1463 (entre 14 y 15), Centro. 62 Director de la revista INGENIERÍAS, FIME-UANL fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 �Alfonso Molina Rodríguez, Fernando J. Elizondo Garza Museo de la Luz C.P. 04510 México, D.F. Tels.: 5622 7277 y 5683 3781 Fax.: 5665 3769 E-mail: jchamizo@servidor.unam.mx www.universum.unam.mx Museo Sol del Niño Calle del Carmen 30, Esq. San Idelfonso Centro Histórico, México, D.F. Tel.: 622 72 77 E-mail: sbira@servidor.unam.mx http://serpiente.dgsca.unam.mx/museoluz/ Papalote Museo del Niño Av. Alfonso Esquer Sánchez s/n Zona Centro, Mexicali. C.P. 21100, Baja California Tels.: (01-65) 53 83 83 y 54 93 93 www.soldelnino.com Av. Constituyentes 268, Col. Daniel Garza C.P. 11111 México, D.F. Tels. 5237 1700, 5237 1717 Fax.: 5273 0774 E-mail: papalote@papalote.org.mx www.papalote.org.mx Museo de Historia Natural Universum, Museo de las Ciencias de la UNAM Centro Cultural Universitario. Edificio A, 2º. Piso, Ciudad Universitaria Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No.9 2ª. Sección del Bosque de Chapultepec Delegación. Miguel Hidalgo C.P. 11800, México, D.F. Tels.: 5515 22 22 y 5516 2848 Fax.: 5515 6304 ext. 16 E-mail: mbassol@aol.com www.arts-history.mx/museos/hisnatur/menu.html 63 �Reconocimientos Fernando J. Elizondo Garza* José Luis Arredondo Díaz** PREMIOS DE INVESTIGACIÓN UANL 1999 Durante la Sesión solemne del H. Consejo Universitario de la Universidad Autónoma de Nuevo León, efectuada el día 12 de septiembre de 2000 en el Teatro Universitario, el Rector de nuestra Universidad el Dr. Reyes S. Tamez Guerra hizo entrega de los premios de investigación UANL correspondientes a los trabajos realizados durante el año 1999. En esta ocasión la FIME recibió dos premios, uno correspondiente a la categoría de Ciencias Exactas y otro a la de Ingeniería y Tecnología. En la categoría de Ciencias Exactas con el trabajo “Secuenciando óptimamente líneas de flujo en sistemas de manufactura”, fue distinguido el investigador Dr. Roger Z. Ríos Mercado. En la categoría de Ingeniería y Tecnología con el trabajo “Autoafinidad de superficies de fracturas en materiales plásticos”, fueron galardonados los investigadores MC. Martín Edgar Reyes Melo y su asesor el Dr. Carlos A. Guerrero Salazar. (FE) Investigadores de la FIME premiados. De izquierda a derecha: Dr. Roger Z. Ríos Mercado, MC. Martín Edgar Reyes Melo y Dr. Carlos A. Guerra Salazar. ENTREGA DE CONSTANCIAS DE TERMINACIÓN DE ESTUDIOS El 17 de Agosto del año en curso, *se llevó a cabo en el Gimnasio ″Ing. Santiago Tamez Anguiano″ de nuestra Facultad la entrega de Constancias de Terminación de Estudios a los 271 alumnos que concluyeron en el período comprendido de Febrero-Julio de 2000. Dicho evento se realizó en dos sesiones: en la mañana les fueron entregadas dichas constancias a los alumnos de las carreras de Ingeniero Mecánico Administrador (IMA) y a los de la carrera de Ingeniero Administrador de Sistemas (IAS). Por la noche les fueron entregadas a los alumnos de las carreras de Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones (IEC), Ingeniero en Control y Computación (ICC), Ingeniero Mecánico Electricista (IME) e Ingeniero Mecánico Metalúrgico (IMM). (JLAD) El Ing. Cástulo Vela, en su mensaje, exhortó a los pasantes a seguir preparándose, a actuar con honestidad y a agradecer tanto a sus padres como a los maestros, el apoyo que junto con su esfuerzo y dedicación hicieron posible la culminación de una de las etapas más importante de su vida. * Director de la Revista INGENIERíAS. FIME-UANL. ** Secretario de Relaciones Públicas de la FIME. 64 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2000, Vol. III, No. 9 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2000 Volumen Volumen de la revista 3 Número Número de la revista 9 Mes de publicación Mes cuando se publicó Octubre-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2000, Vol 3, No 9, Octubre-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/10/2000 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020772 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores ANFEI Arco eléctrico Emoticons Sólidos amorfos Traveling Salesperson Problem https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20733/Ingenierias_2001_Vol_4_No_10_Enero-Marzo.pdf 7056d2339a8099366cf0d4e59696ae78 PDF Text Text ����Editorial La competitividad mexicana en el siglo XXI Miguel A. Palomo González* En el mes de mayo de cada año, el Institute for Management Development (IMD, Lausanne, Suiza, www.imd.ch) publica su reporte “Anuario de la Competitividad Mundial”, el cual considera un total de 47 países, incluyendo los de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE) y países con una economía emergente. En el reporte se analiza la competitividad por país, y los puntos fuertes y débiles de cada uno. Pero antes de que el lector se sumerja en números y estadísticas abundantes en este u otro tipo de reporte similar, consideramos necesario reflexionar a nivel macro. ¿Qué tan competitivo es México? ¿Qué significa ser competitivos a nivel internacional? y ¿Qué hay que hacer para ser competitivos? Respetando la metodología y criterios empleados, los cinco países más competitivos son en primer lugar, Estados Unidos, seguido de Singapur, Finlandia, Holanda y Suiza. México se encuentra en el lugar 36, bastante lejos del lugar que ocupan sus socios comerciales del TLC, Estados Unidos(1) y Canadá(11), y países como Chile (26) y Brasil(34) resultaron mejor posicionados o son más competitivos que México. Un aspecto positivo para México es que hemos mejorado nuestra competitividad en los últimos 4 años, pasando del lugar 42 al lugar 36. Un político optimista diría “No estamos en el fondo, y somos más competitivos que la mayoría de los países de América Latina”, mientras que un empresario realista probablemente se preguntaría “¿Por qué estamos en el TLC?” ¿Quién se beneficia por estar México en el TLC? ¿QUÉ SIGNIFICA SER COMPETITIVO A NIVEL INTERNACIONAL? El reporte analiza en cada país 8 categorías o sectores: Economía Doméstica, Internacionalización, Gobierno o Sector Público, Finanzas, Infraestructura, Administración (de empresas), Ciencia y Tecnología, y la Gente o condiciones de la población. * Profesor de la Jefatura de Ingeniería Industrial, Facultad de Ciencias Químicas de la UANL. e-mail: mpalomo@ccr.dsi.uanl.mx Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 3 �La competitividad mexicana en el siglo XXI Cada sector de competitividad se subdivide en criterios, en total 290. Es decir, son los criterios (y no los sectores) los que en forma agregada miden la competitividad de cada país. A continuación centraremos nuestra atención, como ejemplo y por estar más relacionados con el tema, en los sectores Administración de Empresas y Ciencia y Tecnología. El Sector administración considera los siguientes criterios: • La productividad, por persona, en dólares, • El costo de la mano de obra, evaluada por hora empleada • Los resultados en ventas, la relación precio/calidad, gastos en publicidad, credibilidad corporativa • La eficiencia administrativa, por medio de la creación de empresas, directores competentes, experiencia en negocios internacionales, nivel de competencia, seguridad e higiene en el trabajo, motivación de los trabajadores y capacitación, y • La cultura corporativa mide el proceso administrativo, la orientación al cliente, la cultura de mercadotecnia, el aspecto emprendedor, y responsabilidad social, entre otras. El sector ciencia y tecnología mide: • Los gastos en investigación y desarrollo, en millones de USD. • El personal de investigación y desarrollo, en cantidad y calidad, personal calificado en información tecnológica • La administración de tecnología, mide la cooperación tecnológica entre empresas e institutos de investigación, recursos financieros, desarrollo de tecnología, etcétera • El ambiente científico y tecnológico mide premios Nóbel nacionales, el enfoque de la investigación básica, el interés mostrado por la población hacia la ciencia y la tecnología. • La propiedad intelectual mide con varios criterios el número de patentes generadas u otorgadas. De alguna manera el Desarrollo Competitivo de los sectores evaluados son el resultado de acciones públicas y privadas, y si actualmente nos encontramos en una posición de pobre competitividad, esto se debe en gran parte a que los programas económicos de sexenio tras sexenio no han desarrollado dichos sectores. Los criterios anteriores nos indican que para que México sea competitivo como país, debe producir bienes y servicios que cumplan con 4 Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Miguel A. Palomo González las exigencias del mercado internacional, al mismo tiempo que mantiene y expande el ingreso real de la gente en el largo plazo. También significa que un país rico en recursos naturales (como es el caso de México) no necesariamente es competitivo. Es decir, son más importantes los procesos de transformación y entrega de bienes y servicios al mercado. Por otro lado, un país no compite nada más con bienes y servicios, también es importante competir con un sistema de educación y un sistema de valores. ¿QUÉ HAY QUE HACER PARA SER COMPETITIVOS? Hablar de que México como país debe ser competitivo, sin ver los puntos que lo conforman, puede reflejar una miopía. Por ejemplo, en las tablas I y II se compara la competitividad contra dos de sus factores (productividad y Gastos en I y D) y nos muestran lo complejo de las relaciones. Nuestra posición como país no es más que el reflejo de varias deficiencias históricas de nuestra cultura política, empresarial y social: la falta de un ambiente económico estable; una estructura económica poco flexible; pobre inversión en la infraestructura tradicional y la tecnológica; la falta de promoción del ahorro interno; una cultura exportadora poco agresiva; desequilibrio entre niveles de salarios, productividad e impuestos; aumento en las diferencias salariales y un debilitamiento de la clase media; falta de inversión en educación; y sobre todo el desequilibrio producto de haber desarrollado una economía local (proteccionista) contraria a una economía globalizada. TABLA I. Competitividad y productividad TABLA II. Competitividad y gasto en I y D País Competitividad Lugar Productividad USD/persona País Competitividad Lugar Gasto en I y D millones USD Luxemburgo 6 (1) 67,354 Estados Unidos 1 (1) 227,934 Bélgica 20 (2) 64,082 Japón 17 (2) 122,275 Estados Unidos 1 (3) 62,454 Canadá 11 (7) 9,362 Canadá 11 (10) 50,688 Brasil 14 (14) 5,876 Argentina 41 (28) 34,037 Argentina 41 (26) 1,466 México 36 (34) 24,452 México 36 (29) 886 Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 5 �La competitividad mexicana en el siglo XXI Si continuamos sin poder eliminar nuestras deficiencias a nivel individual, a nivel empresa y como país, el riesgo social y económico que está presente en el largo plazo es: una pérdida de la identidad como país con un enfoque preponderante del individuo hacia mejorar sus condiciones de vida, mas que en un compromiso de cambio social; sin importar si trabaja o no para una empresa mexicana; si se explotan o no los recursos mexicanos en beneficio del mexicano; y una atomización del capital mexicano, en número y en cantidad, preocupado más por salvaguardar su mercado regional (puesto que ya perdió su mercado nacional). Pero si en los últimos 100 años apenas logramos llegar hasta el nivel de competitividad actual, tal vez se requieren otros cien años para que logremos mejorar. Desgraciadamente estamos hablando de modificar la cultura actual del mexicano: de formar en las nuevas generaciones el concepto de “Competitividad Internacional del Trabajador Mexicano”, de fomentar la cohesión social junto con un sistema de valores, de establecer un sistema promotor de la cooperación entre empresas e institutos de investigación, de desarrollar personal competitivo en ciencia y tecnología, de apoyar a los empresarios con cultura global, espíritu emprendedor y visión “ganar-ganar”, de orientar nuestros esfuerzos hacia la mejora e innovación de procesos y productos competitivos, y de participar políticamente para así mejorar el sector público. Probablemente sea más ilustrativo el comentario del reporte del IMD que menciona que el desafío de México es: moverse de la posición de inversiones de bajo valor agregado (maquiladoras) hacia una de alto valor agregado. 6 Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Hojuelas de grafito en un hierro fundido gris: Análisis fractal y estadístico Fabiola Sánchez*, Moisés Hinojosa*, Virgilio González* .Abstract A statistical and fractal analysis of the graphite flakes in the microstructure of a gray iron is presented in this work. The morphological parameters equivalent diameter, area, perimeter, shape factor and length were determined by image analysis of optical micrographs. The statistical distributions of these parameters do not fit to gaussian curves, showing high skewness and dispersion. Fractal analysis was performed applying the box-counting method to the binary images of the flakes, the results show and quantify the fractal character of the graphite flakes. Two fractal dimensions were detected: the texture dimension associated to the fine irregularities of the flake boundaries, and the structure dimension, which describes the global morphological irregularity. The unusually high value of the structure dimension, D=1.71, seems to reflect the also unusually high average value of the shape factor. The cut-of length, which indicates the point of intersection of the structure and texture regimes, shows a value very similar to the average value of the parameter length. varían dentro de amplios intervalos respondiendo a factores como la composición química, rapidez de enfriamiento después del vaciado, tamaño y espesor de las piezas, práctica de vaciado, tratamiento térmico y parámetros microestructurales como la naturaleza de la matriz y la forma y tamaño de las hojuelas de grafito. Las *hojuelas adoptan diferentes patrones irregulares, o tipos. El tipo y tamaño de hojuela se determina de manera tradicional por simple comparación contra el patrón ASTM (American Society for Testing of Materials), norma A247. Esto se realiza mediante observaciones de microscopía óptica a 100X sobre muestras en condición de pulido a espejo, sin ataque químico. En general se habla de cinco tipos de hojuelas, denominados A, B, C, D y E, como se ve en la figura 1. INTRODUCCIÓN El hierro fundido gris1-3 es uno de los materiales más empleados, su nombre se debe a la apariencia de sus superficies al romperse. Esta aleación ferrosa contiene en general más de 2% de carbono y más de 1% de silicio, además de manganeso, fósforo y azufre. Una característica distintiva del hierro gris es que el carbono se encuentra en general como grafito, adoptando formas irregulares descritas como “hojuelas”, este grafito es el que da la típica coloración gris a las superficies de fractura en las piezas elaboradas con este material. Las propiedades físicas y en particular las mecánicas Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 Fig. 1. Tipos de hojuelas en los hierros grises, según la clasificación ASTM. * FIME-UANL, A.P. 076 Suc. “F”, Cd. Universitaria, San Nicolás de los Garza, N.L., Méx. 66450 hinojosa@gama.fime.uanl.mx 7 �Hojuelas de grafito en un hierro fundido gris: Análisis fractal y estadístico Las normas hacen referencia a ocho tamaños de hojuela, asignándoles números del 1 al 8, Tabla I. Tabla I Tamaños de hojuelas AFS*-ASTM** Tamaño Long. de las hojuelas más largas en pulg. A 100X. 1 4 o más 2 2-4 3 1-2 4 ½-1 5 ¼-½ 6 1/8- ¼ 7 1/16-1/8 8 1/16 o menos * American Foundrymen Society ** American Society for Testing of Materials Fig. 2. Copo de nieve de Von Koch En general para la mayoría de las aplicaciones se prefieren las hojuelas tipo A de tamaño “pequeño”, los tamaños grandes reducen la resistencia y ductilidad del hierro como resultado de interrumpir seriamente la continuidad del material. La geometría fractal se ha empleado para el análisis de una diversidad de elementos microestructurales como fronteras de grano7, dendritas8 y muchos otros. En general se combina con el análisis de imágenes, mismo que tradicionalmente se emplea para la determinación de parámetros morfológicos euclidianos en lo que se conoce como metalografía o materialografía cuantitativa. Como antecendente directo de este trabajo, Lu9 estudió las morfologías del grafito en distintos tipos de hierros fundidos aplicando relaciones área-perímetro, Montelongo aplicó un método similar a las dendritas en una aleación vaciada de aluminio. En nuestro trabajo se aplica el análisis fractal a las hojuelas de grafito mediante el método de conteo de celdas para la determinación de la dimensión fractal. Se realiza además un análisis estadístico de algunos parámetros morfológicos determinados por procedimientos convencionales de análisis de imágenes. El carácter irregular de las hojuelas de grafito se presta para el análisis mediante la geometría fractal. Esta geometría describe y cuantifica las formas irregulares que presentan los objetos en la naturaleza.4-6 La complejidad morfológica se cuantifica mediante el parámetro dimensión fractal, que indica la eficiencia con que un objeto llena el espacio en el que está contenido. A diferencia de la más conocida dimensión topológica o euclidiana, la dimensión fractal es fraccionaria y casi siempre mayor que la topológica. En la figura 2 se muestra el objeto fractal llamado copo de nieve de Von Koch, la dimensión fractal de su curva perimetral es D=1.2618. 8 Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Fabiola Sánchez Cabrera, Moisés Hinojosa, Virgilio González EXPERIMENTACIÓN El material empleado en el presente trabajo es una fundición de hierro gris cuya composición química, determinada por espectroscopía de emisión óptica, se presenta a continuación (% peso): C, 3.72; Si, 2.61; Mn, 0.71; P, 0.15; S, 0.128;Cr, 0.143. El contenido de carbono se determinó en un analizador de carbono (LECO Carbon Analyzer). Se prepararon muestras para observación metalográfica utilizando lijas, el pulido final se realizó mediante suspensión de diamante de 0.25 µm, no se realizó ataque químico. Las observaciones de la microestructura se llevaron a cabo en un microscopio óptico de platina invertida conectado a un equipo analizador de imágenes LEICA Quantimet 520. Estas observaciones se realizaron a 100 y 200X, se capturaron imágenes digitales grises de 256 tonos a 512 x 480 pixeles. La resolución de estas imágenes digitales fue de 0.952 y 0.479 µm/pixel para las magnificaciones de 100 y 200X, respectivamente. La captura de imágenes se llevó a cabo de manera tal que el mismo campo observado a 100X se cubriera mediante cuatro imágenes a 200 X. El parámetro diámetro equivalente se obtiene mediante la relación:  4A  De =    π  1 2 El parámetro longitud, L, corresponde al máximo diámetro de Feret, que a su vez es la distancia entre dos rectas paralelas tangentes al objeto medido. El análisis fractal se realizó mediante el método de conteo de celdas o box-counting aplicado a las imágenes binarias. En este método la imagen se cubre con una serie de mallas cuadradas de tamaño δ, se cuentan las celdas que incluyen alguna parte de las hojuelas, variando el tamaño δ se obtiene la distribución de N(δ). Para objetos fractales se tiene que N(δ) ~ δ -D de donde se puede obtener la dimensión fractal, D, como la pendiente del gráfico logarítmico de N(δ) contra δ. El procedimiento fue adaptado para realizarse mediante un programa computacional, figura 3. Mediante procedimientos de edición de imágenes se detectaron y aislaron las hojuelas de grafito en las imágenes grises para obtener imágenes binarias a partir de las cuales se determinaron diversos parámetros morfológicos. Los parámetros medidos fueron: diámetro equivalente, De; área, A; perímetro, P; factor de forma, ff; y longitud, L; estas mediciones se realizaron para las magnificaciones de 100 y 200X. El parámetro factor de forma está definido por la relación siguiente: ff = 1 P2 4π A Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 Fig. 3. El método de box-counting, ver texto. 9 �Hojuelas de grafito en un hierro fundido gris: Análisis fractal y estadístico RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la Fig. 4(a) se muestra una micrografía típica a 100X, se aprecian las hojuelas de grafito, identificadas como hojuelas tipo A de tamaños 3 a 5, de acuerdo a la norma ASTM A247, en la figura 4(b) se muestra la correspondiente imagen binaria obtenida después del proceso de edición. Las figs. 4(c) y 4(d) muestran el aspecto de las hojuelas a 200X en las modalidades gris y binaria, respectivamente. En algunos campos de observación se detectó además la presencia de algunas hojuelas de tipo C. Esta clasificación del tipo y tamaño de hojuela aunque es muy rápida es muy subjetiva y cualitativa. corresponden al total de hojuelas analizadas, en este caso todas las mediciones incluidas se determinaron en las imágenes de 100X. Cualquiera de estos parámetros morfológicos cuantitativos puede ser utilizado para describir las características de las hojuelas de grafito, proporcionado una información más clara y precisa que la simple clasificación como “hojuela tipo A de tamaño 3 a 5” obtenida mediante la norma ASTM. Sin embargo es importante considerar las distribuciones estadísticas de estos parámetros cuantitativos, sobre todo si se toma en cuenta la gran dispersión de tales parámetros expresada por su desviación estándar. Tabla II Estadísticas de los parámetros morfológicos de las hojuelas de grafito Promedio Longitud (µm) 26.8 22.8 Perímetro (µm) 100.9 132.2 2 a) c) b) d) Fig. 4. (a) Microestructura típica mostrando las hojuelas de grafito, 100X. (b) Imagen binaria correspondiente a (a) (c) Hojuelas a 200X (d) Imagen binaria correspondiente a (c) En la Tabla II se muestran los resultados concentrados de los diversos parámetros morfológicos determinados, estos resultados 10 Desviación estándar Área (µm ) 124.4 211.3 Diámetro equivalente (µm) 10.6 6.8 Factor de forma 7.2 7.6 Nótese en la Tabla II que para todos los casos la desviación estándar es del mismo orden que la media, con el caso extremo del área, en el que la desviación estándar es casi el doble que el promedio. Un análisis más completo requiere conocer la forma de las distribuciones estadísticas. En la figura 5 se muestran los histogramas correspondientes a las distribuciones estadísticas de los parámetros longitud, perímetro, área y diámetro equivalente. En dichos histogramas se indica la media y la desviación estándar, mostrándose además el ajuste a Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Fabiola Sánchez Cabrera, Moisés Hinojosa, Virgilio González una distribución normal. La primera observación interesante es que las distribuciones no se ajustan a la forma gausiana en ninguno de los casos, las distribuciones no son normales, ni siquiera son acampanadas, son más bien sesgadas. Fig. 6. Resultado del análisis fractal mediante conteo de celdas. Fig. 5. Distribuciones estadísticas de los parámetros morfológicos En la figura 6 se muestra el resultado del análisis fractal mediante el método de conteo de celdas, para una imagen típica de 100X. Los datos indican la existencia de dos regímenes con dos diferentes dimensiones fractales. En la región correspondiente a tamaños de celda finos se manifiesta una dimensión fractal con valor de 1.5, mientras que en la región de tamaños de celda grandes la dimensión fractal tiene el valor de 1.71. Estos valores indican una mayor “rugosidad” en la región de mayores tamaños de celda o menor resolución con respecto a la obtenida en la región de mayor resolución. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 Los dos regímenes detectados se interceptan en el punto llamado normalmente longitud de quiebre (cut-off length), indicado en la figura con el símbolo δc. Las dos dimensiones fractales detectadas pueden interpretarse en los términos propuestos por Kaye [10] e Hinojosa [7], podemos identificar la dimensión existente en las escalas finas como la dimensión de textura, que refleja los detalles finos de la curva perimetral de las hojuelas, es decir, la interfase entre el grafito y la matriz. La dimensión que se manifiesta en las escalas menos finas puede interpretarse como la dimensión de estructura, asociada a la irregularidad morfológica global de las hojuelas de grafito. El valor inusualmente alto, 1.71, de la dimensión de estructura puede relacionarse a la gran irregularidad morfológica y de distribución de las hojuelas, este valor puede además estar relacionado con el factor de forma, que también es inusualmente alto, según se indica en la Tabla II. El valor de la longitud de quiebre en la figura 6 corresponde a un tamaño de celda de 29 pixeles, que para la magnificación de 100X equivale a un tamaño de 27 µm. Resulta tentador asociar este valor al promedio del parámetro longitud, cuyo valor es de 26.8 µm según se indica en la tabla II, 11 �Hojuelas de grafito en un hierro fundido gris: Análisis fractal y estadístico sin embargo la alta dispersión de este parámetro indicada por su desviación estándar obliga a considerar con reservas tal correlación. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen el apoyo otorgado por el Conacyt y la UANL a través del programa PAICYT. CONCLUSIONES El análisis estadístico de las hojuelas de grafito revela que las distribuciones de los parámetros longitud, perímetro, área, diámetro equivalente y factor de forma no se ajustan a la distribución normal, presentando más bien una distribución sesgada. Estas distribuciones muestran una gran dispersión, del orden del valor promedio en la distribución. El análisis fractal realizado corrobora la aplicabilidad de los conceptos de geometría de fractales para describir la irregularidad de las hojuelas. Efectivamente se encuentra que las hojuelas pueden describirse como fractales naturales. Se detectó la existencia de dos dimensiones fractales. En los niveles finos la dimensión de textura describe la irregularidad del borde de las hojuelas, mientras que la dimensión de estructura se manifiesta en los niveles menos finos y refleja la morfología general de las hojuelas. El valor inusualmente alto de la dimensión de estructura se correlaciona bien con el también inusualmente alto valor del parámetro morfológico factor de forma. Si bien no es posible establecer una relación definitiva entre los parámetros fractales y la microestructura, se encuentra que el valor de la longitud de quiebre es muy cercano al valor promedio del parámetro longitud. 12 REFERENCIAS 1. Metals Handbook Vol. 1, “Properties and Selection: Irons and Steels”. American Society for Metals, p. 3-73, 1985. 2. Apraiz Barreiro, José. “Fundiciones” 3ª. Ed., Ed. Dossat, 1981. 3. Metals Handbook Vol. 15, “Castings”, American Society for Metals, p. 627-661, 1985. 4. Mandelbrot, B.B., “Fractals: Form, Chance, and Dimension”, W.H. Freeman and Co. San Francisco, 1977. 5. Mandelbrot, B.B., “The Fractal Geometry of Nature”, W.H. Freeman and Co. New York, 1982. 6. Barnsley, M. “Fractals Everywhere”. Academic Press, Inc. San Diego, 1988. 7. Hinojosa, M. Tesis Doctoral, Universidad Autónoma de Nuevo León, 1996. 8. Montelongo O. Tesis de Maestría, Universidad Autónoma de Nuevo León, 1998. 9. Lu S. Z. y Hellawell, A. Acta Metallurgica et Materialia, Vol. 42, No. , pp 4035-4047, 1994. 10. Kaye, B. H. “Multifractal Description of a Rugged Fineparticle Profile. Part Char. I, pp 1421, 1984. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Generación de código de maquinado en 3D para modelos basados en mallas F. Eugenio López G. *, Rafael Colás O. * Francisco Ramírez C.*,Klaus Rall** Abstract The evolution of CAD/CAM (computer aided design / computer aided manufacturing) systems has enabled more complex parts to be modelled. Today, most of the modelled parts are more than grouped geometric primitives (points, arcs, lines, etc), but complex shapes defined trough three dimension surfaces, that can not be directly processed by the tool-machine control. Hence, there is a need to create methods to allow the machining process. This article presents an approach to generate numerical control code (NC code) from 3D meshes geometries for a 2 ½ axis milling machine. First the theoretical constrains of 3D machining are explained. Then a method based on mesh geometries and unit vectors is presented. The results of this method were obtained by means of computer simulations. Finally, a series of proposals for the improvement the proposed method are presented. Key words: CAD/CAM, geometric modelling machining, interpolation, CNC. INTRODUCCIÓN diferentes trayectorias y formas geométricas en máquinas-herramienta adecuadas. Cada día se incorporan al mercado sistemas de diseño mecánico por computadora (CAD / CAM por su nombre en inglés) con mejores capacidades que permiten construir modelos geométricos rápida y eficientemente con superficies de forma libre. El implementar estos programas de diseño geométrico en una planta implica no solamente la transferencia de datos sin complicaciones de formato entre diferentes plataformas computacionales, sino también que las máquinas-herramienta estén capacitadas para interpretar los diferentes formatos de datos y maquinar dichas geometrías. El proceso de generación de código NC debe incluir el dominio de las bases teóricas para implementar óptimamente A menudo ocurre *que las características de procesamiento de una computadora sobrepasan las del control de una máquina-herramienta. Esto significa que, para la mayoría de los programas de diseño mecánico, se supone una máquinaherramienta de características adecuadas a él, lo cual normalmente no sucede, ya que el desarrollo del ámbito computacional es de mucho mayor Ingenierías, Enero-Marzo 2001 Vol. IV, No.10 * Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica UANL. ** Departamento de Materiales y Automatización, TUHH, Alemania. 13 �Generación de código de maquinado en 3D para modelos basados en mallas velocidad que el de las máquinas-herramienta. Esto sucede básicamente por las siguientes razones: • • • • La computadora se ha convertido en un producto casero, por lo que el número de personas a nivel mundial trabajando sobre desarrollos y mejoras para computadoras es mucho mayor al de las máquinas-herramienta. Tanto la construcción como los códigos de programación para una máquina-herramienta están casi en su totalidad estandarizados mundialmente (salvo un grupo pequeño de códigos específicos). Lo cual no ocurre con las computadoras cuyos estándares son determinados prácticamente por el momento de mercado. El costo de venta de una máquina-herramienta es mucho mayor que el de una computadora, y en consecuencia las capacidades innovativas en las nuevas generaciones de máquinasherramienta suceden a intervalos mayores. El atraso tecnológico de algunos países con respecto a otros obliga a que en muchas empresas se trabaje con máquinas-herramienta parcial o totalmente obsoletas. Existen casos en los que es deseable utilizar éstas geometrías ya construidas con el propósito de fabricar: • prototipos rápidos, • moldes para maquetas, • modelos con especificaciones no rigurosas de exactitud Sin embargo, existe poca -y en algunos casos nula- compatibilidad entre los formatos de datos que manejan los sistemas de CAM (normalmente formatos no estandarizados especificados por el fabricante) y los de las geometrías tridimensionales de propósito diferente al maquinado. Los fabricantes de sistemas de CAM usualmente ofrecen módulos (que se compran por separado) de conversión entre formatos. Sin embargo, la efectividad de ellos depende en gran medida de la geometría a convertir, ya que éstas tienen que cumplir condiciones de interpolación y construcción. En muchos casos esas condiciones no se cumplen y la conversión es defectuosa o mala, dejando cuerpos de superficies no cerradas o con condiciones ambiguas de volumen. El problema La solución Hoy en día es frecuente encontrar modelos tridimensionales hechos por computadora con propósitos diferentes a los de maquinado, compuestos de geométricas más complejas que las líneas y arcos. Ejemplos de ello son las geometrías que se usan en análisis de elemento finito, representación tridimensional, sistemas de realidad virtual, animaciones para video, etc. Estas geometrías tienen una estructura de datos que se almacena en disco en formatos compuestos por coordenadas de puntos, superficies y vectores, formando mallas. Como solución se propone el análisis directo de las superficies considerando que las geometrías están construidas en base de mallas, calculando la posición de la herramienta en donde se desea que la máquina haga el trabajo de maquinado. 14 El modelo geométrico a maquinar puede ser generado por diferentes medios de construcción. Ya sea a partir de la salida de una máquina de coordenadas o directamente del modelo conceptual implementado y mejorado con un sistema de diseño por computadora. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �F. Eugenio López G., Rafael Colás, Francisco Ramírez C., Klaus Rall Los algoritmos de generación de caminos de maquinado implementados en sistemas de CAD parten de la construcción del modelo geométrico en base a curvas determinadas matemáticamente. La interpolación y el cálculo de la trayectoria de la herramienta se basa en la creación de curvas paralelas en donde la herramienta la sigue tangencialmente. Ya que solamente los controles modernos son capaces de procesar curvas complejas (esencialmente las llamadas NURBS, cuyo nombre proviene de las siglas en inglés “Non-Uniform Rational B-Splines”. Curvas matemáticas parametrizadas definidas por puntos de control, y forman parte de la técnica moderna para el diseño de geometrías en computadora) es necesario encontrar un método de interpolación sencillo que pueda ser procesado por un control no moderno. El método de generación de trayectorias de herramienta a partir de los modelos geométricos en base de mallas permiten prescindir de interpolaciones complejas, ajustándose únicamente a la calidad de la malla. en donde la superficie triangular i tiene tres vértices, de tal manera que ésta puede ser representada por tres puntos: Supi = [Pai, Pbi, Pci] (2) en donde Pai, Pbi y Pci son índices de un vector de puntos P, que tienen componentes en los ejes de coordenadas cartesianas: = [Pai.x, Pai Pbi = [Pbi.x, Pci = [Pci.x, Pci.y, Pci.z] Pai.y, Pbi.y, (3) Pai.z] Pbi.z] Un volumen cerrado puede ser representado con el esquema anterior, en donde existe un vector normal para cada superficie indicando el sentido hacia afuera del volumen, véase figura 1 Ni = [Ni.x, Ni.y, Ni.z] (4) MODELACIÓN VOLUMÉTRICA Mallas triangulares como elemento de construcción El modelo geométrico original a ser maquinado puede ser aproximado a un conjunto de mallas triangulares, sobre las cuales se planea el camino de la herramienta de corte. Una malla triangular puede ser definida como un conjunto de superficies triangulares, las cuales tienen vértices en común. La malla puede ser representada como un vector de m superficies: Malla [m] Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 (1) Fig. 1. Representación de volumen por medio de una malla triangular. Los vértices son 8 y el número de caras triangulares y vectores normales es 12. 15 �Generación de código de maquinado en 3D para modelos basados en mallas Bajo ese principio se construyeron las superficies de primitivas geométricas y superficies de formato libre de la figura 2. Condiciones de tangencia Al margen de las aplicaciones en otros campos, los modelos de malla pueden ser usados también para la generación de código NC. A continuación se presenta un método para encontrar las posiciones de la herramienta de corte (CLF) sobre un material, partiendo de que ambos cuerpos son modelos de malla, y considerando las siguientes entidades geométricas: h malla del cortador de la herramienta malla de la pieza m r un rayo en dirección (0,0,-1) a) primitiva geométrica El centro de la malla de la pieza tiene una posición conocida pos y coordenadas de límite que pueden representarse como un arreglo lim de tamaño 2. m tiene una posición dada por m = [m.pos.x, m.pos.y, m.pos.z] las coordenadas min y max de m son m = [lim1, lim2], b) superficie libre (5) en donde Fig. 2. Geometrías construidas en base a mallas triangulares El número de superficies de la malla determina la precisión del modelo y su orden es de miles. Por razones de espacio no se presentan los valores numéricos de los modelos. Es frecuente encontrar este tipo de construcciones para aplicaciones de elemento finito, como por ejemplo análisis estructural, en donde las ecuaciones diferenciales se discretizan y se encuentran valores para cada línea. 16 lim1 = [lim1.x, lim1.y,lim1.z] (5a) lim2 = [lim2.x, lim2.y,lim2.z] (5b) Lo cual permite trazar un conjunto de rayos desde cada vértice de cada superficie de la malla de la herramienta y determinar su punto de encuentro con la malla de la pieza, como puede ver en la figura 3. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �F. Eugenio López G., Rafael Colás, Francisco Ramírez C., Klaus Rall Código NC para dos y tres dimensiones El movimiento simultáneo de los ejes de la máquina-herramienta define el número de ejes de la misma. En consecuencia, el código NC debe estar supeditado a esta limitante. Para una fresadora de 2 ½ ejes, es posible programar la trayectoria de la herramienta en el plano XY, XZ o YZ. Para una máquina de tres ejes, los movimientos programados son en XYZ, mientras que para máquinas de más de tres ejes los movimientos programados pueden incluir simultáneamente el movimiento de un mecanismo adicional como por ejemplo la rotación de la mesa o el ángulo de inclinación del eje de la herramienta. Fig. 3. Proyección de rayos desde la malla de la herramienta hasta las superficies de la pieza. La tangencia de la herramienta estará determinada por el punto de encuentro en la superficie de la malla m del rayo de menor distancia. Esta distancia será entonces la altura adecuada en el eje Z de la máquina-herramienta que deberá ser programada en el código NC. Para cada posición durante el avance de la herramienta se traza el conjunto de rayos y se calcula el nuevo valor de tangencia. CONDICIONES TEÓRICAS DE MAQUINADO El aspecto geométrico de un programa de NC involucra no solamente el contacto de la herramienta con la pieza, sino además el orden del recorrido de la herramienta por todos estos puntos, considerando en dónde la herramienta tiene que retirarse de la acción de corte y en dónde debe volver a atacar el material. En esta sección se explican las formas básicas para la planeación de dichos movimientos. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 Para lograr el maquinado de una superficie completa es necesario implementar una estrategia de maquinado. La estrategia es la determinación de la sucesión de curvas de maquinado de dos dimensiones que en conjunto logran conformar con el mínimo de error la geometría que se desea reproducir en el material. Las formas clásicas de las estrategias planares de maquinado son tres: unidireccional, zig-zag y concéntrica según se puede observar en la figura 4. La estrategia unidireccional considera el corte de herramienta en una sola dirección, mientras que la de zig-zag lo hace en forma bidireccional. En la forma unidireccional la herramienta se levanta del plano de corte al final de la trayectoria y se recorre rápidamente al inicio de la siguiente trayectoria la cual inicia una vez que la herramienta se coloca lentamente en contacto con el material y se puede empezar a cortar. Por contraste, la estrategia de zigzag considera el corte principal en ambas direcciones, lo que permite el contacto continuo de la herramienta sin que ésta tenga que perder tiempo en establecer una nueva posición de corte, hasta que todo el camino ha sido recorrido, como se muestra en la figura. 17 �Generación de código de maquinado en 3D para modelos basados en mallas recorridos de herramienta en vacío somete al material y a ésta a esfuerzos provocados por los cambios de temperatura. a) unidireccional (a) b) zig-zag c) concéntrica Fig. 4. Estrategias clásicas de maquinado. La estrategia concéntrica corta también en forma continua, solamente que en este caso, a lo largo de todo el contorno, ya sea desde el centro hacia los límites externos, o desde ellos hacia el centro como se muestra en la figura 5. Para probar el método propuesto se utilizó el corte en forma unidireccional, pues presenta la ventaja de ser relativamente simple en su implementación y es fácil de modularizar. Sin embargo, el proceso de corte alternado con 18 (b) Fig. 5. Aplicación de la estrategia concéntrica de maquinado. a)estrategia, b)proyección sobre los puntos de tangencia Las estrategias de corte continuo tienen la ventaja de remover mayor cantidad de material en menor tiempo, mantienen la herramienta continuamente en el proceso de corte y por lo tanto tienen un mayor rendimiento. Sin embargo, tales recorridos requieren controles NC con suficiente capacidad de memoria para albergar un programa Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �F. Eugenio López G., Rafael Colás, Francisco Ramírez C., Klaus Rall completo y por lo tanto las geometrías no son relativamente complejas. Una geometría a maquinar puede ser modularizada fácilmente en uno o varios programas NC, adaptándose de esta manera a la memoria disponible en el controlador de la máquina. Modularizar un programa NC que mantiene a la herramienta en corte continuo requiere de decisiones adecuadas para la inserción de instrucciones de retirada de herramienta en lugares geométricos adecuados, lo cual no siempre es posible sin impactar en el acabado superficial y en consecuencia no puede hacerse por medios completamente automáticos. (a) VERIFICACIÓN Y RESULTADOS Comprobación usando un sistema de CAD/CAM Para verificar el código NC generado se hizo una simulación de maquinado con un sistema de CAD/CAM utilizando SurfCAM v6.1b. La figura 6 muestra la simulación del maquinado hecha con el programa SurfCAM de Sirius v4.0.2 para la verificación de código NC. El programa aceptó sin problemas el código NC generado, lo cual implica cero errores de sintaxis, y posiciones de planos de trabajo válidos. El análisis de colisiones AnySIM reporta que no existe ninguna colisión, ni condiciones de corte inválidas (por ejemplo enterramiento de herramienta). Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 (b) Fig. 6. Verificación del método (a) Modelo de un rostro humano creado con mallas de superficies triangulares que se utilizó para comprobar el método. (b) Simulación del programa NC para el maquinado. 19 �Generación de código de maquinado en 3D para modelos basados en mallas CONCLUSIONES • Centro de maquinado EMCO VMC 300 El presente trabajo presenta un método para la generación de código NC a partir de geometrías de superficie libre y las creadas para diferentes aplicaciones a las de diseño exacto de productos. Adicionalmente se explican las razones para seleccionar una estrategia de maquinado en particular de acuerdo a diferentes casos. • Licencia de software SurfCAM v 6.1b Por medio de una simulación se comprueba que el método propuesto es realizable. Algunos aspectos que pueden verse involucrados en el problema se dejan como propuesta de estudio posterior: • El análisis del acabado real del maquinado de la pieza producida con respecto a la malla teórica y el del Departamento de Materiales y Técnicas de Automatización de la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania: • Control simulador SIEMENS 640D • Computadora Pentium dual 500Mhz • Sistema de simulación AnySIM v2.0 Los autores agradecen la colaboración del Dr. Moisés Hinojosa en la revisión del manuscrito. REFERENCIAS • Estrategias de maquinado para 3 o mas ejes 1. Foley, James D. Computer Graphics Principles and Practice. Addison Wesley, 1996. • Análisis de los parámetros de corte para diferentes materiales 2. Piegl, Les The NURBS Book. Springe Verlag, 1997. • Interpolación para continuidad geométrica 3. Klein, Friedrich. NC-Steurung für die 5-achsige Fräsbearbeitung auf der Basis von NURBS. Shaker Verlag. Ph.D. Dissertation, Technische Hochschule Aachen, 1995. El método de maquinado se presenta como propuesta de trabajo en el Centro de Manufactura de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. RECONOCIMIENTOS El presente trabajo fue realizado por los autores* como parte de su proyecto de investigación del Doctorado de Materiales FIME-UANL bajo el apoyo de PROMEP, utilizando las instalaciones del Centro de Manufactura Integrada por Computadora de la FIME-UANL: 20 4. SINUMERIK 810M. User’s guide. SIEMENS AG, 1990. 5. EMCVMC-300 Vertical Milling Center. User’s guide. EMCO MAIER GmbH, 1993. 6. SurfCAM v6.1B. User’s guide, 1994. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Ajuste de datos experimentales por medio de mínimos cuadrados Parte I Salvador Acha Daza*, Diana Acha Izquierdo* Abstract In the present work we try to show in simple terms the curve fitting approach to experimental data, using the concept of minimum squares. In many engineering and science applications, models are linear in the coefficients; which meas that an explicit solution to the problem can be obtained. When redundancy exists, this means a larger number of observations than coefficients to be determined, it can be established under appropriate statistical considerations a significance test for the parameters of the proposed model, this topic will be covered in part II. discutido con detalle en el apartado 1. Al final se presentan* las conclusiones del trabajo y en apéndices se extiende el material para incluir pruebas de significación estadística lo cual debe complementar el análisis y agrega valor al modelo obtenido bajo el criterio de los mínimos cuadrados. DESARROLLO DE ECUACIONES PARA EL CÁLCULO DE LOS COEFICIENTES Con el fin de establecer la nomenclatura general se considera que se tiene un conjunto de n pares de observaciones (xi, yi). En un plano x-y se puede visualizar la distribución de observaciones usando un diagrama de dispersión, figura 1. Keywords: minimum square, curve fitting. Es frecuente el problema de tener un conjunto de mediciones y desear ajustar los datos observados a funciones que describan la relación entre la variable dependiente y la variable independiente. El problema original parece estar asociado al nombre de Gauss quien trató de ajustar curvas a datos experimentales obtenidos en observaciones astronómicas. En nuestros días el planteamiento permite establecer un modelo matemático basado en optimización, para dar solución al problema de calcular los coeficientes que satisfacen el criterio de mínimos cuadrados. El presente artículo muestra de forma sencilla la solución matricial del problema, ilustrando la forma de llegar a una expresión cerrada de la solución. Con ejemplos sencillos se tiene una comprobación al aplicar en forma directa la solución presentada. En el apartado 1 se desarrollan las ecuaciones para el cálculo de los coeficientes, después en el apartado 2 se discuten dos ejemplos, en uno se muestran las transformaciones para lograr un modelo como el Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 x εi INTRODUCCIÓN x x x Fig. 1. Diagrama de dispersión, observaciones en el plano x-y. Como se muestra en la figura 1, para cada observación se tiene un valor teórico expresado por la ecuación de la función. Así, se puede hablar de un error o "desajuste" a la diferencia entre el valor observado y el valor teórico. Al sumar los errores al cuadrado, se tiene SS. * Programa Doctoral en Ingeniería Eléctrica FIME-UANL. 21 �Ajuste de datos experimentales por medio de mínimos cuadrados: Parte I n SS = ε12 + ε 22 + ! + ε 2n = ∑ ε i2 (1) i =1 Al igualar a cero las componentes del gradiente y en forma matricial: [(y 1 En el caso particular cuando los datos pueden ser descritos por una recta, y = a1x + ao, se requieren los coeficientes a1 y ao. Los mejores coeficientes serán aquellos que minimizan el cuadrado de los errores, dando lugar al método de mínimos cuadrados. El gradiente de SS igualado a cero será la solución buscada. De la figura 1:  x1     x 2  = [0]  x 3    x 4 (5.a) [(y − a x − a ) (y − a x − a ) (y − a x − a ) (y − a x − a )] 1 ε i = y iobs − y iteórica = y iobs − (a 1 x i + a o ) − a1 x1 − a2 ) (y 2 − a1 x 2 − a2 ) (y 3 − a1 x 3 − a2 ) (y 4 − a1 x 4 − a2 )] ... 1 1 o 2 1 2 o 3 1 3 o 1  1    = [0 ] 1    1  (2) Para el caso particular de n = 4 observaciones, la suma SS del cuadrado de los errores: ( − a x1 − a o )2 + (y 2 − a x 2 − a o)2 + 2 2 ... (y 3 − a x 3 − a o ) + (y 4 − a x 4 − a o ) (3) SS = y 1 1 1 1 1 1 o 2 ∂ SS = − 2 (y1 − a1 x1 − ao ) x1 − 2 (y 2 − a1 x 2 − ao ) x 2 − ∂ a1 ... 2( y 3 − a1 x 3 − a 0 ) − 2 (y 4 − a1 x 4 − a o ) x 4 ∂ SS = − 2 (y1 − a1 x1 − ao ) (1) − 2 (y 2 − a1 x 2 − ao ) (1) − ∂ ao ...2 (y 3 − a1 x3 − ao ) (1) − 2 (y 4 − a1 x 4 − ao )(1) 1 2 o 3 1 3  x1  x2 x3  x4 (4) y las componentes del gradiente (4) se obtienen como: 22 Las formas anteriores (5.a) y (5.b) se pueden escribir en una sola expresión matricial: [(y − a x − a ) (y − a x − a ) (y − a x − a ) (y − a x − a )] El gradiente de SS:  ∂ SS   ∂ a  0  ∇SS =  1  =    ∂ SS  0  ∂ a o  (5.b) 1 1 o 1 4 4 o 4 1 1  = [0 1  1 1 4 0] (6) y al transponer (6):  x1 x2 x3 1 1 1   y1 − a1 x1 − ao    x4   y 2 − a1 x 2 − ao  0 = 1   y3 − a1 x3 − ao  0    y 4 − a1 x 4 − ao  (7) Se puede arreglar (7) y obtener una forma condensada de la solución para a1 y ao. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 o �Salvador Acha Daza, Diana Acha Izquierdo  y1  x1     x 1 x 2 x 3 x 4   y 2  x 2  1 1 1 1   y  −  x3   3  y 4  x 4  1.0  1.8  x=  2.0   3.0   1   1  a1   0 = 1 a o   0   1  1.0   3. 0  y=  1.8    2.9 (8) Llamando A a la matriz que tiene la información de la medición en variable independiente x, como At a la matriz que presenta en forma de renglones las columnas de A y al vector de información de medición en la variable dependiente y, se tiene: A t (y − A a) = 0 (9) At y − AtA a = 0 (10) con solución: ( a = At A ) −1 At y (11) La dimensión de A depende de n número de observaciones y del número de coeficientes a determinar. EJEMPLOS a) Para ilustrar la aplicación de (11) se propone los siguientes pares de valores medidos, para la variable independiente x y el correspondiente valor de la variable dependiente y. xi yi 1.0 1.0 1.8 3.0 2.0 1.8 3.0 2.9 Los arreglos de información, para n = 4: Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 1.0 1.8 A= 2.0  3.0 1 1 1  1 1.0 1.8 2.0 3.0 At =  1 1 1  1 1.0 1.8 1 . 0 1 . 8 2 . 0 3 . 0    At A =  1 1 1  2.0 1  3.0 −1  0.49261 t [A A] = − 0.96059 1 1 17.24 7.80 = 1  7.80 4.00  1 − 0.96059 2.12315  1.0    1.0 1.8 2.0 3.0 3.0  18.7  = At y =  1 1 1  1.8   8.7  1   2.9 [ ] −1 t  a1  t A y a  = A A  o  a1  17.24 7.80 a  =  7.80 4.00   o  −1 18.7   8.7    23 �Ajuste de datos experimentales por medio de mínimos cuadrados: Parte I  a 1  0.85468 a  = 0.50837   o  Dato Con solución para los coeficientes a1 y ao, que resultan en la recta y = 0.85468 x + 0.50837. Una gráfica de la recta ajustada y de los valores observados se muestra en la figura 2. 4 3.5 3 x(i) Ln[x(i)] y(i) Ln[y(i)] 1 1.00000 0.00000 148.00 4.99721 2 2.00000 0.69315 1487.00 7.30452 3 3.00000 1.09861 3807.00 8.24460 4 4.00000 1.38629 10498.00 9.25894 5 5.00000 1.60944 17551.00 9.77287 6 6.00000 1.79176 34057.00 10.43579 7 7.00000 1.94591 48905.00 10.79763 8 8.00000 2.07944 76987.00 11.25139 9 9.00000 2.19722 109193.00 11.60087 10 10.00000 2.30259 147413.00 11.90099 2.5 Matriz de información A usando Ln (x) 2 1.5 0.00000 1.00000 1 0.69315 1.00000 1.09861 1.00000 1.38629 1.00000 1.60944 1.00000 1.79176 1.00000 1.94591 1.00000 2.07944 1.00000 2.19722 1.00000 2.30259 1.00000 0.5 0 -0.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Fig. 2. Gráfica de función ajustada y = 0.85468 x + 0.50837 y las mediciones. b) Modelo no-lineal, observaciones originales (x,y) y transformaciones logarítmicas, pag. 123, Ref. [1]. La matriz A transpuesta 0.00000 0.69315 1.09861 1.38629 1.60944 1.79176 1.94591 2.07944 2.19722 2.30259 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 24 Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Salvador Acha Daza, Diana Acha Izquierdo Dato Aty 1 158.68420 2 95.56481 Coeficientes solución a(i) 1 2.96514 2 5.07782 Fig. 4. Datos observados y vs. x, Ejemplo 2. Fig. 3. Ajuste de datos transformados a una forma lineal Ln[y] = 2.96514 Ln[x] + 5.07782. Para este segundo ejemplo se observa que una transformación logarítmica en ambas variables permite tener un problema lineal de dos coeficientes. El ajuste que se logra se puede observar en la figura 3. En las figuras 4 y 5 se muestran los datos originales y el efecto de la transformación logarítmica sobre los datos originales. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 Fig. 5 Datos transformados Ln[y] vs. x, Ejemplo 2. 25 �Ajuste de datos experimentales por medio de mínimos cuadrados: Parte I CONCLUSIONES REFERENCIAS En el trabajo se han presentado las ideas fundamentales para el ajuste de datos experimentales a polinomios o formas no lineales, que forman un sistema lineal en los coeficientes. Se desarrolló de manera detallada el procedimiento para obtener las fórmulas matriciales generales las cuales permiten resolver este importante problema en la práctica de la ingeniería y de la ciencia. Al tener un mayor número de mediciones, se aumenta la REDUNDANCIA y se puede aplicar pruebas de hipótesis sobre los coeficientes y detección de datos erróneos. También se puede asignar un mayor peso o "credibilidad" que refleje la calidad de la medición; con este procedimiento se obtiene el resultado que se conoce como mínimos cuadrados ponderados. 1. Stephen A. DeLurgio, Forecasting Principles and Applications, McGraw-Hill International Editions, 1998. 26 2. Masterton, Slowinski, Elementary Mathematical Preparation for General Chemistry, Saunders Golden Series, 1974. 3. V. P. Spiridonov, A. A. Lopatkin, Tratamiento Matemático de Datos Físico-Químicos, Editorial MIR, Moscú, 1973. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Autoafinidad de superficies de fractura en materiales plásticos♦ Martín Edgar Reyes Melo* Carlos Guerrero Salazar* Abstract The self-affine behavior of fracture surfaces of polymeric materials was qualitative and quantitatively determined. SEM images of fracture surfaces of both isotactic polypropylene (iPP) and polystyrene (PS) shown Chevron marks at several magnifications. In addition, for polystyrene the mirror and Hackel zones were also observed. For quantitative analysis, the average roughness exponent, ζ, of height profiles generated by AFM images, was estimated applying the variable bandwidth method. Values of ζ=0.788 were obtained for i-PP. In PS ζ=0.810 for Hackel zone and ζ=0.805 in mirror zone. These results are in very good agreement with the claimed universal exponent of 0.8 reported in the literature for other non-polymeric materials. Keywords: Self-Affinity, surface, roughness exponent,♦ plastic materials. fracture, INTRODUCCIÓN Las superficies de fractura contienen valiosa información acerca de los mecanismos que la generan, así como de la relación existente entre microestructura y propiedades mecánicas. En 1984 B.B. Mandelbrot utilizó la Geometría Fractal para caracterizar superficies de fractura en un acero.1 Un objeto fractal presenta una dimensión fraccionaria (dimensión fractal) y muestra exactamente el mismo aspecto a cualquier grado de magnificación ♦ Proyecto galardonado con el Premio de Investigación UANL 1999 en la categoría de Ingeniería y tecnología, otorgado en Sesión Solemne del Consejo Universitario de la UANL en septiembre de 2000. Publicado en la revista CIENCIA UANL Vol. IV, No. 1 Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 Microscopio de fuerza atómica. Laboratorios Doctorado de Materiales de la FIME - UANL del o escala que se le observe, esta propiedad se conoce como autosimilitud.2 En la naturaleza no existe la autosimilitud estricta, ya que la irregularidad de los objetos reales es anisotrópica, lo que da origen a una autosimilitud estadística o autoafinidad. En un objeto autoafin la distribución de probabilidad de una parte pequeña es congruente con la distribución de probabilidad de todo el objeto.3 Las superficies autoafines se observan como fluctuaciones perpendiculares con respecto a un plano de referencia. Dichas fluctuaciones de alturas, a través de una determinada longitud de escala (r) cuya dirección es paralela al plano de referencia, propiedades de escalamiento presentan* caracterizadas por un exponente de rugosidad (ζ) cuya magnitud se encuentra entre 0 y 1. Cuando ζ=1 la superficie es completamente lisa. Si ζ disminuye, la rugosidad aumenta.3 El comportamiento autoafin en superficies reales se presenta hasta una determinada longitud en la escala * Doctorado en Ingeniería de Materiales FIME-UANL. 27 �Autoafinidad de superficies de fractura en materiales plásticos denominada longitud de correlación (ξ). Por encima de dicho parámetro las superficies se consideran objetos planos y su dimensión es igual a 2.4,5,6,7 Las superficies de fractura son objetos autoafines. En materiales como los metales y cerámicos dichas superficies exhiben un exponente de rugosidad ζ≅0.8 a lo largo de 2 o 3 décadas en la longitud de escala, lo cual permitió establecer la conjetura de universalidad para dicho exponente, independientemente del tipo de material y del modo de fractura.5 Este régimen de autoafinidad se encuentra bajo condiciones de propagación de grieta muy elevada (no controlada) y/o a longitudes en la escala del orden de los micrómetros.6 El objetivo del presente trabajo es determinar si existe autoafinidad en las superficies de fractura de materiales plásticos, específicamente en Polipropileno Isotáctico (i-PP) y Poliestireno (PS). Lo anterior se logrará mediante la estimación del exponente de rugosidad, empleando el método de ancho de ventana variable en perfiles de alturas correspondientes a las superficies de fractura obtenidos con el Microscopio de Fuerza Atómica (MFA) en su modalidad de contacto. Previo a lo anterior se efectuó un análisis de las superficies de fractura mediante Microscopía Electrónica de Barrido (MEB). Con lo que se determinó de manera cualitativa la existencia de un comportamiento autoafín en dichas superficies. Debido a que los materiales plásticos no conducen la electricidad, el análisis cuantitativo de sus superficies mediante MEB y Microscopía de Tunelamiento (MT), arrojan resultados de dudosa precisión. Por otra parte, debido a su principio físico de operación que consiste en fuerzas atractivas y repulsivas entre una punta y la muestra, el MFA constituye una potente herramienta en el análisis de superficies de materiales conductores y no conductores. 8,9 28 MICROSCOPIO (MFA) DE FUERZA ATÓMICA El MFA se fundamenta en la medida de fuerzas repulsivas o atractivas entre una punta y la muestra. La punta se monta sobre una viga flexible o cantilever, cuya geometría y propiedades del material de construcción hacen posible que sea sensible a las fuerzas interatómicas (10-9-10-7N). La figura 1 es una imagen mediante MEB de una punta tipo Microlever, este tipo de puntas se fabrican a base de Si, SiO2 y SiO3. Fig. 1. Imagen de una punta tipo Microlever, mediante MEB a 5000X. La interacción entre la punta y la muestra da como resultado la presencia de fuerzas de Van der Waals y fuerzas de capilaridad o atractivas, estas últimas están asociadas a la presencia de capas de líquido sobre la superficie. A medida que la punta se aproxima a la muestra, las fuerzas de Van der Waals eventualmente se van haciendo repulsivas. Cuando la punta "está en contacto" con la muestra y en ausencia de capas de líquido sobre la superficie, las fuerzas repulsivas dominan el sistema, ejerciendo una fuerza total neta positiva sobre el cantilever, tal y como se muestra en la figura 2. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Martín Edgar Reyes Melo, Carlos Guerrero Salazar muestra se coloca sobre un escáner responsable de los desplazamientos que se suscitan debajo de la punta durante el barrido; al flexionarse el cantilever debido a la topografía de la muestra que está siendo rastreada, la posición del punto del haz reflejado en el fotodetector indica cuánto se flexiona el cantilever. El escáner mueve la muestra hacia arriba o hacia abajo con el fin de mantener la flexión constante. Este movimiento coincide con la topografía de la superficie y la señal obtenida se digitaliza con el propósito de construir imágenes de la superficie. La imagen se construye con una variedad de tonos de grises, entre más brillante es el tono, el sitio a que corresponde es más alto. Fig. 2. Gráfico de fuerza vs distancia entre la muestra y la punta del MFA. De acuerdo con la distancia de separación entre la muestra y la punta será el tipo de fuerza presente, debido a esto, el MFA puede ser operado de 2 maneras fundamentales. La modalidad de contacto (C-MFA) y la modalidad de no contacto (NCMFA). Existe una tercera, que es el resultado de una modificación de esta última, conocida como modo intermitente (I-MFA). En la actualidad existen más modalidades de operación que se han desarrollado para un mejor análisis superficial, entre las cuales tenemos, el modo de fuerza lateral, el modo de fuerza magnética y también metodologías desarrolladas para casos muy específicos de análisis, principalmente en el área de biomateriales, materiales semiconductores y catalizadores. En C-MFA, las fuerzas de interacción entre la punta y la muestra son de tipo repulsivo. Debido a que la posición de la punta en el extremo del cantilever, responde a los picos o valles de la superficie de la muestra, el cantilever se flexiona. Dichas flexiones se monitorean haciendo incidir un haz de láser justo en la parte superior de la punta, donde el haz se refleja y alinea hacia un fotodetector sensitivo de posición. Por otra parte, la Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 La figura 3 muestra un esquema general para este modo de operación. Fig. 3. Esquema del C-MFA. En la figura 4 se muestra un patrón de barrido del escáner, el cual se mueve a través de la primera línea del barrido y regresa. Después da un paso en dirección perpendicular a la segunda línea de barrido y así sucesivamente. 29 �Autoafinidad de superficies de fractura en materiales plásticos Fig. 4. Perfiles de alturas generados en C-MFA. La dirección de barrido en la cual se adquiere la información se llama dirección de barrido rápido y de barrido lento para la dirección perpendicular. El tamaño de paso es la distancia entre cada punto donde se colecta la información durante el barrido. Por ejemplo, si consideramos una imagen tomada con 512 por 512 datos puntuales, un barrido de 1 µm x 1 µm tendrá un tamaño de paso y una resolución lateral de 20 Å aproximadamente. Las puntas disponibles comercialmente pueden tener un radio de 50 Å; el área de interacción entre punta y muestra es la de un círculo de este orden de magnitud, por lo tanto estas puntas proveen a las imágenes una resolución lateral de 10 a 20 Å. Por otra parte se encuentra la sensibilidad del fotodetector, que en este caso puede medir desplazamientos de luz tan pequeños como 10 Å.8,10 La razón de la trayectoria longitudinal entre el cantilever y el detector hacia la longitud del cantilever mismo, produce una amplificación mecánica. Como resultado de esto, el sistema puede detectar movimientos verticales del orden de subangstroms en la punta.10 EXPERIMENTACIÓN Se seleccionaron para el desarrollo del presente trabajo i-PP y PS. Estos materiales plásticos se encuentran entre los de mayor consumo en el 30 ámbito mundial, además de que representan de una manera relativa a los dos extremos posibles en cuanto al grado de cristalinidad que dichos materiales pueden desarrollar, siendo el i-PP uno de los que con mucha facilidad forman cristales y por otra parte el PS se encuentra entre los que se consideran completamente amorfos (0% de cristalinidad). El i-PP utilizado fue de grado inyección. En lo referente al PS, éste fue de grado "cristal". La caracterización de estos materiales se llevó a cabo mediante espectrometría de infrarrojo, cromatografía de permeación en gel (GPC) y calorimetría diferencial de barrido (DSC).11 Los espectros obtenidos mediante espectrometría de infrarrojo fueron comparados con sus respectivos estándares, los cuales coincidieron. Los resultados obtenidos mediante GPC, muestran un peso molecular promedio de 60,359 g/mol para el i-PP y de 76,755 g/mol para el PS; el índice de polidispersidad fue de 5.1 y 3.1 respectivamente. En lo referente al DSC se obtuvo un punto de fusión para el i-PP de 165°C con un grado de cristalinidad del 46.7% y para el PS se determinó la temperatura de transición vítrea (Tg) que fue de 86°C. Los resultados anteriores nos permiten corroborar que los materiales analizados son los propuestos. Para la obtención de las superficies de fractura se construyeron probetas en forma de filamentos de 1mm de diámetro y 20mm de longitud. Para tal efecto se hizo fluir material fundido a través de un capilar a una temperatura de 190°C para el caso del i-PP y de 180 °C para el PS. A la salida del capilar los filamentos obtenidos fueron enfriados hasta la temperatura ambiente. Posteriormente las probetas fueron enfriadas en nitrógeno líquido durante 15 minutos. Las superficies de fractura se generaron por flexión de las probetas sin un control de la carga aplicada, generándose una propagación de grieta de Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Martín Edgar Reyes Melo, Carlos Guerrero Salazar velocidad no controlada y sin una dirección preferencial. Para el análisis mediante MEB algunas superficies de fractura fueron cubiertas con una capa delgada de oro. Para el análisis cuantitativo de las superficies de fractura se construyeron imágenes en el MFA en su modalidad de contacto, sin vacío y a temperatura ambiente. Se utilizaron muestras fracturadas sin recubrimiento metálico. Previo al análisis cuantitativo de las superficies de fractura, primero se determinaron las condiciones óptimas de operación del MFA en su modalidad de contacto, ya que debido a lo blando de dichas superficies la punta del MFA puede dañarlas muy fácilmente. Las muestras utilizadas para este caso fueron en forma de película, las cuales fueron llevadas hasta su estado fundido a una temperatura de 190°C para el i-PP y de 180°C para el PS y posteriormente enfriadas hasta la temperatura ambiente. Las condiciones de operación mediante las cuales se obtuvieron imágenes claras y nítidas de las películas antes mencionadas, con la restricción de que la punta del MFA no cause daño alguno, fueron declaradas como óptimas y se utilizaron posteriormente para el análisis de las superficies de fractura. Dichas condiciones fueron de una fuerza que se encuentra en un intervalo de 8 a 15 x 10-10N y una frecuencia de barrido entre 1 a 1.5 Hz. El cantilever utilizado tiene una constante de fuerza de 0.05±0.02 N/m. El intervalo de fuerzas en que se operó el MFA en su modalidad de contacto es muy diferente a los valores más comúnmente usados de 10-7 a 10-6 N para el caso de materiales muy duros como los metales y los cerámicos.10-13 En lo referente a la frecuencia de barrido, a medida que ésta es menor se obtiene una mejor lectura de datos, sin embargo el barrido es más lento, adhiriéndose basura en la punta e interfiriendo esto en la lectura de datos. Las Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 imágenes así obtenidas no son muy claras, por lo que se hace difícil llevar a cabo mediciones cuantitativas confiables. Las figuras 5a y 5b muestran la superficie de una película de i-PP y de PS respectivamente, obtenidas bajo las condiciones óptimas de operación encontradas. La figura 5a muestra la superficie de tipo esferulítico para el i-PP. Se observa de manera clara la orientación radial de las estructuras laminares que conforman a las esferulitas, lo que permite también distinguir la frontera entre ellas. Fig. 5a. Película de i-PP La figura 5b es una imagen típica de la superficie de PS que se caracteriza por ser amorfa, observándose la ausencia de algún orden cristalino. Para el análisis cuantitativo de las superficies de fractura, se tomaron 15 imágenes en 5 zonas diferentes sobre cada superficie analizada, variando el tamaño del barrido del escáner desde 10 µm x 10 µm hasta 2.3 µm x 2.3 µm. Aunque fue posible obtener imágenes a barridos inferiores de 2.3 µm x 2.3 µm, éstas no presentan la suficiente claridad y nitidez, por lo que no fueron consideradas para la estimación del exponente de rugosidad. Por cada imagen se tomaron 6 perfiles de alturas (512 31 �Autoafinidad de superficies de fractura en materiales plásticos pixeles/perfil) en la dirección de barrido rápido por parte del escáner. de contacto. Las figuras 6a y 6b son imágenes tomadas mediante MEB, en la que se muestran una serie de curvas irregulares. Estas líneas se denominan marcas de Chevron, indicando la dirección en que se propagó la grieta o el frente de grieta y también en dónde se originó.16 La figura 6a corresponde a una superficie de fractura de i-PP. En el extremo contrario a donde convergen las marcas de Chevron se observan una serie de morfologías cuya apariencia es en forma de escalones. Estas morfologías se han reportado en superficies de fractura de aleaciones metálicas como el resultado de la propagación de grietas en diferentes planos.16 Fig. 5b. Película de PS. La estimación del exponente de rugosidad promedio en cada muestra se llevó a cabo utilizando el método de ancho de ventana variable, Zmax, en cada perfil de alturas, cuyo algoritmo está representado por la ecuación 1.9,11,14,15 Zmax(r) = Max{Z(r' )}x<r' <x+r − Min{Z(r' )}x<r' < x+r α rζ (1) En donde Zmax representa la máxima diferencia de alturas en una ventana de ancho r a lo largo del perfil de alturas. Una vez calculados los valores de Zmax para las 511 ventanas posibles de los 512 datos de las alturas correspondientes en cada perfil, se graficó en escala log-log Zmax vs r, obteniéndose un comportamiento lineal. La pendiente promedio para cada muestra es la magnitud del exponente de rugosidad promedio. RESULTADOS Las superficies de fractura del i-PP y del PS se analizaron mediante MEB y MFA en su modalidad 32 Fig. 6a. Superficie de fractura de i-PP a 100X. La figura 6b corresponde a una superficie de fractura de PS, se distinguen 2 zonas, una cercana en donde se originó la propagación del frente grieta y que tiene apariencia más lisa que la otra zona. Se observan también las marcas de Chevron aunque no tan definidas como en el caso del i-PP, sin embargo en imágenes no mostradas aquí a magnificaciones mayores si es posible identificarlas. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Martín Edgar Reyes Melo, Carlos Guerrero Salazar Las 2 zonas antes mencionadas son idénticas a las morfologías reportadas en superficies de fractura de vidrio. En todas las imágenes analizadas en el MEB, las superficies de fractura muestran morfologías similares inclusive a diferentes magnificaciones. Esto puede considerarse como una evidencia cualitativa de un comportamiento autoafin en dichas superficies. En lo referente al análisis cuantitativo mediante C-MFA, se construyeron imágenes tridimensionales que permiten observar la distribución de alturas de las superficies de fractura. La figura 7a es una imagen de superficie de fractura de i-PP, se observa la topografía resultante del proceso de propagación de grieta que dio origen a dicha superficie. Fig. 6b. Superficie de fractura de PS a 100X. La zona de apariencia más lisa se denomina zona espejo y la otra zona Hackel, dichas morfologías son el resultado de los mecanismos de propagación del frente de grieta.17 La presencia de estas 2 zonas se explica sobre la base de que cuando la velocidad de propagación del frente de grieta alcanza su valor máximo, la energía que se está liberando en el transcurso de la fractura, ya no puede ser utilizada para incrementar la velocidad de propagación de la grieta, entonces dicha energía es utilizada para desarrollar otros mecanismos de propagación, obteniéndose morfologías diferentes que se caracterizan por ser más irregulares que las obtenidas en la zona espejo. El tamaño de estas zonas está directamente relacionado con el esfuerzo que genera la fractura además se ha demostrado que el frente de grieta se propaga como si el material fuese de tamaño infinito, por lo que la presencia o no de dichas zonas en materiales como el vidrio o cerámicos depende del tamaño de estos. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 Fig. 7a. Superficie de fractura de i-PP. Barrido de 10µm x 10µm. La figura 7b muestra la topografía correspondiente a una superficie de fractura de PS, la cual corresponde a la zona más irregular (zona Hackel). Imágenes no mostradas aquí muestran que al efectuar barridos de menor tamaño sobre cada una de las zonas analizadas, tanto para el i-PP como para el PS se siguen observando detalles que reflejan la irregularidad de dichas superficies, esto puede considerarse como un indicador cualitativo de que existe autoafinidad. 33 �Autoafinidad de superficies de fractura en materiales plásticos Fig. 7b. Superficie de fractura de PS, correspondiente a la zona Hackel. Barrido de 4.2µm x 4.2µm. Fig. 8b. Perfiles de alturas que corresponden a las líneas horizontales que se muestran en la figura 8a. En la figura 8a se muestra una imagen 2D correspondiente a la figura 7a, sobre esta imagen se observan 6 líneas horizontales seleccionadas aleatoriamente, dichas líneas constituyen perfiles de alturas los cuales se muestran en la figura 8b. cada muestra y para el caso del PS dicho parámetro se calculó por separado para la zona más irregular (zona Hackel) y la zona menos irregular (zona espejo). Las figuras 9a, 9b y 9c muestran los resultados obtenidos del análisis de autoafinidad para las superficies de fractura del i-PP y el PS. La figura 9a muestra el gráfico de Zmax vs r en escala log-log, correspondiente a la superficie de fractura del i-pp. Se observa una línea a lo largo de 2 décadas en la longitud de escala desde 0.02µm hasta 1µm. Fig. 8a. Imagen 2D que corresponde a la figura 7a. Perfiles de alturas similares fueron construidos en cada una de las imágenes obtenidas para cada una de las zonas analizadas, a los diferentes tamaños de barrido, con la finalidad de estimar un valor promedio del exponente de rugosidad para 34 Fig. 9a. Gráfico de Zmax vs r. Superficie de fractura de iPP. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Martín Edgar Reyes Melo, Carlos Guerrero Salazar La figura 9b es el gráfico correspondiente a la zona Hackel del PS, obteniéndose también una línea recta desde 6x10-2µm hasta 2µm. efectuar análisis de las superficies a tamaños de barrido mayores a 10µm x 10µm, lo cual es una limitante para el escáner de nuestro MFA. Pero si es factible verificar el objetivo de nuestro trabajo, que es la presencia o ausencia de un comportamiento autoafin. Fig. 9b. Gráfico de Zmax vs r. Superficie de fractura de PS. Zona Hackel. La figura 9c es el gráfico correspondiente a la zona espejo del PS, a lo largo de una longitud en la escala que va desde 0.002µm hasta 0.1µm. La pendiente de las líneas obtenidas es el exponente de rugosidad promedio. Para el i-PP se obtuvo un ζ=0.788±0.008 y para el PS, en la zona Hackel ζ=0.810±0.023 y de ζ=0.805±0.023 en la zona espejo. En los 3 casos el exponente de rugosidad medido es muy aproximado al valor considerado como universal y que ha sido reportado para superficies de fractura de materiales no poliméricos.4,5,6,7 Para la zona menos irregular (zona espejo) el intervalo de longitud en la escala donde se tiene el respectivo exponente de rugosidad se ubica a valores más pequeños que el intervalo de las zonas más irregulares (zona Hackel), esto probablemente se debe a que estas zonas presentan longitud de correlación diferente, sin embargo, no se puede afirmar, para corroborarlo es necesario Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 Fig. 9c. Gráfico de Zmax vs r. Superficie de fractura de PS. Zona espejo. En todos los perfiles analizados, no se encontró dependencia del exponente de rugosidad con respecto a alguna dirección en particular de dichos perfiles sobre la superficie de fractura, lo cual se considera como una consecuencia de la propagación de grietas sin una dirección preferencial. Cabe hacer mención que debido que el escáner del MFA solo permite obtener barridos con un tamaño máximo de 10µm x 10µm, no fue posible evaluar la longitud de correlación, es decir hasta dónde en la longitud de escala se mantiene el comportamiento autoafin. En trabajos futuros, estos deberán enfocarse a la obtención de dicho parámetro, así como también la evaluación de superficies de fractura que deberán ser generadas con velocidad de propagación de grieta controlada. 35 �Autoafinidad de superficies de fractura en materiales plásticos CONCLUSIONES La optimización de las condiciones de operación del MFA en su modalidad de contacto, para con los materiales plásticos bajo estudio, permite concluir que es posible analizar sus superficies mediante esta técnica. Lo que permite llevar a cabo mediciones cuantitativas de las superficies de fractura, permitiendo además construir imágenes tridimensionales que muestran la microestructura de dichos polímeros. Las superficies de fractura de un material plástico semicristalino como el i-PP y de un material amorfo como el PS presentan un comportamiento autoafin con un exponente de rugosidad muy aproximado a 0.8, considerado como universal. En general se concluye que las superficies de fractura de los materiales plásticos analizados bajo condiciones de fractura no controlada, presentan un comportamiento autoafin como el que se ha reportado para materiales metálicos y cerámicos bajo condiciones de propagación de grieta no controlada, reforzando con esto la conjetura de universalidad del exponente de rugosidad para superficies de fractura independientemente del tipo de material. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen el apoyo financiero de CONACYT bajo el proyecto 28288-U y la beca de postgrado 119799, así como el soporte de la UANL mediante el proyecto CA224-99 del PAICyT. REFERENCIAS 1. B.B. Mandelbrot, D.E, Passoja, and A.J. Paullay. Fractal character of fracture surfaces of metals. Nature. Vol.308. pp.721-722 (1984). 36 2. B.B. Mandelbrot. The fractal geometry of nature. Ed. Freeman and Co. San Francisco (1982). 3. J. Feder. Fractals. Ed. Plenum Press. New York (1988). 4. P. Daguier, S. Hénaux, E. Bouchaud, and F. Creuzet. Quantitative analysis of a fracture surface by atomic force microscopy. Phys. Rev. E.. Vol.53. pp.5637-5642 (1996). 5. E. Bouchaud. Scaling properties of crack. J. Phys. Condens. Matter. Vol.9. pp.4319-4344 (1997). 6. M. Hinojosa, E. Bouchaud, and B. Nghiem. Long distance roughness of fracture surfaces in heterogeneous materials. In fracture and ductile vs brittle behavior theory, modelling and experiments. Edited by G. L. Beltz, R. L. B. Selinger, K. S. Kim, M. P. Marder.. Master. Res. Soc. Proc.. Vol.539. pp 203-208. Boston, Massachusetts, USA. (1998). 7. P. Daguiler, B. Ngheim, E. Bouchaud, and F. Creuzet. Pinning/depinning of crack fronts in heterogeneous materials. Phys. Rev. Lett.. Vol.78. 1062 (1997). 8. D. Sarid. Scanning Force Microscopy. Oxford University Press, Inc. (1994). 9. V. González, M. Hinojosa, C. Guerrero, E. Reyes. Effect of the crystallization rate in the roughness of polypropylene films. Society of Plastic Engineers. 58th Annual Technical Conference. Proceedings, Vol. III. pp. 35943595. Orlando FL, May 2000. 10. User's guide to autoprobe CP and LS. Park Scientific Instruments. 1992-1995. 11. E. Reyes, Tesis (maestría), Universidad Autónoma de Nuevo León, Monterrey, México (1999). Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Martín Edgar Reyes Melo, Carlos Guerrero Salazar 12. E. Reyes, C. Guerrero. Use of contact-atomic force microscopy in plastic material surface. Society of Plastic Engineers. 58th Annual Technical Conference. Proceedings, Vol. III, pp. 3631-3634. Orlando FL, May 2000. 13. E. Reyes, C. Guerrero, V. González, and M. Hinojosa. Self-affine measurements on the fracture surface of plastic materials by AFM. In multiscale phenomena in materials-experiments and modeling. Edited by I. M. Robertson, D. H. Lassila, B. Devincre, R. Philips. pp. 357-361. Master. Res. Soc. Proc. Vol. 578. Boston, Massachusetts, USA. (1999). 14. E. Reyes, C. Guerrero, M. Hinojosa and V. González. Surface analysis of polymeric materials: Roughness exponent. Society of plastic Engineers. 58th Annual Technical Conference. Proceedings, Vol. II. pp. 20512055. Orlando FL, May 2000. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 15. J. Schmittbuhl, J. B. Vilotte, S. Roux, Phys. Rev. E.. Vol.15 (1). pp.131-147 (1995). 16. R. W. Hertzberg, Fracture surface micromorphology in engineering solids. Fractography of moderns engineering materials: composite and metals. ASTM STP 948, J. E. Masters and J. J. Au, Eds., American society for testing and materials, Philadelphia. pp.5-36 (1987). 17. J. J. Mecholsky, Freiman, S. W., Rice, R. W. Fractographic analysis of ceramics. In Fractography in failure analysis. American Society of Testing and Materials. pp.363-379 (1978). 37 �Secuenciando óptimamente líneas de flujo en sistemas de manufactura♦ Roger Z. Ríos Mercado* Jonathan F. Bard** Abstract In this work we present an enumerative scheme based on branch and bound for solving one of the most important problems on machine scheduling. The problem addressed is the flow shop scheduling problem with sequence-dependent setup times and makespan minimization criteria. This problem is classified as hard to solve. Our work includes the development of lower and upper bounding schemes, dominance elimination criteria, and an intelligent partial enumeration strategy. All these components were fully integrated within a branch-and-bound frame, resulting in a very effective algorithm, which is evaluated in a wide range of problem instances. The numerical evaluation shows the overwhelming superiority of the proposed algorithm over existing approaches. Key words operations research, manufacturing systems, flow shop scheduling, ♦sequencedependent setup times, branch and bound de la máquina o estación entre una tarea y otra puede depender en gran medida de la secuencia de éstas. Por lo tanto, un modelo que maneje esta propiedad “dependiente de la secuencia de tareas” se convierte en crucial para encarar el problema. Propiedades de dependencia de secuencia son factores relevantes en otros campos. Por ejemplo, la programación de un aeroplano llegando o saliendo del área en la terminal puede modelarse como un problema de secuenciamiento de tareas en una máquina.* Debido a que las separaciones de tiempo entre aviones sucesivos pertenecientes a diferentes categorías tienen que ser cambiados de acuerdo a su respectiva posición, los tiempos de preparación dependientes de la secuencia deben ser tomados en cuenta para una descripción más realista del problema.1 En este artículo planteamos el problema de encontrar una secuencia de n tareas en un ambiente de línea de flujo (flow shop) de m máquinas con tiempos de preparación dependientes de la 1. INTRODUCCIÓN En muchos ambientes de manufactura tales como aquellos provenientes de las industrias química, farmacéutica y de procesamiento de productos, es común que en las instalaciones se lleven a cabo diversos tipos de operaciones. En este caso, el uso de un sistema para producir, por ejemplo, diferentes compuestos químicos puede requerir algún trabajo de limpieza entre el procesamiento de éstas, y el tiempo de preparación ♦ Proyecto galardonado con el Premio de Investigación UANL 1999 en la categoría de Ciencias Exactas, otorgado en Sesión Solemne del Consejo Universitario de la UANL en septiembre de 2000. Publicado en la revista CIENCIA UANL Vol. IV, No. 1 38 * Programa de Posgrado en Ingeniería de Sistemas, FIME-UANL ** Programa de Posgrado en Investigación de Operaciones, Universidad de Texas en Austin. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Roger Z. Ríos Mercado, Jonathan F. Bard secuencia que minimice el tiempo de procesamiento de todas las tareas, también conocido como makespan Cmax. Matemáticamente, el problema consiste en encontrar una permutación de las tareas que resulte en un tiempo mínimo de procesamiento de todas ellas, el cual es un problema típico de la rama de optimización combinatoria. Denominaremos este problema como SDSTFS por sus siglas en inglés (sequence-dependent setup time flow shop). Este problema, como muchos otros en el campo de secuenciamiento de sistemas de manufactura es sumamente difícil de resolver ya que está clasificado técnicamente como NP-difícil. Sin entrar en detalles técnicos, se dice que un problema es NP-difícil cuando se demuestra que cualquier algoritmo de solución tiene un tiempo de ejecución que aumenta, en el peor de los casos, exponencialmente con el tamaño del problema. Véase Garey y Johnson2 para un tratado más amplio del tema de complejidad computacional. El que un problema esté catalogado como NP-difícil no significa que no pueda resolverse, sino que uno debe de proponer algoritmos de solución que exploten favorablemente la estructura matemática del problema para que sean capaces de resolver la mayoría de las instancias del problema en tiempos de ejecución relativamente pequeños. Ese es precisamente el reto. El objetivo de este artículo es presentar una técnica de optimización exacta para el SDSTFS basado en la metodología de ramificación y acotamiento, la cual es un esquema que enumera inteligentemente de forma implícita todas las posibles soluciones. Nuestro trabajo incluye la derivación y desarrollo de los componentes esenciales de esta metodología incluyendo procedimientos de acotamiento inferior, acotamiento superior y eliminación por dominio. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 Es importante destacar la marcada importancia que tiene el desarrollo de cotas inferiores en problemas de optimización. Una buena cota, al emplearse dentro de un método enumerativo de optimización exacta como ramificación y acotamiento, puede producir soluciones óptimas o cercanas al óptimo en tiempos relativamente pequeños ya que ésta ayuda a eliminar un número muy grande de soluciones factibles. En contraste, una cota inferior de pobre calidad tiene prácticamente un impacto nulo ocasionando que el algoritmo de optimización termine por examinar un número exponencial de soluciones factibles antes de llegar al óptimo lo cual implica en consecuencia un tiempo de ejecución relativamente grande. El arte de saber derivar y generar cotas inferiores de buena calidad es una de las áreas de investigación de mayor importancia en el campo de optimización. Como se demuestra en la evaluación numérica, el algoritmo propuesto representa un avance significativo y contundente al estado del arte ya que éste es capaz de resolver instancias del problema de tamaño mucho mayor que las instancias que habían sido resueltas anteriormente con otros métodos. Una de las razones primordiales para el éxito de nuestro algoritmo es que fuimos capaces de desarrollar una cota inferior que supera notablemente a las cotas inferiores desarrolladas anteriormente por otros investigadores. El resto del artículo está organizado como sigue. El trabajo de investigación más relevante en el área de secuenciamiento en líneas de flujo se presenta en la Sección 2. En la Sección 3, introducimos la definición matemática formal del problema. En la Sección 4, presentamos la metodología de solución: nuestro algoritmo de ramificación y acotamiento. La Sección 5 le sigue con la evaluación computacional y discusión de resultados, para 39 �Secuenciando óptimamentente líneas de flujo en sistemas de manufactura concluir en la Sección 6 con nuestras conclusiones y recomendaciones de investigación a futuro. 2. TRABAJO RELACIONADO La investigación en el campo de secuenciamiento y programación de tareas (sequencing and scheduling) ha sido muy amplia. Un panorama excelente en el tema, incluyendo resultados de complejidad computacional, esquemas de optimización exacta y algoritmos de aproximación puede encontrarse en el trabajo de Lawler et al.3 Allahverdi et al.4 presentan una completísima actualización de problemas de secuenciamiento que involucran tiempos de preparación. Hasta donde sabemos, no se han desarrollado a la fecha métodos efectivos para resolver óptimamente el SDSTFS. Algunos esfuerzos por resolver el problema han sido realizados por Srikar y Ghosh,5 y por Stafford y Tseng6 en términos de resolver formulaciones de programas enteros mixtos. Srikar y Ghosh introdujeron una formulación que requiere solo la mitad de variables enteras que las que requiere la formulación tradicional. Usaron este modelo y el optimizador de programas enteros mixtos de SCICONIC/VM (basado en ramificación y acotamiento) para resolver varias instancias del SDSTFS. La instancia más grande que pudieron resolver fue una de 6 tareas y 6 máquinas en aproximadamente 22 minutos de tiempo de ejecución en una computadora Prime 550. Posteriormente, Stafford y Tseng corrigieron un error en la formulación Srikar-Ghosh, y, usando el optimizador LINDO, lograron resolver una instancia de 5 máquinas y 7 tareas en cerca de 6 horas de tiempo de ejecución en una computadora personal (PC). 40 En7,8 desarrollamos un esquema de optimización de ramificación y corte con éxito limitado. Aún cuando encontramos que el algoritmo ahí propuesto arrojaba mejores resultados que los publicados anteriormente, fuimos todavía incapaces de resolver (o proveer un buen juicio de la calidad de las soluciones en términos del intervalo de optimalidad) instancias de tamaño moderado. La de mayor tamaño que pudimos resolver fue una de 6 máquinas y 8 tareas en 60 minutos de tiempo de ejecución en una Sun Sparcstation 10. Otros trabajos se han enfocado en heurísticas (algoritmos de soluciones aproximadas)9,10,11 y variaciones del SDSTFS. Véase4 para un extenso panorama. 3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA En un ambiente de línea de flujo, se tiene un conjunto de n tareas que deben ser secuenciadas en un conjunto de m máquinas, donde cada tarea tiene el mismo orden de ruteo a través de las máquinas, es decir, cada una de las tareas debe ser procesada primero en la máquina 1, luego en la 2, y así sucesivamente hasta la máquina m. Se asume Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Roger Z. Ríos Mercado, Jonathan F. Bard también que la secuencia de tareas en cada máquina es la misma y que cada máquina puede procesar una sola tarea a la vez. Dichas secuencias se denominan técnicamente secuencias de permutación. Las tareas están todas disponibles al inicio del proceso (tiempo cero) y no tienen tiempo límite de terminación o entrega. El tiempo de procesamiento de la tarea j en la máquina i se denota por pij. Asumimos también que hay un tiempo de preparación de la máquina y que éste depende del orden de la secuencia de tal modo que para cada máquina i hay un tiempo de preparación que debe preceder al inicio del procesamiento de una tarea dada que depende de ambos, la tarea a ser procesada (k) y la tarea que la precede (j). Este tiempo de preparación es denotado por sijk. Nuestro objetivo es encontrar una secuencia de tareas que minimice el tiempo de terminación de todas las tareas (también conocido como makespan), o equivalente, el tiempo de terminación de la última tarea en la secuencia en la última máquina. La función que desea minimizarse se le conoce como función objetivo. En la literatura de secuenciamiento, este problema se denota por SDSTFS (sequence-dependent setup time flow shop). Para un tratado más amplio de problemas de secuenciamiento véase el excelente texto de Pinedo.12 La Fig. 1 ilustra un ejemplo de 4 tareas y 3 máquinas, donde el makespan, para la secuencia mostrada es 58. M1 [1] M2 [2 ] [3] [1 ] [2 ] [3] [1 ] M3 10 [4] 20 [2 ] 30 [4 ] [3 ] 40 [4] 50 ' T ie m p o d e p r e p a r a c io n T ie m p o T ie m p o d e p r o c e sa m ie n t o Fig. 1. Ejemplo de una secuencia de 4 tareas en una línea de flujo de 3 máquinas Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 4. METODOLOGÍA DE SOLUCIÓN El conjunto de soluciones factibles del SDSTFS se representa, desde un punto de vista combinatorio, cómo X = { conjunto de todas las posibles secuencias de n tareas }. Este conjunto es finito por lo que una solución óptima puede obtenerse por un método que enumere todas las posibles soluciones en X y reporte la que tenga el valor mínimo de la función objetivo. Este tipo de metodología es llamada enumeración. Sin embargo, una enumeración completa de todos los elementos de X es difícilmente práctica porque el número de soluciones a ser consideradas es típicamente enorme. En este caso, para n tareas, el número total de posibles secuencias es donde n!, n! = n(n − 1)(n − 2) ⋅ ! ⋅ 2 ⋅1 , es un número que crece exponencialmente. Por lo tanto, cualquier método que se jacte de ser efectivo debe ser capaz de detectar inteligentemente soluciones factibles dominadas por otras (es decir, que su valor en el objetivo sea peor) de tal modo que pueden ser excluídas de consideración explícita. Mientras más inteligente sea el algoritmo en detectar este tipo de relaciones, mayor será el número de soluciones factibles que podrán ser eliminadas y, por ende, menor será el tiempo de ejecución del algoritmo. Una de las técnicas enumerativas de mayor popularidad es la técnica de ramificación y acotamiento. Básicamente la técnica de ramificación y acotamiento consiste en un procedimiento iterativo de partición del dominio en dominios o subproblemas de menor tamaño. Al evaluar un subproblema dado (generado previamente por el proceso de partición o ramificación), en lugar de resolverlo óptimamente (lo cual requeriría de un esfuerzo computacional relativamente grande), se procede a encontrar una cota inferior del valor de la función objetivo del subproblema. Pueden suceder dos cosas. Si esta 41 �Secuenciando óptimamentente líneas de flujo en sistemas de manufactura cota resulta ser mayor o igual que el valor de la mejor solución factible encontrada hasta el momento, entonces eso significa que en dicho subproblema no puede encontrarse una solución mejor que la que se tiene. Por consiguiente se procede a descartarlo (descartándose de paso todos sus posibles subproblemas descendientes). Ahora bien, si la cota es menor que el valor de la mejor solución factible encontrada hasta ese momento, entonces se procede a ramificarlo en subproblemas (que tendrán a éste como generador) que posteriormente serán considerados. Una vez hecho esto el algoritmo selecciona otro subproblema de la lista de subproblemas que no han sido explorados. El algoritmo termina con una solución óptima del problema, o bien, al llegar a un tiempo límite máximo permitido, en cuyo caso se reporta la mejor solución factible encontrada (no necesariamente óptima). Un esquema de ramificación y acotamiento para problemas de minimización posee los siguientes componentes generales: • una regla de ramificación, la cual define particiones del conjunto de soluciones factibles en subconjuntos • una regla de acotamiento inferior, la cual provee una cota inferior en valor de cada solución en el subconjunto generado por la regla de ramificación • una estrategia de búsqueda, que selecciona uno de los subconjuntos previamente generados por la regla de ramificación y que aún no ha sido explorado Otros componentes adicionales como regla de eliminación por dominio y procedimiento de acotamiento superior pueden también estar presentes y, si se saben explotar adecuadamente, 42 pueden conducir a mejoras sustanciales en el rendimiento global del algoritmo. Los fundamentos de esta técnica aplicada a resolver problemas de optimización puede encontrarse en el trabajo de Ibaraki.13,14 Los detalles de nuestra contribución en el desarrollo de los componentes del algoritmo arriba mencionados para el SDSTFS se hallan en la referencia15. 5. TRABAJO EXPERIMENTAL Los procedimientos fueron codificados en lenguaje C++ y compilados con el compilador CC de Sun version 2.0.1, usando la opción de compilación –O en una SparcStation 10. Los tiempos de ejecución (CPU) fueron obtenidos con la función clock(). Para evaluar los procedimientos, se generaron aleatoriamente instancias del SDSTFS con los tiempos de procesamiento pij generados de acuerdo a una distribución de probabilidad discreta uniforme en el intervalo [20,100] y los tiempos de preparación sijk generados en el intervalo [20,40], lo cual es representativo de instancias reales como ha sido documentado en.16 En el experimento se pretende evaluar el rendimiento general del algoritmo completo de ramificación y acotamiento con todos sus componentes efectivamente integrados. Para una evaluación detallada de los componentes individuales (véase la referencia15). Los parámetros de detención del algoritmo se prefijan a 30 minutos como límite de tiempo de ejecución e intervalo de optimalidad relativa a 1%. El intervalo relativo de optimalidad nos indica que tan lejos está la solución encontrada del óptimo global. En este caso como no se conoce el óptimo global, el intervalo se calcula con respecto a una cota inferior, lo cual desde luego sobreestima el error. Mientras mayor sea este intervalo, mayor es Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Roger Z. Ríos Mercado, Jonathan F. Bard el error en la solución, naturalmente. El intervalo de optimalidad se calcula como ( mejor solucion factible − mejor cota inferior ) × 100% mejor cota inferior Por ejemplo, si en un problema dado, el algoritmo encuentra una solución factible con valor 250, y la mejor (más alta) de las cotas inferiores conocidas es 200, entonces el intervalo de optimalidad es 25% ((250-200)/200 x 100%). La Tabla 1 muestra un resumen de las estadísticas que se calcularon en base a 10 instancias para cada combinación de tamaño m × n mostrada. Como puede apreciarse, todas las instancias de 10 tareas fueron resueltas óptimamente en un tiempo promedio de menos de 5 minutos, lo cual se convierte en una mejora impactante al compararse con el trabajo previamente publicado. Como recordamos, el tamaño de la instancia más grande que había sido resuelta anteriormente era un problema de 6 máquinas y 8 tareas. De hecho, nuestro algoritmo fue capaz de resolver óptimamente el 43% de todas las instancias de 15 tareas, y el 23% de todas las instancias de 20 tareas. Finalmente, la Tabla 2 muestra el desempeño del algoritmo al aplicarse en instancias de 100 tareas. El 30% de las instancias de 2 máquinas fueron resueltas mientras que el 70% terminaron con un intervalo de optimalidad de 1.3% o mejor, es decir, prácticamente resueltas. En general, el intervalo de optimalidad promedio desde el inicio hasta la terminación del algoritmo mejoró en un 2.0%, 0.9% y 1.6% para las instancias de 2, 4 y 6 máquinas, respectivamente. 6. CONCLUSIONES Los resultados computacionales demostraron convincentemente la efectividad del algoritmo propuesto, resultando en una mejora impactante y significativa sobre el trabajo previamente publicado. El algoritmo fue capaz de resolver (con margen de optimalidad menor al 1%) el 100%, 43% y 23% de todas las instancias probadas de 10, 15 y 20 tareas, respectivamente. Además, en el caso de instancias de 100 tareas, nuestro algoritmo produjo soluciones con intervalos de optimalidad promedio de 1.4%, 4.2% y 6.0% al aplicarse a instancias de 2, 4 y 6 máquinas, respectivamente. Tabla 1: Evaluación del algoritmo Tamaño m×n 2 × 10 4 × 10 6× 10 2 × 15 4 × 15 6× 15 2× 20 4 × 20 6× 20 Intervalo de optimalidad (%) Tiempo (seg.) Instancias Mejor 0.3 0.8 0.9 Promedio 0.9 0.9 1.0 Peor 1.0 1.0 1.0 Mejor 1 2 29 Promedio 235 68 265 Peor 560 222 450 Resueltas (%) 100 100 100 0.0 0.9 1.0 1.0 2.2 2.9 2.6 4.5 4.5 3 7 38 725 1074 1624 1800 1800 1800 70 50 10 0.5 2.4 1.5 1.0 4.2 5.0 1.6 5.1 8.1 7 1800 1800 1298 1800 1800 1800 1800 1800 70 0 0 Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 43 �Secuenciando óptimamentente líneas de flujo en sistemas de manufactura Tabla 2: Evaluación del algoritmo en instancias de 100 tareas Tamaño m×n 2× 100 4× 100 6×100 Intervalo de optimalidad inicial (%) Mejor Prom. Peor 1.2 3.4 8.4 3.3 5.1 6.5 5.0 7.6 9.4 Intervalo de optimalidad final (%) Mejor Prom. Peor 0.6 1.4 2.1 2.3 4.2 5.7 4.3 6.0 7.2 Nuestras recomendaciones sobre trabajo a futuro se enfocan a considerar otro tipo de variaciones del problema estudiado, incorporando elementos que en ocasiones también aparecen en ciertos escenarios de manufactura. Por ejemplo, el introducir restricciones de fecha límite para la entrega de tareas restringe notablemente el conjunto de secuencias factibles. La introducción de estas fechas límite nos permite además considerar otro tipo de funciones objetivo como por ejemplo la minimización del número de tareas que terminan tarde, ó, si existe alguna penalización por entregar tareas tarde, la minimización de la penalización total. Otra de las variaciones del problema yace en el campo probabilístico o estocástico. Con frecuencia, los parámetros del sistema están sujetos a variaciones mayores y por tanto no puede considerarse que se conocen con certeza, tal y como se estudió en este trabajo. En consecuencia, los parámetros son en realidad variables aleatorias y como tal deben de modelarse y analizarse con métodos probabilísticos. Estas variaciones aquí mencionadas no han sido estudiadas aún y representarían desde luego una contribución importante en el campo de la programación y secuenciamiento de tareas en sistemas de manufactura. 44 Instancias resueltas (%) 30 0 0 AGRADECIMIENTOS La investigación del primer autor fue apoyada por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y por las becas E. D. Farmer y David Bruton otorgadas por la Universidad de Texas en Austin. El segundo autor fue apoyado por el Programa de Investigación Avanzada del Consejo Coordinador de Educación Superior de Texas. REFERENCIAS 1. R. D. Dear. The dynamic scheduling of aircraft in the near terminal area. FTL Report R76-9, Massachussetts Institute of Technology, Septiembre 1976. 2. M. R. Garey y D. S. Johnson. Computers and Intractability: A Guide to the Theory of NPCompleteness. Freeman, New York, 1979. 3. E. L. Lawler, J. K. Lenstra, A. H. G. Rinnooy Kan y D. Shmoys. Sequencing and scheduling: Algorithms and complexity. En S. S. Graves, A. H. G. Rinnooy Kan y P. Zipkin, editores, Handbook in Operations Research and Management Science, Vol. 4: Logistics of Production and Inventory, 445-522. NorthHolland, New York, 1993. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Roger Z. Ríos Mercado, Jonathan F. Bard 4. A. Allahverdi, J.N.D. Gupta y T. Aldowaisan. A review of scheduling research involving setup considerations. Omega, 27(2): 219-239, 1999. 5. B. N. Srikar y S. Ghosh. A MILP model for the n-job, m-stage flowshop with sequence dependent set-up times. International Journal of Production Research, 24(6):1459-1474, 1986. 6. E. F. Stafford y F. T. Tseng. On the Srikar-Ghosh MILP model for the N × M SDST flowshop problem. International Journal of Production Research, 28(10):1817-1830, 1990. 7. R. Z. Ríos-Mercado y J. F. Bard. The flowshop scheduling polyhedron with setup times. Reporte Técnico ORP96-07, Programa de Posgrado en Investigación de Operaciones, Universidad de Texas, Austin, EUA, Julio 1996. 8. R. Z. Ríos-Mercado y J. F. Bard. Computational experience with a branch-and-cut algorithm for flowshop scheduling with setups. Computers & Operations Research, 25(5):351-366, 1998. 9. J. V. Simons Jr. Heuristics in flow shop scheduling with sequence dependent setup times. Omega, 20(2):215-225, 1992. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 10. R. Z. Ríos-Mercado y J. F. Bard. Heuristics for the flow line problem with setup costs. European Journal of Operational Research, 110(1):76-98, 1998. 11. R. Z. Ríos-Mercado y J. F. Bard. An enhanced TSP-based heuristic for makespan minimization in a flow shop with setup times. Journal of Heuristics, 5(1):57-74, 1999. 12. M. Pinedo. Scheduling: Theory, Algorithms, and Systems. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1995. 13. T. Ibaraki. Enumerative approaches to combinatorial optimization: Part I. Annals of Operations Research, 10(1-4):1-340, 1987. 14. T. Ibaraki. Enumerative approaches to combinatorial optimization: Part II. 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The analysis♦ of the voltammetric and charge transient results, allows for the description of the influence of this additives on electrode operation under high discharge conditions and as consequence to select the best additive for battery operation. Keywords: lead-acid battery, expanders, cyclic voltammetry, chronocoulometry. El inestimable valor comercial de las baterías de plomo-ácido ha hecho necesaria la búsqueda de un método rápido y confiable para la evaluación de los aditivos que forman parte de las formulaciones de las pastas que conforman las placas negativas de estas baterías. cristales de esta sal1 y la porosidad y área superficial del material de la placa negativa de la batería.5,6 En correspondencia con lo planteado en7,8 la presencia de los expansores favorece el crecimiento de los cristalitos más pequeños del material activo de plomo poroso e *incrementa, en consecuencia, el área superficial activa del electrodo. Estos cristalitos se consumen durante la descarga y se reconstruyen bajo el régimen de recarga.9 El incremento de la estructura porosa de la placa por la adsorción del expansor disminuye la polarización del electrodo en la descarga y mejora el comportamiento de la placa negativa particularmente en descargas con altas densidades de corriente, a bajas temperaturas y con altas concentraciones de ácido. Otro efecto de estos aditivos es el incremento del sobrepotencial de hidrógeno con la consecuente inhibición de su descarga.10 Los aditivos de referencia se denominan expansores y su mecanismo de acción ha sido estudiado profundamente por Pavlov1 quien ha adquirido una vasta experiencia en un largo período de tiempo.2 De acuerdo con los resultados de estas investigaciones, los expansores del tipo lignosulfonato se adsorben fuertemente sobre la superficie del plomo y dificultan la migración de los iones Pb2+ a través de esta capa adsorbida. Esta adsorción del expansor sobre el electrodo negativo afecta la oxidación anódica del Pb,3 la reducción catódica del sulfato de plomo,4 la morfología de los Montaje Experimental * ♦ Artículo publicado en la revista Ciencia UANL, Vol. II, No. 3. 46 Facultad de Ciencias Químicas, DES, UANL. ** Enertec de México S. de R.L. de C.V., Mty., N.L. Méx. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Leonor María Blanco, Ricardo Flores Lira Mahato11 aplica la técnica de voltamperometría cíclica para evaluar la influencia del expansor en el comportamiento del electrodo negativo y para expresar el efecto de éste, después de un número de ciclos, en términos de relación de capacidades inicial y de descarga del electrodo. En la referencia12 se reporta el empleo de una técnica electroquímica que les permite examinar y concluir acerca de la influencia de un expansor en la respuesta potenciodinámica de la placa negativa de la batería de plomo-ácido. Por su parte, Saakes y Van Duin13 describen un método para la selección de expansores e inhibidores basado en mediciones de técnicas de barrido de potencial y de impedancia galvanostática. De acuerdo con los autores, las mediciones de la impedancia a corriente constante, mejora de manera significativa la comprensión de los procesos físicos que tienen lugar durante la descarga en la placa negativa y permite efectuar una adecuada selección del mejor aditivo. Hall y colaboradores14 han aplicado técnicas de paso de potencial para estudiar la formación de PbSO4 en H2SO4 al 35% a –18ºC en ausencia y presencia de expansores. Los resultados les permitieron proponer un mecanismo de acción del expansor en el proceso de transferencia de carga. En las referencias15-17 se publicaron los resultados de la aplicación de las técnicas de barrido de potencial para dilucidar la influencia de diferentes expansores sobre la capacidad de descarga de la placa negativa de este tipo de batería. El escalamiento de los resultados obtenidos por estas técnicas no siempre es posible garantizarlo, ya que no se tienen en cuenta los efectos de sinergia entre los componentes de la fórmula del expansor, ni el efecto del referido escalamiento. Es conocido, por otra parte, que el comportamiento de un Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 pequeño electrodo se puede modificar si se efectúa el escalado a la placa negativa de la batería. De acuerdo con lo reportado hasta la fecha en la literatura, no existe una metodología que permita efectuar la preselección de los posibles aditivos que tome en consideración todos los efectos del expansor y permita un escalamiento a nivel de producción de adecuada confiabilidad. En este trabajo se presenta un método electroquímico nuevo y sencillo que combina las técnicas de voltamperometría cíclica y de cronocoulometrías de simple y doble paso de potencial, para la selección rápida del expansor de mejor influencia en la respuesta de la placa negativa de la batería de plomo-ácido. La obtención de información en términos electroquímicos de los estados transitorios de carga, tanto de descarga como de recarga, permite efectuar la selección del mejor aditivo comercial para el desempeño de la batería. Por otra parte, el diseño experimental seleccionado debe proporcionar una mejor correspondencia entre los resultados de laboratorio y producción. PARTE EXPERIMENTAL La fórmula empleada para la preparación de la pasta fue la siguiente: Óxido de Plomo Agua 100 g Ácido sulfúrico 1.4 GE 14.3 g Fibra 12.3 g Expansor según Fórmula 0.1 g Para el proceso de formación del electrodo se utilizó una solución de ácido sulfúrico de 1.180 GE (3.15 mol.L-1) con una densidad de corriente de 5.5 47 �Método electroquímico de evaluación de aditivos para baterías de plomo-ácido mA.cm-2. Los experimentos se efectuaron en H2SO4 1.265 GE (4.7 mol.L-1) El proceso de recarga a corriente constante se aplicó a 5.5 mA.cm-2 hasta 130% de la cantidad de energía descargada de la placa en la solución de ácido de 1.265 GE. El electrodo poroso de Pb obtenido fue de 7.3 cm2 de área con un espesor de 1.3 a 1.5 mm y con aproximadamente 2.5 g de material activo. Como electrodo auxiliar se utilizaron dos placas de Pb/PbO2 (s), cada una de 174 cm2 de área y como referencia un electrodo de Hg/HgSO4(s),SO42-. Las fórmulas utilizadas para cada uno de los dos expansores de estudio se reportan en la Tabla I. 2. Barrido de potencial de 2mV.s-1 para diferentes ciclos de descarga y recarga y monitoreo de los estados transitorios de carga correspondientes. La aplicación de las técnicas electroquímicas de referencia, se efectuó con un potesciostato PAR modelo 273A acoplado a través de una Interfase M273A Power Bodster de PAR a un Bipolar Operational Power Supply BOP-20M de Kepco. figura 1. El número total de ciclos aplicado varió en función de la velocidad de barrido y el último ciclo correspondió a aquél en el que se produjo una afectación visible de la placa. Tabla I. Composición de los expansores Proporción del Componente Expansor A Expansor B Sulfato de Bario 1.5 1.5 Carbón 1 1 Lignina A 1  Lignina B  1 Kg E / 1000 Kg óxido De 5 a 8 En todos los ensayos se utilizó la misma fórmula de pasta y sólo se modificó por la cantidad del expansor adicionada en cada aplicación. Todos los electrodos se construyeron siguiendo la misma metodología de curación y formación. El método electroquímico propuesto consiste en la aplicación al electrodo negativo de la batería de la siguiente combinación de técnicas de paso y barrido de potencial en presencia de los expansores: 1. Paso de potencial de +0.470 V de amplitud (con relación al potencial a circuito abierto) con registro de los estados transitorios de descarga y 48 Fig. 1. Equipo experimental para la aplicación del método electroquímico propuesto. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Leonor María Blanco, Ricardo Flores Lira A partir del análisis por cronocoulometría, tanto de simple como de doble paso de potencial, se pudieron obtener los valores correspondientes a los porcentajes de utilización del material activo negativo (MAN) y de recarga de la placa negativa y finalmente del porcentaje de recuperación de la placa. Los resultados obtenidos del estudio electroquímico, condujeron a la discriminación en el comportamiento de los aditivos. velocidad de barrido aplicada. Lo anterior se traduce en afectaciones en los valores de los potenciales de pico y en el tipo de control de la transferencia de carga en la interfase. (El aumento de la velocidad de barrido provoca un corrimiento hacia valores de potencial más positivos). • La velocidad de barrido más adecuada (control por difusión y picos bien definidos) es la de 2 mV.s-1 para cada tipo de expansor. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Voltamperometría cíclica 15 En las figuras 2 y 3 se presentan las curvas corriente-potencial correspondientes a cada expansor obtenidos a las tres velocidades de barrido aplicadas. 10 5 I, A 15 2 mV/s 20 mV/s 2000 mV/s 10 I, A 0 -5 -10 -1.5 5 Ultimo ciclo -1.0 E, V -0.5 0.0 Fig. 3. Influencia de la velocidad de barrido en el comportamiento del expansor B 0 -5 • Los procesos redox son de naturaleza irreversible dado que las diferencias entre los picos anódico y catódico no se corresponde con la de un proceso reversible (la reducción del Pb2+ controlada por la difusión sólo se presenta a 2 mV.s-1). • El comportamiento de los expansores con la velocidad de barrido es similar en cuanto a velocidad del proceso electródico, tipo de control y posición de los picos. Hay, sin embargo, diferencias en las corrientes de pico, siendo el expansor B el que mayor corriente de descarga entrega a cada potencial de pico. (Ultimo Ciclo) -10 -1.5 -1.0 E, V -0.5 0.0 Fig. 2. Influencia de la velocidad de barrido en el comportamiento del expansor A. El análisis de las mismas revela los siguientes aspectos: • 2 mV/s 20 mV/s 2000 mV/s Los procesos de descarga y recarga en presencia de los dos expansores (oxidación de Pb a PbSO4(s) y viceversa, dependen de la Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 49 �Método electroquímico de evaluación de aditivos para baterías de plomo-ácido Como era de esperar, el incremento en la velocidad de barrido aumenta las corrientes de descarga y recarga a cada valor de potencial aplicado. De acuerdo con estos resultados, la velocidad de barrido seleccionada es la de 2 mV.s-1 y en la figura 4 se muestra la voltamperometría cíclica de los dos expansores para el primer y último ciclo a esta velocidad. 7.5 5.0 I, A 2.5 Exp an so r A , 237.94 C Exp an so r B, 292.88 C 200 100 P aso d e P o ten cial = 0.470 V 0 A, Ciclo 1 A, Ciclo 15 B, Ciclo 1 B, Ciclo 15 0.0 -2.5 -5.0 -1.50 300 Q, C • -1.25 -0.75 -0.50 -1.00 E, V Fig. 4. Voltamperometría cíclica de los expansores A y B, 2 mV/s 0 10 t, s 20 Cronocoulometría de doble paso de potencial En la figura 6 se reportan los estados transitorios de descarga y recarga correspondientes a la placa negativa en presencia de cada expansor. El análisis de ésta permite establecer que, si bien ambos expansores presentan poca diferencia en la descarga, el expansor B se descarga más y, por tanto, admite un por ciento de recarga menor. 750 Exp an so r A Exp an so r B Cronocoulometría de simple paso de potencial La observación de esta figura evidencia las diferencias de comportamiento de la placa negativa motivada por la presencia de los diferentes expansores. En particular, el expansor B entrega una carga mayor en el mismo tiempo que el expansor A ante una demanda de corriente instantánea. 50 500 Q, C En la figura 5 se presentan los estados transitorios de descarga obtenidos en presencia de cada expansor correspondientes al paso de potencial instantáneo aplicado a la placa totalmente cargada. 30 Fig. 5. Cronocoulometría de simple paso de potencial 250 0 0 250 500 t, s 750 1000 Fig. 6. Cronocoulometría de doble paso de potencial, 2mV/s Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Leonor María Blanco, Ricardo Flores Lira El análisis de las tablas II-IV permite formular conclusiones acerca de las siguientes diferencias de comportamiento de la placa negativa en presencia de uno u otro tipo de expansor: Tabla II. Por ciento de utilización del material activo Velocidad de Expansor A Barrido, mV/s Expansor B 2000 22.27 19.01 20 34.51 41.24 2 41.80 42.40 Tabla III. Por ciento de recarga de la placa negativa Velocidad de Expansor A Barrido, mV/s Expansor B 2000 22.36 12.82 20 25.45 19.97 2 21.27 21.41 Tabla IV. Por ciento de recuperación de la placa negativa Velocidad de Expansor A Barrido, mV/s Expansor B 2000 100.04 67.44 20 73.74 48.42 2 50.88 50.49 A velocidades de barrido muy elevadas (2000 mV.s-1, o demandas de corrientes muy rápidas), el expansor A tiene un mejor comportamiento al involucrar mayor cantidad de material activo; ésto se traduce en un porcentaje de recarga mayor y, por tanto, en un mayor porcentaje de recuperación. A altas velocidades (20 mV.s-1, o demandas de corriente en mayor tiempo que el caso anterior), el expansor A provoca una disminución en el por Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 ciento de utilización del MAN, lo cual indica que para estas exigencias se seleccione el expansor B. Finalmente, y como revelan las tres tablas, no hay afectaciones en el comportamiento de la placa negativa por la presencia de ambos expansores siempre que la exigencia de demanda de corriente tenga lugar a velocidades moderadas. Estos diferentes comportamientos de la placa negativa en presencia de los dos expansores indica la selección de uno u otro expansor en dependencia del parámetro que desee optimizar el fabricante. CONCLUSIONES El análisis de los resultados permite establecer las siguientes conclusiones: 1. El método electroquímico seleccionado, el cual consiste en la aplicación de técnicas combinadas de barrido y paso de potencial, permite discriminar adecuadamente la influencia de la presencia de cada expansor en el comportamiento electroquímico de la placa negativa de la batería. 2. La información cuantitativa obtenida a partir de los estados transitorios de carga de simple y doble paso de potencial, evidencia que las dos ligninas conducen a diferentes comportamientos de la placa negativa a muy altas y a altas demandas de corriente. Así, el expansor A se recomienda para demandas muy altas de densidad de corriente mientras que el B se sugiere para el caso de altas demandas. 3. Las diferentes ligninas no influyen en el comportamiento de la placa cuando las demandas de corriente son pequeñas. 4. La selección de uno u otro tipo de lignina depende del parámetro a optimizar por el fabricante. 51 �Método electroquímico de evaluación de aditivos para baterías de plomo-ácido 5. Con el fin de evaluar la estabilidad química de cada lignina, se debe efectuar el estudio electroquímico de referencia a temperaturas de 40, 75, 0 y –180C. REFERENCIAS 1. Pavlov D. en B.D. Nicol y Rand D.A.J. (eds.), Power Sources for Electric Vehicles, Elsevier, Amsterdam, 1984, p.11. 8. Hampson N.A. y Lakeman J.B., J. Power Sources, 6 (1981) 101. 9. Pavlov D., Bashtavelova E. e Iliev V., en Bullock K.R. y Pavlov D. (eds), Advances in Lead-Acid Batteries, the Electrochemical Society, Pennington, N.J., 1984. 10. Das K. y Bose K. , Bull. Electrochem., 2 (1986). 11. Mahato B.K., J. Electrochem. Soc., 127 (1980) 1679. 2. Bode H., Lead-Acid Batteries, J. Wiley, N.Y., 1977. 12. Saakes M., van Duin P.J., Ligtvoet A.C.P. y Schmal D., J. Power Sources, 32 (1991) 25. 3. Brennan M.P.J. y Hampson N.A., J. Electroanal. Chem., 48 (1973) 465. 13. Saakes M. y van Duin P.A., 41 st. Meeting I.S.E., Checoslovaquia (1990). 4. Brennan M.P.J. y Hampson N.A., J. Electroanal. Chem., 52(1974) 1. 14. Hall S.B. y Wright G.A., J. Power Sources, 30 (1990) 193. 5. Hampson N.A. y Lakeman J.B., J. Electroanal. Chem., 119 (1981) 3. 15. Mohmmadi T. y col., J. Power Sources, 40 (1992) 323. 6. Pierson J.R., Gurlusky P., Simon A.C. y Caulder S.M., J. Electrochem. Soc., 117 (1970) 1463. 16. Mitchel P.J. y Hampson N.A., J. Power Sources, 8 (1982) 197. 7. Mahato B.K., J. Electrochem. Soc., 124 (1977) 1663. 17. Kosai M. y col., G.S. News Tech. Rep., 1992, 51 (2) 6. 52 Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Fractales: fundamentos y aplicaciones Parte I: Concepción geométrica en la ciencia e ingeniería Virgilio A. González G.*, Carlos Guerrero* Abstract This is the first part of two articles were we described, in a simple form the: concepts, mathematics, applications and research progress at FIME, of the relatively new and fast growing area of the fractal geometry. The first part include the bases of the fractal geometry and a scope of the principal applications, the second part include some more detailed examples of its applications, and the progress and success of the research in this area at FIME. INTRODUCCIÓN La investigación y desarrollo tecnológico en una gran diversidad de áreas, está adoptando los conceptos de una nueva geometría, la geometría de fractales, como alternativa en la resolución de problemas de índole tan diversa como diferentes son las propiedades mecánicas y reológicas de los materiales con relación a la música sintética. Este escrito es el primero de dos partes en los que se pretende mostrar, en la forma más sencilla posible, los conceptos fundamentales de esta área de las matemáticas, describir esquemáticamente, o al menos enlistar algunas de sus aplicaciones y comunicar a la comunidad de FIME los trabajos que en este sentido se desarrollan en nuestra facultad, así como sus principales logros. Es indudable la importancia de la geometría en la comprensión de la naturaleza (ciencia), su aprovechamiento (ingeniería) y hasta en la creatividad de la comunicación artística. Sin embargo con el bagaje convencional de conocimientos adquiridos por cualquier persona ya sea con un mínimo de preparación (quizás preprimaria), hasta doctos especialistas en las diversas áreas del quehacer humano, solo nos es posible identificar formas geométricas comprendidas en un Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 intervalo discreto de dimensionalidad espacial, así un objeto solo puede tener una, dos o tres dimensiones según sea lineal, planar o volumétrico respectivamente. Además, las formas geométricas reconocibles y susceptibles de ser descritas matemáticamente con cierta facilidad (línea recta o curva, circunferencia, triángulo, esfera, etc.), no se encuentran comúnmente en la naturaleza, (Ejemplo cristales de cuarzo y de sal). La geometría de fractales ha permitido describir formas geométricas que antes no era posible hacerlo y, con esto explicar fenómenos naturales y relaciones como morfología y propiedades. GEOMETRÍA FRACTALES EUCLIDIANA Y DE La geometría *como la conocemos fue planteada por primera vez en los años 300 A.C. por Euclides y ha tenido relativamente pocos cambios desde entonces. En 1975 Benoît B. Mandelbrot, establece las bases de una nueva geometría conocida como geometría de fractales, la cual está teniendo cada vez más aplicaciones en todos los campos del conocimiento. Fig. 1. Euclides, 360-300 A.C, Alejandría, Egipto. Padre de la geometría euclidiana, 360 – 300 A.C. * DIMAT-FIME-UANL 53 �Fractales: fundamentos y aplicaciones. Parte I: Concepción geométrica en la ciencia e ingeniería Fig. 3. Esquema para la comparación simplificada entre dimensión euclidiana (De) y dimensión fractal (Df). Fig. 2. B.B. Mandelbrot, Varsovia, Polonia (1924 - ----), Fundamentos de la geometría de fractales La geometría de fractales está permitiendo describir matemáticamente y en forma más o menos sencilla, objetos y fenómenos que se habían considerado muy complejos como las geometrías de algunos helechos y de superficies de materiales, o simplemente caóticos como el movimiento browniano, auxiliando además a escalar geometrías y propiedades tanto desde niveles atómicos ó de dimensiones espaciales hasta las escalas macroscópicas en que nuestros sentidos son capaces de captar. DIMENSIÓN FRACTAL. EL CONCEPTO El concepto principal de esta nueva geometría es la dimensión fractal (Df), que es una propiedad del objeto la cual nos indica qué tanto ocupa el espacio que lo contiene, y que puede adquirir valores continuos en el espacio de los números reales, entre 0 y 3. Una explicación simplificada de este concepto se puede hacer utilizando la figura 3 54 En esta figura, en la parte superior se representan 4 objetos considerados por la geometría euclidiana en alguna de las tres dimensiones (dimensiones euclidianas “De”), o bien cero (el punto). Si estos cuerpos fueran continuos en el espacio, (Ejem. Cubo sólido), su dimensión fractal coincidiría con la dimensión euclidiana (Df = De), sin embargo al ir amplificando el cubo o las representaciones de la línea y el plano, en determinada escala de amplificación nos encontraremos que estos objetos tienen espacios vacíos, están llenos de “poros”, (parte inferior de figura 3), por lo que de acuerdo a la geometría fractal, la línea tiene una dimensión fraccional o fractal mayor que 0 pero menor que 1, dependiendo que tantos “poros” tiene, el plano 1 < Df < 2 y el cubo 2 < Df < 3. LOS FRACTALES Otro concepto fundamental es el de las geometrías fractales, o simplemente de los fractales (del latín fractus, irregular). Por ser esta un área del conocimiento nueva y por lo tanto actualmente en Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Virgilio A. González G., Carlos Guerrero desarrollo, la definición de fractales aún es cambiante, la primera definición establecida por Mandelbrot en 1975 es: Fractales es el conjunto de formas generadas normalmente por procesos matemáticos repetitivos y que se caracterizan por: 1) tener el mismo aspecto a cualquier escala de observación, 2) tener longitud infinita, 3) no ser diferenciables y 4) tener dimensión fraccional o fractal. Actualmente, aún y que se mantienen las cuatro características mencionadas su acepción es: Formas geométricas que pueden ser separadas en partes, cada una de las cuales es una versión reducida del todo. DEFINICIÓN MATEMÁTICA DE LA DF Una definición matemática de Df es la que se conoce como la dimensión de HausdorffBesicovith, por haber sido planteada primero por estos investigadores. Este planteamiento consiste en lo siguiente: Para medir una línea curva de longitud Lo, se cubre esta con N(δ) segmentos (reglas) de longitud δ, entonces: N (δ ) = Lo δ 1 (1) podemos definir L como la suma de todas las reglas quedando como: L = ∑ δ 1 = N (δ ) (δ 1 ) (2) substituyendo [1] en el término de la derecha de (2), resulta la Ec. 3 y su límite cuando δ tiende a cero (regla infinitamente pequeña), da como resultado la longitud que queremos medir (Ec. 3). →0 L = L0δ 0 δ → L0 (3) De la misma forma, para una superficie de dimensión Ao y ésta se mide con N(δ) segmentos de área de dimensión δ 2 entonces: N (δ ) = Ao δ 2 (4) y definiendo A como: Fig. 4. Fractal matemático que simula la geometría de un helecho, mostrando su propiedad de escalamiento La figura 4 muestra la representación de un helecho resultado de modelación matemática utilizando geometría de fractales. Se aprecia que al aumentar la amplificación el aspecto de la figura resultante no cambia. Esta amplificación se puede llevar tan lejos como la precisión de los cálculos lo permita. La función que genera este fractal no es diferenciable y tiene una dimensión fractal de Df = 1.6. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 →0 A = ∑ δ 2 = N (δ ) (δ 2 ) = A0δ 0 δ → A0 (5) En el caso de un volumen queda como: N (δ ) = Vo δ 3 →0 V = ∑ δ 3 = N (δ ) (δ 3 ) = V0δ 0 δ →V0 (6) (7) Si para medir la línea curva, tomamos como regla un objeto de dimensión 2, entonces las Ecs. 1 a 3 quedarían como: 55 �Fractales: fundamentos y aplicaciones. Parte I: Concepción geométrica en la ciencia e ingeniería N (δ ) = Lo δ 2 (8) ( ) →0 → ∞ L = ∑ δ 2 = N (δ ) δ 2 = V0 δ −1 δ (9) Encontrando así que: si queremos medir un objeto de determinada dimensionalidad (1 en este caso) con una regla de dimensionalidad mayor (2), lo encontraríamos de magnitud infinita. Por otra parte, si para medir el volumen usamos una regla bidimensional (de menor dimensionalidad que el objeto a medir), el resultado sería: N (δ ) = Vo δ 2 →0 → 0 V = ∑ δ 2 = N (δ ) (δ 2 ) = V0δ 1 δ (10) (11) Fig. 5. Gráfica de la ecuación 12 mostrando el cambio en la magnitud Md en el punto donde d coincide con D Es decir, cuando queremos utilizar una regla de menor dimensionalidad que la de nuestro objeto a medir, el resultado será cero. Por lo tanto solamente podemos usar la regla de la misma dimensionalidad que el objeto para obtener el resultado esperado. La dimensión fractal o de Hausdorff-Besicovith (D), es el valor de d en el punto en que Md pasa de infinito a cero. (D = d) Para generalizar estas observaciones, definimos un objeto que tiene una magnitud MD de dimensionalidad D y que medimos con la unidad de medida δ de dimensionalidad d, entonces: M D = ∑ γ D δ d = N (δ )γ d δ d (12) donde γd es un factor geométrico relacionado a la forma de la unidad de medida (Ejem. Línea γd=1, disco γd=π/4 o esfera γd=π/6). Así, al calcular MD para diferentes valores de d, (figura 5), encontraremos que: M D → ∞; ⇔ d > D (13) MD → MD;⇔ d = D (14) M D → 0; ⇔ d < D (15) 56 AUTO-SIMILITUD, ESCALAMIENTO AUTO-AFINIDAD Y El helecho fractal mostrado previamente reproduce su aspecto geométrico al cambiar la amplificación global de la imagen, tomando un pequeño rectángulo y amplificándolo proporcionalmente en ambas direcciones, si el objeto estuviese en tres dimensiones, la amplificación sería la de un pequeño paralelepípedo y la amplificación se haría proporcional en las tres dimensiones, esta característica se conoce como auto-similaridad, ejemplos de un fractal autosimilar naturales son la coliflor y el brócoli de Bruselas (figura 6) Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Virgilio A. González G., Carlos Guerrero Koch (figura 7), donde se parte de una recta (parte inferior de la figura), la cual se divide en tres segmentos iguales, el de en medio se substituye por un triángulo equilátero y resulta así una figura con cuatro segmentos de rectas, si cada uno de estos segmentos se les hace la misma operación que a la primera recta, obtenemos una figura con 16 segmentos, este procedimiento, se sigue repitiendo hasta el infinito obteniendo así un perfil que a mayor amplificación presenta un aspecto invariante. Fig. 6. Brócoli de Bruselas (a) mostrando la característica auto-similar al repetirse el aspecto de la planta original, (b) al ser amplificada una sección de la misma. La generación de fractales auto-similares se puede lograr mediante experimentos sencillos como lo es el calidoscopio, donde la imagen de uno o varios objetos se reflejan repetidas veces en espejos acomodados paralelamente entre sí, o bien matemáticamente mediante procedimientos repetitivos conocidos como transformaciones autoafines. Como ejemplo tenemos la curva de Von Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 Fig. 7. Construcción de la curva de V. Koch. Por su característica de escalamiento igual en todas direcciones, podemos decir que estos fractales son isotrópicos auto-similares. Otros objetos naturales o matemáticos, tales como las superficies de los objetos (figura 8) y los perfiles generados por el movimiento browniano (figura 9), sólo mantienen su aspecto durante el escalamiento si éste se hace diferente en al menos una de las direcciones, es 57 �Fractales: fundamentos y aplicaciones. Parte I: Concepción geométrica en la ciencia e ingeniería decir son fractales anisotrópicos los cuales se conocen como objetos o fractales auto-afines. Fig. 9. Movimiento browniano esquematizado como (a) la posición X,Y en función del tiempo y (b) la distancia al origen en función del tiempo. APLICACIONES: Fig. 8. Superficie auto-afín generada mediante computadora, simulando la rugosidad de superficies de fractura más comunes Algunas de las muchas aplicaciones de la geometría de fractales son: • Movimiento de las finanzas o de la moneda • Esta propiedad de auto-afinidad, obedece a transformaciones o escalamientos como las que se describen en la siguiente ecuación: Codificación de señales de audio, de video o digitales • Caracterización geométrica y escalamianto en minerales (X , Y , Z ) → (λx X , λ yY , λζz Z ) • Medición de fronteras y costas • Caracterización de agregados (Ejem: negro de humo) • Análisis estructural polímeros • Análisis espectroscópico (17) • Escalamiento de propiedades En la figura 9 se muestra esquemáticamente el movimiento browniano calificado generalmente como caótico (figura 9 arriba), que sin embargo representándolo como la distancia al origen (d) en función del tiempo resulta en un fractal auto-afín de dimensión fractal Df=1.5 y de acuerdo a [17] por ser una línea De = 1, entonces ζ = 0.5. • Análisis de señales (Ejem: Espectroscopia y ruido) • Análisis y predicción de condiciones ambientales, terremotos y volcanes • Análisis de fenómenos considerados como caóticos como el movimiento browniano y la formación de nebulosas siderales (16) donde λ x = λ y ≠ λζz El exponente ζ se conoce como exponente de auto-afinidad y tiene una relación con la dimensión fractal como lo muestra la Ec. 17. D f = De + 1 − ζ 58 y morfológico en Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Virgilio A. González G., Carlos Guerrero En el Doctorado de Ingeniería de Materiales de la FIME, un grupo de investigadores nos hemos abocado a implementar y evaluar métodos de análisis en geometría de fractales y su aplicación a la morfología y fractura de materiales metálicos, cerámicos y poliméricos. En la segunda parte de esta publicación se hará la descripción de estos trabajos y sus logros. 7. J. Shcmittbuhl, J-P. Vilotte and S. Roux, Phys. Rev. E, 51, 131, (1995) LITERATURA RECOMENDADA 11. A. Majumdar, B. Bhushan. J. of Tribology, 112, 112, (1990). 8. E. Reyes, et al., Proc. of the 58 ANTEC conference, 2, 2051, (2000) 9. A.S. Balankin, Eng. Frac. Mech., 57, 2/3, 135, (1997), and references therein. 10. M. Hinojosa, E. Bouchaud and B. Ngiem, MRS Symp. Proc. 539, 203, (1999) 1. B. B. Mandelbrot, D.E. Passoja and A. J. Paullay, Nature, 308, 721, (1984) 2. H-O Peitgen, H. Jürgens and D. Saupe, “Chaos and Fractals. New Frontiers of Science”, (Springer-Verlag, New York 1992) 3. J. Feder, “Fractals”, (Plenum Press, New York 1988) 4. M.F. Barnsley, R.L. Devaney, B.B. Mandelbrot, H. O. Peitgen, D. Saupe and R. Voss., “The Science of Fractal Images”,( Springer-Verlag, New York 1988) 5. J. C. Russ., “Fractal Surfaces”, (Plenum Press, New York 1994) 6. E. Bouchaud, J. Phys.: Condens Matter, 9, 4319, (1997). Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 REFERENCIAS 1. Carta tecnológica. Boletín de difusión del CEDIMI, Año 1, Núm. 1. 2. Safime, VII edición, p. 20. 3. Safime, VII edición, p. 20-21. 4. El Diario de Monterrey, 21 de octubre de 1987, p. 3B. 5. Carta tecnológica. Boletín de difusión del CEDIMI, Año 1, Núm. 1. 6. Periódico El Nacional. 7. Carta tecnológica. 59 �Conmemoración del 53 aniversario de la FIME Rogelio G. Garza Rivera* José Luis Arredondo Díaz* Hugo E. Rivas Lozano* invitados de honor asistieron el Ing. José Antonio González Treviño, Secretario Académico de la Universidad Autónoma de Nuevo León en representación del entonces Rector Dr. Reyes S. Tamez Guerra, y Ex-Directores de la Facultad, así como ex-alumnos de la 1ª, 2ª, 3ª, 4ª, 5ª y 6ª generación. Al inicio del almuerzo el Ing. Cástulo E. Vela Villarreal, Director de la Facultad, en su mensaje invitó a todos los presentes a continuar estrechando los lazos de fraternidad con todos sus compañeros, a la vez que no dejaran de visitar su Facultad, ya que ellos forman parte fundamental de lo que hoy es la F.I.M.E. Con un Simposium sobre Educación, Ciencia y Tecnología, la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, celebró su Quincuagésimo Tercer Aniversario del 24 al 27 de octubre del 2000. Las actividades conmemorativas incluyeron conferencias, paneles, talleres, exposiciones industriales, eventos culturales, deportivos y sociales, con la participación de Ex-alumnos, maestros, alumnos y personalidades del sector productivo. ALMUERZO DE LA FRATERNIDAD El sábado 21 de octubre se llevó a cabo el tradicional Almuerzo de la Fraternidad en el Restaurante Regio Gonzalitos, en donde hubo una convivencia entre los ex-alumnos que hicieron remembranzas de sus días de estudiantes. Como 60 Desayuno de ex a FIME INAUGURACIÓN En estos tiempos de globalización, en donde la tecnología avanza a pasos agigantados, en donde todos los procesos se aceleran en su transformación, el día 24 de octubre se inició el Simposium sobre Educación,* Ciencia y Tecnología con la participación de ex-alumnos que se han desarrollado en el sector productivo de una manera muy exitosa, así como de personalidades de los * Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, UANL. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Rogelio G. Rivera Garza , José Luis Arredondo Díaz, Hugo E. Rivas Lozano diferentes sectores gubernamentales, sociales y educativos. La Inauguración estuvo a cargo del Dr. Luis Galán Wong, Secretario General de nuestra Universidad, el cual estuvo acompañado por el Director de la Facultad Ing. Cástulo E. Vela Villarreal y el Subdirector Ing. Rogelio G. Garza Rivera. El Dr. Reyes S. Tamez Guerra, entonces Rector de la U.A.N.L., dio inicio al Simposium con la Conferencia Magistral “La Educación Superior en el Siglo XXI”, la cual se llevó a cabo en el Auditorio Dr. Raúl G. Quintero Flores de la misma Facultad. Dentro de la Celebración del 53 Aniversario, la Administración de la Facultad, reconoció el esfuerzo a los alumnos más sobresalientes en el aspecto Académico, (Grupo de los 100 y al mérito Académico y Mención Honorífica) en donde sus Padres, orgullosos, estuvieron presentes en la entrega de los Reconocimientos. El Ing. Cástulo E. Vela Villarreal dirigiendo un mensaje en la inauguración del simposium. En el presidium: Ing. Rogelio G. Garza Rivera, subdirector de la FIME, Dr. Luis Galán Wong, Secretario General de la UANL, Ing. Roberto Villarreal Garza, subdirector de postgrado de la FIME. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 CONVENIOS El Ing. Cástulo E. Vela Villarreal firmó dos convenios que fortalecen los vínculos con otras instituciones y serán de gran beneficio para los alumnos que cursan las diferentes carreras que ofrece la Institución. El día 24 de octubre se firmó el convenio con el Canal 22 México, el cual fue representado por el Lic. Ernesto Velázquez Treviño, Director General de Política Cultural de dicho Canal. Convinieron en unir esfuerzos y capacidades para establecer los mecanismos de colaboración a través de los cuales se llevarán a cabo programas culturales, asesoría técnica e intercambio de materiales a fin de impulsar, divulgar y promover la ciencia, la tecnología, la educación y la cultura universal, dentro de sus respectivas esferas, en beneficio de la sociedad. Posteriormente se firmó el otro convenio con la Empresa Progress de México, la cual estuvo representada por el Lic. Alberto Pascal Carbal y Jesús Salido Araiza. En la firma de convenio de FIME-PROGRESS software, flanquean al Ing. Cástulo Vela y al Lic. Jesús Salido Araiza, el Ing. Rogelio G. Garza Rivera y el Lic. Alberto Pascal Carbal. 61 �Conmemoración del 53 aniversario de la FIME Canta, en donde se buscan nuevos valores artísticos con canciones inéditas y creadas por ellos mismos, participaron 18 alumnos, en donde el triunfador fue Omar José Mendoza Ramos de la carrera de Ingeniero Mecánico Electricista quien cursa el 3er semestre. Firma del convenio FIME - Canal 22 México. De izquierda a derecha aparecen el Ing. Cástulo E. Vela Villarreal, el Ing. Artemio Ábrego Treviño y el entonces Rector, Dr. Reyes S. Tamez Guerra. PANELES Y TALLERES También se realizaron paneles con la participación de personalidades del sector productivo, así como alumnos que se encuentran laborando actualmente, compartiendo sus experiencias con los mismos compañeros alumnos. Se realizaron talleres, para que el alumno desarrollara su creatividad e ingenio y fortalecer sus conocimientos dentro de su formación académica. CULTURAL En la conmemoración del Aniversario 53 de la Facultad se realizaron actividades culturales y deportivas como fue el 5º Certamen Anual de Oratoria con la participación de 8 alumnos, siendo el ganador el joven Roberto Clemente Leal López de la carrera Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones que cursa el 5º semestre, también como es tradicional se llevó a cabo el evento FIME- 62 Participantes de FIME-CANTA En el transcurso de la semana del Aniversario se realizó una colecta de alimentos, recaudando entre arroz, fríjol, maseca, azúcar y otros productos, la cantidad de 1500 kg. los cuales fueron entregados a Cáritas de Monterrey, los integrantes del grupo 3203 de la hora M2 lograron recolectar la cantidad de 90 Kg., motivo por el cual recibieron un reconocimiento por su esfuerzo. DEPORTES En el aspecto deportivo, se realizaron encuentros de competencia y convivencia, como el partido de fútbol soccer entre los maestros y alumnos, torneos de vencidas, básquetbol, entre otras disciplinas y la tradicional Carrera del “Oso” 5 K., siendo la salida y meta la entrada al estacionamiento de los Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Rogelio G. Rivera Garza , José Luis Arredondo Díaz, Hugo E. Rivas Lozano maestros de la FIME, participaron maestros y alumnos siendo los ganadores: Jessica A. Peralta en la categoría femenil: en la varonil: Ángel Eduardo Rodríguez Ríos y en patines Jorge Alberto Gómez. Grupo de maestros y alumnos que participaron en la carrera del Oso 5K CLAUSURA En la Clausura de la Conmemoración del Aniversario se llevó a cabo la Conferencia Magistral “Formación de Ingenieros al año 2020” dictada por el M. C. Gerardo Ferrando Bravo, Presidente de la Asociación Nacional de Facultades y Escuelas de Ingeniería y Director de la Escuela de Ingeniería de la UNAM. El M.C. Gerardo Ferrando Bravo, presidente de la ANFEI, en la conferencia “La formación de ingenieros al año 2020. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 Al Concluir la Conferencia el Ing. Cástulo E. Vela Villarreal, Director de FIME, hizo entrega de Reconocimientos a Ex-alumnos distinguidos que han destacado en diferentes áreas, los homenajeados fueron Ing. Regino Bueno Rivas, Ing. José Elías Cazares Leal, Ing. Amando de Jesús García López, Ing. Francisco García Díaz, Ing. Abelardo Gutiérrez Zertuche, Ing. Enrique Magallanes Mauricio, Ing. Pedro Moreno Muñoz, Ing. Juan Genaro Pacheco Rabago, Ing. Pedro Treviño Elizondo, Ing. Rubén Eliud Villarreal Gutiérrez, Ing. Alfonso Gerardo Vargas Bueno, Ing. Luis Lauro González Alanís, Ing. Francisco Javier Salinas García, Ing. Malaquías Aguirre López, Ing. Pedro R. Garza Garza El Ing. Cástulo E. Vela Villarreal, Director de la FIME, clausuró los festejos del 53 Aniversario, agradeciendo a todos los presentes su apoyo y entrega en estas actividades que permiten que la Facultad continúe siendo vanguardia de las Escuelas de Ingeniería. Grupo de ex-alumnos en su homenaje por su destacada trayectoria en sus respectivas áreas. 63 �Reconocimientos Luis Manuel Martínez Villarreal* Fernando Javier Elizondo Garza* I. MÉRITO ACADÉMICO FEB-JUL ´2000 Luis Gerardo Rodríguez Leal IMA 95.309 Héctor Sánchez Torres IMA 94.862 En ceremonia realizada el 26 de octubre del 2000 se entregaron Reconocimientos al Mérito Académico a los alumnos que a continuación se listan. Se indica también la carrera y su calificación promedio. Olga Laura Martínez Ruvalcaba IMA 94.596 José Arnoldo García Garza IMA 93.968 IME 94.490 IME 92.875 Diana Cobos Zaleta * Neftali Conrado Rodríguez Verde IAS 97.697 José Fernando Gutiérrez Aguirre Luis Rosas Cobos ICC 96.86 Abraham Pérez Reyna IME 90.635 Leonel López de León Ponce IEC 92.622 Oscar Arturo Fragoso Ramírez IME 90.587 Diana Miroslava García Quevedo IMA 97.691 Raúl Antonio García Garza IME 90.298 Erwin Lisardo Sánchez Perales IME 95.798 Ingrid Velázquez Irigoyen IAS 92.197 III. DISTINCIONES EX FIME 2000 II. MENCIONES HONORÍFICAS FEB-JUL ´2000 Por su desempeño académico, también el 26 de octubre del 2000, recibieron una Mención Honorífica los siguientes alumnos. Dentro de los festejos del 53 aniversario de nuestra facultad, se otorgó Reconocimiento como EX FIME DISTINGUIDO a: Ing. Alfonso Gerardo Vargas Bueno Roberto Coronado Elías IAS 91.013 Ing. Luis Lauro González Alanís Juan Ignacio Sánchez González ICC 92.095 Ing. Francisco Javier Salinas García Noel Jesau López Cepeda IEC 92.159 Ing. Malaquías Aguirre López Martha A. Escudero Odriozola IEC 90.646 Ing. Pedro R. Garza Garza Jesús García Guillen IEC 90.598 Jesús Jacobo Benze de León IMA 96.085 64 * Facultad de Ingeniería Mecánica, UANL. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Luis Manuel Martínez Villarreal, Fernando Javier Elizondo Garza IV. RECONOCIMIENTO ESPECIAL El Dr. Rafael Colás Ortíz del Doctorado en materiales de nuestra Facultad fue aceptado, el pasado 22 de Septiembre de 2000, como Miembro Regular de la prestigiada Academia Mexicana de Ciencias. V. MÉRITO AL DESARROLLO TECNOLÓGICO “TECNOS ‘2000” El 22 de noviembre del 2000 en CINTERMEX se llevó a cabo la entrega del Reconocimiento al Mérito al Desarrollo Tecnológico en un evento presidido por el C. Gobernador Constitucional del Estado de Nuevo León, Lic. Fernando Canales Clariond. Este galardón es ofrecido anualmente por el Gobierno del Estado de Nuevo León a personas e instituciones que contribuyen y participan activamente en el desarrollo tecnológico de la región y del país. La FIME ha recibido este premio en repetidas ocasiones y en este año fueron galardonados: en la categoría de Proyecto Tecnológico (vinculación) Empresa Grande e Institución, el Ing. Alberto Ross Scheede, el Dr. Guadalupe Alan Castillo Rodríguez, el Ing. Tushar Kanti Das Roy, y el Dr. Ing. Karls Jurgen Leers, por su trabajo “Optimización del Proceso de fusión de Magnesia (MgO) por horno de arco eléctrico mediante la validación de un modelo matemático”, realizado en colaboración con la empresa Servicios Industriales Peñoles y la Universidad Técnica de Alemania; en la categoría de Publicación Tecnológica (vinculación) Empresa Mediana e Institución, Andrés Rodríguez, Rafael Colás, Gastón Olvera y Peter Fodor, por su trabajo “Strain distribution analysis of hot forged seamless pipe fittings”, en colaboración con la empresa RIGA; y en la categoría de Publicación Tecnológica (vinculación) Empresa Grande e Institución, el Dr. Ubaldo Ortíz Méndez, Juan Antonio Aguilar Garib, Jorge Berrún Castallón, y el Ing. Ricardo Viramontes B. por su trabajo “Development of iron layers on the internal wall of reduction reactors”, en colaboración con HYLSA, S.A. de C.V. También el Ing. Edgar Ivan Morales Balboa recibió una mención honorífica por su Tesis de Licenciatura “Oxidación y descarburización en aceros al carbono”. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 65 �Titulados a nivel Maestría en la FIME Mayo–Octubre 2000 Roberto Villarreal Garza* M.C. Arturo Jáuregui Sánchez, Administración, especialidad en Finanzas, “Análisis y diseño de un sistema de distribución para pequeña empresa”, 22 de Mayo del 2000. Rebeca Leal González, M.C. Administración, especialidad en Finanzas, “Importancia en la interpretación de los estados financieros”, 31 de mayo del 2000. M.C. Jorge Armando Solís Dávila, Administración, especialidad en Finanzas, “Operaciones de crédito industriales”, 31 de Mayo del 2000. Carlos Tulio Villarreal Robles, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Alta gerencia”, 1 de Junio del 2000. Juan Manuel Efraín García Guerra, M.C. Administración, especialidad en Sistemas, “Nivel de aceptación de la tecnología de la información por el personal docente del I.T.N.L.”, 5 de Junio del 2000. Arturo Jáuregui Alanis, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Gerencia basada en el liderazgo”, 6 de Junio del 2000. Claudia Alina Madrigal Barragán, M.C. Ciencias de la Ingeniería especialidad en Control, “Análisis de técnicas para secuencias lógicas”, 12 de Junio del 2000. M.C. Francisco Javier Villa Cruz, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Influencia de la comunicación en el proceso enseñanza aprendizaje”, 14 de Junio del 2000. Juana María Gómez Urrutia, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Factores que influyen en el alto índice de reprobación en las materias de ciencias básicas de la facultad de ingeniería mecánica y eléctrica”, 15 de junio del 2000. Roberto *Javier Villarreal Cárdenas, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Gerencia basada en liderazgo”, 19 de Junio del 2000. María Susana Garza Solís, M.C. Administración, especialidad en Investigación de Operaciones, “Aplicación de modelos de producción para el programa curso de sistemas de producción a nivel licenciatura”, 19 de Junio del 2000. Leonel Durán Jáuregui, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Análisis y valuación de proyectos”, 19 de Junio del 2000. Diego Monsivais Garza, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Implementación de las herramientas básicas de calidad de acuerdo al criterio de qs-9000, 3ra. edición en kemet d méxico, planta 1”, 20 de Junio del 2000. Jesús Leos Pérez, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Reingeniería de procesos, coadyuvante de la administración escolar en universidades públicas”, 22 de Junio del 2000. Rogelio Guzmán Hernández, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Mantenimiento al sistema de calidad de una empresa manufactura”, 26 de Junio del 2000. Alfonso Cárdenas Garza, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Implementación de la norma ISO-9000 en el departamento de compras de una industria siderúrgica”, 27 de Junio del 2000. * 66 Sub-Director de Postgrado de la FIME-UANL. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 �Roberto Villarreal Garza Niza Jiménez Villarreal, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Seis Sigma en la industria manufactura”, 28 de Junio del 2000. Fernando Flores Escobedo, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Métodos estadísticos aplicados en el análisis del carbón”, 30 de Junio del 2000. José Roberto Cantú González, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Certificación ISO-9000 en una empresa manufacturera evidencia de clase mundial en Monterrey-México”, 28 de Junio del 2000. Samuel Chacón de la Rosa, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Modelo para la aplicación de reingeniería”, 5 de Julio del 2000. M.C. Martha Maritza García González, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Formación de equipos de trabajo”, 5 de Julio del 2000. M.C. Enrique Fernández Monsivais, Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Diseño de mecanismos para la sustitución de importación”, 29 de Junio del 2000. Edmundo Montelongo Rodríguez, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Implementación en ingeniería industrial en la explotación del carbón”, 29 de Junio del 2000. Raúl García Vázquez, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Reingeniería de inventario por lote de muelles en la empresa Rassini del grupo San Luis”, 30 de Junio del 2000. Héctor Torres Mireles, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Mejora continua de la educación superior en Universidad Autónoma”, 30 de Junio del 2000. Valentín Zavala Bernal, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Productividad de la energía en minas de carbón”, 30 de Junio del 2000. M.C. Arturo Bueno Tokunaga, Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Creación de nuevas estadísticas paralelas a la fisheriana basadas en los momentos absolutos”, 30 de Junio del 2000. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 Jesús Manuel Álvarez García, M.C. Administración, especialidad en Finanzas, “El nuevo papel de la administración financiera”, 6 de Julio del 2000. Yolanda Hernández Delgado, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Como construir su propia empresa y sobrevivir”, 7 de Julio del 2000. Irma Rosario Valadez Guzmán, M.C. Ingeniería Eléctrica especialidad en Control, “Algoritmos de filtrado y control óptimo en sistemas tipo volterra con incertidumbres determinísticas”, 7 de Julio del 2000. Noé Ponce Meraz, M.C. Ingeniería Eléctrica especialidad en Electrónica, “Una fuente alterna de energía y sus aplicaciones”, 13 de Julio del 2000. Isai Moreno de la Rosa, M.C. Administración, especialidad en Finanzas, “Formación y control de una pequeña empresa que produce sus propios productos”, 24 de Julio del 2000. Juanita Pérez Sánchez, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Capacitación a docentes de nuevo ingreso al nivel medio superior de la U.A.N.L.”, 31 de Julio del 2000. Miguel Ángel Romero Zaleta, M.C. Administración, especialidad en Finanzas, “Estrategias para la toma de decisiones gerenciales con la utilización de sistemas de información”, 31 de Julio del 2000. 67 �Titulados a nivel Maestría en la FIME; Mayo-Octubre 2000 Ana Cristina Rodríguez Lozano, M.C. Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Proyecto de reforma curricular para la carrera de ingeniero administrador de sistemas de la FIME-UANL (una propuesta para el nuevo milenio)”, 3 de Agosto del 2000. Emilio González Elizondo, M.C. Ingeniería Eléctrica especialidad en Potencia, “Sistemas de recuperación de energía en motores de inducción de motor devanado con regulación de velocidad”, 3 de Agosto del 2000. Oscar Francisco Huerta Guevara, M.C. Ingeniería Eléctrica especialidad en Control, “Observadores no lineales para generadores sincronos”, 8 de Agosto del 2000. M.C. María Leticia Campos Villarreal, Administración, especialidad en Relaciones Industriales, “Estructuración de trabajo en equipo”, 18 de Septiembre del 2000. M.C. Josué Francisco Esparza Carrillo, Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Rediseño de un programa de mercadotecnia en un supermercado”, 29 de Septiembre del 2000. Anibal Garza Peña, M.C. Ingeniería Eléctrica especialidad en Electrónica, “Tecnologías digitales y computacionales en sistemas de radar y radioayudas para el control de tránsito aéreo”, 29 de Septiembre del 2000. Javier Aguirre Contreras, M.C. Ingeniería Eléctrica especialidad en Control, “Invasores su uso y aplicación”, 18 de Agosto del 2000. Azael Elicerio Morales, M.C. Ingeniería Eléctrica especialidad en Eléctronica, “Tecnologías digitales y computacionales en sistemas de radar y radioayudas para el control de tránsito aéreo”, 29 de Septiembre del 2000. M.C. Ingeniería Noe Torres Garza, especialidad en Telecomunicaciones, “El futuro de la telefonía sobre las redes de datos”, 22 de Agosto del 2000. José Marcos Ávila Saucedo, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Desarrollo exitoso con personal calificado”, 3 de Octubre del 2000. Francisco Pérez Treviño, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Requisitos y normativas aplicables en la acreditación de unidad de verificación en instalaciones eléctricas”, 31 de Agosto del 2000. Salvador Rivera García, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Reingeniería aplicada a la microempresa Tortiyola”, 9 de Octubre del 2000. Jaime Isaias Ortiz Cárdenas, ;M.C. Ingeniería Mecánica especialidad en Materiales, “Producción, características y aplicaciones de las fibras de carbono”, 8 de Septiembre del 2000. 68 Rafael Covarrubias Ortiz, M.C. Administración, especialidad en Investigación de Operaciones, “Estudio del tiempo de transición entre el momento de egreso del técnico profesional del colegio de estudios científicos y tecnológicos del estado de Nuevo León y su incorporación productivo”, 16 de Octubre del 2000. Ingenierías, Enero-Marzo 2001, Vol. IV, No.10 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2001 Volumen Volumen de la revista 4 Número Número de la revista 10 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Marzo Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2001, Vol 4, No 10, Enero-Marzo Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/2001 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020773 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Baterías de plomo-ácido FIME Fractales Hojuelas de grafito Materiales plásticos Modelos basados en mallas https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20734/Ingenierias_2001_Vol_4_No_11_Abril-Junio.pdf 9cd765d0d5fd83a2fd5abc606bbf556f PDF Text Text ����Editorial Investigadores en la UANL Carlos A. Guerrero Salazar* Investigación, docencia, vinculación, tres de las funciones plasmadas en la Ley Orgánica de nuestra Institución como parte fundamental de su naturaleza. La generación del conocimiento, acompañada de la formación integral de los recursos humanos, y su transferencia hacia la planta productiva, forman parte importante del quehacer de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Sin menoscabo de la importancia que acompaña a la realización de cualquiera de las funciones mencionadas, en esta ocasión abordaremos sólo el tema investigación, enfocándonos principalmente hacia aquellos académicos que realizan esta labor, es decir, los investigadores. Según la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico, OCDE,1 la investigación consiste en la realización de trabajos experimentales o teóricos que se emprenden fundamentalmente para obtener nuevo conocimiento acerca de los fenómenos y hechos observables, ya sea que se dirija este conocimiento hacia objetivos prácticos precisos o que no se encamine hacia ninguna aplicación o utilización determinada. Basados en esta definición, podríamos tratar de contestar la pregunta ¿Cuántos académicos de la UANL hacen investigación? La respuesta es difícil si no se cuenta con un mecanismo que permita la evaluación de la actividad académica, enmarcada ésta por la definición anterior o por otra serie de criterios establecidos previamente. A nivel nacional opera el Sistema Nacional de Investigadores, SNI, organismo gubernamental que extiende un reconocimiento a los académicos que, una vez evaluados según criterios no siempre validados por la comunidad científica,2,3 realizan investigación. El reconocimiento se concede en 4 niveles, dependiendo de la importancia que un comité formado por pares otorgue al trabajo desarrollado; desde el más bajo como Candidato a Investigador, hasta el más alto como Investigador Nivel III. * Profesor Investigador FIME - UANL. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 3 �Investigadores en la UANL Hay que aclarar que esta evaluación la solicita el académico interesado, por lo que habrá otros académicos que no reciben este reconocimiento del SNI y que sin embargo realizan investigación. Como no tenemos una manera objetiva de cuantificar a esta última parte de la comunidad académica trataremos de contestar la pregunta planteada líneas arriba en función de los datos obtenidos del SNI. De la totalidad del claustro académico de la UANL, únicamente 132 están reconocidos por el SNI, siendo alrededor del 29% de éstos Candidatos a Investigador. Ver Figura 1. Nivel II 9% Nivel III 2% Candidatos 29% Nivel I 60% Fig.1. Distribución de investigadores por nivel en la UANL. Si comparamos esta cifra con el total de investigadores reconocidos en todo México (7252) tendremos que en la UANL están trabajando el 1.8% de esos investigadores. Un aspecto positivo para nuestra Institución es de que esta cifra va en aumento, ya que hemos pasado de 99 investigadores reconocidos en el año de 1998 a la cifra actual. Además, no hay que perder de vista que sólo en el D. F. están concentrados el 51.7% (3748) de los académicos distinguidos por el SNI. De las 25 facultades que posee nuestra Institución destacan Ciencias Biológicas, Medicina y FIME ya que en ellas laboran casi el 60% de los investigadores. Es sorprendente el desarrollo que están teniendo las Facultades de Ciencias Forestales y Ciencias de la Tierra, ya que a pesar de ser dependencias con muy poca población estudiantil, poseen una gran cantidad de investigadores dentro del SNI. Ver figura 2. 4 Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Carlos Guerrero Forestales 8% C. Tierra 5% Biología 27% Químicas 8% Economía Filosofía 4% 3% Otras 9% Psicología 3% FIME 13% Medicina 20% Fig. 2. Distribución de investigadores de la UANL por facultades. No se puede negar que en la UANL se realiza investigación. Sin embargo los números que presenta en la actualidad están aún muy lejos de aquellos que poseen las Universidades del D.F., v.g., más de 380 Investigadores reconocidos por el SNI en la Universidad Autónoma Metropolitana, o los más de 637 del sistema IPN-CINVESTAV por lo que uno de los objetivos a mediano y largo plazo de nuestras autoridades, y de nosotros como académicos, debería de ser el de aumentar de manera significativa el número de investigadores en las dependencias de nuestra Institución. REFERENCIAS 1. José María Infante, CiENCiA UANL, Vol. 4, No 1, pp 6-11 (2001) 2. Miguel José Yacamán, CiENCiA UANL, Vol. 3, No 4, pp 443-445 (2000) 3. Armando Rugarcía Torres, CiENCiA UANL, Vol. 3, No 2, pp 197-204 (2000) Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 5 �La santificación del progreso♦ Gabriel Zaid* La tradición milenaria de elogiar la agricultura y vituperar la vida urbana hace perder de vista una tradición más antigua: ♦la de elogiar la vida nómada y vituperar la agricultura. El sermón de Cristo sobre el abandono a la divina providencia puede leerse como un elogio de los recolectores y un vituperio de los agricultores: “Mirad las aves del cielo que no siembran, ni cosechan, ni recogen en graneros; y vuestro Padre celestial las alimenta”. Y en el Quijote puede leerse un encendido elogio de la vida anterior a la agricultura: “Dichosa edad y siglos dichosos aquellos a quien los antiguos pusieron nombre de dorados [...] porque entonces los que en ella vivían ignoraban estas dos palabras de tuyo y mío. Eran en aquella santa edad todas las cosas comunes: a nadie le era necesario para alcanzar su ordinario sustento tomar otro trabajo que alzar la mano y alcanzarle.” Con la vida sedentaria se desarrollaron las artesanías: el tejido de canastas y telas, los utensilios de cerámica, cobre y hierro. Pero, sobre todo, la ambición (y el castigo) de producir, el espíritu previsor y acumulativo, el cálculo astronómico y contable que, a su vez, dio origen a la escritura (los primeros escritos que se conocen son notas de inventario y remisión). *Apareció la producción excesiva, el trueque y el comercio de excedentes, la defensa de los graneros y ganados contra las incursiones de recolectores y cazadores, que seguían creyendo en el paraíso de que no hay mío ni tuyo, y ahora resultaban asaltantes. Apareció el Estado, la desigualdad, la propiedad, la ley, la moneda, el mercado, el capital, la esclavitud. Ma. de J. Rodriguez F. La agricultura puso “puertas al campo”, como se queja todavía el refrán, y como lo demuestran los pleitos a muerte que todavía se dan por los derechos de paso y pastoreo por tierras comunales. Pleitos que se remontan a la furia de Caín, el sedentario agricultor, contra su hermano Abel, el nómada pastor. En El origen de la desigualdad entre los hombres, Rousseau explica cómo terminó el paraíso y empezó la civilización: “El primer hombre que, después de haber cercado un terreno, tuvo la ocurrencia de decir: Esto es mío, y se encontró con gente tan simple como para créerselo, fue el verdadero fundador de la sociedad civil.” ♦ Artículo publicado en la Revista Letras Libres de febrero 2001 y reproducido con permiso del autor. 6 * Poeta y analista político. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Gabriel Zaid Ma. de J. Rodriguez F. Peloponeso, Atenas perdió una buena parte de su población y sus ejércitos (y aun al mismo Pericles), no por las armas, sino por una epidemia infecciosa. En el Imperio Romano, hubo epidemias igualmente funestas. También en Bizancio y en los primeros siglos de la Edad Media, antes de la famosa peste del siglo XIV, que mató a la tercera parte de la población europea. La prosperidad agrícola desembocó en la llamada revolución urbana. El antiguo campamento nómada se vuelve permanente y desarrolla a su alrededor campos de cultivo y ganadería; se defiende, se amuralla y se convierte en una ciudad Estado donde viven el rey y sus guerreros, sacerdotes, letrados, artesanos y comerciantes. En la perspectiva del homo faber, su aportación revolucionaria es la rueda (para tornos de alfarero y vehículos) y, sobre todo, la producción intelectual: la escritura y el cálculo en Mesopotamia y Mesoamérica; la geometría, la crítica racional, el mercado del libro y la democracia en Grecia. La crítica del progreso se vuelve explícita y razonada en Atenas. Sócrates (Fedro) no dice que los libros sean un sacrilegio contra la palabra viva; dice que no pueden sustituirla, que dejan sin ejercicio la memoria y el desarrollo de la inteligencia; peor aún: que hacen creer a los compradores de libros que son sabios por haberlos comprado. Aristóteles (Política) no dice que la democracia transgreda el orden divino; dice que degenera en asambleísmo y demagogia. Una crítica de la revolución urbana que, aparentemente, no se hizo fue que facilitó las epidemias. En los primeros años de la guerra del Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 La peste y la caída del Imperio Romano, las invasiones bárbaras y el control islámico del Mediterráneo aislaron y desurbanizaron a Europa en el primer milenio cristiano. Del poder y esplendor de las grandes metrópolis se pasó a una vida oscura, rural y dispersa en los monasterios y castillos feudales. A partir de estos centros, que sirvieron como pequeños polos de desarrollo, empezó una lenta recuperación, culminada en los siglos XI, XII y XIII. La dispersión favoreció la apertura de tierras nuevas al cultivo, a su vez favorecida por el desarrollo de la fundición de piezas de hierro y los trabajos de herrería. El hierro y el caballo transformaron la guerra y la agricultura. Los estribos y armaduras crearon la carga de caballería: una fuerza aplastante contra el guerrero a pie, de efectos decisivos en las guerras feudales, las cruzadas y la conquista de América. Crearon también al caballero: un estamento nuevo en la vida social y un personaje de la imaginación épica. La herradura de clavos, el arado metálico pesado y el arnés configuraron el caballo de tiro, más eficaz que el buey, y de uso doble: siembra y transporte. La productividad agrícola llegó a niveles nunca vistos. Los medievales inventaron conceptos básicos para la industria moderna, tales como la estandarización e intercambiabilidad de partes, que introdujo Gutenberg con los tipos móviles de imprenta (1440). Inventaron los mecanismos de transmisión de potencia que convierten 7 �La santificación del progreso Ma. de J. Rodriguez F. cual culminará la revelación progresiva de Dios en la tierra. movimientos giratorios en lineales y viceversa: manivelas, tornos, relojes mecánicos, molinos de agua y de viento. Para la guerra, la agricultura y los obrajes, lograron sustituir o reforzar la fuerza humana con la fuerza animal, hidráulica, eólica. Cuando apareció la brújula, soñaron con una máquina que aprovechara la fuerza magnética, anticipando el motor eléctrico. Según Lynn White (Tecnología medieval y cambio social), Roger Bacon escribió hacia 1260: “Es posible construir vehículos que habrán de moverse con velocidad increíble y sin ayuda de bestias; es posible construir maquinas voladoras en las que un hombre [...] podrá vencer al aire con alas, como si fuera un pájaro [...] las máquinas permitirán llegar al fondo de los mares.” Pero la gran originalidad del homo faber medieval no estuvo tanto en los inventos mecánicos, como en esta confianza en un futuro mejor, que aparece por primera vez en la historia. Fue formulada por Joaquín de Fiore (c. 1130-1201), un abad cisterciense que inventó el concepto de mejoría gradual de la humanidad, al dividir la historia en tres etapas: la del Padre, superada por la del Hijo, superada por la del Espíritu Santo, en la 8 En las antiguas concepciones del tiempo, había el eterno retorno de lo mismo; o un hoy venido a menos, frente al pasado mítico; o una esperanza de salvación en un tiempo nuevo. Pero este tiempo nuevo era un salto absoluto, no un progreso gradual. La Ciudad de Dios, concebida por San Agustín como polo eterno de la realidad humana, y realizada en forma simbólica por los monasterios, era una dicotomía entre dos mundos, separados por un abismo. Concebida por Fiore, la Ciudad de Dios se convierte en un proyecto de realización progresiva. Toda la cristiandad, no únicamente los simbólicamente perfectos que se apartan del mundo (como Fiore), tomará el camino de la perfección. Lo religioso será secularizado, lo secular se volverá religioso. Por el lado productivo, la confianza en el futuro se convierte en crédito: un fuerte estímulo para el desarrollo económico. Se convierte en creatividad para formalizar promesas, riesgos, participaciones. Aparece la letra de cambio, una gran variedad de contratos mercantiles, la sociedad en comandita, la banca crediticia (no meramente cambiaria), la venta de seguros, la contabilidad que amarra por partida doble. La revolución comercial de la Edad Media empieza por el comercio a distancia, terrestre o marítimo, de Venecia y otras ciudades: la importación de especies, sedas y marfiles orientales; la exportación de tejidos de lana y trabajos de hierro, madera y vidrio. Pero el desarrollo del comercio exterior estimula el comercio interior, los obrajes, las artesanías y la agricultura. Italia se vuelve el centro de una economía global. Producir para el comercio rebasó la autarquía inicial de los feudos y monasterios, donde prácticamente no se usaba el dinero. La economía Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Gabriel Zaid La crítica radical de la revolución comercial la hizo el hijo de un comerciante, después de sus primeras experiencias en el negocio de su padre. Francisco de Asís (1182-1226) se sintió hermano de los pájaros y de los lobos. Sintió que el comercio desnaturalizaba a la naturaleza y a las personas. Propuso una pobreza voluntaria y alegre, tan confiada en la divina providencia que era de hecho recolectora: pedir como limosna el pan de cada día, pero en especie, no en dinero, y únicamente en la cantidad necesaria para comer el día de hoy, sin guardar nada para el día siguiente. Ni más ni menos que los pájaros. No quiso retirarse a un monasterio, ni ser sacerdote. Fue un laico en el mundo, que criticó la mundanización de los cristianos en los nuevos caminos de la perfección material. Sus seguidores no fueron tan extremos: buscaron vías para conciliar la vida productiva con el progreso espiritual, aunque algunos (los llamados franciscanos “espirituales”) se sintieron llamados a realizar las profecías de Fiore, y a sustituir la institución eclesiástica por una renovación carismática del mundo, que llegaría con el Apocalipsis, anunciado para 1260. Esta tensión Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 entre el gradualismo y el salto revolucionario reaparecerá muchas veces, desde entonces. El gradualismo llegó hasta la concepción de un paso intermedio entre el cielo y la tierra: el purgatorio. La perfección no alcanzada en la tierra puede completarse después de la muerte, en un tiempo de purificación, que se puede acortar con los méritos solidarios de los que siguen en la tierra. Esta teología, desarrollada en medio de una revolución comercial, se contaminó de la nueva creatividad financiera. Pronto estuvieron en el mercado valores adquiribles por días o años de indulgencia, a cambio de limosnas para abreviar el purgatorio. El escándalo resultante condujo a suprimir este mercado, pero no la acumulación abstracta de méritos, que ha llegado hasta hoy. En el mundo meritocrático, la devoción al progreso contabiliza minuciosamente los puntos buenos para llegar al cielo: días de asistencia puntual, años de escolaridad, grados obtenidos, medallas y copas deportivas, premios, distinciones, ratings del Citation Index y otros merecimientos dignos de ganar indulgencias, cuando se publique el obituario. Ma. de J. Rodriguez F. de las prestaciones en especie (obligadas, caritativas, amistosas o prestigiosas) desembocó en la economía monetaria. Las nuevas circunstancias materiales y los libros de la cultura griega (redescubiertos gracias a sus lectores árabes) resucitaron la revolución urbana y el mercado, con recursos desconocidos en la Antigüedad. Hasta los monasterios se vuelven ricos, porque las donaciones, los diezmos y primicias, el excedente productivo de una vida dedicada al “ora y labora” con poco consumo, conducen a grandes tasas de ahorro. Así también reaparecen las críticas de Aristóteles y los Padres de la Iglesia al mercado, el lucro, los intereses y la acumulación. Y se reaviva el radicalismo de los primeros cristianos. 9 �La santificación del progreso Lo que aparece en la cristiandad occidental del siglo XII, por primera vez en la historia, es el espíritu progresista, la confianza en un futuro mejor, el deseo de construir gradualmente el paraíso en la tierra. Fiore transforma el mito del progreso, es el creador de la concepción moderna del progreso. Vivimos todavía sacudidos por esta concepción religiosa, aunque se haya olvidado el nombre de su primer teórico, y aunque los maestros espirituales de hoy usen otro vocabulario, al proponer caminos de perfección: la ascética que llaman superación personal, la mística unión con Dios que llaman éxito. El joaquinismo tuvo una repercusión inmensa, estudiada por Henri de Lubac en una obra enciclopéndica (La posteridad espiritual de Joaquín de Fiore). Fue tan importante como el hegelianismo, el positivismo, el marxismo; y está en su origen: en el de todas las filosofías progresistas de la historia. Para Hegel, la historia es “el desarrollo y la realización del espíritu: la verdadera 10 teodicea” (Filosofía de la historia). Comte seculariza las etapas del progreso concebidas por Fiore, en una nueva fórmula trinitaria: el espíritu recorre “el estado teológico o ficticio”, superado por “el estado metafísico o abstracto”, superado por “el estado científico o positivo” (Ensayo de un sistema de filosofía positiva). En 1972, Roger Garaudy (entonces destacado intelectual del Partido Comunista Francés) dijo que los grandes movimientos revolucionarios de Europa estaban todos imbuidos por las ideas de Joaquín de Fiore, y que Federico Schlegel había escrito: “La historia moderna empieza con el deseo revolucionario de alcanzar el Reino de Dios” (citado por Marjorie Reeves, Joaquín de Fiore y el futuro profético). A pesar de lo cual, no hay traducciones de Fiore al español, y casi no las hay en otras lenguas. Ma. de J. Rodriguez F. La crítica franciscana reaparece en el romanticismo y el ecologismo, con la novedad del joaquinismo: se presenta como progreso al paraíso, no como regreso al paraíso. (Lo mismo sucede con la revolución: un volver al paraíso que ya no queda atrás, sino adelante.) Desde la prehistoria, la crítica del progreso ha sido ambivalente: exalta y critica el atrevimiento de transformar la naturaleza. Pero Fiore legitima el progreso: lo santifica; a partir de lo cual, la crítica del progreso es inaceptable, si no es progresista. Fiore ya no concibe el progreso como hazaña prometeica y transgresión del orden divino, que hay que restaurar, sino como mandato divino. El progreso no es el espíritu de la serpiente que mueve a Adán y Eva contra el Padre, sino el Espíritu Santo que viene del Padre, después de enviar a su Hijo. El progreso es la manifestación de Dios en este mundo. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Formación de capas de hierro en reactores de reducción directa♦ Parte I. Los factores Ubaldo Ortiz*, Juan Aguilar,* Jorge Berrún,** Ricardo Viramontes.*** Abstract Refractory bricks are the most common materials used in equipment for carrying processes at high temperatures, such as the production of steel, cement and glass. ♦These bricks are exposed to severe operation conditions, their life determines if an equipment should be stopped for reparation or replacement of the bricks. In this first part is described the formation of layers in a direct reduction reactor. As they growth, they cause disturbs in the product flow or at least decreases the reactor or furnace capacity, and in the worst case it is necessary to stop the equipment for major reparations. The aim of this work is to describe the mechanism of formation and growth of these layers. Key Words: Refractories, direct reduction, layers, direct reduced iron INTRODUCCIÓN Existen reactores donde el material procesado se adhiere a las paredes formando capas que en el ambiente industrial se les llama lajas o morros. Este fenómeno se puede presentar, por ejemplo, en los reactores de lecho móvil y hornos rotatorios a escala industrial. Se entiende por capa una formación de material aglomerado que se adhiere a la pared de los reactores en alguna parte donde las condiciones de esfuerzo, temperatura, composición y tamaño de partícula alcanzan los valores críticos para que la capa crezca. ♦ Este trabajo fue ganador del Premio Tecnos 2000 en la categoría de Publicación Tecnológica/Vinculación Empresa Grande e Institución, el cual fue entregado en ceremonia efectuada el 22 de noviembre de 2000 en CINTERMEX, Monterrey, N. L. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 Capa de hierro esponja de reactor industrial (izquierda) y capa formada en reactor experimental (derecha). El fenómeno de las capas generalmente implica pérdida de disponibilidad de las plantas cuando las capas se desprenden y bloquean la salida del reactor o perturban la calidad del producto. Algunas capas son bastante resistentes mecánicamente. En el pasado hubo intentos vanos para simular en el laboratorio la formación de capas sobre las paredes de los reactores de lecho móvil en las plantas industriales de reducción directa. En esos equipos *las condiciones de operación, de temperatura y esfuerzo normal eran suficientes para la formación de capas, sin embargo no se obtenían las capas porque no se aplicaba esfuerzo cortante. En este trabajo se presentan los resultados de un equipo a nivel laboratorio que considera la temperatura, esfuerzo normal y el esfuerzo cortante en la interfase pelet-refractario como variables importantes en la formación de capas. * Doctorado en Ingeniería de Materiales, FIME-UANL. ** HYLSA. *** HYLSA. Se encuentra actualmente en CEMEX. 11 �Formación de capas de hierro en reactores de reducción directa. Parte I: Los factores El proceso Fig. 1. Esquema del reactor de reducción directa. Las partes principales son: (1) reformador, (2) calentador, (3) condensador de agua, (4) absorbedora de CO2, (5) compresor, (6.1) cuerpo del reactor, (6.2) entrada de gas reductor, (6.3) salida de gas de enfriamiento, (6.4) entrada de gas de enfriamiento, (6.5) aislante, (6.6) capa de ladrillo en contacto con el hierro esponja, (6.7) salida del gas reductor, (6.8) entrada del mineral y (6.9) salida del hierro esponja. Las capas se forman principalmente en los sitios (6.10) y (6.11). Este equipo hizo posible la reproducción del fenómeno a escala laboratorio dando así, la oportunidad de diseñar experimentos para encontrar el mecanismo de adhesión con el que se inician las capas. Una vez que se identificó el mecanismo se desarrollaron métodos y equipos para aplicar tratamientos a los refractarios, de forma que la adherencia de los materiales procesados, en este caso hierro metálico o mejor conocido como hierro esponja, disminuyese significativamente. También se obtuvo un modelo cinético para el crecimiento de la capa en función del esfuerzo, el tiempo, y la temperatura. La descripción del sistema que se estudió es como sigue: 12 Dentro de la industria siderúrgica destaca por su importancia en el ámbito mundial la ruta reducción directa-horno eléctrico para producir acero. El proceso HYL de reducción directa es conocido mundialmente. En éste se alimenta al reactor con pelets de mineral de hierro que se transforman en hierro esponja al quitarles el oxígeno mediante un gas reductor. El gas reductor se produce al reaccionar el gas natural con vapor de agua en el reformador. Los equipos principales son: el reformador, calentador, enfriadores, absorbedora de CO2, compresores, y reactor. El reactor El reactor consiste en un recipiente de acero recubierto con material refractario (Figura 1) que está en contacto ya sea con el mineral de hierro o el hierro metálico según su posición en el reactor. El mineral entra por la parte superior y se reduce conforme va bajando hasta llegar a la salida que se encuentra en la parte inferior, en donde se descarga el producto conocido como hierro esponja. Las capas Se trata de aglomerados de material que llegan a medir hasta 15 cm de espesor y entre 2 y 3 m de altura, extendiéndose algunas veces en todo el perímetro del reactor. Los sitios en donde se forman estas capas se muestran en la figura 1, mientras que la figura 2 muestra una de estas capas. Cuando una capa se desprende durante la operación se presentan algunas perturbaciones en el flujo de sólidos. Cuando hay un paro programado se dedica algún tiempo a tumbarlas y sacarlas del reactor. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Ubaldo Ortíz, Juan Aguilar, Jorge Berrún, Ricardo Viramontes Fig. 2. Aspecto de la interfase de una capa de hierro formada en el reactor. La densidad aparente de una capa es de aproximadamente 4 gr/cm2, esto es un 50% mayor a la de una partícula de hierro esponja. La composición química es básicamente hierro metálico (más del 83%). En las figuras 3 y 4 se aprecia el proceso de densificación que sucede cuando las partículas de hierro esponja pasan a formar parte de la capa. Aunque en apariencia son diferentes, existen grandes semejanzas, la primera de ellas es que ambas son fundamentalmente hierro. En cuanto al aspecto la figura 3 proviene de un material poroso mientras que la figura 4 corresponde a un material “alisado” por los pelets moviéndose. Fig. 4. Imagen de MEB de la superficie de una capa formada. Los mecanismos de adhesión El significado más simple de adhesión tiene que ver con el trabajo reversible para separar dos fases que inicialmente tienen una interfase común. Los mecanismos que se reportan más comúnmente son: 1.- Fuerzas de Van der Walls. 2.- Potencial electrostático de contacto. 3.- Exceso de cargas electrostáticas. 4.- Atracción magnética. 5.- Puentes líquidos. 6.- Presión capilar en los poros llenos de líquido. 7.- Unión debida a agentes viscosos. 8.- Puentes sólidos. 9.- Anclaje mecánico. Fig. 3 Imagen de microscopía electrónica de barrido (MEB) de la superficie del hierro esponja. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 La participación de estos mecanismos fue considerada, ya sea teóricamente o experimentalmente para seleccionar solamente aquellos que estuvieran teniendo lugar en el proceso. 13 �Formación de capas de hierro en reactores de reducción directa. Parte I: Los factores Los mecanismos de adhesión que pueden ocurrir en procesos similares han sido descritos por otros autores.1-17 En el proceso de reducción de mineral de hierro solo algunos de estos tienen lugar. En la introducción se listaron los posibles mecanismos de formación de capas. Los argumentos que se presentan a continuación son los que permiten descartar aquellos que no tienen lugar. Mecanismos relacionados con fuerzas de Van der Walls, potencial electrostático de contacto y exceso de cargas electrostáticas podrían dar la respuesta a por qué material fino se agrega a la pared, aunque lo más seguro es que hay una combinación con puentes debidos a reacción química o difusión debida a diferencias de concentración, junto con anclado mecánico. La atracción magnética fue eliminada porque el refractario no es magnético y el hierro se encuentra a una temperatura superior a la de Curie. Puentes líquidos, presión capilar en los poros llenos con líquido y uniones debidas a agentes viscosos fueron descartados porque a la temperatura de operación no hay fase líquida. METODOLOGÍA Cuando se estudia un fenómeno complejo, como es identificar el mecanismo de la formación de capas, inicialmente se considera que muchas variables pueden tener efectos en la variable dependiente o de respuesta. En estos casos se recomienda utilizar los diseños fraccionados. Estos reducen el tiempo y costo de la experimentación, ya que se reduce el número de corridas experimentales basándose en agrupar algunas de las variables principales con las interacciones. Enseguida se utiliza el análisis de varianza para identificar cuáles grupos son los importantes. Sobre la base del conocimiento fisicoquímico del sistema se 14 seleccionan cuáles de las variables o interacciones de cada grupo son las más importantes. Es necesario además confirmar estas suposiciones mediante experimentos de control. Una manera de llevar a cabo esta confirmación es considerar las condiciones en que se forman las capas y luego modificarlas y verificar que haya un cambio. Esta modificación constituye el tratamiento para evitar la formación de capas. En este estudio se consideraron nueve variables para el diseño de experimentos inicial. Algunas, sobre la base de la experiencia industrial, son obviamente importantes como lo es el nivel de esfuerzo, otras porque son típicas en el proceso y pueden tener una interacción importante o bien se les quiere descartar de una manera objetiva. Las variables consideradas son las siguientes: esfuerzo, temperatura, adición de cemento, tipo de pelet, porcentaje de metalización, porcentaje de carbono, velocidad angular, tiempo, y tipo de gas reductor. Después se corrieron otros diseños para la confirmación de las variables importantes encontradas en esta etapa. En la Tabla I se muestra el diseño de experimentos y los resultados obtenidos en cada una de las pruebas. Las columnas presentan la identificación del experimento, el tipo de gas (H2 ó CO), el encabezado Cem indica si se aplicó o no cemento (S ó N), el tipo de mineral (Alzada o Peña Colorada), la relación hierro metálico a hierro total en el pelet (Met), el contenido de carbono (C ), la velocidad angular, el esfuerzo normal, la temperatura y el peso de la capa obtenida bajo las condiciones dadas. Adamson18 reporta que el efecto del esfuerzo cortante sobre la adhesión es aproximadamente siete veces mayor que el normal. Esta aseveración es tan importante que se decidió probar bajo las condiciones del reactor (Adamson utilizó esferas de acero sobre indio). Se diseñaron una serie de dispositivos para probar esta hipótesis, desde pelets moviéndose horizontalmente sobre el refractario Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Ubaldo Ortíz, Juan Aguilar, Jorge Berrún, Ricardo Viramontes hasta pelet girando sobre él. Basados en los resultados obtenidos en estos dispositivos se consideró que lo mejor era utilizar una celda rotatoria para poder prolongar las condiciones de la fricción entre el pelet y el refractario (Figura 5). Fig. 6. Esquema del microreactor. Fig. 5. Esquema de la celda rotatoria. El siguiente paso fue estudiar el mecanismo de adhesión mediante un reactor especialmente diseñado, éste consistió en una coraza de acero al carbón, una celda de carga para determinar el esfuerzo aplicado a la muestra y portamuestra para el refractario y el pelet. El dispositivo cuenta con un motor para hacer girar el pelet y una resistencia eléctrica para alcanzar la temperatura deseada, también cuenta con un sistema de medición y control de la temperatura y medición del flujo de gas. A este dispositivo se le denominó microreactor y se presenta un esquema en la figura 6. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 El procedimiento experimental para llevar a cabo cada una de las pruebas consistió en cortar y sacar la muestra de ladrillo. Entonces, se coloca la muestra del ladrillo en el portamuestra. Se precalienta en presencia de un flujo de nitrógeno hasta la temperatura deseada. Se fija la velocidad angular contando las revoluciones y tomando el tiempo con un cronómetro. Se fija el portamuestras. Se aplica cemento al pelet en una suspensión de 15 partes de cemento gris por 100 partes de agua en peso. Cuando se ha llegado a la temperatura deseada se sustituye al nitrógeno por gas reductor. Se coloca el pelet dentro del reactor y se esperan dos minutos para que la superficie se caliente. Se pone el pelet en contacto con el refractario y se aplica una carga normal. Se hace girar el pelet sobre la muestra de refractario para que se dé un esfuerzo cortante. Se mantienen las condiciones de operación durante el tiempo deseado. Se detiene la rotación. Se retira la carga. Se sustituye el gas reductor por nitrógeno. Se saca el pelet y la muestra de refractario. 15 �Formación de capas de hierro en reactores de reducción directa. Parte I: Los factores Tabla I. Diseño de experimentos y resultados de las pruebas 16 Exp. Tipo de gas Cem Mineral Met (%) C (%) Vel. (rpm) Tiempo (min) Esfuerzo 2 Kg/cm Temp. (°C) Capas (μg) 1 CO S Alzada 95 3.5 0 1 3.1 950 0.2 2 H2 S Alzada 95 0.1 30 1 3.1 950 76.8 3 H2 S Alzada 95 3.5 0 30 0.1 600 0.1 4 CO S Peña 85 3.5 30 1 3.1 950 14.7 5 CO S Alzada 85 3.5 30 30 0.1 950 0.1 6 CO N Peña 95 0.1 30 1 3.1 600 0.3 0.0 7 H2 N Peña 85 3.5 30 30 0.1 600 8 CO S Peña 85 0.1 30 30 3.1 950 29.7 9 H2 N Alzada 85 3.5 0 1 0.1 950 0.0 10 H2 N Peña 95 0.1 30 30 0.1 950 0.6 11 CO N Alzada 95 0.1 0 30 3.1 950 1.9 12 H2 N Alzada 85 0.1 30 30 3.1 600 45.7 13 H2 S Alzada 85 0.1 0 30 0.1 950 0.2 14 CO S Alzada 85 0.1 0 1 3.1 600 0.0 15 CO S Alzada 95 0.1 30 30 0.1 600 2.1 16 CO S Peña 95 3.5 30 30 3.1 600 7.1 17 CO S Peña 85 3.5 0 1 0.1 600 0.0 18 CO N Alzada 95 3.5 30 1 0.1 600 0.7 19 20 H2 CO S N Peña Peña 95 95 3.5 3.5 30 0 1 30 0.1 0.1 950 950 1.8 0.0 21 CO N Alzada 85 0.1 30 1 0.1 950 0.4 22 H2 No Peña 95 3.5 0 1 3.1 600 0.0 23 H2 S Peña 95 0.1 0 30 3.1 600 0.0 24 H2 S Peña 85 0.1 30 1 0.1 600 0.8 25 CO N Alzada 85 3.5 0 30 3.1 600 0.5 26 H2 S Peña 85 3.5 0 30 3.1 950 0.0 27 H2 N Peña 85 0.1 0 1 3.1 950 0.3 28 H2 N Alzada 95 3.5 30 30 3.1 950 112.3 29 H2 N Alzada 95 0.1 0 1 0.1 600 0.0 30 CO N Peña 85 0.1 0 30 0.1 600 0.0 31 CO S Peña 95 0.1 0 1 0.1 950 0.0 32 H2 S Alzada 85 3.5 30 1 3.1 600 3.3 Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Ubaldo Ortíz, Juan Aguilar, Jorge Berrún, Ricardo Viramontes Se enfría la muestra en atmósfera de nitrógeno. Se saca la muestra de refractario del enfriador cuando la temperatura sea menor de 70°C. Se desprende la capa y se tritura para separar el hierro magnéticamente. Al terminar se pesa el hierro recuperado en una balanza analítica. RESULTADOS Ya se explicaron las razones por las que algunos mecanismos fueron desechados como responsables de la formación de capas. Para los fenómenos que no fueron descartados se consideran los siguientes aspectos. En las Figuras 7 y 8 se muestran imágenes de una capa del reactor industrial, después de un año de operación. En éstas se observa una zona de aproximadamente 5 micras en el refractario contiguo a la interfase en donde existe una concentración más baja de potasio y una concentración más alta de calcio que en el resto del ladrillo. Fig. 8. Mapeo de calcio en una capa industrial Fig. 9. Mapeo de potasio en una capa de laboratorio. Fig. 7. Mapeo de potasio en una capa industrial (MEB) En las fotografías 9 y 10 se muestra que en las capas obtenidas en el laboratorio la difusión descrita es incipiente. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 Fig. 10. Mapeo de calcio en una capa de laboratorio. 17 �Formación de capas de hierro en reactores de reducción directa. Parte I: Los factores Esto indica que este mecanismo de anclaje es secundario. Otro mecanismo que tiene lugar y que se observa en las muestras es el entrelazado o anclaje mecánico, este caso se observa tanto en la capa industrial como en la de laboratorio. En ambos existe una separación química del hierro a uno y otro lado de la interfase, pero existe un contacto íntimo entre hierro esponja y refractario. El sinterizado es otro mecanismo que tiene lugar ya que las partículas de hierro esponja se unen, disminuyéndose la porosidad (Figuras 11 y 12) y aumentando la resistencia, a tal grado que la densidad de la capa es hasta un 50% mayor que la de la partícula de hierro esponja. El esfuerzo normal en el reactor industrial tiene a un valor típico de 3.1 Kg/cm2 mientras que en el reactor piloto es del orden de 0.1 Kg/cm2. A partir de la ecuación de Rumpf16 se pueden calcular las fuerzas puntuales entre las partículas en lecho empacado en función de la porosidad de éste, del diámetro de la partícula y del número de coordinación y el esfuerzo sobre el lecho. Nuestro cálculo arroja que los esfuerzos en los puntos reales de contacto son del orden de 250-2500 Kg/cm2. Por experiencia en el briqueteado en la planta piloto de HYLSA, se sabe que el hierro esponja fluye plásticamente y disminuye su porosidad a temperaturas por encima de los 650°C, se compacta con una presión mayor de 1000 Kg/cm2. Por lo tanto este fenómeno debe ocurrir en los puntos de contacto entre pelets y pared de refractario. COMENTARIOS FINALES Fig. 11. Mapeo de hierro en una capa industrial Fig. 12. Mapeo de hierro en una capa de laboratorio 18 En esta primera parte se mostró como se logró la formación de capas en el laboratorio gracias a un nuevo diseño donde se usa una celda rotacional que permitió aplicar esfuerzos de corte a la interfase pelet-refractario, con renovación de material según demandaba la degradación. Se demostró que el esfuerzo cortante es el origen de la formación de las capas a escala laboratorio, lo cual corresponde a la prueba de la hipótesis que se planteó en este trabajo. Los resultados mostrados confirmaron la importancia del esfuerzo cortante y se probó que las variables seleccionadas son adecuadas, sin embargo sin un análisis de varianza no es posible cuantificar la importancia de cada variable ni construir un modelo que describa la cinética de crecimiento de las capas. Estos aspectos serán presentados en la segunda parte de este artículo. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Ubaldo Ortíz, Juan Aguilar, Jorge Berrún, Ricardo Viramontes AGRADECIMIENTOS Los autores expresan su agradecimiento al CONACYT por el apoyo para la realización de este trabajo, así como a la empresa HYLSA. REFERENCIAS 1. Jenike (A.W.).- Johanson (JR), Carson (JW)- Bin loads part 2, concepts, Journal of engineering for industry, Trans ASME 1973, Series B, Vol 95, No. 1, p 1-5. 2. Roberts (A.W.).- Bulk solids handling, recent developments and future directions, Bulk solids handling. March 1991, Volume 11, number 1, p 17-35. 3. Pietsch (W.B.).- Adhesion and agglomeration of solids during storage, flow, and handling. Journal of engineering for industry, Trans ASME May, 1969, p 435-449. 4. Bates (L) - The storage, feed and collection of loose solids Powder handling and processing April/June, 1994, Volume 6, Number 2, p 215-221. 5. 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Mackenzie (J.K.), Shuttleworth (R.).- A phenomenological theory of sintering Proc phys soc LXII, 1949, Volume 12-B, p 833-852. 11. Bird (R.B.), Stewart (W.E.), Ligthfoot (E.N.)- Fenómenos de transporte, México Ed. Reverté, S A , 1964, p 27-30. 12. Schmalzried (H.).- Solid state reactions Monographs in modern chemistry,Volume 12 - Weinheim, Deer-field, Florida, Basel Verlag Chemie , 1981, p 11-18. 13. Ooms (M.), Roberts (A.W.).- Significant influence on wall friction in the gravity flow of bulk solids Bulk solids handling 1985, Volume 5, Number 6, p 1271-1277. 14. Roberts (A.W.), Ooms (M. ), Scott (O.J.). - Surface friction and wear in the storage, gravity flow and handling of bulk solids Proc conf War on wear, wear in the mining and mineral extraction industry, Inst. of mech. Engnrs., Nottingham, U K ,1984 - New South Wales The University of Newcastle, 1984, p 123-134. 15. 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The linearity and low DC power consumption requirements of amplifiers are analysed in function of the carrier/ interference ratio (C/I). Keywords: Design, power amplifiers, mobile communication systems, BJT. 1. INTRODUCCIÓN En los sistemas de comunicaciones móviles inalámbricos, el parámetro de calidad más importante es la relación Portadora a Interferencia (C/I), en donde el enfoque fundamental en dichos sistemas ha sido controlar el factor de interferencia (ruido térmico más interferencia co-canal y canal adyacente), para cumplir con el valor límite impuesto de 9dB en sistemas digitales. Para el caso del nivel de portadora, que depende del nivel de energía isotrópica radiada de potencia (EIRP), de las ganancias de las antenas (del terminal móvil y de la estación base), y de las pérdidas por propagación, el parámetro a controlar es precisamente el nivel de potencia, buscando desde luego disminuir el nivel de interferencia con otros usuarios, pero fundamentalmente evitar la aparición de los tan temidos productos de intermodulación. En este trabajo nos enfocamos al diseño de la sección de radio frecuencia (RF), de los transreceptores del terminal móvil y estación base con el objetivo de optimizar el funcionamiento global de los sistemas de comunicaciones móviles, a partir del diseño óptimo (mínimo producto de intermodulación de segundo y tercer orden) de la sección de RF más la antena de los transreceptores mencionados tal y como se muestra en la figura 1: 20 Fig. 1. Diagrama de la sección de RF más la antena en comunicaciones móviles inalámbricas según DoCoMo. En *cualquier sistema de comunicaciones el principal parámetro de calidad es la relación (Portadora /Ruido) C/N en el receptor. Este parámetro define que tanta potencia de la señal se compara con la potencia de ruido presente en el canal. Por lo tanto, C/N se puede considerar como un factor de mérito del sistema de comunicaciones cuya ecuación es la siguiente: C (ERP )LPGr = N N (1) * Grupo de Comunicaciones Inalámbricas. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada. CICESE. Km.107 CARR. TIJUANA-ENSENADA, B.C. C.P. 22860, México. Teléfono: (6)175-05-55, Fax:(6) 175-05-54. e-mail: (calor, dacoro)@cicese.mx. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Catarino Alor Aguilar, David H. Covarrubias Rosales Donde: ERP es la potencia radiada efectiva, Lp son las pérdidas por propagación en el canal, Gr es la ganancia de la antena receptora, y N es la potencia efectiva de ruido. Normalmente el tipo de ruido que se considera es el ruido térmico, el cuál viene dado por: N = kTW (2) Donde: k es la constante de Boltzman, T es la temperatura de ruido del receptor y W es el ancho de banda del sistema.1 De acuerdo a las expresiones anteriores, se puede determinar que la calidad del enlace es dependiente de los parámetros: ganancias de las antenas Tx y Rx, potencia de transmisión y temperatura de ruido, parámetros todo bajo control de diseño. generada por el amplificador de potencia y la potencia consumida en señal continua (DC). En muchos casos la distorsión puede ser reducida, esto a expensas de incrementar la disipación de potencia en DC. La distorsión en los amplificadores de potencia resulta por lo tanto en una señal espectral muy grande de salida.3 Por lo cual, dentro de los requerimientos para mejorar los sistemas de comunicaciones inalámbricas proponemos hacer una investigación en los siguientes aspectos: • Reducción en el consumo de potencia de DC para los amplificadores de potencia: Se desarrollarán mejoras en el manejo de la potencia, dándole un enfoque en la linealización de los amplificadores de potencia para las aplicaciones en la telefonía móvil. En esta área de investigación buscaremos mejorar el diseño de los amplificadores de potencia. Específicamente será nuestro propósito desarrollar una alta eficiencia en los amplificadores de potencia, esto es manteniendo siempre una alta linealidad en la caída de la fuente de voltaje de la potencia del móvil, minimizando el consumo de la batería.4 • Técnicas de mejoras de linealización: Las comunicaciones móviles celulares, requieren del empleo de técnicas de desarrollo y mejoramiento en la linealización, para el caso de altas potencias, y/o amplificadores de potencias de alta frecuencia. Mediante el empleo de dichas técnicas, se busca mejorar las prestaciones de los amplificadores de potencia en cuanto a la linealidad, del parámetro interferencias, especialmente crítico en ambientes celulares del tipo CDMA, en donde la principal limitación del sistema se debe a las interferencias. El parámetro de El único parámetro fuera de control es el parámetro de propagación o pérdidas por trayectoria. Esta pérdida se refiere a la atenuación que sufre la señal en su ruta entre el Tx y Rx.1 Tomando en cuenta lo anterior, en este trabajo nos enfocaremos al diseño de la sección de RF de los transreceptores del terminal móvil, con el objetivo de optimizar el funcionamiento global de los sistemas de comunicaciones móviles, a partir del diseño óptimo (mínimo producto de intermodulación de segundo y tercer orden) de la sección de RF más la antena de los transreceptores mencionados.2 2. REQUERIMIENTOS DE LOS DISPOSITIVOS Y CIRCUITOS DE RF EN EL ESCENARIO DE MÓVILES CELULARES Las transmisiones de las señales de la etapa de RF a través de los puertos de una antena, ya sea ésta de un teléfono inalámbrico, ó de una estación base, están fundamentalmente limitadas por la distorsión Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 21 �Diseño de amplificadores de potencia aplicados a comunicaciones móviles inalámbricas linealidad está muy relacionado con el nivel de potencia de cada usuario móvil. El estado del arte en los aspectos de nivel portadora a interferencia, como un parámetro de calidad en los sistemas móviles celulares, marca como un punto relevante la importancia que tiene la aplicación de los amplificadores de potencia, medidos en términos de la eficiencia y linealidad. Basándose en los aspectos anteriores buscaremos en nuestros diseños del transreceptor móvil tener una mejor linealidad en el amplificador de potencia y una reducción en el consumo de potencia en DC. Una influencia adicional en la linealidad del amplificador se presenta en la antena del móvil, ya que se crean lóbulos laterales inaceptables y que degradan en gran medida las prestaciones de los transreceptores empleados en las comunicaciones móviles, por lo cual, es necesario minimizar la distorsión de la fase en los amplificadores de potencia.4 Las características de los transreceptores de la estación base y terminal móvil se muestran en la figura 2. De la figura anterior, se puede mencionar que los amplificadores de potencia se caracterizan por tener requerimientos de potencia de salida típicamente de 1w ó menos, pero idealmente requieren una eficiencia de conversión de DC-RF muy alta.4 Cuando se considera la potencia de DC, el amplificador de potencia típicamente ocupa entre el 20 y 40% del sistema total, así que obviamente, existe una oportunidad de mejorar el tiempo de vida de la batería, si el consumo del amplificador de potencia puede ser reducido. La mayoría de los amplificadores de potencia mantienen una disipación de potencia de DC constante, cuando la potencia de salida del amplificador es reducida. De aquí que la eficiencia en promedio en DC del amplificador se vea afectada. Como se mencionó anteriormente, hay dos parámetros de diseño y desarrollo principales de mucha importancia en los amplificadores de potencia en comunicaciones móviles y estas son: “Mejoras en la linealidad y mejoras en el consumo de potencia de DC”. 3. REQUERIMIENTOS DE LINEALIDAD Y DISIPACIÓN DE POTENCIA EN AMPLIFICADORES DE POTENCIA. Las transmisiones de las señales de RF a través del sistema móvil, están fundamentalmente limitadas por la distorsión generada por el amplificador de potencia y por la potencia de DC consumida por el amplificador. En la mayoría de los casos, la distorsión puede ser reducida, pero solo a expensas de la disipación de la potencia incrementada.3 Fig. 2. Amplificadores de potencia para comunicaciones inalámbricas (a) amplificador de potencia de la estación base y (b) amplificador de potencia del teléfono móvil. 22 La distorsión en el amplificador de potencia resulta en una modificación espectral de la señal de Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Catarino Alor Aguilar, David H. Covarrubias Rosales salida y en un incremento en el ancho de banda de la señal. Esto se ilustra en la figura 3. Como un resultado, el recrecimiento espectral de una amplitud grande de canal puede alterar la señal deseada en una amplitud en una banda pequeña de una frecuencia adyacente, como se muestra en la figura 4. Fig. 3. Modificación de la señal en los amplificadores de potencia inalámbricos (a) caso ideal, y (b) con distorsión. Este recrecimiento espectral resulta del hecho de que cualquier operación no lineal en una forma de onda conteniendo frecuencias múltiples, crea nuevas frecuencias de las frecuencias originales. Algunos de estas nuevas señales están a frecuencias adyacentes a la señal original, y pueden crear una descomposición significante de la señal deseada a estas frecuencias llamados productos de intermodulación.4 Aunque los amplificadores de potencia crean problemas de distorsión para todos los sistemas de comunicaciones, ésta resulta especialmente crítica en los sistemas de comunicaciones móviles celulares. Esto es debido al hecho de que la potencia recibida por el sistema móvil celular varía sustancialmente en tiempo y frecuencia, debido a la presencia de multitrayectorias, y otras variaciones de efectos de tiempo del orden de milisegundo y del nivel de la señal recibida de 60dB. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 Fig. 4. ACPR para diferentes requerimientos de los estándares de sistemas de comunicaciones inalámbricas (a) AMPS y (b) CDMA IS-95. El espacio del recrecimiento espectral varía según los estándares de las comunicaciones inalámbricas y es una función compleja del formato del espaciamiento de la modulación del canal del entorno del medio ambiente. Como un ejemplo, los requerimientos de Ajuste de Potencia de Rechazo de Canal (ACPR), son medidos en el recrecimiento espectral, esto es mostrado en la figura 4 para varios estándares de comunicaciones inalámbricas. Por ejemplo el estándar doméstico análogo (AMPS) en los Estados Unidos utilizan un esquema de acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA), con una única frecuencia alojada en cada usuario durante periodos activos. El espaciamiento entre los canales es de 30KHz, así el amplificador de 23 �Diseño de amplificadores de potencia aplicados a comunicaciones móviles inalámbricas potencia tiene que tener suficiente espectros pequeños, esto con una portadora de frecuencia de aproximadamente de 850MHz. En particular, el estándar AMPS especifica que el recrecimiento espectral, debe de ser menos de 26dBc a frecuencia de solo 20KHz aislado de la frecuencia deseada. Para obtener esto el amplificador de potencia tiene que ser muy lineal.4 Similarmente, el estándar digital CDMA IS95 CDMA multicanaliza a muchos usuarios diferentes en una sola señal de ancho de banda de 1.25MHZ, pero esta señal debe co-existir con portadores adyacentes analógicos así como con otras señales CDMA pero a diferentes frecuencias de portadoras. 4.-DISEÑO DEL POTENCIA. AMPLIFICADOR DE El objetivo de mejorar las prestaciones en el amplificador de potencia, se refleja directamente en una mejora en nuestra relación C/I. Particularmente en el parámetro de la portadora. De allí la importancia de obtener un buen diseño del amplificador de potencia y de la antena para el terminal móvil.4 En este caso, la especificación requiere que el recrecimiento espectral debe de ser menos de 42dB por debajo de la portadora de la frecuencia más grande que está entre 900KHz y 1.98MHz lejos de la frecuencia portadora, y menos de 54dB por debajo de la frecuencia portadora más grande que es de 1.98MHz. Nuestro diseño del amplificador de potencia para el sistema CDMA consideró las siguientes especificaciones: • Tipo de amplificador.- Amplificador de potencia. (Clase AB). • Nivel de Portadora máxima.-9dB. • Intervalo de frecuencia.- de 900MHZ a 1900MHz. • Linealidad.-ACPR<-42dBc a 900KHz offset y ACPR<-54dBc a 1980MHZ. • Frecuencia Portadora.-1.25MHZ. • Tipo de Transistor.- BJT. • Ganancia de Potencia.- >20dB. • Potencia de Eficiencia Agregada.- 30% a la máxima potencia de salida. • Máxima Potencia de Salida.- 28dB. • Potencia de Ajuste (Limite de distorsión).- (42dBc) al nivel de compresión de 1dB. Al mismo tiempo que el amplificador de potencia debe de mantener un alto grado de linealidad, también debe de haber una reducción en la magnitud del consumo de la energía. Un factor importante en esto es la reducción en el voltaje de la batería, desde 7V a 3V.4 Con las especificaciones anteriores y como parte del diseño del amplificador de potencia, se utilizó el programa MMICAD para obtener la respuesta de linealidad, factor de ruido, ROE, entre otros parámetros del amplificador en todo el ancho de banda; tal y como se muestra en la figura 5. En este caso, los requerimientos de la linealidad deben de ser más rígidos, como se muestra en la figura 4(b), dado que el espacio del ancho de banda de la señal modulada lleva los productos de distorsión, aunque espacios remanentes de los canales son casi mínimos en el espacio del ancho de banda. 24 Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Catarino Alor Aguilar, David H. Covarrubias Rosales Finalmente, y como resultado del proceso de diseño, la figura 6 muestra el arreglo topológico del amplificador de potencia para el terminal móvil en un sistema CDMA. El procedimiento seguido en el caso anterior viene a confirmar nuestra premisa de proponer una metodología simple de diseño de amplificadores de potencia aplicados a sistemas móviles celulares desde el punto de vista del terminal móvil, o bien de la estación base. Fig. 5. Resultados del diseño del amplificador de Potencia utilizando MMICAD. De la figura anterior podemos concluir que el diseño del amplificador de potencia para un sistema CDMA cumple adecuadamente las especificaciones de linealidad en todo el ancho de banda de 800 a 1900MHz, así como otros parámetros importantes del dispositivo tales como ROE, factor de ruido entres otros ( tabla I). Este procedimiento lo podemos aplicar a sistemas analógicos, sistemas digitales de banda estrecha o de banda ancha, en cualquiera de los casos, posterior al diseño del amplificador se efectúa una etapa de optimización de los parámetros del mismo con la idea de cumplir los requerimientos del nivel de C/I establecidos. ! MMICAD VERSION 2 Sat Dec 02 18:31:55 2000 ! FRAME: GRAPH1 ! TITLE: .9-1.9 GHz ideal Amplifier Design ! Freq DB[S21] DB[S11] DB[S22] ! GHz SUPERAMP SUPERAMP SUPERAMP DB[NF] 0.900 3.76438 -1.49351 -7.55391 1.000 4.63982 -2.13162 -9.39118 3.92466 1.100 5.42854 -2.87045 -11.5070 3.89683 1.200 6.06806 -3.66257 -14.0330 3.87861 1.300 6.55429 -4.44475 -17.2422 3.87406 1.400 6.90716 -5.15258 -21.7795 3.88354 1.500 7.15356 -5.73630 -29.1344 3.90586 1.600 7.31917 -6.17132 -28.4368 3.93929 SUPERAMP 3.94975 1.700 7.42532 -6.45923 -21.9661 3.98204 1.800 7.48838 -6.62034 -18.1696 4.03241 1.900 7.52043 -6.68309 -15.6189 4.08888 Tabla I.- Resultados del diseño del amplificador de potencia empleando el programa MMICAD. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 Fig. 6. Arquitectura del amplificador de potencia del terminal móvil para un sistema CDMA. 25 �Diseño de amplificadores de potencia aplicados a comunicaciones móviles inalámbricas 5.-CONCLUSIONES. BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA. En este trabajo nos hemos enfocado al diseño de la sección de RF de los transreceptores del terminal móvil, con el objetivo de optimizar el funcionamiento global de los sistemas de comunicaciones móviles, a partir del diseño óptimo (mínimo producto de intermodulación de segundo y tercer orden) de la sección de RF más la antena de los transreceptores mencionados. 1. David H Covarrubias. Notas del curso de maestría Comunicaciones Móviles Celulares. CICESE. Octubre del 2000. Hemos presentado una metodología de diseño aplicada a amplificadores de potencia utilizados en los sistemas de segunda, segunda plus y tercera generación de sistemas de comunicaciones móviles celulares. 26 2. Jakes William. Microwave Mobile Communications, IEEE Press-IEEE Communications Society, first edition, U.S.A. 1994, pp. 79-131. 3. Rappaport Theodore S. Wireless Communications: Principles and Practice, Prentice Hall PTR, first edition, U.S.A. 1996, pp. 116-119. 4. Peter Asbeck. Linear Power Amplifiers, PressIEEE Press, U.S.A. UCSD. 1999. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �La rugosidad de las superficies: Topometría Moisés Hinojosa Rivera, Martín Edgar Reyes Melo* Abstract The importance of accurate roughness measurements is discussed in this work, the most common techniques to record topographic profiles are described and the most popular parameters used to quantify roughness are presented. A brief discussion on the self-affine character of heigth profiles is also presented. The fact that both the average roughness and the rms roughness depended on the sample length and hence cannot be considered as surface properties is emphasized. The use of the roughness exponent in modern statistical topometric methods is also included in this discussion. INTRODUCCIÓN Las superficies de los cuerpos son objetos muy complejos, en ellas la composición química es en general diferente de la composición dentro de los objetos, los materiólogos saben que el ordenamiento atómico también es muy distinto en las superficies y es mucho más complicado y dificil de describir, aún las superficies consideradas como “muy lisas” muestran, cuando son analizadas a escala suficientemente fina, una compleja diversidad de particularidades geométricas, tal vez estas razones llevaron al ilustre Wolfgang Pauli (1900-1958) a afirmar que “las superficies son obra del demonio”. Desde el punto de vista de la ciencia e ingeniería de materiales, la topografía se ocupa de la descripción del conjunto de particularidades geométricas naturales o artificiales que caracterizan a una superficie. En cierta manera es un pleonasmo hablar de “topografía de superficies”. Uno de los conceptos que se usan en topografía para describir la irregularidad de las superficies es el de rugosidad. La cuantificación de la rugosidad es uno de los problemas que aborda la topometría. El objetivo del Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 presente artículo es discutir de manera sencilla algunos métodos y técnicas que se usan para describir cuantitativamente la rugosidad de las superficies encontradas en componentes de ingeniería. ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE LA IMPORTANCIA DE CUANTIFICAR LA RUGOSIDAD Tanto en aplicaciones industriales como en la vida cotidiana,* el grado de rugosidad de las superficies es importante, en ocasiones es deseable tener rugosidad “alta” y en otras ocasiones esta condición es indeseable. En algunos casos se busca que la superficie del producto terminado presente un mínimo de rugosidad, ya que esto le da brillo, mejor apariencia y disminuye la fricción de la superficie al estar en contacto con otra, reduciendo el fenómeno de desgaste y la corrosión o erosión de dichos materiales. * FIME-UANL, A. P. 076 Suc. F, Cd. Universitaria, San Nicolás de los Garza, N. L., Méx. 66450 hinojosa@gama.fime.uanl.mx 27 �La rugosidad de las superficies: Topometría Por otra parte, la fricción entre dos superficies es lo que permite sujetar un objeto sin que este resbale. Es la rugosidad de los neumáticos de los automóviles lo que favorece la fricción entre ellos y el suelo, permitiendo de esta manera el agarre y el avance controlado y seguro. En ocasiones se busca maximizar el área superficial, lo que se consigue incrementando la rugosidad, como en el caso de los catalizadores, cuya eficiencia es mejor entre mayor sea la superficie de contacto con los reactivos. Es la rugosidad de los “acetatos”, principalmente, lo que determina si pueden usarse en una impresora láser o en impresoras de inyección de tinta. La rugosidad también es un factor biológico, ya que a escala molecular afecta el modo en que las bacterias se adhieren a las superficies. Los materiales dentales deben presentar una superficie con el mínimo de rugosidad posible, para evitar la acumulación de placa bacteriana y para conseguir un mejor efecto estético. A pesar de su importancia, en la mayoría de los casos las mediciones de rugosidad se realizan de manera subjetiva, lo cual conduce a interpretaciones o conclusiones vagas e imprecisas. SUPERFICIES ESTOCÁSTICAS SUPERFICIES DETERMINISTAS El método más usado en la industria para cuantificar la rugosidad se basa en el registro de perfiles de alturas mediante un rugosímetro o perfilómetro. El tratamiento estadístico de los datos permite determinar parámetros como la rugosidad rms (Rrms) y la rugosidad promedio (Ra). El Perfilómetro El rugosímetro o perfilómetro es por mucho el equipo más utilizado en la industria en general para medir la rugosidad de componentes comunes de ingeniería. El principio de operación de este equipo es simple: una fina punta en contacto con la superficie a analizar realiza un barrido controlado en línea recta y las variaciones de alturas se convierten en señales eléctricas y se registran o grafican, en la figura 1 se ilustra este principio. Y Topográficamente, aquellas superficies que no tienen una dirección o patrón geométrico preferente debido al proceso de su generación se conocen como aleatorias o estocásticas, las superficies que resultan de romper un objeto generalmente son de este tipo. Las superficies con un patrón geométrico distinguible se conocen como deterministas, una superficie maquinada en un torno es de este tipo. 28 TÉCNICAS Y MÉTODOS PARA MEDIR LA RUGOSIDAD. Fig. 1. Principio de operación y rugosímetro perfilométrico. componentes de un Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Moisés Hinojosa Rivera, Martín Edgar Reyes Melo Es posible construir imágenes de la topografía en 3D mediante barridos sucesivos, algunos autores llaman a esta técnica “Microscopía Mecánica de Barrido”. Un parámetro muy importante de estos equipos es la forma y el radio de la punta, ya que ésta influye de forma importante en la resolución lateral de las mediciones. Típicamente se utilizan puntas con radios de algunos micrómetros, 2 µm es un valor común. Aunque la resolución vertical es generalmente menor que el radio de las puntas, no pueden detectarse con alta precisión valores de rugosidad menores al radio de la punta. En general, una punta burda o desgastada resulta en valores de rugosidad más bajos que los obtenidos usando puntas finas. Típicamente un perfilómetro permite longitudes de muestreo de hasta algunos centímetros con resolución micrométrica. Otros equipos En este apartado mencionaremos brevemente solo algunos de los equipos diferentes al perfilómetro que tienen un uso relativamente frecuente en la cuantificación de la rugosidad. Debemos mencionar también que existen muchos equipos, accesorios y métodos que permiten una evaluación cualitativa de la rugosidad. En general los equipos para medir la rugosidad pueden clasificarse como de contacto y de no-contacto. Además del perfilómetro, otro equipo de contacto digno de mencionar es el microscopio de fuerza atómica (MFA), que en aplicación a observaciones topográficas puede considerarse como un perfilómetro de resolución sub-nanométrica que opera de forma similar a la mostrada en la figura 1. Típicamente el MFA permite longitudes de muestreo máximas de 100 µm con resolución nanométrica. En la figura 2 se muestra una imagen Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 de MFA correspondiente a una superficie de vidrio, más adelante en el texto haremos referencia nuevamente a esta figura. Fig. 2. Imagen de microscopía de fuerza atómica (MFA) de la zona especular en una superficie de vidrio fracturado. Los equipos de no-contacto son en general ópticos aunque el microscopio de fuerza atómica puede también operarse en modo sin contacto. Los equipos ópticos se basan en cambios en el enfoque de luz monocromática que corresponden a diferencias de alturas en la superficie. Otros equipos ópticos aprovechan el fenómeno de interferencia (interferómetros). Un equipo óptico común en metrología de taller que puede utilizarse para determinaciones cuantitativas de rugosidad es el proyector llamado Comparador Óptico. LOS PARÁMETROS DE RUGOSIDAD En general los parámetros utilizados para cuantificar la rugosidad pueden interpretarse como parámetros propios de la distribución estadística de alturas del perfil o superficie bajo análisis. Antes de discutir los parámetros de rugosidad es conveniente distinguir entre la rugosidad propiamente dicha y otros componentes de la 29 �La rugosidad de las superficies: Topometría textura o morfología como la ondulación (waviness), la curvatura y la inclinación o tendencia (trend). En la figura 3 puede observarse que una superficie puede poseer curvatura y/o ondulación periódica o aperiódica, estos componentes deben eliminarse o extraerse antes de cuantificar la rugosidad. 2.5 a 0.5 mm. L Ra = 1 L ∫ y(x ) dx 0 Dónde L es la longitud de muestreo. A su vez Rrms se define como: L Rrms = 1 L ∫ [y(x )] dx 2 0 Perfil “teórico” < 0.5 mm. Defecto de primer orden (geometría) Defecto de segundo orden (ondulación periódica) } Parametros de ondulación Rrms representa el promedio de las desviaciones cuadráticas respecto a la altura media, es la desviación estándar de la distribución estadística de alturas, que a su vez es la raíz cuadrada de la varianza o segundo momento respecto a la media. } Defecto de tercer orden (estrías pseudo-periódicas) Parámetros de rugosidad Defecto de cuarto orden (defecto aperiódico) Fig. 3. Los cuatro primeros órdenes de defectos topográficos en una superficie con curvatura y ondulación. La figura 3 ilustra los cuatro órdenes de defectos topográficos que distinguen algunos autores. La desviación del perfil respecto a la forma esperada (en el maquinado por ejemplo) se considera el defecto de primer orden. La ondulación periódica a nivel mesoscópico y macroscópico se considera defecto de segundo orden mientras que las estrías pseudoperiódicas pertenecen al tercer orden. En cuarto orden se tiene los defectos aperiódicos. Los parámetros de rugosidad más usados en ingeniería son la rugosidad promedio, (Ra) y la rugosidad rms (Rrms). Ra es el promedio aritmético de los valores absolutos de las alturas y(x) medidas a partir de la línea central, figura 4. Matemáticamente Ra se define como: 30 Fig. 4. Designación de algunos parámetros de rugosidad. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Moisés Hinojosa Rivera, Martín Edgar Reyes Melo Los diferentes procesos de manufactura dan lugar a valores de rugosidad inherentes típicos. Como ejemplos, el corte con soplete produce valores Ra de hasta 50 micrómetros, la extrusión proporciona valores típicamente menores a 10 µm, el electropulido logra superficies muy lisas con Ra del orden de 0.1 µm. Producir superficies poco rugosas tiene un costo, en la Tabla I se muestra el costo relativo de obtención de diferentes grados de Ra tal como se indican (en inglés) en el ASM Metals Handbook. Otra medida de la rugosidad que se emplea mucho en trabajos de investigación de topometría es el rango, Ry o diferencia máxima de alturas en la longitud de muestreo, también es un momento estadístico. Clase Super finish Polish Ground Smooth Fine Semifine Medium Semirough Rough Cleanup TABLA I Rugosidad, Ra (µm) Costo relativo de obtención 0.10 0.20 0.40 0.80 1.60 3.2 6.3 12.5 25 50 40 35 25 18 13 9 6 4 2 1 El usuario de un rugosímetro puede percatarse de que desafortunadamente la rugosidad reportada por los parámetros discutidos depende fuertemente del tamaño de muestreo, en general se encuentra que a mayores longitudes de muestreo se detecta mayor rugosidad. Ra y Rrms no pueden considerarse como propiedades de una superficie. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 En la figura 3 se muestran los parámetros de rugosidad aquí discutidos y se incluyen además los párametros Rz o “altura de diez puntos”, y la “altura de ondulación”, W. Rz es la distancia promedio entre los cinco picos más altos y los cinco valles más profundos en la longitud de muestreo. W tiene una definición aún más rebuscada. Existen otras medidas de la rugosidad que se pueden consultar en las lecturas recomendadas. ESCALAMIENTO Y AUTOAFINIDAD La gran irregularidad morfológica de los perfiles topométricos se presta para su análisis mediante la geometría fractal. Es evidente que un perfil obtenido al analizar la superficie de un componente de ingeniería con un perfilómetro puede compararse al perfil de una montaña, si no se especifica la escala respectiva ambos podrían tomarse como equivalentes, esta propiedad es llamada autosimilitud o más propiamente autoafinidad. La aplicación de conceptos de la geometría de fractales al análisis de perfiles rugosos permite demostrar que los diferentes momentos estadísticos de la distribución de alturas de ciertos perfiles dependen del tamaño de muestreo L y siguen un comportamiento proporcional a LH (ley de Potencia). El exponente H es conocido como el exponente de Hurst o exponente de rugosidad, está relacionado a la dimensión fractal y caracteriza o cuantifica la irregularidad del perfil. Los perfiles que cumplen con tal relación se dice que son autoafines. La figura 5 muestra perfiles generados por computadora con diferentes valores de H, nótese que a medida que H aumenta los perfiles lucen más “lisos”, una línea completamente lisa o recta posee un valor H de 1. A diferencia de los parámetros Ra y Rrms, idealmente H es independiente del tamaño de muestreo. 31 �La rugosidad de las superficies: Topometría difusa espejo fibrosa Fig. 5. Perfiles con diferente exponente de rugosidad generados usando un algoritmo matemático (Cortesía V. González). Al principio de este artículo se mencionó que aún los objetos más lisos muestran gran irregularidad si son analizados a escala suficientemente pequeña. Un ejemplo dramático de esto lo proporcionan las familiares superficies de un vidrio roto. Si se observa la zona cercana al origen de la fractura con una lupa, es fácil distinguir tres zonas, dos zonas de rugosidad marcada y una zona muy “lisa” y brillante, esta última zona es llamada “espejo”. En la figura 6 se muestran estas zonas tal y como se observan en un microscopio electrónico. Si se emplea un perfilómetro para analizar la zona espejo se concluye que la superficie es efectivamente lisa o con rugosidad escasa. Sin embargo, el análisis de esta zona mediante un microscopio de fuerza atómica muestra que la zona espejo tiene una topografía como la mostrada en la figura 2, el aspecto de dicha zona ahora es muy “rugoso”. 32 Fig 6. Superficie de un vidrio fracturado mostrando las tres zonas características. ¿Por qué refleja tan bien la luz una superficie tan “rugosa”? Simplemente porque la magnitud máxima de las variaciones topográficas es del orden de 100 nanómetros, magnitud inferior a la longitud de onda de la luz. La figura 7, construida empleando el llamado método de ventanas de ancho variable, muestra el comportamiento típico de los momentos estadísticos w(r) al variar la longitud de muestreo, se observa el comportamiento de ley de potencia con H = 0.8, dicho comportamiento autoafín se pierde para un valor de longitud de muestreo del orden de 100 nanómetros (100 x 10-9 m), dicho valor límite es conocido como la longitud de correlación. Un perfilómetro indicará rugosidad nula porque su resolución es insuficiente para revelar detalles menores que la longitud de correlación. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Moisés Hinojosa Rivera, Martín Edgar Reyes Melo AGRADECIMIENTOS 10 Los autores agradecen la ayuda de V. Gónzalez, F. Sánchez, E. Sánchez, D. Sánchez. w(r) (nm) 1 LECTURAS RECOMENDADAS 1. F.M. Lira, J. L. Morán López, “El Encanto de las Superficies”, Serie la Ciencia desde México, No. 111, Fondo de Cultura Económica, 1992. 0.1 ζ = 0.8 ξ = 100 nm 0.01 1 10 100 1000 10000 r (nm) Fig. 7. Variación de los momentos estadísticos con el tamaño de muestreo en la zona espejo de una fractura en vidrio. CONCLUSIÓN En general todas las superficies manifiestan una gran irregularidad morfológica. Industrialmente el instrumento más empleado para medir la rugosidad es el perfilómetro. El microscopio de fuerza atómica permite analizar la topografía a escalas mucho más finas que un perfilómetro. Los parámetros más empleados para medir la rugosidad son Ra y Rrms, sin embargo estas cantidades dependen del tamaño de muestreo y no pueden ser consideradas como propiedades de una superficie. Los métodos de vanguardia a nivel investigación emplean longitudes de muestreo variables y cuantifican la rugosidad mediante el exponente de Hurst y la longitud de correlación. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 2. J.A. Broadston, “Designación, Producción y Control de la Textura Superficial”, en Manual del Ingeniero Mecánico Marks, E. A. Avallone y T. Baumeister, 3ª ed., McGraw-Hill, p. 13.8613.92, 1992. 3. M. Field, J.F. Khales y W.P. Koster, “Surface Finish and Surface Integrity, en ASM Metals Handbook Vol.16, “Machining”, pp. 19-36, 1989. 4. H. Dagnall, “Exploring Surface Texture”, TaylorHobson, 1986. 5. Cornet y J.-P. Deville, “Physique et Ingenierie des Surfaces”, EBP Sciences, Francia, 1998. 6. Xavier Guerrero, Carlos Guerrero, Moisés Hinojosa y René Garza, “Análisis de Superficies de Alambrón de Cobre con Microscopía de Fuerza Atómica”, INGENIERIAS, Vol. III. 6, pp. 3-7, 2000. 7. Moisés Hinojosa, Elisabeth Bouchaud y Bernard Nghiem, “Rugosidad a Larga Distancia en Superficies de Fractura de Materiales Heterogéneos”, INGENIERIAS, Vol. III. 7, pp. 16-21, 2000. 33 �Maquinado de una sucesión de curvas F. Eugenio López G. *, Rafael Colás O.* Francisco Ramírez C.*, Klaus Rall** Abstract Many objects in the nature are inherently of soft and continuous geometry, so the computers to have to model them, as well as the machines that manufacture the objects starting from the computer models, should be able to reproduce such geometries. Computer aided design and manufacturing systems (CAD/CAM), high quality typography, artistic sketches and the movement of a movie camera are examples of such soft and continuous curves. This article proposes a solution to the problem of machining geometries with continuous curves in a plane. At the same time, different mathematical aspects of the problem are discussed. Keywords: CAD/CAM, geometric modelling, Bezier, NURBS, machining, interpolation, CNC. INTRODUCCIÓN La realidad es diferente a la abstracción geométrica simple. El ejemplo clásico es el de un círculo o una esfera, los cuales no se encuentran a priori en la naturaleza, salvo como abstracción geométrica. Un objeto esférico es resultado de la inteligencia. O, dicho de otra manera, los objetos reales en la naturaleza pueden ser considerados geométricamente como complejos, que se simplifican por medio de un encadenamiento de varias curvas de geometría sencilla. En el ambiente computacional, los formatos de intercambio de datos son mejorados continuamente, y ya desde hace algunos años están incluídas en el formato IGES las curvas NURBS (ver glosario), por ejemplo. *Aunque los controles de máquinasherramienta más modernos permiten el manejo de estructuras de datos de este tipo, la gran mayoría de los controles de máquinas que están trabajando en plantas productivas no lo hacen. Esto establece una diferencia bastante grande entre las capacidades de los controles de la última generación con respecto a sus antecesores. Si una planta productiva desea intentar permanecer en su plano competitivo –o desea mejorarlo- tiene como alternativas solamente la compra de equipo nuevo o implementar ingeniería más eficiente mientras llega el momento de invertir en equipo nuevo. * Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica UANL. ** Departamento de Materiales y Automatización, TUHH, Alemania. 34 Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �F. Eugenio López G., Rafael Colás O., Francisco Rámirez C., Klaus Rall OBJETIVOS El presente trabajo muestra cómo es posible implementar una fase de cálculos para mejorar las capacidades de maquinado para el caso de geometrías de curva continua, como son las curvas de Bezier. Ya que éstas son una clase de las BSplines, la metodología puede también ser usada para toda esta familia de curvas, y en donde se mantenga la matemática que define la geometría, dando como resultado que el proceso de generación de código de maquinado es prácticamente el mismo. Los controles de máquinas-herramienta utilizan un estándar internacional, y las primitivas geométricas disponibles son la línea recta y los arcos. Los códigos correspondientes son G01 (movimiento lineal) y G02/G03 (arcos maquinados a favor y en contra de las manecillas del reloj). Los sistemas de diseño y manufactura asistida por computadora (CAD/CAM por sus siglas en inglés) utilizan para trayectorias de herramienta diferentes al arco y la recta las interpolaciones lineales. Sin embargo, el número de puntos y en general el proceso de interpolación está fuera de la influencia del usuario del sistema. Es frecuente encontrar plantas que trabajan con situaciones no óptimas, en las que puede ser deseable la modificación o mejora del proceso de interpolación de curvas complejas, las cuales no es factible hacer debido a la estructura interna del programa de cálculo. Los cálculos tradicionales para curvas utilizan funciones matemáticas basadas en polinomios, ya sea en forma natural o racionalizada. De esta manera es sencillo representar curvas tales como líneas y arcos, parábolas o hipérbolas, objetos tridimensionales como conos, pirámides o esferas, y en general cualquier tipo de primitiva geométrica. En la siguiente sección se describen las formas de representación más comunes y su fundamento matemático. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 REPRESENTACIÓN DE MEDIO DE POLINOMIOS CURVAS Un método de representación consistente debe observar que: de POR curvas • sea posible representar exactamente todas las curvas que sean necesarias, • sea fácil, eficiente y lo más exacto posible procesarlas en computadora, • el cálculo de puntos y derivadas sea sencillo, • los métodos numéricos sean robustos y acarreen el mínimo error de redondeo, • se requiera poca memoria computacional para procesar, • sean sencillas y matemáticamente fáciles de entender. Sin embargo, hay curvas que no pueden ser representadas en forma precisa usando polinomios. FORMA IMPLÍCITA Y PARAMÉTRICA Los métodos usados para la representación de geometrías son las ecuaciones implícitas y las paramétricas. La función f(x,y) = 0 es una función implícita. Un ejemplo la figura 1 es la clásica ecuación de un círculo de radio unitario y centro en el origen: f(x,y) = x2 + y2 –1 = 0 Sin embargo, ésta no es la única forma de representar un círculo. Es ampliamente demostrado que un círculo puede representarse por medio de las funciones trigonométricas seno y coseno: x(t) = sen (t) y(t) = cos (t) en donde 0 < t < π 35 �Maquinado de una sucesión de curvas Fig. 1. Forma implícita de un círculo con radio unitario. Fig. 2. Forma paramétrica de un círculo con radio unitario. Con lo que se tiene un círculo en forma paramétrica. Es importante hacer notar que puede existir más de una forma paramétrica para una curva. Sin embargo, la selección de esta forma está determinada por los criterios de sencillez que se deseen tener en un caso determinado. Las curvas de Bezier se basan en los polinomios de Bernstein, que a su vez se definen como: El uso de la forma paramétrica se ha extendido mucho debido a las propiedades matemáticas que permiten su manejo sencillo y flexible como se ve en la figura 2. en donde: 0 < u < 1. i es el índice del vector de n polinomios. REPRESENTACIÓN DE CURVAS MEDIO DE CURVAS DE BEZIER POR La parametrización de una curva por medio de la de sus componentes coordenadas x(u), y(u) puede ser arbitraria, y en consecuencia es posible obtener un espectro de curvas amplio. Por razones de espacio este artículo se centra en curvas en el plano XY, aunque la matemática es la misma que para el caso de tres dimensiones. 36 Bi , n( u) := n! i n −i u ⋅( 1 − u) i! ⋅( n − i)! (1) Las ventajas que justifican su uso son: • No negatividad: Bi,n(u) >= 0 para toda i,n y 0<u<1 • Partición unitaria • B0,n(0) = Bn,n(1) = 1 • Simetría con respecto a: u=i/n • Definición recursiva inclusive sus derivadas. Las curvas de Bezier son un caso particular de splines y se definen como la multiplicación de estos polinomios por un vector de puntos {Pi}. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �F. Eugenio López G., Rafael Colás O., Francisco Rámirez C., Klaus Rall n C ( u) := ∑ i CURVA DE BEZIER Pi Bi , n ( u) (2) =0 10 A continuación se presentan ejemplos de la determinación de los polinomios: Cy(u) Pyi Ejemplo 1: Suponiendo n=1 y sustituyendo en (1), el desarrollo de los polinomios sería 5 . B0,1 (u) = (1-u) 0 B1,1 (u) = u 0 C(u) = (1-u)P0 + uP1 Fig. 3. Gráfica de los valores usados en el ejemplo 2. Ejemplo 2: de nuevo las C(u) = (1-u)3P0 + 3u(1-u)2P1 +3u2 (1-u)P2 + u3P3 Si P=[(4.0,0.5), (3.0,9.0), (10.0,3.0), (10.0,10.0)], como se muestra en la figura 3, las ecuaciones para cada una de las coordenadas son: ∑ i Pxi ⋅ B( i , n , u) (3) =0 n Cy( u) := ∑ i Se debe hacer notar la posición de los puntos {Pi}. El primer punto del vector es el punto de inicio de la curva; el último es el punto final de la curva. La curva sigue a los puntos intermedios, por lo que al vector {Pi} se le llama vector de puntos de control. Al polígono formado por el vector {Pi} se le conoce como polígono de control. Las ventajas de representar curvas parametrizadas por este método se pueden concluir a través de sus propiedades matemáticas: n Cx( u) := 10 Cx(u) , Pxi La ecuación (2) sería la de una recta de P0 a P1 Suponiendo n=3 y haciendo sustituciones correspondientes 5 Pyi ⋅ B( i , n , u) =0 Cuya curva graficada se muestra en la figura 3. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 • Los polígonos de control aproximan la silueta de la curva • P0 = C(0) y P3 = C(1) • Las direcciones de tangencia de los puntos inicio y final son paralelos al segmento P1-P0 y P3-P2 • Al inicio (u=0) la curva toma la dirección de P0P1P2. Al final (u=1) toma la dirección de P1P2P3 37 �Maquinado de una sucesión de curvas VECTOR DE PESOS SUCESIÓN DE CURVAS Es posible alterar la trayectoria de la curva de Bezier “jalándola“ hacia los puntos de control intermedios. De esta manera puede modificarse sin alterar los puntos de inicio y final, conservando con esto la continuidad geométrica de la unión entre segmentos. El mecanismo para hacerlo es utilizando un vector de pesos {wi} y con ello obtener la curva racionalizada. Este vector es un valor de peso asignado a cada punto de control. El cálculo de las coordenadas será. Continuidad geométrica. El requisito para poder formar una curva a través de la unión de una sucesión de curvas es la continuidad geométrica. Ésta expresa la suavidad de la unión de dos curvas. Significa que a lo largo de una trayectoria determinada en las uniones de las curvas no existen altibajos o cambios abruptos de trayectoria. x( u) := X ( u) W ( u) y( u) := Y ( u) W ( u) (4a) En donde n X ( u) := ∑ i Pxi ⋅ Bi, n( u) ⋅ wi (4b) =0 n Y( u) := ∑ i Pyi ⋅ Bi, n( u) ⋅ wi =0 y n W ( u) := ∑ i 38 wi ⋅ Bi, n ( u) (4c) Considerando una curva compuesta de dos segmentos, la continuidad geométrica se definiría como sigue: si los dos segmentos de curva están unidos en un punto, entonces la curva tiene continuidad geométrica y se representa por G0. Si las direcciones de las tangentes de cada segmento son iguales en el punto de unión, entonces se dice que la curva tiene continuidad geométrica G1. Si los vectores tangente (primer derivada) de cada segmento son iguales tanto en magnitud como en dirección en el punto de unión, entonces se dice que la curva tiene continuidad geométrica C1. Si los vectores resultado de la derivada n de ambos segmentos en el punto de unión son iguales, entonces se dice que la curva tiene Cn (continuidad geométrica n). Para que exista continuidad geométrica en una cadena de curvas de Bezier es necesario que el último punto del polígono de control de una curva sea el primero del polígono de control de la siguiente. Ver tabla I, figura 4. =0 Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �F. Eugenio López G., Rafael Colás O., Francisco Rámirez C., Klaus Rall Tabla I. Valores XY para los puntos de control {P} y {Q} de la figura 4. Vector de puntos de control {P} Vector de puntos de control {Q} Tabla II. Valores del vector de pesos {W} para las curvas P y Q de la figura 5. Vector de pesos {wp} Vector de pesos {wQ} 1 1 Px Py Qx Qy 3 10 4 0.5 10 10 6 6 1 1 3 9 10 29 10 3 20 13 10 10 15 5 CURVA RACIONAL DE BEZIER 30 Qy Pyi CURVA DE BEZIER CPy( u ) 30 25 20 CQy( u) 15 25 y P( u ) Py Qy CPy ( u ) 10 yq ( u ) 20 5 15 0 CQy ( u ) 5 10 15 20 Fig. 5. Curva resultante tras considerar el vector de pesos {wi}. 5 0 0 Qx, Pxi , CPx( u ) , CQx( u ) , xP( u) , xq( u) 10 0 5 10 15 20 Px, Qx, CPx( u ) , CQx( u ) Fig. 4. Vectores de puntos {P} y {Q} y sus curvas de Bezier. La condición de continuidad geométrica está determinada por la derivada de la curva, y está dada por d Ya que la pendiente de la curva en sus extremos está determinada por el segmento de puntos de control inicial (o final, según sea el caso) la condición de continuidad geométrica está determinada por la posición del segmento final de la curva con respecto al inicial de la siguiente. Para cumplir con la condición de G1 basta con que los tres puntos –que determinan la unión de los dos segmentos en cuestión- sean colineales. Ver tabla II, figura 5. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 du Bi, n(u) := n ⋅  Bi−1 , n−1(u) − Bi, n−1(u)  (5) CONDICIONES DE MAQUINADO Para efectos de la generación de código NC, el cálculo de puntos a lo largo de la curva se hizo en función del radio de la herramienta a utilizar, considerando la longitud del arco del segmento y sin tomar el cuenta el valor de curvatura. La 39 �Maquinado de una sucesión de curvas longitud de arco L de cualquier curva paramétrica con límites 0<u<1 está definida por: velocidades de avance (F) y rotación (S), así como el uso de las funciones específicas de la máquinaherramienta (como por ejemplo el punto cero de referencia del programa, G55) están contenidos en (6) el archivo NC resultante. 1 ⌠  L :=   ⌡0 2 2 d  d   Cx(u) +  Cy(u) du  du   du  Que es la distancia que tendrá que recorrer la herramienta a lo largo de la curva. La interpolación lineal se determinó como ¼ del valor del radio de la herramienta: k := 0 , r 4L .. 1 . (7) Los puntos calculados para el código NC son Cx (k) y Cy (k) Para verificar el código NC generado se hizo una simulación de maquinado utilizando SurfCAM Verify Plus v4.0.2. La figura 6 muestra el resultado final de la simulación. El programa aceptó sin problemas el código NC generado, lo cual implica cero errores de sintaxis, y posiciones de planos de trabajo válidas. El análisis de colisiones reporta que no existe ninguna colisión, ni condiciones de corte inválidas (por ejemplo enterramiento de herramienta). (8) a lo largo del segmento. Ver tabla III. Tabla III. Valores de los parámetros utilizados en los experimentos Curva P Número de puntos de control Longitud de arco Radio de herramienta Número de puntos calculados Curva Q 4 4 15.393 37.913 2 2 31 76 Fig. 6. Simulación del proceso de maquinado con el archivo NC resultado de los cálculos del ejemplo de la figura 5. COMPROBACIÓN DE RESULTADOS Generación de archivos CLF. Utilizando (8) para el cálculo de puntos, y omitiendo las compensaciones de la herramienta por radio, la localización de la herramienta es directamente asignada por los vectores de puntos Cx(k) y Cy(k). Los códigos de control numérico para el posicionamiento inicial de la herramienta, las 40 MEJORAS POR DESARROLLAR La selección de la herramienta adecuada y su compensación, es crítica para el proceso de maquinado. En el caso presentado aquí no se considera la compensación geométrica y se da por asentado que el radio de la herramienta es lo Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �F. Eugenio López G., Rafael Colás O., Francisco Rámirez C., Klaus Rall suficientemente pequeño para que la trayectoria de la herramienta no contenga colisiones con segmentos de la curva cercanos o con valores de curvatura en donde no quepa la herramienta. También se presupone que la curva no presenta intersecciones consigo misma o que, si así sucede, es intencional. El impacto de los cálculos en el material y su acabado no es considerado; el número de puntos de la interpolación tiene relación directa con ello. Estas consideraciones se proponen para la continuación de este trabajo en el Centro de Manufactura FIMEUANL. archivos CLF Archivo conteniendo los datos de las posiciones del cortador de la herramienta. Del inglés Cutter Location File. B-Splines Curvas similares a las de Bezier presentadas aquí, con un nivel de complejidad mayor. La curvas de Bezier son una subclase de las B-Spline. CAD/CAM Diseño, Manufactura Asistida por Computadora. código NC Código de control numérico estandarizado para el uso y control de las máquinasherramientas. Del inglés Numerical Control. IGES Estándar americano desarrollado a inicio de los ochentas para intercambio de información entre sistemas de CAD/CAM. Especifica formatos de datos gráficos y geométrico para aplicaciones tales como: diseño de circuitos, elemento finito, construcción, etc. NURBS Curvas tipo B-Spline racionales no uniformes. Del inglés NonUniform Rational B-Splines. RECONOCIMIENTOS El presente trabajo fue realizado por los autores como parte de su proyecto de investigación doctoral en el programa de Materiales FIME-UANL durante su estancia en el Departamento de Materiales y Técnicas de Automatización de la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania, bajo el apoyo de PROMEP. Agradecemos la colaboración del Dr. Moisés Hinojosa en la revisión del manuscrito. GLOSARIO DE TÉRMINOS La disciplina que comprende la interacción entre la matemática geométrica, el modelaje computacional y la manufactura con máquinasherramientas utiliza términos provenientes del inglés que se han convertido en un argot disponible para el buen entendimiento entre las personas que trabajan en ello. La lectura de bibliografía especializada obliga el conocimiento y uso de él, por lo que intencionalmente no se omitió aquí. A continuación se presenta la definición de los términos usados en este texto. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 LITERATURA 1. Foley, James D. Computer Graphics Principles and Practice. Addison Wesley, 1996. 2. Piegl, Les The NURBS Book. Springer Verlag, 1997. 41 �Maquinado de una sucesión de curvas 3. López Guerrero, F. Eugenio. Maquinado de Trayectorias en Dos Dimensiones Basadas en Pixeles. Revista Ingenierías Vol. III, No. 9, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Octubre-Diciembre 2000. 7. Chuang, S. and Lin W. Tool-Path Generation for Pockets with Freeform Curves Using Bezier Convex Hulls. Advanced Manufacturing Technology 13:109 Springer-Verlag London, 1997. 4. Leithold, Louis. El Cálculo con Geometría Analítica. Editorial Harla, 1973. 8. Glassner, A. The Perils of Problematic Parametrization. IEEE Computer Graphics and Applications, September/October 1997. 5. Klein, Friedrich. NC-Steurung für die 5-achsige Fräsbearbeitung auf der Basis von NURBS. Shaker Verlag. Ph.D. Dissertation, Technische Hochschule Aachen, 1995. 6. López Guerrero, F. Eugenio. Generación de Código de Maquinado en 3D para Modelos Geométricos Basados en Mallas. Revista Ingenierías Vol. III, No. 10, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Enero-Marzo 2001. 42 9. Jeon, J. and Kim, K. Generation of Tool Paths for Machining Free-Form Pockets with Islands Using Distance Maps. Advanced Manufacturing Technology 15:311 Springer-Verlag London, 1999. 10. Jeon, J. and Kim, K. Generating Tool Paths for Free-Form Pocket Machining Using Z-BufferBased Voronoi Diagrams. Advanced Manufacturing Technology 15:182 SpringerVerlag London, 1999. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Detectando fallas mediante redundancia analítica Efraín Alcorta García* Abstract Every system is vulnerable to faults due to the physical nature of its components. These faults could cause severe damage. A way to reduce the effect of faults consist basically in two steps: first, in detect if they are present in a system as soon as they occur and second: to take a corrective action. This work offers a panoramic view about the fault detection methods based on analytical redundancy. The last part of this work contains a description of some applications in different areas. 1. INTRODUCCIÓN Todo sistema físico sin excepción está sujeto a cambios en sus parámetros, los cuales modifican el comportamiento para el cual fueron diseñados. Estos cambios pueden ser debidos a efectos de la temperatura, desgastes ocasionados por la fricción, el envejecimiento de los componentes, etc. Los cambios en los parámetros del sistema a zonas fuera de los límites de tolerancia especificados por el fabricante o de los límites establecidos de acuerdo a criterios de ingeniería, serán considerados como fallas dentro del presente trabajo. Estas modificaciones afectan en su mayor parte el buen funcionamiento del sistema provocando desde una reducción del desempeño hasta la posibilidad de accidentes más graves. La rápida detección de la presencia de fallas en los sistemas puede ayudar a tomar acciones correctivas y de este modo reducir el daño potencial que esta falla puede ocasionar al sistema. Al procedimiento anterior se le conoce con el nombre de reconfiguración. Ver figura 1. Tradicionalmente los mecanismos para la detección de fallas son basados en el concepto de redundancia y más específicamente en el uso de Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 Fig. 1. Principio de reconfiguración. redundancia física, es decir, en el uso de elementos repetidos en el sistema. Estos elementos nos permiten, por medio de *comparaciones del funcionamiento, tomar decisiones sobre la presencia de fallas y sobre posibles acciones correctivas. Los métodos basados en redundancia física son muy confiables y permiten una rápida corrección de posibles fallas. Sin embargo, debe tenerse claro que la utilización de elementos repetidos en un sistema no puede ser llevada a la práctica siempre. Bajo ciertas condiciones, como por ejemplo, el costo, el tamaño o el peso de los dispositivos, el uso de este tipo de redundancia está limitado. Técnicas alternativas tuvieron que ser desarrolladas para enfrentar los problemas antes descritos. A principios de la década de los 70 fue introducido el concepto de redundancia analítica, el cual complementa los resultados disponibles de los métodos basados en redundancia física. La redundancia analítica está basada en el conocimiento del modelo matemático del sistema en cuestión así como de las señales de entrada y de salida del sistema. Diferentes métodos basados en la redundancia analítica fueron propuestos y sujetos a * División de Estudios de Postgrado, FIME-UANL E-mail: ealcorta@ieee.org 43 �Detectando fallas mediante redundancia analítica fuerte investigación en los pasados 25 años, como se puede corroborar en publicaciones.1-5 El producto de ese trabajo de investigación trajo como resultado el aumento de confianza en estos métodos y, consecuentemente, el que hoy en día se apliquen a sistemas reales. El presente trabajo ofrece un panorama sobre los métodos de diagnóstico de fallas. El reporte se enfoca principalmente a los métodos que son basados en la redundancia analítica. Las ideas básicas de los principales métodos de diagnóstico de fallas son presentadas. Adicionalmente, se presentan algunas aplicaciones a manera de ejemplo. 2. DIAGNÓSTICO DE FALLAS El concepto de diagnóstico de fallas se refiere tanto a la detección como a la localización de una falla, es decir, además de poder determinar si una falla está presente se requiere saber que componente es el que la está ocasionando. Esto último es indispensable en la mayor parte de los casos para poder determinar una acción correctiva. De acuerdo a la referencia2 la tarea de diagnóstico (detección y localización) puede realizarse en dos pasos principales. Ver figura 2: • • 44 Generación de residuos. Este paso consiste en la obtención de señales que contienen información sobre las fallas solamente. Estas señales son llamadas residuos. En el caso ideal los residuos son cero cuando no hay fallas y difieren de cero en la presencia de una falla. Evaluación de residuos. Este paso pretende la extracción de la información contenida en los residuos. La evaluación proporciona información sobre el tiempo en el que una falla ocurrió y sobre el elemento en el cual esta falla está actuando. y (t) L - u (t) S istem a R e sidu o M od e lo ^y (t) G ene rad o r d e resid uo s Fig. 2. Filtro detector de fallas 3. GENERACIÓN DE RESIDUOS La idea en esta sección es repasar los conceptos básicos de los principales esquemas de generación de residuos. Aquí se agrupan los procedimientos basados en redundancia analítica, los cuales se pueden dividir (burdamente) en los que están basados en el modelo matemático y los que se basan en un modelo no obtenido a partir de las leyes de la física, sino a partir de procedimientos comúnmente utilizados en inteligencia artificial. Tres métodos destacan dentro de cada una de las dos grandes divisiones. Por un lado, en los procedimientos basados en el modelo analítico tenemos los filtros detectores, el espacio de paridad y las técnicas de estimación paramétrica. Por el otro lado se encuentran los métodos que utilizan redes neuronales, lógica difusa y otras técnicas de inteligencia artificial. El espacio de paridad El espacio de paridad consiste en formar ecuaciones a partir del modelo del sistema, las cuales tienen que cumplirse si el funcionamiento nominal del sistema no se ve alterado por fallas. Existen tres versiones del espacio de paridad, dos de ellas, sin embargo, son las más populares. La primera fue presentada en la referencia5 y está basada en una representación interna del sistema, en Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Efraín Alcorta García lo que se conoce como variables de estado. Las ecuaciones de paridad son obtenidas fácilmente después de desarrollar la salida del sistema en el tiempo y formar una ventana de tiempo en la que la variable de salida es conocida. Una versión basada en la misma idea pero utilizando la representación externa.3 La tercera variante considera sistemas continuos y retrasos en las mediciones de la salida del sistema. La implementación de este algoritmo requiere del conocimiento matemático del sistema así como el de las mediciones de salida y entrada. En todos los casos puede ser demostrado que el espacio de paridad puede ser resumido como en la figura 3. R esid uo y (t) Fig. 4. Filtro detector de fallas u (t) S istem a Si una falla afecta al sistema, la diferencia de las salidas (del modelo y del sistema) será diferente de cero con lo que se puede determinar la presencia de una falla. Si se requiere localizarla es necesario generar más información. Esta información se obtiene construyendo residuos con sensibilidad a una determinada falla. El análisis de todos los residuos proporciona la información deseada. M od e lo y^ (t) Fig. 3. Idea básica del espacio de paridad Filtro detector de fallas El filtro detector fue introducido a principios de los años 70 y desarrollado fuertemente en distintas variantes, como puede apreciarse en las referencias1-3. La idea básica del filtro detector es muy parecida a la del espacio de paridad, a pesar de que ambos métodos fueron desarrollados independientemente y solo en fechas recientes se pudo demostrar que ambos métodos producen, bajo ciertas condiciones, resultados semejantes.2 En el filtro detector además de tener un modelo matemático el cual es capaz de predecir el valor de las salidas del sistema en caso de que no hubiera fallas presentes se cuenta con un término de corrección. Ver figura 4. Ingenierías, Abril-Junio 2001 Vol. IV, No. 11 Estimación paramétrica En el caso de estimación paramétrica los parámetros nominales (sin falla) de un sistema son comparados a los estimados actuales. Más información sobre este procedimiento puede ser encontrada, por ejemplo, en la referencia4. Si hay diferencia entre los parámetros se concluye una falla. Note que en este caso la localización puede llevarse acabo de manera directa. Una de las dificultades más grandes es el requerimiento de riqueza en frecuencias de la señal de entrada al sistema, para poder permitir la estimación de los parámetros. Este es un requisito que frecuentemente hace este procedimiento no operable. Métodos basados en redes neuronales La idea básica consiste en encontrar un modelo del sistema, el cual esta basado en redes neuronales. Las redes neuronales son modelos matemáticos simplificados de las neuronas del cerebro humano y 45 �Detectando fallas mediante redundancia analítica consiste generalmente en tres capas de elementos, llamadas neuronas, ver figuras 5, 6 los cuales están altamente interconectados. Fig. 5. Neurona. Métodos basados en lógica difusa La lógica difusa fue desarrollada por el Ing. Lofti Zade a mediados de los años 60 con la finalidad de incorporar la experiencia de los operadores en el diseño de controladores. Para lograrlo Zade definió una nueva lógica que, a diferencia de la lógica tradicional, permite que una variable pertenezca a dos conjuntos basados en una función de pertenencia. Es decir un elemento puede pertenecer a un conjunto en un porcentaje. En la lógica convencional Aristotélica un elemento pertenece o no pertenece a un conjunto. La aplicación a detección de fallas consiste en obtener un modelo difuso del sistema y entonces aplicar las mismas ideas que en el espacio de paridad.7 Métodos basados en inteligencia artificial Fig. 6. Red neuronal. De manera simplificada cada neurona podría definirse como una suma ponderada de entradas que son pasadas a través de una función no lineal, llamada función de activación. El modelo del sistema se obtiene cambiando la ponderación de las entradas de cada red hasta que el comportamiento de la red sea semejante al del sistema.7 El ajuste de los parámetros se denomina aprendizaje de la red. Una vez con el modelo la aplicación a detección de fallas es semejante al esquema de espacio de paridad presentado anteriormente. 46 Aquí se revisa el comportamiento actual con el que se considera normal, el cual es obtenido a través de un sistema experto o cualquier técnica de inteligencia artificial. Estos métodos se utilizan frecuentemente cuando la información disponible sobre el sistema se encuentra principalmente en forma de experiencia y no se cuenta con modelos matemáticos precisos.7 4. EVALUACIÓN DE RESIDUOS La evaluación requiere determinar si los residuos sobrepasan algún valor de umbral determinado. El valor de umbral es necesario para evitar falsas alarmas debidas a condiciones iniciales, pequeñas perturbaciones o dinámicas no modeladas. Generalmente la evaluación se realiza obteniendo una medida del residuo. Esta medida puede ser estadística o determinista. La primera está basada en cálculo de desviación estándar, varianza, media, etc., mientras que los segundos son basados en la Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Efraín Alcorta García noción de distancia definida en los espacios vectoriales, tales como normas, siendo las más utilizadas la norma 2 ó euclidiana y la norma infinito. 5. APLICACIONES Los sistemas de detección de fallas son parte indispensable de una gran parte de los lazos de control actuales. Esto se puede constatar en la industria de la aviación, la industria automotriz, la industria de la energía eléctrica, en general y particularmente donde existen reactores, calderas o procesos con peligro de explosión. Además, conviene implementarlo en líneas de producción para reducir el riesgo de paro. Ejemplo 1. Sistema de tres tanques. En este sistema dos bombas independientes llenan los tanques de los extremos. Los tres tanques están interconectados y el tercer tanque sólo tiene salida de líquido. La entrada al proceso se define por medio del flujo que proporcionan las bombas y las salidas los niveles del líquido en los tanques. Note que este sistema de laboratorio está equipado para simular fallas, por ejemplo en cualquiera de las dos bombas, en la interconexión de los tanques, en la medición del nivel y con llaves de desagüe en cada tanque para simular fugas. Un total de once fallas pueden ser consideradas. bom ba 1 bom ba 2 F L1 Tan q u e 1 F h3 FB32 h1 F B 13 A L3 Tan q u e 2 FB20 h2 FL 2 A este sistema se le aplicó el método de detección de fallas basado en filtros detectores lográndose localizar un total de 9 de las once fallas posibles. La localización del total de fallas es posible con el uso combinado de otros métodos. Ejemplo 2. Detección de fallas en motores de barcos.6 Otro de los sistemas al que le fueron aplicados mecanismos de diagnóstico de fallas fue al motor de un barco comercial. Para realizarlo fue primero necesario el desarrollo de un modelo matemático dinámico del motor incluyendo su interacción con el medio. Después fueron aplicados diferentes métodos de diagnóstico para comparar los resultados y buscar el más eficiente. Cabe hacer notar que actualmente un algoritmo de diagnóstico desarrollado a partir de los estudios presentados está implementado y se utiliza para impedir que fallas en los componentes del motor produzcan accidentes graves y costos. Ejemplo 3. Detección de fallas en aviones. Los aviones comerciales adolecen de un efecto que se ha denominado caso de falla oscilatoria (OFC). Esta no es necesariamente una falla de algún componente, sin embargo, puede ser ocasionada por fallas en los componentes del sistema de control de superficie. Una vez que la falla se presenta es fácil corregirla mientras tenga un rango pequeño de frecuencia y amplitud, pero se complica mucho a medida que aumenta. El problema es que esta falla no es detectada por el piloto cuando la amplitud o la frecuencia son pequeñas. Este tipo de falla puede ser corregida mediante la aplicación de técnicas de diagnóstico basadas en redundancia analítica y reconfiguración del controlador (mediante el piloto). Tan q u e 3 Fig. 7. Sistema de tres tanques. Ingenierías, Abril-Junio 2001 Vol. IV, No. 11 47 �Detectando fallas mediante redundancia analítica 6. CONCLUSIÓN La motivación más grande para el desarrollo de los métodos de diagnóstico de fallas es la de evitar que ocurran accidentes que pongan en riesgo la vida de seres humanos. Otro punto motivador del tema es la de evitar pérdidas económicas. En este trabajo se repasaron las ideas principales relacionadas con las técnicas de redundancia analítica más usadas para el diagnóstico de fallas. Adicionalmente se discutieron tres aplicaciones. El diagnóstico de fallas así como los sistemas tolerantes a fallas cobran cada día mayor importancia, debido a las cada vez mayores exigencias industriales. REFERENCIAS 1. E. Alcorta García, P. M. Frank. Deterministic non-liner observer-based fault diagnosis: a survey. Control Eng. Practice, Vol. 5, Nr. 5, pp. 663-670, 1997. 2. P. M. Frank. Fault diagnosis in dynamic systems using analytical and knowledge-based redundancy - a survey. Automatica, 26:459-474, 1990. 3. J. Gertler. Analytical redundancy methods in fault detection and diagnosis. In IFAC/IMACS Symp. SAFEPROCESS, Baden-Baden, Germany, pages 9-21, 1991. 4. R. Isermann. Process fault detection based on modeling and estimation methods-A survey. Automatica, 20:387-404, 1984. 5. E. Y. Chow and A. S. Willsky. Analytical redundancy and the design of robust failure detection systems. IEEE Trans. on Automatic. Control, AC-29(7):603-614, July 1984. 6. E. Alcorta García, B. Koeppen-Seliger, P. M. Frank. A frequency domain approach to residual generation for the industrial actuator benchmark. Control Eng, Practice, Vol. 3, Nr. 12, pp. 17471750, 1995. 7. P. Amann, E. Alcorta Garcia, B. KoeppenSeliger, P.M. Frank. Knowledge- and data-based models for fault diagnosis. Journal of Systems Analysis, Modelling and Simulation. V. 35, pp.25 a 44. 1998. 48 Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Creación del Telefonía celular Cedimi digital y sus primero trabajos J. Guadalupe Medina Nieto*, Oscar Edmundo G. Ibarra Debez Manzano* García* Francisco Romero Vera* Abstract On last years, cellular telephony has had a great growth all over the world. For that reason we describe in this article its basic elements, the linking frecuencies reused technics, the used systems, the benefits of digital technics, and the most utilized standards. Besides we describe cellular telephonic regions through México and transferences of calls for a user location all over the country (roaming). Finally we mention the telephonic cloning and list the keys of cellular telephones according its manufacturers. 1. INTRODUCCIÓN El auge de las comunicaciones móviles celulares ha revolucionado el concepto de telefonía. Sobre todo por la movilidad de los usuarios que ya no llaman a un sitio, sino a una persona específica. Cuando se introdujeron por primera vez a principios de los* años ochenta, estos teléfonos estaban circunscritos a automóviles y limitados por su peso y su potencia, pero poco a poco se fueron fabricando aparatos más pequeños y de menor peso, más baratos, y abandonaron el automóvil y se trasladaron al portafolio o al bolsillo. Un teléfono portátil moderno pesa unos cuantos cientos de gramos, tienen una pequeña pantalla y pueden ofrecer gran cantidad de servicios, tales como identificador de llamadas, envío y recepción de mensajes de texto, Internet, agenda electrónica, entre otros. El auge mundial de las telecomunicaciones móviles celulares ha sido realmente sorprendente. A fines de 1999 había más de 480 millones de abonados en todo el mundo, comparados con los escasos 11 millones correspondientes a 1990. Actualmente la telefonía móvil celular representa más de un tercio del total de las conexiones telefónicas. Es probable que antes del año 2005 el número de abonados del servicio móvil celular sobrepase al de abonados de las líneas tradicionales. Millones de usuarios 600 480 500 400 318 300 215 200 144 Fig. 2. Teléfonos celulares: Motorola Star Tac 7868 y Nokia 6090 91 100 11 16 23 34 1990 1991 1992 1993 55 0 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Año Fig. 1. Crecimiento de la telefonía celular en la última década Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 * Departamento de Ingeniería en comunicaciones y Electrónica, FIMEE, Universidad Autónoma de Guanajuato. email: medina@salamanca.ugto.mx ibarra@salamanca.ugto.mx, romero@coral.com.mx 49 �Telefonía celular digital 2. ELEMENTOS BÁSICOS DE TELEFONÍA CELULAR El término celular se debe a que la cobertura radioeléctrica de una zona geográfica completa se realiza cubriendo pequeñas regiones llamadas células. En cada una de estas células existe una Estación Radio Base (Base Estation Radio, ERB) que controla el tráfico de los teléfonos móviles que se desplazan en la zona correspondiente. A su vez estas estaciones están enlazadas con el Centro de Conmutación de Servicios Móviles (Mobile Switching Center, MSC) y éste a su vez está conectado a la Red Telefónica Pública (Public Switched Telecommunications Network, PSTN). El Centro de Conmutación de Servicios Móviles a su vez se divide en un conmutador telefónico (PABX) y en el Subsistema de Telefonía Móvil (Mobile Telephony Subsystem, MTS). Célula onmidireccional Esta se produce cuando la estación base está equipada con una antena onmidireccional transmitiendo igualmente en todas direcciones y se forma una área en forma circular, con la estación base en el centro de la célula. Una estación móvil dentro de esta área tendrá normalmente una buena conexión con la estación base. Para representar una célula, usualmente se utiliza un hexágono en forma teórica, pero en la realidad el área de cobertura es circular. Fig. 4. Célula omnidireccional real y Representación gráfica de una célula omnidireccional Célula sectorial PSTN ERB PABX MTS ERB MSC EM Área de servicio ERB Fig. 3. Red celular básica Dependiendo del tipo de antena de transmisión empleada en la estación base, se puede cubrir una o más áreas por una estación base. Estas áreas reciben el nombre de células. Existen dos tipos de células: onmidireccionales y sectoriales 50 Para formar este tipo de célula la estación base está equipada con tres antenas direccionales, cada una cubriendo una célula sectorial de 120 grados. En cada una de las estaciones base, algunas unidades de canal están conectadas a una antena cubriendo una célula sectorial; otras unidades de canal están conectadas a la segunda antena cubriendo una segunda célula, y el resto a una antena para tener una tercer célula. Por lo tanto, una estación base controla a tres células sectoriales. Cuando se muestran tres células sectoriales, se dibujan tres hexágonos, uno para cada célula, con la estación base localizada en la esquina de cada hexágono. Para que se lleve a cabo la cobertura total, las células vecinas deben traslaparse entre sí. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �J. Guadalupe Medina Nieto, Oscar G. Ibarra Manzano, Francisco Romero Vera atender a más usuarios en un número determinado de canales de radio. Este reuso de frecuencias es posible utilizando canales de la misma frecuencia en varias células que no sean adyacentes, evitando así alguna interferencia. Fig. 5. Células sectoriales y Representación gráfica de células sectoriales La estación base está conectada a un Centro de Conmutación de Servicios Móviles por medio de circuitos de enlace punto a punto. La estación base maneja la radiocomunicación con los teléfonos celulares o estaciones móviles y supervisa la calidad de la radiotransmisión durante una llamada. Todos los teléfonos celulares pueden utilizar un canal de la estación base la cual detectará su desplazamiento en el área, asignándole una nueva frecuencia si cruza la frontera de la célula en que se encontraba y pasa a otra célula diferente, este cambio es imperceptible para el usuario, debido a que su teléfono continúa funcionando normalmente. 3. SISTEMAS DE TELEFONÍA CELULAR EN EL MUNDO Existen varios sistemas internacionales normalizados de telefonía celular y de servicios móviles en el mundo, los cuales se mencionan a continuación. Para sistemas analógicos: AMPS Avanced Mobile Phone System Servicio de Telefonía Móvil Avanzado NMT Nordic Mobile Telephony Sistema Nórdico Telefónico Móvil TACS Total Acces Communications System Sistema de Comunicación con Acceso Total Mientras que los sistemas digitales existentes son: Fig. 6. Torre y antenas de la estación base Una de las principales características de los sistemas celulares es el reuso de frecuencias, que consiste en comunicar al teléfono celular con la estación base por medio de un canal telefónico con frecuencias disponibles en ese momento. El teléfono celular no tiene una frecuencia fija de enlace. Esta técnica permite hacer un eficiente uso del espectro electromagnético disponible, así como Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 CDMA Code Division Multiple Access Acceso Múltiple por División de Códigos GSM Global System for Mobile Sistema Global para comunicaciones móviles PDC Personal Digital Cellular Sistema Celular Digital Personal PHS Personal Handyphone System Sistema de Teléfono de Mano Personal 51 �Telefonía celular digital TDMA Time Division Multiple Access Acceso Múltiple por División de Tiempo Europa GSM (89%) Otros incluso TACS, NMT (11%) Asia - Pacífico GSM (35%) CDMA (14%) DAMPS/TDMA (3%) Otros incluso PDC, PHS, TACS, NMT (48%) Fig. 7 Porcentajes de uso de los sistemas de telefonía celular Los teléfonos celulares utilizan la misma tecnología radial en diferentes bandas de frecuencia, pero la información se transmite en forma digital. Esta compresión permite un mejor aprovechamiento del canal telefónico y por tanto tener más canales disponibles a la vez. Estos teléfonos incluyen otras ventajas tales como el servicio de identificador de llamadas, correo electrónico, mensajes de texto, buzón de mensajes, Internet móvil, etc. Fig. 8. Uso de los sistemas de telefonía celular en el mundo 52 En nuestro país, existen redes celulares analógicas, digitales y duales. La compañía Telcel ofrece telefonía celular digital utilizando el sistema TDMA (Acceso Múltiple por División de Tiempo), mientras que la compañía Iusacell ofrece el mismo servicio, pero utilizando el sistema CDMA (Acceso Múltiple por División de Código). Ambas compañías ofrecen compatibilidad con las redes celulares analógicas utilizando el sistema AMPS (Servicio de Telefonía Móvil Avanzado). Otras compañías como Unefon y Pegaso ofrecen solamente el servicio digital con la tecnología CDMA. Beneficios de la telefonía celular digital Los principales son los siguientes: • Llamadas de excelente calidad, sin ruido o estática. • Mejor recepción, sobre todo en lugares cerrados. • Prácticamente libre de clonación • La duración de las baterías es mayor. • Servicios de valor agregado. • Seguridad y privacidad. La necesidad de sistemas de telefonía celular digital es el resultado del crecimiento de los servicios de telefonía móvil. A pesar de que los sistemas analógicos funcionan bien, la demanda excede la capacidad en muchas regiones. Para minimizar la posibilidad de congestión de la red celular, se desarrollaron los sistemas digitales. La tecnología celular digital involucra la digitalización de la señal de voz y la transmisión sobre el aire de una cadena de bits seriales. Los sistemas digitales ofrecen mayor flexibilidad para servicios adicionales. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �J. Guadalupe Medina Nieto, Oscar G. Ibarra Manzano, Francisco Romero Vera Los sistemas celulares digitales son más eficientes que los analógicos debido a que incluyen múltiples transmisiones simultáneas sobre un canal de radio simple. Una de las técnicas empleadas es la denominada “Acceso Múltiple por División de Tiempo” (Time Division Multiple Access, TDMA); una segunda técnica es el “Acceso Múltiple por División de Códigos” (Code Division Multiple Access, CDMA). En los U.S.A., el estándar dominante en TDMA es el IS-136 TDMA y el dominante en CDMA es el IS-95 CDMA. Servicio de telefonía móvil avanzado (Amps) Este sistema es analógico patentado en los Estados Unidos a principio de la década de los ochenta del siglo pasado y fue el primer sistema celular existente. Este sistema trabaja en las bandas de frecuencia de 825 MHz a 845 MHz para la transmisión de la estación móvil a la estación base, y de 870 a 890 en sentido inverso. Actualmente el sistema AMPS se encuentra evolucionando paulatinamente al sistema DAMPS (Digital Avanced Mobile Phone System), sistema digital, el cual coexiste con el AMPS, en modo dual y funciona con acceso TDMA. El espectro localizado para AMPS es compartido por dos portadoras celulares en cada área o región. Cada portadora divide el espectro en canales, utilizados para comunicar desde las estaciones bases en las celdas hasta los dispositivos móviles, y canales de reversa utilizados para comunicación entre los dispositivos móviles y las estaciones base. Los canales son divididos en canales de voz de 30 kHz que emplean Modulación de Frecuencia (Frecuency Modulator, FM) para transmitir la voz. Acceso múltiple por división de tiempo (Tdma) El estándar IS-136 TDMA define como un canal simple de 30kHz es descompuesto en pequeños incrementos que pueden ser compartidos por uno o Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 más usuarios. TDMA divide a canal simple en una serie sucesiva de espacios de tiempo que pueden ser compartidos por un grupo de usuarios (cada espacio de tiempo porta una información de un usuario específico), como se muestra en la figura 9 SISTEMA TELEFÓNICO PARA UNA TRAMA TDMA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 N Intervalo Un intervalo para el canal telefónico Fig. 9. Espacios de tiempo en TDMA. Acceso múltiple por división de códigos (Cdma) El estándar IS-95 CDMA, equivalente al IS-136 TDMA, define como un canal simple puede ser acondicionado para soportar más de un usuario simultáneamente. Con CDMA todos los usuarios móviles transmiten en la misma frecuencia, pero cada señal de usuario móvil es combinada con una señal pseudo-aleatoria, o código, que hace que la señal aparezca como un ruido de bajo nivel para otras transmisiones que ocurren al mismo tiempo. La señal original puede ser extraída solo por el conocimiento del código. Fig. 10. Acceso múltiple por división de código. Comparación entre TDMA y CDMA Ambos sistemas TDMA y CDMA pueden ser progresivamente incorporados a las redes celulares 53 �Telefonía celular digital existentes, coexistiendo las señales digitales y analógicas. Además, los teléfonos digitales poseen compatibilidad para ser usados en áreas celulares que sólo soporten señales analógicas. TDMA y CDMA fueron desarrollados inicialmente para soportar comunicaciones de voz. Pero con el transcurso del tiempo y uso se han sido desarrollados estándares que especifican cómo usar canales digitales para transmisión de datos. El sistema CDMA por su gran versatilidad y seguridad es utilizado como sistema de comunicación por el ejército de los Estados Unidos, porque es prácticamente imposible de decodificar. Sistema global para comunicaciones móviles (GSM) El estándar GSM, a semejanza del estándar IS136 TDMA utiliza acceso múltiple por división de tiempo, pero no son compatibles. Este sistema es uno de los más importantes del mundo, cubre todo el occidente de Europa y ofrece servicios de gran calidad. Uno de sus principales éxitos es que un usuario que se mueve a través de cualquier punto de Europa puede desplazarse sin perder el servicio. Resumiendo, las características básicas de un sistema celular GSM son: • Espaciamiento de portadora 30 kHz • Esquema de acceso TDMA con tecnología digital • Opera en las bandas de frecuencia de 930 a 960 MHz y de 890 a 915 MHz. • Tecnología utilizada en más de 120 países en el mundo • Más de 160 millones de usuarios Las nuevas bandas de telefonía denominadas Sistema de Comunicación Personal (Personal Commnunication System, PCS), operan en la banda 54 de frecuencia de 1850 y 1990 MHz, y solamente utilizan tecnología digital. 4. REGIONES CELULARES Y ROAMING Los sistemas celulares trabajan en la banda de los 800 MHz, específicamente de los 825 a los 845 MHz y de los 870 a los 890 MHz, de acuerdo con la norma NOM-081-SCT1-1993 de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes, emitida en nuestro país y avalada por la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones). En las figuras 11 y 12 se observa la distribución de las frecuencias de las bandas A y B para usos de telefonía celular. Cada banda dispone de 333 canales para diversos usuarios. El ancho de banda de cada canal telefónico es de 30 MHz. 45 MHz 825.015 MHz 835.005 MHz A 333 canales C- 1 C- 2 844.995 MHz 870.015 MHz B 880.005 MHz A 333 canales C- 332 C- 333 Tx Estación móvil Rx Estación base 333 canales C- 1 889.995 MHz B 333 canales C- 2 C- 332 C- 333 Tx Estación base Rx Estación móvil 30 KHz Fig. 11. Distribución de frecuencias en la banda A. La banda celular A comienza a los 825.015 MHz para el canal 1, el cual transmite de la estación móvil a la estación base, mientras que la transmisión inversa se efectúa en forma simultánea a partir de los 870.015 MHz, es decir a una separación de 45 MHz. Cada canal tiene un ancho de banda de 30 MHz, por lo que el canal 333 de esta banda termina a los 835.005 MHz. Mientras que la banda celular B comienza a los 835.005 MHz, esta frecuencia es el punto interior del canal 334, es decir, el canal 1 de la banda B, al Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �J. Guadalupe Medina Nieto, Oscar G. Ibarra Manzano, Francisco Romero Vera igual que en la banda A, esta frecuencia corresponde al primer canal de transmisión de la banda B de la estación móvil a la recepción de la banda base. Mientras que el primer canal de transmisión de la banda base corresponde a 880.005 MHz, también a una separación de 45 MHz. Mientras que el último canal de esta banda, el 666 termina a los 899.995 MHz. 45 MHz 825.015 MHz 835.005 MHz A 333 canales C- 334 C- 335 844.995 MHz 870.015 MHz B 880.005 MHz A 333 canales C- 665 C- 666 889.995 MHz B 333 canales 333 canales C- 334 C- 335 Tx Estación móvil Rx Estación base C- 665 C- 666 Tx Estación base Rx Estación móvil 30 KHz Fig. 12. Distribución de frecuencias en la banda B En nuestro país las regiones celulares se encuentran concesionadas por la Comisión Federal de Telecomunicaciones (COFETEL) en las bandas A y B por regiones celulares, a las siguientes compañías: Concesionarios de radiotelefonía tecnología celular en la Banda A móvil con Baja Celular Mexicana, S.A. de C.V. Región 1 Movitel del Noroeste, S.A. de C.V. Región 2 Telefonía Celular del Norte, S.A. de C.V. Región 3 Celular de Telefonía, S.A. de C.V. SOS Telecomunicaciones, S.A. de C.V. IUSACELL Concesionarios de radiotelefonía tecnología celular en la banda B Región 9 móvil con Radio Móvil Dipsa, S.A. de C.V. TELCEL Regiones 1 a 9 Las regiones celulares son áreas de circunscripción en las cuales se dividió al país para tener un mejor control sobre el uso de la telefonía celular, nuestro país se encuentra dividido en nueve regiones celulares. El seguimiento de llamada, mejor conocido como roaming sucede cuando un usuario efectúa o recibe una llamada en alguna área de cobertura diferente al de su región de suscripción. Esto es, el usuario se encuentra de viaje sobre un lugar distinto a su lugar normal de residencia o en otra región distinta en la cual efectúo su contrato. Actualmente el mercado del roaming es muy competido, inclusive las grandes compañías de telefonía celular ofrecen servicios de roaming automático nacional y roaming en México, Estados Unidos y Canadá, inclusive con Europa y Asia. Una de las principales ventajas del romaging es que el usuario conserva su mismo número telefónico en cualquier lugar que se encuentre. Por supuesto que las tarifas del servicio bajo esta modalidad son diferentes. Región 4 Comunicaciones Celulares de Occidente, S.A. de C.V. IUSACELL Región 5 Sistemas Telefónicos Portátiles Celulares, S.A. de C.V. IUSACELL Región 6 Telecomunicaciones del Golfo, S.A. de C.V. IUSACELL Región 7 Portatel del Sureste, S.A. de C.V. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 Región 8 55 �Telefonía celular digital 56 Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �J. Guadalupe Medina Nieto, Oscar G. Ibarra Manzano, Francisco Romero Vera Es importante mencionar que las compañías telefónicas celulares no cubren todo el territorio nacional, solamente se enfocan a las regiones pobladas, autopistas y carreteras, lugares en los cuales el usuario puede comunicarse en cualquier instante. En las regiones turísticas marinas, las compañías ofrecen una región de cobertura marítima, a ciertos kilómetros de distancia de la costa. 5. CLONACIÓN DE LÍNEAS TELEFÓNICAS CELULARES En los teléfonos celulares analógicos se puede generar un problema llamado clonación. Cuando un teléfono es clonado, es porque alguien ha robado sus números de identificación o par de identificación, y hace mal uso de la cuenta original. Esto se produce porque al momento de realizar una llamada desde un teléfono celular analógico se transmiten dos datos de información a la red al inicio de la llamada: a) Un MIN (Mobile Identification Number, ó número de identificación móvil), que consiste de 10 dígitos que es el número telefónico asignado al aparato. b) Un ESN (Electronic Serial Number o número de serie telefónico) un número de 32 bits programado en el teléfono cuando es fabricado. El par de datos MIN / ESN es una marca única para identificación de cada teléfono y así la compañía sabe a quien cobrar la cuenta por el servicio. Cuando un teléfono analógico transmite su MIN/ESN es posible “escucharlo” y capturar el par. Con el equipo adecuado es fácil modificar un teléfono que contenga el par MIN / ESN y hacer llamadas ilegales. Esta deficiencia de la clonación en los teléfonos celulares analógicos, es mucho más difícil de realizar en los teléfonos digitales. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 Claves de fabricante Cada número de serie electrónico de un teléfono celular es única e inalterable, se graba al fabricarse el dispositivo, existe un convenio entre los organismos de regulación internacional y todos los fabricantes para asignar estas claves. Un número de serie está formado de 11 dígitos en el sistema decimal, donde los tres primeros corresponden a la asignación para el fabricante, si el número de serie es hexadecimal, consta de 8 dígitos, donde los dos primeros corresponden al fabricante. Fabricante Antel Clarion (E.U.) Clarion (Japón) Ericcson General Electric Gold Star Hitachi Motorola Nec Nec (serie 800) Nokia Panasonic Sony Toshiba Clave decimal 175 166 140 134 204 146 141 132 130 195 212 213 224 135 189 165 156 219 226 136 154 138 Clave hexadecimal AF A6 8C 86 CC 92 8D 84 82 C3 D4 D5 E0 87 BD A5 9C DB E2 88 9A 8A Tabla 1. Asignación de números clave para algunos fabricantes de teléfonos celulares. 57 �Telefonía celular digital CONCLUSIONES REFERENCIAS El futuro de las comunicaciones en el mundo es prometedor, en todos las ramas que la componen, por lo que es importante estar a la vanguardia en información. Hoy en día es fundamental estar bien comunicado sin importar el lugar o la hora, lo cual es posible gracias a los sistemas de telefonía celular, que no dependen de una conexión física directa por medio de un cable como sucede con las líneas telefónicas convencionales. 1. Tomasi Wayne Sistemas de Comunicaciones Electrónicas, Prentice Hall Hispanoamericana, 1996 En México la telefonía celular ha tenido una gran aceptación, a tal grado que el gobierno creó la Comisión Federal de Telecomunicaciones, organismo regulador de las cuestiones técnicas y administrativas de las telecomunicaciones en nuestro país. También consideramos que la información proporcionada puede ser de utilidad para saber como funcionan estos pequeños aparatos y la alta tecnología que tienen en su interior. 4. Bell System Technical Journal. Avanced Mobile Phone Service. Special ISSUE 2. Haykin Simon. Analog Communications Wiley and Digital 3. Vázquez Medina Rubén, Marcelín Jiménez Ricardo. Sistemas de Telefonía Celular. Universidad Autónoma Metropolitana. 1996 5. Paginas Web: a. Comisión Federal www.cft.gob.mx de Telecomunicaciones b. Federal Communications www.fcc.gov Commission c. UIT Unión Internacional de Telecomunicaciones. www.itu.int/ti d. CDMA Develoment Group. www.cdma.com e. Motorola Corporation. www.motorola.com f. Nokia Conecting People. www.nokia.com g. Digital PCS Telcel. www.telcel.com.mx h. Iusacell Digital. www.iusa.net.mx 58 Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Valores y educación♦ Pablo Latapí Sarre* INTRODUCCIÓN Está de moda hablar de valores en la educación. En mi opinión, no es una moda; es un reclamo, un deseo de recuperar algo esencial que hemos abandonado: la función formativa de la escuela. Esencial porque nadie puede educar sin valorar, porque toda educación se dirige hacia ciertos fines que aprecia como valiosos para el individuo y la sociedad. Hablemos♦ con franqueza: si lo esencial de nuestra tarea de educadores es tratar de hacer mejores a los hombres, debemos confesar con honestidad que poco sabemos acerca de cómo hacerlo. Algo sabemos en el orden del conocimiento: hay teorías del curriculum, hay metas cognoscitivas y sistemas de evaluación, y logramos enseñar matemáticas, geografía, física. Logramos incluso a veces que los alumnos aprendan a aprender y se apropien destrezas y habilidades intelectuales. Y en algunas, muy pocas, ocasiones, logramos que algunos alumnos desarrollen visiones comprensivas del mundo e integren conocimientos multidisciplinarios, y se acerquen, aunque sea tímidamente, al enigma del mundo o al enigma de sí mismos. En el orden del conocimiento, poco podemos, pero algo podemos. El conocimiento, sin embargo, no hace necesariamente mejores a los hombres. Es una vertiente de la perfectibilidad humana, importante, sí, pero no la más importante. En otro sustrato de la persona, más misterioso e inasible, se desarrollan fuerzas y procesos, amores, atracciones, afinidades, solidaridades, esperanzas; ahí se abre la posibilidad -tenue, pero real- de la decisión libre y del orden ♦ Conferencia impartida el 23 de octubre del 2000 dentro del ciclo de conferencias magistrales CÁTEDRA FIN DE MILENIO en la UANL. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 moral. Llamamos a este sustrato de la persona, a falta de mejor término, el terreno de los valores. Es el corazón de la educación. Y nos entretenemos especulando qué son los valores, construimos teorías* psicológicas, filosóficas, sociológicas, éticas, para explicar lo que son; elaboramos códigos, clasificaciones, taxonomías; pero en el fondo, después de todo este esfuerzo, debemos concluir que es muy poco lo que sabemos para hacer mejores a los hombres. Si el tema es en sí difícil, hay tres razones más particulares que lo dificultan aún más. Primero, porque la escuela mexicana ha abdicado desde hace mucho de su función formativa; por el peso de su * Centro de Estudios Sobre la Universidad (CESU) de la UNAM. 59 �Valores y educación tradición positivista casi no se ha ocupado de la formación integral de la persona (nuestros currículos están centrados en el conocimiento aunque los acompañe un inofensivo discurso sobre otros aspectos del desarrollo humano); y además, por una interpretación simplista de su laicidad y por temor a que la religión se cuele por la puerta trasera, ha relegado al silencio su objetivo esencial de formación moral. Por esto, la propuesta de discutir valores se recibe con suspicacia. Pero por esto también abundan las iniciativas y propuestas de educación en valores; la mayor parte de las propuestas que han llegado al Equipo de Transición, para la Educación, está formada por este tipo de comunicaciones. Una segunda razón es el rechazo bastante generalizado a la directividad de la educación; los jóvenes -y aun muchos profesores ya no tan jóvenes- propugnan la “emancipación” como conquista de las nuevas generaciones y rasgo definitorio del hombre de hoy. Una educación que proclame valores, que dé línea, les parece sospechosa de represión, de adoctrinamiento y autoritarismo. Tercera razón: el pluralismo de las sociedades contemporáneas, también de la nuestra, que lleva a cuestionar que pueda haber valores comunes, aceptables para todos. ¿Es posible definir hoy una base común de valores y -aún más- es posible proponer hoy una moral pública normativa, ante la diversidad de ideologías, la defensa de la subjetividad, la glorificación del capricho y el escepticismo generalizado? Así y todo, hay que reabrir el debate sobre los valores en la educación por la sencilla razón de que sin valores no hay educación. Para contribuir a él procederé hoy por cinco pasos: primero abordaré la definición de valor; segundo, me ocuparé de las maneras como tematizamos y clasificamos los 60 valores; tercero, trataré de sintetizar lo que sabemos sobre la manera como se forman los valores; cuarto, aludiré a los métodos y prácticas pedagógicas hoy predominantes en este campo; y finalmente me referiré a la educación en valores como problema de la política educativa, en cuanto dice relación con el Estado. 1. DEFINICIÓN DE VALOR “Valor” es un término polivalente, de múltiples significados; por lo mismo, “educación en valores o de los valores” puede tener también muy diversos significados. En forma general, entendemos por “valor” lo que se valora, lo que se considera digno de aprecio; así, valor se identifica con “lo bueno”. La verdad es un valor, lo mismo que la salud o el sentido del humor; son bienes, son algo deseable. A partir de esto, tendemos a concebir todas las cualidades deseables como grandes valores abstractos: la verdad, el bien, la belleza, la bondad; y tendemos a considerar que estas cualidades existen como realidades externas a nosotros, como objetos de nuestro deseo. Aunque no les concedamos existencia ontológica -como las “ideas” de Platón en el mito de la caverna, en donde sólo vemos las sombras de esas “ideas”- sí tendemos a concebir el bien, la verdad, la belleza o la justicia como ideales que existen independientemente de nosotros, que debemos hacer nuestros. En el orden psicológico los “valores” son propiedades de la personalidad, preferencias, orientaciones, disposiciones psíquicas. Nos apropiamos de aquellos bienes abstractos, los interiorizamos en nuestra personalidad como actitudes, sentimientos, convicciones o rasgos de carácter. Así, decimos que alguien es bondadoso, justo, generoso o valiente. En este sentido, en el Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Pablo Latapí Sarre orden psicológico, los “valores” vienen a ser, en cierta forma, los fines de la educación; son las propiedades de la personalidad que nos proponemos formar en los educandos. En el orden sociológico, por otra parte, los “valores” adquieren otro significado: son preferencias colectivas, compartidas por un grupo; implican sentimientos del grupo, modos de reaccionar o conductas determinadas; su formación y evolución siguen leyes que las ciencias sociales tratan de elucidar, distintas en buena parte de las de los valores del individuo. Y entre el orden psicológico y el sociológico cabe ubicar el orden moral, que tiene su propia especificidad y un lugar central en el desarrollo humano: es el orden del uso responsable de la libertad, pues no otra cosa es la moral. Aquí “valor” significa una toma de posición que percibimos como obligatoria para nosotros mismos en virtud de nuestra dignidad humana; los valores morales vienen a significar normas, normas de conducta que sentimos debemos cumplir por imperativo de nuestra conciencia, no por coacción externa. La “educación en valores”, en consecuencia, tiene todos estos significados: se sitúa en el orden psicológico y en el moral, y toma también como referencia el sociológico; podríamos definirla como el esfuerzo sistemático por ayudar a los educandos a adquirir aquellas cualidades de su personalidad que se consideran deseables en los diversos ámbitos de su desarrollo humano, y particularmente aquellas que se relacionan con el uso responsable de su libertad. 2. CÓMO SE TEMATIZAN LOS VALORES Para convertirse en propuestas educativas los valores tienen que identificarse, tematizarse de alguna manera, clasificarse. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 Una manera como esto se ha hecho a lo largo de la historia es a partir de una visión religiosa. Muchas religiones, sobre todo aquéllas que han elaborado intelectualmente su propuesta de fe, han precisado un ideal religioso, un perfil del hombre deseable; construyen sus propios sistemas de valores clasificando sus virtudes y formulando una moral, o sea el conjunto de principios y normas de comportamiento congruentes con esa fe religiosa. En la mayor parte de las religiones estas tematizaciones no son inmutables; se reformulan a partir de las preocupaciones de cada época tratando de mantener vigente su esencia. El ideal del cristiano del siglo IV es distinto del siglo XVI; el de principios de este siglo, bastante diferente del momento actual. Otra manera de tematizar los valores obedece a intereses o preferencias culturales que reciben consensos más o menos generalizados. Hoy en día, por ejemplo, encontramos tres propuestas de formación de valores de las que se habla mucho. En primer lugar, la educación para los derechos humanos; se toma la Declaración Universal de los Derechos Humanos de las Naciones Unidas como 61 �Valores y educación base conceptual indiscutida, que ha recibido el consenso de todos los gobiernos y supuestamente de todos los grupos culturales, y se identifican los valores que corresponden a esos derechos; así se delinea un ideal educativo que orientará la formación valoral; por esto muchos identifican hoy la educación en valores con la educación para los derechos humanos. Una segunda tematización contemporánea se centra en la educación para la paz y la comprensión internacional. Dado el anhelo de paz en el mundo, sobre todo a partir de la Segunda Guerra Mundial, se ha tomado el tema de la paz y la comprensión internacional y la convivencia social armoniosa como la meta de una educación en valores. Existe una famosa Recomendación de la UNESCO de 1974 sobre este tema, que contiene muchas orientaciones concretas para desarrollar una educación orientada a construir un mundo más armonioso, tolerante y pacífico. Una tercera manera es la educación para la democracia, que recientemente se enfatiza, porque se cree que el concepto de democracia resume muchos valores relevantes para construir una convivencia respetuosa y facilitar el progreso económico y social y -entre nosotros- porque la transición política del país así lo reclama. El Instituto Federal Electoral está realizando una espléndida tarea educativa en esta dirección. Estas tres maneras de tematizar los valores no son las únicas; las menciono porque me parece que son las más recurrentes en la sociedad mexicana actual que busca fundamentar valores aceptados por todos, sin referencias religiosas explícitas, para consolidar la cohesión de la sociedad y una moral pública común. Por supuesto que estas -y cualquier otrasistematización que se quiera proponer es debatible, la misma Declaración Universal de los Derechos 62 Humanos está sujeta a cuestionamientos, como lo muestra la siguiente anécdota. Hace unos años, siendo yo delegado alterno de México ante la UNESCO, pregunté en un coktail al delegado de China continental qué se pensaba en su país acerca de la Declaración Universal. Me contestó con una amplia sonrisa, sin decir nada, muy orientalmente; seguí insistiendo y, al calor de otra copa, me contestó finalmente: “Mire Ud., la verdad, la declaración nos resulta muy extraña por dos razones: primero, porque nosotros, aunque comunistas, somos educados en la tradición de Confucio, y para Confucio primero son las obligaciones y luego los derechos. Nosotros hubiéramos hecho primero una declaración de las obligaciones universales, antes que de los derechos. La segunda razón es porque en nuestra cultura es más importante la familia que el individuo. Enumerar derechos del individuo, sin hablar para nada de la familia, nos resulta inconcebible.” Vemos, por tanto, la relatividad cultural que cuestiona casi cualquier pronunciamiento, aun los que nos parecen más universales. Prescindiendo de estas observaciones, es obvio que las sistematizaciones de valores son indispensables y, aunque todas sean discutibles, tendremos que optar por alguna. Sea que conceptualicemos la educación como los valores correspondientes a los derechos humanos, o la orientemos a la paz y la comprensión internacional o a la democracia, todos tratamos de construir una carta que integre y dé inteligibilidad y congruencia a los valores individuales y sociales para guiar nuestra tarea pedagógica. 3. CÓMO SE FORMAN LOS VALORES Los procesos por los cuales se forman esas “propiedades de la personalidad”, esas disposiciones o preferencias, han sido objeto de Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Pablo Latapí Sarre innumerables explicaciones teóricas. En realidad sabemos muy poco; las teorías pueden ser fascinantes pero ninguna cuenta con evidencias empíricas que nos convenzan de su validez; nos movemos en un terreno de hipótesis, arañando apenas procesos misteriosos. Ni siquiera sobre nosotros mismos logramos saber cómo se formaron nuestros valores; tampoco las madres o los padres de familia pueden explicar cómo se formaron los valores de sus hijos, por qué uno resultó díscolo y otro generoso, uno músico y otro líder social. Si los padres no lo saben, menos lo saben los científicos. Mucho del esfuerzo teórico se ha centrado en la formación de los valores morales. No todos los valores tienen igual relevancia para la ética, pero es evidente que los que más interesan en la educación son los que se vinculan con el uso de la libertad y el desarrollo de la responsabilidad, o sea con la moral. La moral no es enseñar mandamientos y convencer de que debemos acatar la ley; yo diría que es precisamente lo contrario: es enseñar a ver más allá de la ley. Al menos desde el punto de vista cristiano, según el cual el hombre no se hizo para el sábado sino el sábado para el hombre, la formación moral es ayudar a los niños y jóvenes a vivir por el espíritu y no por la ley, a ser sinceros y no farisaicos, a descubrir su propia libertad y a aprender a ejercerla responsablemente. Ayudarlos a que crezcan en humanidad hasta donde pueden llegar, a ser cada vez más autónomos, más auténticos en el uso responsable de la libertad, eso es la formación moral. Enúmero brevemente los diversos enfoques teóricos que se han propuesto para explicar la formación de valores. El psicoanalítico, en la corriente ortodoxa freudiana, pretende explicar esta formación por las dinámicas del inconsciente, y la construcción de la moral por la identificación con arquetipos, la constitución del superyo, la Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 sublimación de los impulsos y los mecanismos de censura; los valores serían el resultado de una construcción inconsciente, de una historia secreta, escondida en la profundidad de la persona. El enfoque psicodinámico indaga las fuerzas integradoras de la personalidad, particularmente el deseo, las motivaciones y los sentimientos; se afirma que estas fuerzas, junto con el impulso de autoconservación, el de la autoestima y el del propio valer, confluyen en la dinámica de la autorrealización y forman nuestros valores. El enfoque conductista subraya los condicionamientos y determinantes de los comportamientos; explica las decisiones por mecanismos de estímulo-reacción. El sociológico en cambio profundiza en los procesos colectivos que fijan las preferencias y las normas de conducta social y las maneras como esas normas sociales condicionan los valores de los individuos. Finalmente está otro enfoque que subraya el aspecto intelectual en la formación de los valores, llamado cognitivo-evolutivo, que en el caso de valores morales se denomina del “desarrollo del juicio moral”. Esta rápida enumeración hace ver la enorme complejidad de los procesos que intervienen en la educación valoral; sólo un ingenuo pretendería tener todas las respuestas. El último de los enfoques teóricos referidos, el del desarrollo del juicio moral, iniciado por Piaget y continuado por Lawrence Kohlberg y varios de sus discípulos, merece una breve explicación por ser probablemente el que predomina hoy día (Barba 1994). Esta teoría sostiene que el desarrollo moral se da a través de estadios sucesivos de razonamiento, que van de la heteronomía del niño (que depende de leyes externas) a la autonomía de la persona madura. Kohlberg se hizo famoso sobre todo porque esquematizó esos estadios siguiendo a Piaget, coordinándolos con los de la psicología genética, haciendo ver que había una correspondencia entre la manera como el niño va 63 �Valores y educación interviniendo en las asignaturas del curriculum para hacer aplicaciones de significado moral. En literatura, en historia, en geografía se identifican los momentos curriculares más adecuados para introducir discusiones y experiencias significativas; de esta manera se integra el desarrollo del juicio moral al curriculum establecido. desarrollando sus estructuras cognitivas y los pasos por los que va formando su juicio moral y avanzando hacia su autonomía. Así, distinguen varios niveles, y dentro de cada nivel, varios estadios de juicio moral. Lo esencial es que pone el énfasis en el elemento cognitivo, el juicio, para desarrollar la moralidad; por esto coloca en el corazón de la moral los principios de justicia y los conceptos de equidad y de reciprocidad. Es sin duda por este énfasis cognitivo por lo que la teoría del juicio moral ha sido privilegiada en los esfuerzos de formación valoral que se entrelazan con el curriculum, con el desarrollo del conocimiento. Esta teoría ha estimulado muchos experimentos; se ha ido institucionalizando pedagógicamente de cuatro maneras: una, mediante la discusión de los llamados “dilemas morales”, discusión de situaciones de conflicto moral que sirve a los alumnos para esclarecer sus propios valores. Se propone a los alumnos un dilema de su vida escolar o extraescolar, y ellos discuten cuáles son los valores que están en juego y cómo les parece que debe resolverse ese dilema; así cada alumno va esclareciendo cuáles son sus valores reales, los que están normando su comportamiento. Otra manera es 64 Una tercera manera es organizar cursos especiales que estimulen, sobre todo en los maestros, la sensibilidad a los aspectos morales y los familiaricen con la formación del juicio moral. Una cuarta, finalmente, ha sido el establecimiento de escuelas ejemplares, donde se vivan determinados valores, donde la organización escolar los promueva y los encarne. Esta fue una idea muy antigua de Kohlberg en el experimento que se llamó “la comunidad justa”, una comunidad escolar que establece sus propias normas por consenso y conduce los comportamientos cotidianos a la luz de esas normas. No puedo detenerme en estas explicaciones, pero es interesante mencionarlas. Ahora bien, la teoría del juicio moral tiene varios problemas; enumero cinco: En primer lugar, está lejos de contar con evidencia empírica que pruebe sus postulados; no se ha experimentado suficientemente para comprobar la consistencia de los estadios y niveles propuestos ni la efectividad de las medidas pedagógicas que recomienda. Segundo, tampoco está probado el supuesto de que estos planteamientos tengan validez universal y supercultural; probablemente no la tengan y correspondan a una mentalidad europea o anglosajona; no sabemos qué tan adecuados son para la cultura mexicana.. En tercer lugar, parece ponerse una confianza exagerada en el esclarecimiento de los valores, como si de ese análisis se siguiera un compromiso Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Pablo Latapí Sarre con esos valores. El mero esclarecimiento no pasa de ser una apreciación intelectual; inclusive puede conducir a un cierto relativismo moral. Si en una clase de bachillerato unos estudiantes esclarecen como suyos unos valores y otros, fácilmente se concluirá que “todo es lo mismo”, que todos los valores son relativos y se recurrirá a una concepción equivocada de la tolerancia: la que la identifica con la indiferencia. En nuestros países se enfatiza actualmente que debe haber congruencia entre la labor de la escuela y la de la familia; de lo contrario una descalificará a la otra y se crearán conflictos en el educando. Se enfatiza también que la prédica, la exhortación o la proclamación de ciertos valores -más si se hace autoritariamente- es de escasa utilidad; no que no influya, pero muchas veces provoca rechazo por imponerse de manera unilateral. Cuarta limitación: por ser esta una teoría que se centra en el juicio moral, sobrevalora los componentes racionales en la formación de los valores y prescinde de los afectivos, sociales y culturales que son sumamente importantes. Estoy seguro de que, si cada uno de nosotros reflexiona sobre su vida y sobre cómo se formaron sus valores, comprobará que, al lado de influencias racionales, hubo otros factores. el amor, el deseo, las aspiraciones, los ideales, que siendo muy importantes parecen quedar fuera de esta teoría. Se enfatiza también que conviene privilegiar una “visión holística” (es decir, integral e integrada), que relacione unos valores con otros y haga ver su congruencia. Por esto se prefiere que la formación de valores no esté confinada a un área curricular (como podría ser el Civismo), sino abarcar toda la educación como un eje transversal; más aún debiera procurarse en la escuela un clima o ambiente propicio a la experiencia de los valores que se consideran importantes. Finalmente, la teoría del juicio moral mantiene una gran ambigüedad respecto a la posibilidad -yo diría la necesidad- de valores absolutos, y a la manera de identificarlos y asimilarlos. No hay referencias en Kohlberg sobre la problemática del carácter absoluto que pueden llegar a tener algunos valores fundamentales, qué hacer con ellos, cómo vivirlos, cómo conciliarlos con los de otras personas; éste me parece un aspecto fundamental en la formación de toda persona, es decir en la educación. 4. LOS MÉTODOS Y LAS PRÁCTICAS PEDAGÓGICAS Un estudio que revisa las tendencias que sigue la formación de valores en la escuela en América Latina (Schmelkes 1994) llega a las siguientes conclusiones. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 También se destacan, en la práctica pedagógica contemporánea de nuestros países, dos cosas como especialmente importantes: las relaciones personales que se viven en la escuela, que están condicionadas por la organización de la institución (pues de ellas depende que se fomente la confianza, la veracidad, el diálogo, el respeto, la solidaridad, la autoestima, etc.); y el maestro como el factor más relevante, en cuanto encarna los valores y los realiza ejemplarmente ante los alumnos. 5. LOS VALORES Y El ESTADO Refirámonos finalmente a algunos problemas que plantea la formación de valores a la política educativa, concretamente a la intervención del Estado en estos aspectos de la educación. Selecciono dos problemas de especial importancia en nuestro contexto mexicano: el del laicismo escolar y el de la legislación en materia de valores. 65 �Valores y educación a) Laicismo y valores El Estado mexicano es laico y la enseñanza de las escuelas públicas debe ser ajena a toda doctrina religiosa. Esto es claro, pero lejos de resolver el problema de la formación moral, le añade nuevas complicaciones. ¿Cómo conciliar laicismo y formación moral? El Estado, el no laico y el laico, cuando entra al orden de la educación, tiene que establecer ciertos fines. Decíamos que toda educación supone fines, orientaciones, también en materia de valores y de valores morales; laicidad escolar no significa, entonces, ausencia de fines sino no imponer una religión y respetar todas las maneras de pensar. Pero ¿puede el Estado educador entrar al terreno de la conciencia del individuo, dictarle normas morales, imponerle obligaciones morales? Y además ¿cómo puede hacerlo en una sociedad plural en la que coexisten muchas maneras de pensar, religiones diversas y concepciones morales muy variadas? Creo que el principio de solución para conciliar una escuela pública laica con la formación moral es distinguir una plataforma mínima de valores morales en los que debe haber consenso de todos, y las fundamentaciones de esos valores que pueden ser distintas y estar referidas al orden religioso de cada persona. A raíz de la Segunda Guerra Mundial Jacques Maritain proponía para Francia rehacer su tradición de laicismo escolar estableciendo una “Carta Democrática” obligatoria para todos, en la que constaran los valores esenciales a la democracia, y dejando que las diversas tradiciones religiosas o ideológicas fundamentaran esos valores de acuerdo a sus modos de pensar. Esto supondría una concepción abierta de la laicidad; abierta en dos sentidos: hacia el orden moral de cada alumno según las convicciones de su familia y hacia las tradiciones culturales del país. 66 He desarrollado esta propuesta en un trabajo reciente que presenté en un Seminario sobre Laicidad, realizado en El Colegio de México (Latapí, 2000). Ejemplifico la madurez que se requeriría del maestro -en esta concepción de laicidad abierta- con el siguiente “trilema”: un maestro de escuela pública desempeña tres roles diferentes que no es fácil conciliar. Por una parte, es funcionario del Estado y debe cierta lealtad al Estado que lo ha contratado (si tiene objeción de conciencia, debiera renunciar, pero mientras trabaje debe observar fielmente el laicismo oficial). Por otra parte, es representante de los padres de familia; no se puede explicar la función que desempeña sin referencia a una delegación explícita o implícita de los padres para que eduque a sus hijos; ¿hasta dónde debe llegar la lealtad a los valores de las familias en la educación que da el maestro? ¿No entra este rol en conflicto con el anterior? Y finalmente -por eso es trilema- el maestro es también él mismo, una persona con su propia filosofía de la vida y su propia formación moral. ¿Qué hace entonces un maestro agnóstico que es funcionario del Estado y Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Pablo Latapí Sarre educa a hijos de padres católicos o judíos en una escuela laica? ¿Qué orientaciones debe seguir? El hecho de que nunca se exterioricen este tipo de conflictos muestra, me parece, no que no existan en nuestra sociedad mexicana, sino que nuestra cultura pedagógica aún no ha profundizado los problemas de la formación moral y las posibles interpretaciones de la laicidad escolar. Ni el Estado ni la Iglesia ni los padres de familia han debatido estas cuestiones con seriedad. Pienso, por ejemplo, en el caso de Francia, donde actualmente se debate este tema, donde los Obispos católicos están proponiendo desde hace varios años una visión positiva de la laicidad, como un elemento que protege la libertad del acto de fe y la hace más auténtica, y donde se preocupan por dar a los maestros católicos de escuelas públicas una formación seria para resolver estos conflictos con pleno respeto a la conciencia del niño, del educando, y con coherencia con su fe religiosa personal. En nuestro caso debiéramos iniciar la tarea de esclarecer los valores comunes que requiere una vida democrática, establecer consensos sobre los rasgos deseables de las personas que queremos formar en nuestras escuelas -el respeto, la participación, la apertura al diálogo, el sentido social, etc.- y sobre esa base ir elaborando una pedagogía de la formación moral en la que se concilie la laicidad de la escuela, entendida como respeto a todas las religiones, y la ayuda a cada alumno según sus propios referentes. Sería una laicidad abierta a los valores morales individuales de los alumnos, no menos que a las tradiciones culturales del país (muchas de las cuales en países como el nuestro están indisolublemente vinculadas a elementos de su historia que fueron religiosos en su origen). Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 b) La ley y la formación en valores El otro problema que deseo tratar es el del papel de las leyes, de la legislación, en esta materia: ¿qué conviene que prescriban y manden respecto a la formación valoral y moral? El Estado con todo su poder puede muy poco en materia educativa, y más en materia de valores. No educa -esto lo hacen sólo las personas- sólo organiza la enseñanza; depende de -y está limitado por- muchas mediaciones humanas en su tarea educativa. Lo principal que puede hacer es normar, y esto no es lo más efectivo para el objetivo de formar valores. Si se me pidiera jerarquizar los factores que, en mi opinión (no es más que una opinión), influyen en la formación de valores en el orden escolar, yo enumeraría estos siete y en el siguiente orden de importancia: primero, el ejemplo de los maestros; segundo, el ambiente o clima de la escuela, propicio para la formación de ciertos valores y el ejercicio responsable de la libertad; tecero, la organización de la escuela por cuanto ella imprime un sello al ejercicio de la autoridad, a las relaciones interpersonales y a la participación; cuarto, la oportunidad de tener experiencias significativas; quinto, la apertura a la comunidad externa que tenga la escuela; sexto el curriculum, los contenidos curriculares; y en último lugar, el canon de los valores proclamados, o sea los enunciados normativos. En mi apreciación las disposiciones del Estado son el elemento que menor importancia efectiva para el proceso de formación valoral. Podríamos decir que al Estado corresponden tres grandes funciones al respecto: la primera, normar y orientar; la segunda, promover, estimular e inducir; y la tercera, evaluar. 67 �Valores y educación Aunque la proclamación de normas tiene sólo importancia relativa, es indispensable; toda educación requiere objetivos y fines claros que corresponde al Estado definir. Supuestamente, en la filosofía democrática, lo que el Estado hace es concretar los consensos sociales y darles expresión jurídica. El deber-ser, la definición de los fines, es socialmente significativa; constituye una referencia para todos los educadores del país y para la sociedad. Pero no sobrevaloremos la ley. La segunda función es más importante para la práctica: la de promover, estimular, inducir. Aquí cabría la normatividad cotidiana que establece límites y espacios, define estímulos, fija roles, sanciona una forma de organización y condiciona el funcionamiento de la escuela. Las normas sobre estos aspectos no formarán directamente los valores pero inducirán a vivirlos y alentarán a los buenos educadores. Así quiero interpretar la asignatura de Formación Cívica y Ética que se ha incorporado recientemente al currículo: como una oportunidad de introducir experiencias significativas, pero nada más. La educación valoral es asunto de mediaciones humanas y éstas no se pueden controlar y determinar a través de prescripciones. El Estado debiera estimular a los maestros a formar valores de diversas maneras, antes que nada procurando que todos los maestros tengan la experiencia de su propia formación en valores. Además, organizar talleres, debates, eventos en que participen también los padres de familia. La formación en valores debiera ser asunto de interés público. También correspondería al Estado dar a sus maestros un trato respetuoso y digno; la formación de los valores de los maestros empieza quizás en la forma en que las autoridades -incluyo a los directores y supervisores- los tratan. Mal puede un docente formar valores de respeto si en la ventanilla 68 es tratado por un burócrata autoritario o grosero. Un trato humano y respetuoso de parte de los funcionarios es una primera condición para promover la formación de valores humanos. La tercera función del Estado es evaluar. Pero en esta materia no puede el Estado ni nadie desarrollar un sistema completo de evaluación. Nunca tendremos -y qué bueno- indicadores precisos que nos digan “los niños de esta ciudad son hoy más magnánimos que los de tal otra” o “ya aprendieron a perdonar mejor que hace dos años”. La calidad de las personas no puede ser evaluada de estas maneras simplistas y superficiales. Sin embargo, si todo lo que nos proponemos debe ser de alguna manera evaluado, podemos sugerir que el Estado haga algunas cosas en relación con la evaluación de los valores. Podría, por ejemplo, estimular a las escuelas a evaluar algunos aspectos valorales de sus alumnos, de acuerdo a criterios nacionales o regionales o a los rasgos propios de la tradición educativa de una escuela en particular. A mí, por ejemplo, me gustaría saber si los muchachos de secundaria están prefiriendo las tradiciones mexicanas en sus maneras de divertirse o las de Estados Unidos, o de Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 �Pablo Latapí Sarre qué manera jerarquizan ciertas preferencias regionales respecto a las nacionales (problema particularmente interesante para el futuro); o saber si están cediendo al bombardeo de los medios de comunicación y asumiendo hábitos de consumo irracional, o si se están volviendo indiferentes, o si les gusta la lectura o si van adquiriendo, conforme a su edad, una mayor responsabilidad social o política. Son aspectos parciales que pueden ser evaluados de alguna manera, y el Estado debiera alentar esas evaluaciones. CONCLUSIÓN Para asuntos de gran importancia como es este de la formación de los valores los seres humanos no tenemos más ayuda, más recursos, que nosotros mismos, nuestra experiencia individual y colectiva, nuestra cultura. Debemos recogerla, atesorarla y ponerla al servicio de la educación de las siguientes generaciones. REFERENCIAS 1. Barba, Bonifacio, Educación para los derechos humanos. Los derechos humanos como educación valoral, México, Fondo de Cultura Económica, (en prensa). 2. Latapí, Pablo, Una laicidad abierta, en: “Tiempo educativo mexicano”, UAA- UNAM, 1996, vol 1, p.204. 3. Latapí, Pablo, La laicidad escolar: cinco vertientes de investigación, en Roberto Blancarte (Compilador), Laicidad y valores en un Estado democrático, El Colegio de México y Secretaría de Gobernación, México, D.F., 2000, p. 33 ss. 4. Schmelkes, Sylvia, Educación para los derechos humanos y la paz, 1995, (manuscr.). Por esto es muy saludable que esté renaciendo entre los maestros y en la sociedad el interés por la formación valoral y moral. Muy saludable también que se haya incluido en el currículo la materia Formación Cívica y Etica, aunque el actual plan y programa de estudio adolezca de deficiencias. Aunque sepamos muy poco sobre esto, aunque andemos a tientas -lo cual ayuda para acercarnos a este tema con humildad, reconociendo que estamos bordeando el misterio de lo que somos- es importante realizar el esfuerzo colectivo de reflexionar sobre la función formativa de la escuela. Así avanzaremos en el conocimiento de cómo hacer mejores a los hombres. Ingenierías, Abril-Junio 2001, Vol. IV, No. 11 69 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2001 Volumen Volumen de la revista 4 Número Número de la revista 11 Mes de publicación Mes cuando se publicó Abril-Junio Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2001, Vol 4, No 11, Abril-Junio Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/04/2001 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020774 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Reactores de reducción directa Santificación del progreso Servicio de telefonía móvil avanzado Sucesión de curvas Topometría https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20735/Ingenierias_2001_Vol_4_No_12_Julio-Septiembre.pdf f5e98982797a2d81491486edbc47506f PDF Text Text ����Editorial Docencia e Investigación Rafael Colás Ortíz* Las actividades de docencia e investigación que se llevan a cabo en las diversas instituciones académicas nacionales se basan en criterios obsoletos, que sería deseable modificar para mejorar las condiciones de trabajo y la productividad académica. Por ejemplo, es práctica común dividir las actividades académicas en aquellas de docencia y las relacionadas con la investigación, sin considerar su posible interacción. Bajo este esquema se considera normal que un profesor se dedique en exclusiva a impartir clases o supervisar trabajos de laboratorio, sin tratar de generar nuevos conocimientos, y la actualización del conocimiento se limita a la consulta de textos. De igual forma, se supone que un investigador es aquel académico que se dedica en exclusiva a satisfacer su curiosidad científica y su mayor preocupación es que los resultados de sus labores se publiquen en revistas especializadas. Así nos hemos acostumbrado en México a tener escuelas, facultades y universidades dedicadas exclusivamente a la impartición de clases, ya sea para la obtención de un grado académico, un diplomado o un curso de actualización, y centros de investigación, en los que su personal se dedica a la búsqueda del conocimiento, y entre ambos tipos de instituciones existe una total separación. Otra práctica común en nuestro entorno es la de considerar como investigación válida a aquella que solamente busca satisfacer la curiosidad científica, sin importar el uso que se le dé, si es que se le encuentra alguno. Bajo este esquema toda clase de investigación aplicada o de desarrollo tecnológico se vuelve espuria y, como tal, no es bien vista por la comunidad científica. Sin embargo, la ingeniería busca soluciones a problemas cotidianos que permiten el progreso y mejora de la sociedad, por lo que la aplicación del conocimiento es de primordial importancia. * Profesor Investigador del Programa Doctoral en Materiales de la FIME-UANL. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 3 �Por otro lado en los países con progreso científico, tecnológico y económico evidente, como Estados Unidos, Japón, y Alemania, por mencionar algunos, en sus modelos académicos contemplan una fuerte interacción entre la docencia y la investigación. De esta forma el investigador se convierte en docente, al dictar cursos enriquecidos por sus propias vivencias y resultados, y el docente en investigador, al proponer líneas que persigan la generación de nuevos conocimientos. Por los motivos antes mencionados, el sistema educativo mexicano, debe establecer las bases para lograr un entorno en el que las labores de investigación y docencia sean cubiertas por todo el personal académico. Este esquema tiene la ventaja adicional de que la actualización se incorpora día con día, dado que los conocimientos se generan no sólo a partir de lecturas o consultas a revistas o memorias de eventos especializados, sino con las deducciones y observaciones realizadas por el académico y sus estudiantes. La ventaja adicional de un esquema en el que la investigación se acopla a la docencia con el fin de llevar a cabo trabajos de interés para su entorno social o industrial, es la posibilidad de multiplicar los resultados al incorporar estudiantes, ya sea a nivel licenciatura o posgrado. Además el combinar la docencia con la investigación producirá en los estudiantes un efecto motivador al hacer menos monótona la educación y darle sentido a lo aprendido, al utilizarlo para resolver problemas de su entorno. Otro punto adicional a tomar en cuenta en las investigaciones o trabajos con alcances pragmáticos es la capacidad de atracción de recursos frescos, con los que es posible asegurar las demandas de material de consumo o de refacciones que demanda la búsqueda del conocimiento. De esta forma, se podrá convertir el círculo vicioso de falta de resultados por carencia de recursos, a uno virtuoso, en el que los resultados, que emanan de la dupla investigación-docencia, traen consigo el financiamiento de más y mejores proyectos. 4 Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Del mercado al gigantismo♦ Gabriel Zaid* Así como la revolución urbana de la antigüedad facilitó los contagios y epidemias, la revolución comercial de la Edad Media facilitó la transmisión de fluctuaciones económicas.♦Producir para el consumo local en los feudos y monasterios no estaba a salvo de calamidades naturales, pero sí de las comerciales: los cambios violentos en los precios y volúmenes de la oferta y la demanda. Producir para el mercado y entrar a una economía monetaria creaba oportunidades, pero también el riesgo de quedarse con producción invendible (o vendida a precios incosteables); el riesgo de quedarse sin abastecimientos necesarios (o comprados a precios abusivos). La primera defensa contra las fluctuaciones fue la organización horizontal de las actividades en gremios de productores, comerciantes, banqueros, que regulaban el mercado: quiénes estaban autorizados a participar, cómo se pasaba de aprendiz a maestro, cuáles eran los días festivos, qué operaciones estaban prohibidas, cómo fijar un precio justo. Después surgió la organización vertical de las operaciones, por medio del capital, cuando algunos mercaderes concentraron los recursos necesarios para tener el control del mercado. Y llegó, finalmente, la intervención estatal, cuando el poder disperso de feudos y señoríos locales se concentró en el Estado moderno. producir por cuenta y riesgo del productor, sin saber cómo*van a estar los precios y volúmenes requeridos por el mercado a la hora de tener la cosecha o los productos, renunciar al mercado libre y pasar a un mercado controlado por el capital puede ser muy atractivo. Mercado y capitalismo son fenómenos diferentes y en buena parte opuestos, como lo ha mostrado el historiador Fernand Braudel (La dinámica del capitalismo). No sólo nacen en momentos distintos, sino en lugares distintos de la sociedad. El mercado nace a fines de la Edad Media, en los bajos fondos sociales: en lo que hoy llamaríamos la economía subterránea. El capitalismo no es el mercado, sino el control del mercado. Nace unos siglos después, en el Renacimiento, en las cumbres de la sociedad: entre las grandes familias que tienen recursos, relaciones, prestigio, audacia y sueños de grandeza para organizar mercados de mayoreo, mercados de capitales, mercados de voluntades, alianzas políticas, matrimoniales, eclesiásticas, que rebasen el mercado local hacia todos los confines del mundo. Todavía después, cuando las grandes familias rebasan la ciudad Estado y organizan el control El capitalismo fue comercial antes que industrial. Empezó por organizar la producción independiente de pequeños productores, como se hace hasta hoy: encargándoles producción, por cuenta y riesgo del capitalista. Es decir: financiando a los pequeños productores y sacándolos del mercado libre, a cambio de garantizarles la compra, el precio y el volumen. Si se considera el riesgo de ♦ Artículo publicado en la Revista Letras Libres de marzo 2001 y reproducido con permiso del autor. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 * Poeta y analista político. 5 �Del mercado al gigantismo político de grandes territorios, aparecen el poder absoluto y el Estado mercantilista, que empieza a despojar a los gremios de poderes regulatorios, centraliza las reglas y establece monopolios oficiales controlados verticalmente, en su propio beneficio y el de las grandes empresas concesionarias. También establece leyes asistenciales, como paliativo al daño que sufren los gremios. Por último, en el siglo XX, aparece el Estado soviético, un intento fallido de suprimir el mercado, estatizar todas las actividades y dirigirse al paraíso, bajo una dictadura totalitaria. Sin el control de los mercados no puede haber grandes centros de producción. Sin el capitalismo comercial no puede haber capitalismo industrial. Pero lo distintivo de la revolución industrial de los siglos XIX y XX no fueron las fábricas, la vida urbana, la orientación hacia el futuro, la creación de mercados internacionales, el desarrollo tecnológico o el capitalismo global, todo lo cual se intensificó, pero ya existía. La verdadera novedad es el aprovechamiento de la energía fósil: primero el carbón de piedra, después el petróleo y el gas. Sin la energía fósil, la concentración física de la producción no habría llegado tan lejos. consumo de energía por hectárea se multiplicó miles de veces. La concentración de la producción en grandes centros de trabajo se facilitó por el transporte rápido y barato de carga y personal por tren, canales, carreteras, mar y aire. Desde la edad de piedra hasta la domesticación del fuego, toda la energía consumida por la especie humana provenía de los alimentos. La energía adicional obtenida quemando leña y carbón vegetal, desde entonces hasta el siglo XVIII, fue menor a la energía fósil consumida en los siglos XIX y XX. En doscientos años se hizo mayor consumo que en medio millón. Lo que antes se consumía en un milenio ahora se consume en meses. El desarrollo productivo hasta el siglo XVIII fue una prolongación del medieval, como puede verse en las ilustraciones de la Enciclopedia o diccionario razonado de las ciencias, las artes y los oficios de Diderot. Las máquinas más aparatosas de los obrajes eran movidas por la fuerza hidráulica o la fuerza del viento. Las embarcaciones se movían con velas y los carruajes con caballos, también usados en la agricultura y en la operación de muchas máquinas. Para hornos y fundiciones se usaba carbón vegetal. La energía barata le dio una productividad desconocida al homo faber. La producción por hectárea agrícola y por hectárea urbana se multiplicó decenas de veces, gracias a que el 6 Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Gabriel Zaid La oportunidad para el carbón mineral apareció, precisamente, cuando la tala de bosques para hacer leña y carbón produjo un desastre ecológico en Inglaterra. Dadas las circunstancias, pareció que la fuente de energía renovable se había agotado y que abundaba la que de hecho no es renovable. Una segunda circunstancia importante fue el aprovechamiento de las propiedades termodinámicas del vapor en las minas de carbón, que se volvieron indispensables, pero se inundaban. El vapor al enfriarse se contrae, propiedad aprovechada por Thomas Newcomen (1663-1729) para producir un vacío que subiera el agua del fondo de las minas. Esto dio origen a una serie de máquinas de vapor que convertían el enfriamiento en un movimiento giratorio, aprovechando el mecanismo medieval de la biela-cigüeñal. En esta solución, el vapor mismo es sólo un elemento de transmisión de La Potencia motriz del fuego (1824), como la llamó Sadi Carnot. Después se inventaron las máquinas de combustión interna, donde el fuego no transmite energía al agua de una caldera, para que el vapor transmita esa energía al movimiento de un émbolo, sino que el fuego se produce directamente en el cilindro y empuja el émbolo, como la pólvora al estallar en el cartucho empuja la bala, o como el viento (con la energía del sol) empuja la vela. Las grandes concentraciones de personal en lugares de trabajo fuera de su casa eran relativamente raras y de escala modesta, antes de la revolución industrial. En la construcción de las pirámides de Egipto, en las grandes minas griegas y romanas trabajadas con esclavos, en los grandes talleres de las casas reales, nunca se vio lo que hoy ni llama la atención en la ciudad de México: que más de veinte mil personas vayan todos lo días a un edificio de oficinas de Petróleos Mexicanos, y que la mayoría no viva al lado, o a cientos de metros, sino a kilómetros. Lo que no ha cambiado desde la revolución urbana es que el mayor número de centros de trabajo sigue siendo de escala familiar. La gran diferencia está en la distancia recorrida de la casa al trabajo (que entonces era prácticamente cero y ahora puede llegar a decenas de kilómetros) y en la escala que han alcanzado los grandes centros de trabajo (que antes reunían a cientos de personas y ahora reúnen a decenas de miles). Max Weber cuenta en su Historia económica general que, a mediados del siglo XVI, una fábrica inglesa de doscientos telares (que, hoy sería nada) “era presentada como una maravilla del mundo”. ¿Por qué la concentración no llegó a más, antes de la revolución industrial? Porque no había el Los molinos de viento tienen que instalarse donde hay corrientes de aire; los de agua, donde hay corrientes de agua; las minas, donde hay yacimientos. Pero la producción artesanal puede instalarse en cualquier parte, y durante milenios se hizo en casa. La mayor parte de la población urbana no salía de su casa a trabajar en otra parte. El hogar no era un dormitorio, sino un centro de vida y producción. Los artesanos vivían en el taller, los comerciantes en la tienda, los sacerdotes en la iglesia, los médicos en el consultorio, los notarios en la notaría. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 7 �Del mercado al gigantismo subsidio de la energía fósil. Se había llegado al tope del consumo de leña y carbón permitido por la reproducción de esa energía renovable. Y la energía muscular de las personas y de los animales también tenía topes de reproducción: los alimentos (producidos con la tecnología de entonces), como señaló Malthus en su Ensayo sobre el principio de la población (1798). El gigantismo es deficitario, y tiene que ser subsidiado. Las maravillas del mundo antiguo fueron subsidiadas con trabajo esclavo o servil. Pero la explotación del hombre por el hombre no era tan rentable, como lo han mostrado los historiadores de la esclavitud. Hay que alimentar a los que producen alimentos, hay que protegerlos de la intemperie, hay que vigilarlos; y, aunque se gaste lo menos posible, el margen neto puede ser bajo o negativo. Por eso, lo que los economistas clásicos llamaron el sector improductivo (la corte, el ejército, el clero, las profesiones, la burocracia, los administradores, los rentistas, los prestamistas) nunca representó un porcentaje importante de la población, antes de la revolución industrial. No sólo eso: los lujos faraónicos, los lujos asiáticos, los 8 lujos de las cortes europeas, las terribles desigualdades entre la mayoría y la minoría, resultan insignificantes frente a los lujos y desigualdades que trajo la revolución industrial. La voluntad de poder y de gloria que construye imperios y monumentos, el deseo de imponer cierta racionalidad visible (cuando menos, a los ojos de quien la impone), el afán de distinguirse, la concentración de los recursos y de los ingresos, nacieron con la revolución urbana y crecieron con la revolución comercial, hasta el tope de la energía renovable. Este límite pudo ser rebasado con el carbón de piedra, el petróleo y el gas. Así fue posible el gigantismo de la revolución industrial, la piramidación vertiginosa del poder y los recursos, la aplastante burocratización del mundo en el siglo XX. No por la explotación de la mano de obra tan barata, como creía Marx, sino por la explotación del capital barato: las reservas de energía fósil, los acuíferos, los yacimientos de materias primas, las reservas biológicas, las inversiones físicas amortizadas, los créditos blandos, el patrimonio cultural de obras creadoras, inventos y conocimientos. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Las ingenierías y la administración de tecnología Miguel A. Palomo González* Abstract In the near future we will see the consolidation of the knowledge society, whose interacting traits include globalization, information flow, diffusion of technological developments, as well as a great variety of materials, processes, products and service applications. In this context, companies, engineers and universities are facing their own challenges. The field of management of the technology is one were engineers´ skills such as creativity, innovation, entrepreneurship and team work are of great importance in problem solving. Engineers, more then any other professional, must develop a literacy in Management of Technology, as a key to success in the knowledge society. Palabras clave: Administración, Competencia, Estrategia, Ingeniería, Instituciones de Educación Superior, Tecnología. LAS INGENIERÍAS EN EL SIGLO XXI Desde la década de los 50’s hasta nuestros días, los empresarios han expresado su continua preocupación por los ciclos económicos y su impacto en la supervivencia de la empresa, es decir, enfoques hacia la reducción de costos, la productividad, la calidad, los tiempos de entrega, o la competencia agresiva, han sido comunes. En la última década se han manifestado, o han tomado igual importancia, más “fantasmas” que amenazan la supervivencia y crecimiento del negocio, tales como: la automatización, las certificaciones, la reducción del ciclo de vida de los productos, la conservación del medio ambiente, el desarrollo de nuevos productos, la falta de Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 financiamiento* accesible y la globalización (productos, mercados, competencia), entre otros. Podemos afirmar que la empresa siempre ha estado bajo presión y requiere constantemente de personal calificado para afrontar sus retos día a día. Por otro lado, este siglo XXI está marcado por un crecimiento del flujo de información y de tecnologías de información gracias a la masificación de las computadoras y su potencial como herramienta de trabajo, pero también consolida una “edad de oro de la ingeniería”1, en la que los ingenieros tenemos una responsabilidad profesional y junto con las instituciones de educación superior (IES) tenemos un compromiso social que cumplir.2 EL INGENIERO Y SUS HABILIDADES PROFESIONALES EN LA EMPRESA En principio, cuando un ingeniero se integra al mercado laboral, su contratación está determinada * Es Profesor de la Jefatura de Ingeniería Industrial, en la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL. e-mail: mpalomo@ccr.dsi.uanl.mx 9 �Las ingenierías y la administración de tecnología por tres características importantes: la orientación al trabajo (conjunto de actitudes, creencias y preferencias personales), las destrezas (las habilidades y aptitudes que requiere el puesto) y los conocimientos (la información, el aprendizaje y la comprensión, el juicio y la profundidad que proviene de la información y de aprender a utilizarla). Las destrezas en general se adquieren por medio de la capacitación y se perfeccionan con la práctica. Por su parte los conocimientos en general se adquieren por medio de la educación y se modifican con la experiencia. Destrezas y conocimientos constituyen el contenido que un trabajador aporta al puesto.3 Sin en una economía globalizada, caracterizada por cambios rápidos y por una revolución de la información, el ingeniero requiere de nuevas capacidades y destrezas en la procuración y apropiación de conocimientos nuevos, tanto técnicos como científicos y de gestión, para la creatividad en el abordaje de los problemas y para la excelencia en los métodos de trabajo.4,5 Lo anterior hace obsoletas las distinciones académicas tradicionales sobre habilidades de lectura, de comprensión, de pensamiento crítico y creativo para informarse, dando así origen al nacimiento de tres dimensiones clave e integradas de competencia para informarse en el futuro ingeniero: una capacidad cognoscitiva, una capacidad tecnológica y una capacidad para documentarse (la habilidad para encontrar y recuperar información). Tener “competencia para informarse” es tener la habilidad para encontrar, leer, analizar, interpretar y aplicar la información con discriminación crítica para construir y comunicar sus conocimientos. 6 Si desarrollamos en nuestros futuros ingenieros una competencia para informarse, es muy probable que se desempeñen mejor en sus puestos de trabajo en aquellas actividades que requieran inferencias e 10 interpretaciones sobre problemas tecnológicos donde la respuesta requiere ser construida, más que ser encontrada.7,8 En un sentido estricto y en el contexto de la sociedad del conocimiento, desarrollar la “competencia para informarse” es desarrollar la “competencia tecnológica” del ingeniero, al mismo tiempo que se requiere una, emerge la necesidad de desarrollar la otra. Por ejemplo, en los Estados Unidos, en 1988 se estimó en general una demanda no satisfecha de 340,000 empleos tecnológicos por falta de personal competente9, en el 2000 se estimó en el área de la informática que la demanda no satisfecha era de 268,000 empleos, también por falta de personal competente en la industria de servicio y soporte técnico, representando un reto para la empresa el encontrar personas competentes para este tipo de puesto.10 Pero el problema de contar con personal competente tecnológicamente no es exclusivo del área de informática, también ocurre en otras áreas profesionales como mercadotecnia y en el área contable y expresan su necesidad de que el medio laboral requiere empleados con fuertes competencias tecnológicas en una nueva economía dirigida por la tecnología.11-14 EL INGENIERO Y LA ADMINISTRACIÓN DE TECNOLOGÍA El siglo XXI considerado como la “era tecnológica” también está considerado como la “era de oro de los ingenieros” por requerir una importante competencia tecnológica, ofreciendo una posición privilegiada a los ingenieros que la posean, además de los conocimientos básicos en química, física y matemáticas. Bajo este esquema y en un sentido amplio, tener “competencia tecnológica” es tener los conocimientos y habilidades para entender, Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 �Miguel A. Palomo González hacer uso y tomar decisiones acerca de la tecnología.15 Entendemos por tecnología el conjunto de conocimientos en la forma de materiales, procesos, maquinaria y equipo, métodos, procedimientos, productos, servicios, y el “saberhacer”, desarrollados con el fin de mejorar el nivel de vida del hombre. En el caso del área de administración de tecnología, más que en otras disciplinas profesionales, la “competencia tecnológica” es el factor clave en el éxito y preparación del futuro Ingeniero. De una manera implícita, lo que se requiere o demanda, es que las IES integren en el diseño curricular la administración de tecnología, para que el ingeniero posea los conocimientos y las destrezas para “construir” soluciones relacionadas con: la ingeniería y la tecnología de manufactura, el mercado de las tecnologías, la planeación de la investigación aplicada, el impacto de la tecnología, la evaluación de proyectos tecnológicos, las estrategias tecnológicas, las auditorías tecnológicas, para trabajar con grupos interdisciplinarios, y la estrategia del negocio. Sin embargo, y si somos optimistas, pocos de estos temas se formalizan en el diseño curricular del Ingeniero. ¿QUIÉN DEBE ADQUIRIR COMPETENCIA TECNOLÓGICA? DICHA Corresponde a los tres actores, empresa, ingenieros e IES, el desarrollar una competencia tecnológica y digamos que en el pasado se cumplió con la tarea, si no excelentemente al menos de manera efectiva. De tal forma que la empresa preocupada por producir y vender (en ese orden), se limitó a capacitar; el ingeniero se puso a hacer bien lo que se le enseñó; y las IES a preparar los pocos ingenieros que pedía un mercado laboral con necesidad de “más manos disponibles” y “menos mentes activas”.16 Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 En la última década, en la empresa se habla del capital intelectual y de la empresa que aprende, sin embargo, su orientación hacia el “cuidar y desarrollar el capital intelectual” tardará en madurar, ya que por el momento la empresa está altamente preocupada por el enfoque “downsizing” o reducción de los niveles organizacionales, por combatir la competencia internacional en el mercado local, y pagando financieramente para recuperar la parte del mercado que la competencia internacional logró por medio del “caballo de troya” en forma de “alianza estratégica”; el ingeniero en su afán de cumplir con los compromisos y responsabilidades que requiere el puesto se actualiza personalmente, desarrolla sus propias fuentes de información y su propia biblioteca con el fin de desarrollar sus competencias tecnológicas, desafortunadamente en un medio que cambia mucho más rápido que lo que alcanza a comprender. En las IES el panorama es otro en el desarrollo de la competencia tecnológica del ingeniero, veámoslo en tres niveles de complejidad: a).- A nivel profesional: cuando uno va a la empresa y existe la necesidad de innovar y desarrollar una tecnología, nuestro reto es encontrar “buenos ingenieros”, con sólidas bases en ciencias aplicadas y con un valor agregado en administración de tecnología. Por ejemplo, en 1998 se estimó en 11 �Las ingenierías y la administración de tecnología 1’598,340 la población escolar nacional de educación superior (licenciaturas y normal); las licenciaturas representaron 1’392,048 de la población y las 10 licenciaturas más pobladas agruparon el 58.5% de la categoría; dentro de las 10 licenciaturas más pobladas, las ingenierías están representadas por las carreras de ingeniero industrial (3.6%), ingeniero electrónico (2.5%), ingeniero en sistemas computacionales (2.2%), ingeniero civil (2.2%) e ingeniero mecánico (1.4%), representando un 11.9% del total de la población escolar en las licenciaturas.17 b).- A nivel de la administración de tecnología: los programas de diplomados y cursos se limitan a “comentar” las herramientas necesarias para “administrar”, pero no se desarrolla una “competencia tecnológica”, ni los conocimientos y destrezas necesarias para evaluar y construir soluciones para desarrollar una tecnología competitiva. El participante termina con más herramientas de administración, con la percepción de que los tecnólogos son otros y, en el mejor de los casos, con una “introducción” al concepto de administración de tecnología. c).- A nivel de liderazgo (suponiendo que el liderazgo se desarrolla), baste analizar el contenido de un diseño curricular para darnos cuenta que generamos no-líderes. Desarrollamos especialistas, con deficiencias a nivel de visión, espíritu emprendedor, capacidades para diseñar negocios, capacidad de transmitir el conocimiento (oral o escrito) a otros, y sin la sensibilidad para administrar el cambio y trabajar con el factor humano. Independientemente de la responsabilidad que corresponde a la empresa en formar sus propios empleados con una competencia tecnológica y del ingeniero en aumentar sus conocimientos tecnológicos, la tarea social de las IES no se 12 minimiza, se incrementa y se vuelve más critica, ante la amenaza constante de que los contenidos curriculares se vuelvan tecnológicamente obsoletos al instante en que el ingeniero se incorpora al mercado laboral, ante un medio con una dinámica tecnológica continua, una obsolescencia corta de procesos y productos, que exige mayores eficiencias y economía energética, y una regulación ecológica cada vez más severa. Por el momento, sus conocimientos en ciencias aplicadas no están en duda, los programas curriculares se han estado actualizando y especialistas en ciencias aplicadas existen en las empresas y organizaciones. Es la componente “administración de tecnología” la que falta; digamos que se forman ingenieros con un 50% de “competencia tecnológica” (100% en ciencias aplicadas = 50% en competencia tecnológica). Debemos re-inventar el egresado de las carreras de ingenierías, incorporando en el diseño curricular la administración de tecnología, la cual permite el desarrollo de las destrezas y conocimientos que requiere el ambiente laboral en el futuro cercano y abandonar el paradigma del egresado “dependiente, poco creativo, con problemas para tomar decisiones, para interactuar con otras personas y para enfrentar la auto-superación constante”.18 Nos falta interrelacionar la competencia o conocimientos en ciencias aplicadas con los objetivos y estrategias del negocio, esto implica pensar globalmente, tener una responsabilidad social, tener empatía con las personas, más orientación a aprender, a dirigir grupos de tecnología, a usar eficientemente la tecnología, y ser más competitivos. Por otra parte, desarrollar la capacidad de pensar críticamente, de resolver los problemas creativamente, con pensamiento innovador, saber vivir en un contexto que cambia rápidamente y saber adquirir o apropiarse del Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 �Miguel A. Palomo González conocimiento de numerosas fuentes de información y con diferentes perspectivas o enfoques.19,20 A nivel de la toma de decisiones, nos ha faltado incorporar en el diseño curricular las destrezas o habilidades para colectar y analizar información, para saber definir o identificar el problema, generar alternativas de solución, hacer recomendaciones e implementar y actuar en las decisiones tecnológicas y de negocios.21 Para completar la competencia tecnológica actual, debemos incorporar en el diseño curricular las destrezas y conocimientos que van mas allá del enfoque (reducido) hacia una competencia en tecnología de la información o informática.22 Tener una “competencia tecnológica” es tener una “competencia en administración de tecnología”, es poder desarrollar una tecnología competitiva, es poseer los conocimientos sobre: • La razón de ser de la tecnología: variables funcionales, ciclo de vida, investigación aplicada y solución de problemas, su mercado y tecnologías substitutas o similares, la habilidad para evaluar diferentes tecnologías con aplicaciones similares. • Los efectos de la tecnología: cultural, social, económico, político y ambiental. • Diseño e ingeniería de procesos, productos y servicio: en este sentido “diseño” va mas allá de los principios de diseño industrial tradicional, implica además reestructurar negocios, administrar la propiedad intelectual, búsqueda de financiamiento, y construir nuevas maneras de organización.23 • La habilidad para inventar e innovar formas de aplicar la tecnología en nuevas situaciones de reto. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 • Tener conciencia sobre los conocimientos y destrezas profesionales relacionadas con la tecnología, y de los factores críticos para el éxito. A nivel del ingeniero, tener “competencia en administración de tecnología” es conjuntar, con un enfoque holístico, los conocimientos tecnológicos (sobre materiales, procesos, productos, servicios y aplicaciones) con los conocimientos en ciencias de la decisión y los conocimientos de negocios, con el objetivo de desarrollar una tecnología competitiva. Es una necesidad del presente: el administrador necesita entender la tecnología y el tecnólogo entender el negocio.24 La pregunta es ¿queremos que el ingeniero tenga más influencia en las decisiones de los negocios?. Finalmente, para lograr tales niveles de formación, faltaría proporcionar a los estudiantes una adecuada infraestructura educativa: tiempo adecuado en aulas, un acervo bibliográfico rico en material de aprendizaje, espacios “amigables” para la creatividad, y acceso a maestros con competencia tecnológica. 13 �Las ingenierías y la administración de tecnología REFERENCIAS 1. Anagnostopoulos, C. N., Williams, L. A., “Few gold stars for precollege education”. IEEE Spectrum, April 1998, 10 p. 2. UANL, “Visión 2006”. Marzo 2000. 3. Manganelli, R. L., Cómo hacer reingeniería. Grupo Editorial Norma, 1995, p. 173 4. Fernándes Zayas, J. L., “Notas para una nueva ingeniería mexicana”. Ingenierías, Sept.-Dic. 1999, vol. II, no. 5, pp. 22-27 5. ANUIES, “La Educación Superior en el siglo XXI”. Marzo 2000. 6. Editorial, “Past meets the future”, Reading Today, Aug. 2000, 4 p. 7. Mckenzie, J., “Winning with information literacy”. Technos: Quarterly for Education and Technology, Spring 2000, 9 p. 8. Pritchard, R., “Integrating reading strategies into the accounting curriculum”. College Student Journal, March 1999, 5 p. 9. Gladis, S., “Technical literacy: essential new tool for society”. Washington Business Journal, May 4 1988, 4p. 10. Computing Technology Industry Ass., “Major Industry Association comments on technical literacy gap”. Business Wire, July 6, 2000, 2 p. 11. 15. Anagnostopoulos, C. N., Williams, L. A., “Few gold stars for…”, op.cit. 16. Anagnostopoulos, C. N., Williams, L. A., “Few gold stars for…”, op.cit. 17. ANUIES, “Anuario estadístico de ANUIES 1980-1988”. 18. Molina Álvarez, “Problemática actual en la enseñanza de la ingeniería: una alternativa para su solución”. Ingenierías, Abril-Junio 2000, vol. III, no.7, pp. 10-15 19. Palomo González, M. A., “El Proceso Marketing-Innovación como fuente de ideas creativas”. Ingenierías, vol. III, no.8, Jul-Sept. 2000, pp. 41-48 20. ANUIES, “La Educación Superior”, op. cit. 21. Ulrich, D., “Intelectual Capital = competences x commitment”. Sloan Management Review, Winter 1998, 15 p. 22. Charp, S., “Technical literacy: where are we”. T.H.E. Journal, Oct. 1999, 3 p. 23. McClenahen, J. S., “The effective executive”. Industry Week, June 7, 1999, 5 p. 24. Jacobs, P., “Manager or techie?”. InfoWorld, March 8, 1999, 2 p. Hawkins, D. T., “New York business information conference”. Information Today, Jan. 2000, 4 p. 12. Wainwright, F., “Careering ahead”. Marketing Week, Oct. 29, 1998, 3 p. 13. Pritchard, R., “Integrating reading ” op. cit. 14. Brown, C. M., “Yearning to increasing your earnings”. Black Enterprises, Sept. 2000, 7 p. 14 Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 �Fractales: fundamentos y aplicaciones Parte II. Aplicaciones en Ingeniería de materiales Carlos Guerrero, Virgilio González* Abstract In the second part of this article about fractals, we focus our attention in the application of this tool to the analysis of surface phenomena such as fracture, roughness, crack propagation, etc. obtained results on fracture surfaces of plastic materials and aluminum are presented. Keywords: plastic, aluminum, self-affinity, fractal, roughness, fracture surface En la primera parte de este artículo y con la intención de lograr una mejor comprensión de diversos fenómenos de la naturaleza, se introdujeron los fundamentos de la geometría fractal, estableciéndose ésta como un complemento a la geometría euclidiana. Conceptos como dimensión fractal, auto-similitud y auto-afinidad fueron utilizados para explicar características de escalamiento de diferentes sistemas. El objetivo de esta segunda parte consiste en la aplicación de estos conceptos en el análisis de algunos fenómenos que se presentan en la superficie de los materiales, ejemplos, fractura, rugosidad, propagación de grietas, etc. Este trabajo se enmarca dentro de una de las líneas de investigación que se desarrollan en el Programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales (DIMAT) de la FIME y en la cual trabajan desde hace algunos años varios investigadores y estudiantes del Programa. ANTECEDENTES De la superficie de los materiales dependen muchas de sus propiedades, ejemplo adhesión, fricción, desgaste, permeabilidad, etc. En efecto, Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 son las superficies las que están en contacto con el medio ambiente, y por mucho, son las interacciones existentes entre* ambas las responsables del comportamiento de los materiales. La información que se puede extraer de la superficie se puede relacionar con la microestructura y de ahí con las propiedades mecánicas del material. En el caso particular de la fractura de superficies, el análisis de la misma se realiza normalmente mediante la fractografía, la cual puede proporcionar entre otras cosas, el origen de la fractura, la dirección de propagación, el tipo de carga que la causó, etc. El técnico que realiza la fractografía utiliza una combinación de su experiencia y patrones de referencia (fractogramas) para identificar las características más sobresalientes de la superficie de fractura. Cuando la fractura no se ajusta a un patrón reconocido, el proceso de análisis puede ser muy difícil y altamente subjetivo. * Doctorado en Ingeniería de Materiales, FIME-UANL. 15 �Fractales: fundamentos y aplicaciones Parte II. Aplicaciones en Ingeniería de materiales Las superficies de fractura usualmente consisten en una colección de patrones repetidos, ejemplos, fracturas, fisuras, estrías, hoyos, maclas, defectos intergranulares, etc. La fractografía cuantitativa pretende traducir estas características a una forma paramétrica, y es ahí donde la geometría fractal tiene cabida, ya que una de las técnicas más utilizadas en la actualidad para el análisis de fractura se basa en la obtención de los perfiles de la superficie generados durante dicha fractura, los cuales a su vez se pueden caracterizar mediante el exponente de auto-afinidad o de rugosidad, parámetro que, de acuerdo a lo establecido en la parte I de este documento, es característico de un sistema autoafín y por ende íntimamente relacionado con la dimensión fractal. Con la llegada del Microscopio de Fuerza Atómica, AFM por sus siglas en inglés, el análisis de la superficie de materiales no conductores se mejoró notablemente. Esta técnica permite la medición de los perfiles de altura generados en las superficies de los materiales en escalas que van desde los nanómetros hasta varios cientos de micras. A continuación se discutirá el comportamiento autoafín que presentan las superficies de fractura de algunos plásticos y del aluminio. Todos los perfiles de altura analizados se midieron con el AFM sin ningún control sobre la carga aplicada. Los datos topográficos se obtuvieron utilizando un AFM en modo contacto variando la longitud del barrido desde 2.3 hasta 10 micras. Para cada imagen se analizaron al menos 100 perfiles de 512 pixeles cada uno. Ver figura 1. El exponente de rugosidad promedio se calculó utilizando el método de ventanas de ancho variable. En este método, un perfil de longitud L se divide en ventanas o “bandas” cuyo ancho es r. Se calcula la desviación estándar de las alturas, σ(i), obteniéndose el promedio de todas las bandas posibles al variar el origen, siempre con r constante, de acuerdo a la ecuación (1) ( Nd )∑ σ (i) W (r ) = 1 Nd (1) i =1 donde Nd es el número de puntos. El exponente de rugosidad ζ se obtiene de un gráfico logarítmico de W(r) –vs- r de acuerdo a la ecuación (2) W(r) ≅ r ζ (2) RESULTADOS Superficies de fractura en polipropileno y poliestireno Los materiales bajo estudio fueron polipropileno semicristalino, PP, y poliestireno amorfo, PS. Se prepararon varias muestras al hacer pasar estos materiales por un capilar; dichas muestras se sumergen en nitrógeno líquido alrededor de 15 minutos para después fracturarlas mediante flexión 16 Fig. 1. Ejemplos de perfiles de alturas generados con el Microscopio de Fuerza Atómica. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Carlos Guerrero, Virgilio González En la figura 2 se puede ver una imagen típica en (3-D) de una superficie de fractura de PP. Se observa claramente la irregularidad de la superficie a diferentes longitudes de barrido. En ambos casos, los exponentes medidos concuerdan muy bien con el proclamado exponente universal de 0.8 reportado para superficies de fractura de materiales no poliméricos. Fig. 2. Imagen del AFM que muestra la superficie de fractura del polipropileno. El análisis de autoafinidad se efectuó sobre todos los perfiles de alturas, algunos de los cuales se muestran en la figura 3. Los resultados de este análisis se presentan en la figura 4.a para las superficies de fractura del PP y en la figura 4.b para la del PS. Tal y como se esperaba, la relación entre la desviación estándar y el tamaño de las bandas corresponde a una línea recta, la cual se extiende sobre dos décadas, desde 2x10-2 hasta 1x100 micras para el PP, y desde 6x10-2 hasta 2x100 micras para el PS. La pendiente de la línea corresponde al exponente de rugosidad, ζ. Para las muestras de PP ζ = 0.788±0.008 y para el PS ζ = 0.810±0.023. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 Fig. 3. Algunos de los perfiles de altura que fueron considerados en el análisis de auto-afinidad (a) imagen en 2-D de la figura 2. (b) perfiles marcados en (a). 17 �Fractales: fundamentos y aplicaciones Parte II. Aplicaciones en Ingeniería de materiales Superficies de fractura en aluminio Fig. 4.a. Análisis de auto-afinidad en las superficies de fractura de polipropileno. Para estas pruebas, el material empleado consistió en una aleación de aluminio comúnmente utilizada en la industria automotriz, la aleación A319. La superficie de fractura se obtuvo mediante ensayos de impacto, realizándose el análisis cuantitativo siguiendo tres técnicas diferentes: Perfilometría, AFM, y Microscopía Electrónica de Barrido, SEM. En este último caso, una de las caras de la muestra fracturada se recubre con una capa de Níquel, seccionándose enseguida, para después pulirse en un plano perpendicular a la dirección de propagación de la fractura. De las observaciones en el SEM se obtuvieron imágenes digitales de 1024 pixeles de largo en un rango de aumentos entre 50X y 2,000X, extrayéndose los perfiles de alturas mediante el análisis de imágenes. La técnica de Perfilometría se utilizó para cubrir escalas de longitud de milímetros. Los perfiles típicos que se obtienen con este método poseen alrededor de 10,000 puntos. De nueva cuenta, el análisis de auto-afinidad se efectuó siguiendo el método de ventanas de ancho variable, pero ahora el criterio a evaluar consistió en la diferencia entre la alturas máxima y mínima, ∆Z(i), calculada en cada banda y promediada entre todas las bandas posibles al variar el origen, manteniendo r constante ( Nd )∑ ∆Z (i) , Z (r ) = 1 Nd (3) i =1 El exponente de rugosidad se obtiene también del gráfico logarítmico de Z(r) –vs- r de acuerdo a la ecuación 4. Fig. 4.b. Análisis de auto-afinidad en las superficies de fractura de poliestireno. 18 Z (r ) ≅ r ζ (4) Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Carlos Guerrero, Virgilio González La figura 5.a corresponde a una micrografía obtenida con el SEM en donde se observa el recubrimiento de níquel sobre el perfil de la fractura. Además de servir como protección a la superficie original, la capa de níquel actúa como contraste con respecto a la aleación de aluminio, facilitando la extracción de los perfiles de altura. Fig. 5. Imagen de SEM mostrando (a) el recubrimiento de níquel sobre la superficie de aluminio y (b) el perfil de alturas correspondiente. La figura 6 muestra un barrido de 5 micras de la fractura del material según es captada por el AFM. Fig. 6. Imagen del AFM en (3-D) mostrando la superficie de fractura del aluminio. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 Los resultados del análisis de auto-afinidad se presentan en la figura 7. Fig. 7. Curva mostrando el análisis de auto-afinidad con todos los datos. Ahí se aprecian las escalas de longitud que abarcan cada una de las técnicas, desde 2nm hasta 10 µm con el AFM, desde 0.06 hasta 30 con el SEM y desde 40 µm hasta 1 cm con el perfilómetro. Es clara la compatibilidad que existe entre todas las mediciones, presentándose una sola curva continua con pendiente del orden de 0.81, valor bastante cercano al ya mencionado de 0.8 reportado para fractura en varios tipos de materiales. La longitud en la cual se cumple el régimen de autoafinidad es de seis órdenes de magnitud, con un límite máximo del orden de 400 µm. Se pretende identificar este valor con el tamaño de grano del material. En la actualidad, esta línea de investigación se enfoca, además de establecer el carácter autoafín de las superficies de fractura de otros materiales como el vidrio y algunos cerámicos, hacia una determinación más precisa de las longitudes de 19 �Fractales: fundamentos y aplicaciones Parte II. Aplicaciones en Ingeniería de materiales correlación de los diferentes sistemas analizados, con la intención de corroborar la hipótesis de que esta longitud corresponde al valor de las heterogeneidades más grandes que se presentan en la superficie del material. En lo referente a los materiales plásticos, es sumo interés el determinar cómo el grado cristalinidad afecta el valor del exponente rugosidad en la superficie, así como caracterización de los frentes de propagación grietas. de de de la de AGRADECIMIENTOS 2. Jorge Aldaco, Autoafinidad de superficies de fractura en una aleación aluminio-silicio, Tesis de Maestría, Universidad Autónoma de Nuevo León, Monterrey, México (2000). 3. Edgar Reyes, Autoafinidad de superficies de fractura en materiales plásticos, Tesis de Maestría, Universidad Autónoma de Nuevo León, Monterrey, México (1999). 4. Oswaldo Montelongo, Estudio de microestructuras dendríticas mediante análisis fractal, Tesis de Maestría, Universidad Autónoma de Nuevo León, Monterrey, México (1998). Los autores agradecen a M. Hinojosa, E. Reyes y J. Aldaco su valiosa participación en la determinación de algunos resultados reportados en este documento. 5. Jesús Garza, Caracterización fractal en fronteras de grano de materiales cristalinos utilizando microscopía electrónica, Tesis de Maestría, Universidad Autónoma de Nuevo León, Monterrey, México (1997). LECTURAS RECOMENDADAS 6. Moisés Hinojosa, Aplicación de geometría de fractales a la descripción de microestructuras metálicas, Tesis de Doctorado, Universidad Autónoma de Nuevo León, Monterrey, México (1996). 1. Xavier Guerrero, Propagación de grietas autoafines en una aleación de aluminio: caso bidimensional, Tesis de Maestría, Universidad Autónoma de Nuevo León, México (2001). 20 Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �La formación de capas de hierro en reactores de reducción directa♦ Parte II. Cinética de crecimiento Ubaldo Ortiz,* Juan Aguilar,* Jorge Berrún**, Ricardo Viramontes*** Abstract In the direct reduction reactors for iron ores, the product known as♦ DRI (direct reduced iron) forms layers that are adhered to the firebrick wall (SiO2Al2O3). In this second part the results of the tests conducted at laboratory and industrial scale were analyzed and a mechanism for describing the anchorage and growth of the layers was deduced. The importance of shear stress was confirmed and once that this factor was identified a method for diminishing the adhesion problem was proposed: The success of this method proves that the chosen variables were indeed important, and that the proposed mechanism is correct. KeyWords: Refractories, direct reduction, layers, direct reduced iron INTRODUCCIÓN En la primera parte de este artículo se presentó la problemática de la formación de capas de hierro, llamadas en el ambiente industrial lajas o morros, en reactores de reducción directa. Se mencionó también que la formación de ellas generalmente implica pérdida de disponibilidad de las plantas cuando las capas se desprenden y bloquean la salida del reactor o perturban la calidad del producto, ya que algunas de ellas son bastante resistentes mecánicamente. Quedó de manifiesto el éxito del método desarrollado para simular la formación de capas sobre las paredes de los reactores de lecho móvil en ♦ Este trabajo fue ganador del Premio Tecnos 2000 en la categoría de Publicación Tecnológica/Vinculación Empresa Grande e Institución, el cual fue entregado en ceremonia efectuada el 22 de noviembre de 2000 en CINTERMEX, Monterrey, N. L. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 Micro reactor. las plantas industriales de reducción directa, ya que además de las condiciones de temperatura y esfuerzo normal que en principio eran suficientes para la formación de capas, se aplicó una carga que produjo un esfuerzo cortante y que constituye la diferencia con otros intentos para obtener las capas. Es esta segunda parte* se presentan los resultados del análisis estadístico de los resultados obtenidos con el equipo a nivel laboratorio, en el que se consideró la temperatura, el esfuerzo normal y cortante en la interfase pelet-refractario como variables importantes en la formación de capas. Los experimentos fueron diseñados para encontrar el mecanismo de adhesión con el que se inician las capas. Ya conociendo el mecanismo se * Doctorado en Ingeniería de materiales. FIME-UANL. ** HYLSA *** HYLSA. Se encuentra actualmente en CEMEX. 21 �La formación de capas de hierro en reactores de reducción directa. Parte II: Cinética de crecimiento desarrollaron métodos y equipos para aplicar tratamientos a los refractarios, de forma que la adherencia de los materiales procesados, en este caso hierro metálico o mejor conocido como hierro esponja, disminuyese significativamente. También se obtuvo un modelo cinético para el crecimiento de la capa en función del esfuerzo, el tiempo, y la temperatura. A continuación describimos el sistema a estudiar. LA CONSISTENCIA FORMADAS DE LAS Por experiencia en el briqueteado en la planta piloto de HYLSA, se sabe que el hierro esponja fluye plásticamente y disminuye su porosidad a temperaturas por encima de los 650°C y se compacta con una presión mayor de 1000 Kg/cm2. Por lo tanto este fenómeno debe ocurrir en los puntos de contacto entre pelets y pared de refractario. En la tabla I se muestran la porosidad y análisis químico de los ladrillos refractarios. La porosidad del hierro esponja en promedio es del 60%. CAPAS Ahora se sabe con certeza que el esfuerzo cortante juega un papel importante en la formación de capas. La comparación efectuada entre las capas industriales y las de laboratorio confirman que aspectos difusionales juegan un papel secundario en el anclaje de las capas mientras que el aspecto mecánico es relevante. Tabla I Porosidad y análisis químico de los ladrillos refractarios Porosidad aparente 11 - 15 % Densidad 2.26 – 2.36 gr/cm SiO2 51 - 55 % Al2O3 42 - 45 % Fe2O3 1.5 - 2.5 % CaO 0.2 - 0.8 % MgO 0.5 % máximo 3 El sinterizado por otra parte es otro mecanismo que tiene lugar ya que las partículas de hierro esponja se unen, disminuyéndose la porosidad y aumentando la resistencia, a tal grado que la densidad de la capa es hasta un 50% mayor que la de la partícula de hierro esponja. Por lo tanto este fenómeno debe ocurrir en los puntos de contacto entre pelets y pared de refractario. El esfuerzo normal en el reactor industrial tiene un valor típico de 3.1 Kg/cm2 mientras que en el reactor piloto es del orden de 0.1 Kg/cm2. A partir de la ecuación de Rumpf (1-2) se pueden calcular las fuerzas puntuales entre las partículas en lecho empacado en función de la porosidad de éste, del diámetro de la partícula y del número de coordinación y el esfuerzo sobre el lecho. Nuestro cálculo arroja que los esfuerzos en los puntos reales de contacto son del orden de 250-2500 Kg/cm2. En la tabla II se presentan los resultados del análisis de varianza. En este análisis F representa el estadístico F, P es la probabilidad de error al aceptar la variable o interacción como importante. Cuando existen dos variables separadas por una coma en un renglón es porque las dos pueden ser importantes. Esto implica que el efecto medido corresponde a la suma de las dos pero se señaló el que es más consistente con las experiencias a nivel planta piloto e industrial así como los resultados 22 TiO2 1.2 - 2.2 % Na2O + K2O 0.5 - 1 % Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Ubaldo Ortiz, Juan Aguilar, José Berrún, Ricardo Viramontes Tabla II. Análisis de varianza Variable pelet, velocidad, esfuerzo Suma de cuadrados 1060.3 F P 5019.2 0.009 pelet, tiempo, esfuerzo 95.2 450.8 0.030 Pelet 1116.3 5284.2 0.009 (metal) (pelet, esfuerzo, temperatura) 365.9 1731.8 0.015 Carbono Velocidad Tiempo 10.1 2686.4 318.8 47.9 12716.9 1509.0 0.090 0.006 0.016 Esfuerzo Temperatura 2556.1 994.6 12100.0 4708.1 0.006 0.009 velocidad, tiempo velocidad, esfuerzo velocidad, temperatura 291.6 2464.0 950.5 1380.4 1164.0 4499.3 0.017 0.006 0.009 gas, carbono pelet, esfuerzo 0.6 1106.9 2.6 5239.5 0.348 0.009 pelet, velocidad, tiempo, esfuerzo 80.6 381.8 0.032 pelet, velocidad pelet, velocidad, esfuerzo, temperatura tiempo, esfuerzo 1055.7 349.8 4997.4 1655.9 0.009 0.015 326.4 1545.1 0.016 cement, metal velocidad, esfuerzo, temperatura pelet, tiempo 0.0 968.0 0.0 4582.3 0.952 0.009 120.1 568.6 0.026 metal, tiempo esfuerzo, temperatura pelet, carbono 4.8 1008.0 0.1 22.8 4771.6 0.5 0.130 0.009 0.620 pelet, temperatura 316.3 1497.1 0.016 velocidad, tiempo, esfuerzo pelet, tiempo, temperatura pelet, velocidad, temperatura metal, velocidad, tiempo 306.3 1449.9 0.016 6.8 32.4 0.109 298.9 1414.9 0.017 7.2 34.2 0.106 pelet, velocidad, tiempo 99.4 470.6 0.029 Error total 0.2 Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 observados en los experimentos en la sección de obtención del tratamiento para evitar el anclaje y la sección de obtención del modelo. Cuando existen dos o más variables no separadas por comas se trata de una interacción entre las mismas. Las variables e interacciones en negritas son las consideradas como más importantes. La figura 1 muestra un diagrama de Pareto cuya nomenclatura es la siguiente: A presenta la variable tipo de gas (H2 ó CO), B representa la variable de aplicación de cemento (si o no), C representa la variable tipo de pelet (Alzada o Peña Colorada), D representa la variable nivel de metalización del pelet (85 ó 95%), E representa la variable contenido de carbón del pelet (0.1 ó 3.5%), F representa la velocidad angular (0 ó 30 RPM), G representa el tiempo que dura el experimento (1 ó 30 minutos), H representa el esfuerzo normal aplicada (a través de una carga de 0.1 ó 3 1 Kg/cm2), I representa la temperatura (600 ó 950°C). Fig. 1. Diagrama de Pareto que muestra el efecto de las variables. Las barras representan la diferencia entre el promedio de masa obtenida con los valores altos de las variables y los obtenidos con los valores bajos. 23 �La formación de capas de hierro en reactores de reducción directa. Parte II: Cinética de crecimiento De esta figura se puede concluir que la variable más importante es la presencia del esfuerzo cortante que se da por la interacción de las variables movimiento y esfuerzo normal. Estas dos variables y su interacción son las tres primeras en orden de importancia considerando el efecto que tienen en la variable dependiente. Las que siguen en importancia son tipo de pelet, la temperatura y el tiempo. Para confirmar que la variable más importante es el esfuerzo cortante, se propone un tratamiento basado en la disminución del mismo y que se note su efecto en la disminución de la masa depositada sobre la muestra de ladrillo. La idea era lograr una superficie más tersa y menos porosa, o sea con menos filos y huecos, para probar si la cantidad de masa adherida disminuía. A fin de disminuir el área de contacto entre pelets y refractario se propuso quitar los filos y rellenar los poros mediante la fusión de la superficie del ladrillo. Se pensó en rellenar los poros con material refractario en polvo, después tumbar los excesos para que quedara la superficie lisa, y después tratar con una flama oxidante para fundir los filos y el material dentro de los poros. Para lograr el acabado deseado a escala laboratorio se utilizó un soplete quemando una mezcla de oxígeno-acetileno para fundir la superficie de las muestras. La temperatura máxima de la flama de acetileno con aire seco a 25°C es de 2586°C. Se decidió utilizar una gama de los materiales refractarios más comunes (Tabla III). El procedimiento experimental para probar los tratamientos se describe a continuación. 24 Tabla III Análisis químico de los materiales utilizados para el tratamiento de los ladrillos Comp. Arena Alumin a Ce m blan -co Caliza SAB Mag nesi a Ce m gris Fe2O3 1.40 3.69 0.56 0.27 1.11 0.41 3.64 SiO2 95.2 13.5 19.9 0.83 52.4 6.40 19.0 MgO 0.04 3.65 1.21 1.06 0.21 87.1 2.4 CaO 0.08 1.04 65.2 65.2 0.40 1.56 63.6 Al2O3 1.62 78.1 5.41 1.16 43.2 1.98 4.95 Na2O 0.23 0.0 0.17 0.04 0.36 0.03 0.63 K2O 1.23 0.0 0.01 0.0 0.07 0.35 0.45 PXC 0.28 0.0 3.42 28.7 0.22 1.45 5.48 SAB.-Polvo de ladrillo de sílica-alúmina Se preparan muestras molidas de los materiales siguientes para ser aplicados a los ladrillos: silicoaluminoso, cal, magnesia, cemento gris, cemento blanco, alúmina, y arena sílica. Estos materiales se pasan a través de una malla 100. Las muestras de los ladrillos se limpian hasta asegurar que no existe contaminación con hierro esponja. Las muestras de polvo son analizadas en el laboratorio para conocer los porcentajes de Fe2O3, CaO, MgO, SiO2, A12O3, K2O, Na2O. Se prepara una mezcla de los polvos con agua de forma que se puedan aplicar para rellenar los poros manteniendo la muestra del ladrillo en posición vertical para simular la aplicación en el reactor. Se aplica el soplete para fundir la superficie del ladrillo para que quede una superficie sin filos y sin huecos. Se corren los experimentos de formación de capas sobre las muestras de ladrillo de acuerdo al diseño de experimentos mostrado en la tabla IV. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Ubaldo Ortiz, Juan Aguilar, José Berrún, Ricardo Viramontes Tabla IV MODELO DE CRECIMIENTO DE CAPAS Diseño de experimentos para las condiciones de tratamiento de los ladrillos Tratamiento Descripción T1 Fusión de la superficie sin agregar aditivo T2 Adición de SAP y fusión de la superficie del ladrillo para cerrar los poros T3 Adición de caliza y fusión de la superficie del ladrillo para cerrar los poros T4 Adición de magnesia y fusión de la superficie del ladrillo para cerrar los poros T5 Adición de cemento gris y fusión de la superficie del ladrillo para cerrar los poros T6 Adición de cemento blanco y fusión de la superficie del ladrillo para cerrar los poros T7 Ladrillo testigo (sin tratamiento alguno) T8 Adición de alumina y fusión de la superficie del ladrillo para cerrar los poros T9 Adición de arena y fusión de la superficie del ladrillo para cerrar los poros En el análisis estadístico de los resultados se aplicó la prueba Kruskall-Wallis de estadística no paramétrica, el cual se puede utilizar cuando las muestras son pequeñas y las varianzas son diferentes. En la tabla V se presenta la masa (en miligramos) de hierro esponja adherida a las superficies. Tabla V Hierro esponja adherido en cada una de las muestras tratadas (mg) T1 3.2 120.8 8.3 65.0 23.9 T2 0.6 0.4 0.1 0.6 0.4 T3 11.0 2.0 69.5 34.0 0.7 T4 23.3 24.6 21.4 7.2 7.0 T5 87.7 6.8 21.0 13.9 88.2 T6 12.9 15.7 59.2 17.3 6.5 T7 6.8 22.3 18.8 2.9 5.1 T8 1.5 2.8 4.7 2.1 8.8 T9 0.1 0.1 0.0 0.5 0.0 Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 Después de que se encuentra el mecanismo y un tratamiento para resolver la adhesión derivada del mismo, se desarrolló un modelo de crecimiento utilizando muestras de pelets de la planta industrial. Estos pelets están sujetos a una mayor variación en sus propiedades que los producidos en el laboratorio. Por lo tanto se busca, con la mayor variación inherente en los pelets de la planta industrial, poner a prueba las variables que resulten significativas en la etapa de búsqueda del mecanismo. Por ejemplo, se debe de obtener también como variable importante el nivel de esfuerzo, y con las variables de esfuerzo, tiempo y temperatura se debe de poder explicar una parte importante de la variación de la masa adherida como variable dependiente. Además utilizando la relación funcional entre las variables se puede describir más a fondo el fenómeno. Se obtuvo una correlación de tipo Arrhenius con la temperatura. El valor del parámetro, con unidades de energía, en el exponente sugiere un proceso de tipo físico como la deformación plástica del material. El exponente de la variable esfuerzo concuerda con lo propuesto por Nagao de la Universidad de Tokio (3-7). En este diseño se utilizaron pelets, gases, aplicación de cemento, metalización, carbón, y velocidad típicos de la planta industrial. Las variables que se dejaron como independientes fueron: el nivel de esfuerzo, la temperatura, y el tiempo. Los pasos que se siguieron para la obtención del modelo se describen a continuación. Las pruebas se hicieron en el microreactor con hierro esponja de la planta con metalización entre 90 y 95%, y carbón entre 1 y 3%. El cemento no se aplicó porque los pelets de la planta ya tienen. Se utilizó una mezcla de gas con 75% H2 y 25% CO para simular mejor la composición en la zona de formación de capas. La velocidad angular para 25 �La formación de capas de hierro en reactores de reducción directa. Parte II: Cinética de crecimiento generar el esfuerzo cortante en la interfase peletrefractario fue constante e igual a 30 rpm. El tiempo, el esfuerzo, y la temperatura se variaron, según las tablas VI y VII. Tabla VI Condiciones de operación del microreactor Temperatura / tiempo Esfuerzo normal Velocidad angular Según la Tabla VII / Según la Tabla VII / 30 rpm Contenido de carbono 1 – 3% Grado de metalización Promedio de 90% Tipo de Pelet Alzada Tipo de gas 75% H2 / 25% CO Tabla VII Diseño de experimentos y resultados de las pruebas aplicadas al modelo propuesto. Estas pruebas se llevaron a cabo en el microreactor Exp. Esfuerzo normal 2 (Kg/cm ) Tiempo (min) Temp. (°C) Capa (mg) 1 3.1 15.5 600 0.9 2 3.1 30 600 3.2 3 1.6 15.5 775 0.7 4 0.1 1 600 0.2 5 0.1 30 950 0.4 6 3.1 30 775 4.7 Tabla VII. Continuación 19 3.1 1 600 1.1 20 3.1 15.5 950 7.1 21 1.6 15.5 600 2.0 22 3.1 1 775 0.7 23 1.6 30 600 0.3 24 0.1 15.5 775 0.2 25 3.1 1 950 1.2 26 1.6 30 950 3.3 27 0.1 1 775 0.1 28 1.6 1 950 0.9 29 1.6 30 775 1.3 30 3.1 15.5 950 9.5 Las tablas VIII, IX y X muestran los resultados estadísticos. La tabla IX confirma que las variables que resultaron importantes en la búsqueda del mecanismo también lo son en el modelo de crecimiento de las capas. La tabla X muestra los valores de los coeficientes de las variables del modelo Tabla VIII Análisis estadístico del modelo Suma cuad. Grad. Lib. Cuad. medios F P 22.46 0.0 Modelo 34.46 3 11.49 13.29 26 0.51 47.75 29 7 1.6 1 950 2.3 Error 8 0.1 30 775 0.8 Total 9 3.1 15.5 775 4.8 10 0.1 30 600 0.2 11 0.1 1 950 0.1 12 1.6 15.5 950 1.1 13 0.1 15.5 950 1.5 14 1.6 1 600 0.2 15 0.1 15.5 600 0.2 16 3.1 30 950 2.6 Tiempo 6.22 1 6.22 12.16 .0018 4.80 1 4.80 9.38 .0050 34.46 3 Tabla IX Análisis estadístico de las variables Esfuerzo 17 1.6 1 775 1.2 Temp. 18 1.6 30 775 5.1 Modelo 26 Suma cuad. Grad. Cuad. Med. F P Lib. 23.44 1 23.44 45.85 .0 Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Ubaldo Ortiz, Juan Aguilar, José Berrún, Ricardo Viramontes Tabla X Análisis estadístico de los coeficientes del modelo (r2 = 0.69) Coef. Error estándar Valor t P 4.6 0.97 4.77 0.0001 Esfuerzo 0.60 0.09 6.57 0.0 Tiempo 0.32 0.09 3.58 0.0014 Temp. -3014 984 -3.06 0.0050 Constante propiedades diferentes, aceptable la correlación. se puede considerar La figura 4 muestra los datos observados contra los pronósticos. La conclusión es que, con más de 95% de confianza, sí hay diferencia entre las medias. Como consecuencia de estos resultados, se seleccionó la arena sílica para dar el tratamiento a los ladrillos. Las figuras 2 y 3 muestran superficies de ladrillos sin tratar y después del tratamiento. Fig. 3. Muestra de la superficie de un ladrillo tratado Fig. 2. Muestra de la superficie de un ladrillo sin tratar. Las tres variables que se consideraron importantes para el modelo explican el 69% de la variación de la masa adherida. Para un fenómeno complejo como este, tomando en cuenta que la planta estaba procesando una mezcla de minerales Alzada / Peña Colorada que son pelets con Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 Fig. 4. Pronóstico de valor observado de masa adherida (mg X 10) 27 �La formación de capas de hierro en reactores de reducción directa. Parte II: Cinética de crecimiento La ecuación que se obtuvo del análisis de los resultados es la siguiente: M = 99.5σ 0.6e −5989 RT 0.32 t T = temperatura (=) °K σ = esfuerzo normal (=) Kg/cm2 t -= tiempo (=) minutos M= masa adherida (=) miligramos R= constante de los gases (=) cal/mol °K DISCUSIÓN DE RESULTADOS Respecto al Mecanismo En este trabajo se planteó la hipótesis de que el esfuerzo cortante era importante en la formación de capas en el laboratorio. Los resultados mostrados confirmaron la importancia del esfuerzo cortante. Ya habiendo obtenido las capas en el laboratorio, se diseñaron experimentos para obtener cuales otras variables e interacciones eran importantes. Mediante los resultados se demostró, con una confianza mayor al 95%, que existen otras variables e interacciones importantes pero ciertamente el esfuerzo cortante es la más importante de todas. Ante la imposibilidad práctica de hacer 29=512 experimentos para separar completamente los efectos de cada variable e interacción, se seleccionaron las variables más prometedoras para obtener una solución del problema mediante su manipulación. En este caso ya se habían hecho pruebas en varias ocasiones variando todas las variables excepto el esfuerzo cortante, sin obtener la formación de capas. Ya que se demostró que esta variable era importante, se seleccionaron como importantes las otras variables e interacciones que combinadas con el esfuerzo normal, el movimiento, o ambos fueran consistentes con una mayor área de 28 contacto entre pelet y refractario. Por ejemplo: el tipo de pelet se seleccionó porque es lógico que un pelet más plástico se deformará más y habrá una mayor área de contacto, la temperatura se seleccionó porque a una mayor temperatura el pelet se deformará más provocando una mayor área de contacto. El tiempo se seleccionó porque a mayor tiempo se expone más material al irse gastando el pelet. La metalización se eliminó porque se sabe que desde niveles promedio de metalización menores al 85% la superficie del pelet ya llegó a su valor asintótico de metalización. De esta forma, con la aplicación combinada de estadística y fisicoquímica, se demostró que las variables: movimiento, esfuerzo normal, tiempo, temperatura, tipo de pelet y sus interacciones son las importantes. En la tabla del análisis de varianza se señalaron las que son, basándose en los argumentos ya explicados, las más consistentes con las observaciones a nivel laboratorio, planta piloto, y planta industrial. Tomando como base las variables e interacciones seleccionadas, el mecanismo de anclaje y crecimiento es el siguiente: Entrada de finos o material extruido en los poros o grietas del ladrillo debido a los esfuerzos cortantes. Sinterizado del hierro esponja disminuyendo su porosidad y al mismo tiempo aumentando su resistencia. Se sabe por la medición de la resistencia de los enlaces entre pelets que ésta puede llegar hasta 70 kg/cm2 en tensión. Esta resistencia, tomando en cuenta la porosidad del ladrillo, que es aproximadamente 10%, es más que suficiente para sostener el peso de una capa. El hierro esponja sinterizado queda entrelazado con la porosidad del ladrillo formando lo que se puede llamar el anclaje de la capa. El proceso de crecimiento continúa al depositarse y sinterizarse más material fino que ya viene con el mineral o arrancado de la superficie de los pelets Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Ubaldo Ortiz, Juan Aguilar, José Berrún, Ricardo Viramontes por los esfuerzos cortantes. Los lugares preferidos de crecimiento serán donde se concentren los esfuerzos, esto es en las aristas de la superficie, los bordes, y donde haya más alta temperatura. El mecanismo de crecimiento se autoalimenta porque cualquier borde en la pared del reactor es un punto de concentración de esfuerzos en donde el pelet se degrada más, aportando más finos para el crecimiento de la capa. La literatura de flujo de sólidos enseña que los bordes sobre la pared son puntos de concentración de esfuerzos porque la pared empieza a cargar por reacción en estos puntos, generándose de este modo esfuerzos locales mucho mayores que los esperados con pared lisa. Esto implica que el mecanismo de anclaje consiste en la generación de finos y su penetración a los poros para posterior sinterizado ya que dentro del poro la única energía impulsora para reforzar el ancla es la energía de superficie porque la presión de contacto no puede actuar dentro del poro. En el anclaje el esfuerzo cortante y el sinterizado actúan en serie. En cambio en el mecanismo de crecimiento actúan en paralelo. Los finos generados o alimentados en contacto con la superficie de la capa fluyen plásticamente impulsados por estas dos fuerzas para buscar una configuración termodinámicamente más estable formando una unión con el resto de la capa. importante aclarar que el tiempo de prueba de los tratamientos se inició con 30 minutos pero algunas de las superficies desgastaban el pelet en menos de 10 minutos. Sin embargo para asegurar el resultado, las muestras de arena sílica, tanto de laboratorio como industriales, se probaron sin que se les llegara a pegar ni un miligramo. Respecto al modelo En estos experimentos, una vez más, se pusieron a prueba las conclusiones obtenidas en la sección de búsqueda del mecanismo. El hecho de que las variables: tiempo, esfuerzo, y temperatura puedan explicar en gran medida la variación de la masa depositada confirma su importancia. El valor del parámetro de energía en el término exponencial del modelo indica un fenómeno que no es altamente dependiente de la temperatura como generalmente lo es una reacción química. El valor está más bien del lado bajo, implicando esto un proceso de tipo físico o de reacomodo a escala atómica. El valor del exponente de la variable esfuerzo concuerda con lo propuesto por Nagao T. para contactos con deformación plástica entre partículas. De nuevo, esto confirma las hipótesis. Tratamientos termoquímicos Los resultados anteriores sirvieron como base para proponer tratamientos termoquímicos buscando evitar el anclaje. Los tratamientos propuestos se basan en la disminución del esfuerzo cortante entre el pelet y el refractario al tapar los poros y eliminar los filos de éste. El hecho de que se hayan obtenido superficies, como las tratadas con arena sílica y con polvo del mismo ladrillo, con calidad para evitar el anclaje confirma la validez de las conclusiones respecto al mecanismo. Es Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 Refractario con hierro esponja adherido. 29 �La formación de capas de hierro en reactores de reducción directa. Parte II: Cinética de crecimiento CONCLUSIONES Se demostró que el esfuerzo cortante es el origen de la formación de las capas a escala laboratorio. Esto explica una de las formas en que se logra el mecanismo de adhesión por entrelazado entre los sólidos granulares y las paredes de refractario. El mecanismo de entrelazado descrito en la literatura se aplica a materiales fibrosos, o partículas que se pueden entrelazar unas con otras por su forma. Lo aquí descrito consta de varios pasos: generación de finos con el nivel de esfuerzo adecuado para penetrar a los poros (extrusión del material), sinterizado de estos finos dentro del poro, y adhesión por sinterizado y flujo plástico para continuar creciendo la capa. Se probó a escala laboratorio que la adhesión entre hierro esponja y el refractario se puede evitar tratando la superficie del refractario con arena sílica. El tratamiento se basa en la disminución de la porosidad en la superficie del ladrillo por fusión de ésta y de las partículas de arena sílica utilizadas como material de aporte, mediante una flama con temperatura superior a 1725°C. Al fundirse las partes más activas de la superficie, como son las aristas y los bordes de los poros, se rellenan los poros y grietas con los granos de arena sílica y se eliminan los filos. De esta forma se lograron dos objetivos: se disminuyó el esfuerzo cortante que genera parte de los finos, y se taparon los huecos donde se introducen éstos, evitando así la formación de las anclas que soportan el peso de la capa. Se logró obtener una ecuación para calcular el crecimiento de la capa en función del esfuerzo, el tiempo, y la temperatura. Los métodos estadísticos confirmaron que el modelo y las variables son significativos con un nivel de confianza superior al 95%. Desde el punto de vista fisicoquímico, la forma de la ecuación y los valores de los parámetros concuerdan con lo esperado al plantear modelos del 30 flujo plástico de materiales bajo condiciones de esfuerzo y alta temperatura. AGRADECIMIENTOS Los autores expresan su agradecimiento al CONACYT por el apoyo para la realización de este trabajo, así como a la empresa HYLSA. REFERENCIAS 1. RUMPF (H.).- The strength of granules and agglomerates, Proceedings of the international symposium on agglomeration, Philadelphia, Pa, April 12-14, 1961 – New York, London Interscience Publishers, 1962,p 379-418. 2. RUMPF (H.).- Particle adhesion proceedings of the 2nd International symposium on agglomeration, Atlanta, Ga, March 6-10, 1977 Baltimore, Md Port City Press Inc. 1977 p 97126. 3. NAGAO (T.).- A study of the statics of granular materials Bulletin of JSME, 1967 Volume 10, Number 41, p 775-785 4. NAGAO (T.).- The stress-strain relations of granular materials, 1st report Bulletin of JSME, 1978 Volume 21, Number 157, p 1077-1084. 5. NAGAO (T.).- The stress-strain relations of granular materials, 2nd report Bulletin of JSME, 1979 Volume 22, Number 164, p 148-155. 6. NAGAO (T.).- The stress-strain relations of granular materials, 3rd report Bulletin of JSME, 1979 Volume 22, Number 167, p 636-641. 7. NAGAO (T.).- The principle of similarity in the mechanics of granular materials, 1st report International Chemical Engineering, 1986 Volume 26, Number 4, p 716-723. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Más vale prevenir que... controlar el ruido♦ Fernando J. Elizondo Garza* Abstract Controlling the noise from a source implies, besides the implementation costs, a lack of engineering and/or administrative vision. In this paper the different ways to prevent future noise problems will be discussed. Palabras clave: ruido, políticas, prevención, control, legislación, educación I.- INTRODUCCIÓN No hay mejor método de control de ruido que el evitar que se produzcan los problemas de ruido. Esta premisa simplista, ♦que parece extraída de un tratado de filosofía Zen, puede evitar muchos problemas, gastos innecesarios, demandas legales, molestias a personas y daños auditivos. Sin embargo, requiere el desarrollo de una habilidad y una actitud un tanto esquivas al proceso educativo: el predecir y el prevenir. Visto deterministamente, predecir, saber lo que ocurrirá en el futuro es sencillamente imposible, pero altamente deseable, de ahí que los profesionistas nos conformemos con predicciones restringidas o predicciones probabilísticas, las que nos permiten diseñar (que implica en sí predecir) y a veces, digamos un tanto más pretenciosamente, hacer el futuro. II.- CONTROL DE RUIDO El tener que controlar el ruido producido por una fuente es, en sí, un indicador de un error, negligencia, ignorancia o delincuencia. La lucha contra los ruidos urbano y comunitario tiene dos objetivos principales: • Protegernos del ruido que actualmente nos molesta y que perturba nuestra vida diaria. • Protegernos en el futuro contra los crecientes niveles de ruido que puedan reducir, aún más, la calidad de nuestro medio ambiente y por lo tanto nuestra calidad de vida. La lucha contra* el ruido puede utilizar diferentes tipos de acciones, pudiéndose estas agrupar de la siguiente manera: • Acciones ingenieriles. * de diseño. * de control de ruido. • Acciones legislativas. • Acciones de autoridad. • Acciones administrativas. * de prevención. * inmediatas. * de planeación. • Acciones educativas. A continuación se discutirán, de éstas sólo aquellas acciones que permiten evitar que un problema de ruido se dé, o sea aquellas que nos permiten conformar un futuro acústico. * ♦ Ponencia presentada en el VII Congreso Mexicano de Acústica, Veracruz, Ver., Octubre 2000. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 Director de la Revista Ingenierías, Laboratorio de Acústica / FIME-UANL. E-mail: fjelizon@hotmail.com 31 �Más vale prevenir que... controlar el ruido III.- ACCIONES INGENIERILES Las acciones ingenieriles para la reducción del ruido son las más estudiadas, están en los libros, se imparten seminarios sobre ellas, pero por desgracia, en muchas ocasiones, no se utilizan sino hasta que el problema de ruido aparece. De las acciones ingenieriles, como ya se comentó, sólo las de diseño nos ayudan a evitar problemas, pues la de control se usan para solucionar un problema ya identificado. Por desgracia, en el proceso de diseño de máquinas, líneas de producción, plantas industriales, generalmente la preocupación central es la funcionalidad, olvidando los efectos secundarios, entre ellos el sonido emitido. Por lo anterior es de gran importancia incluir en los sistemas educativos cursos de apoyo al diseño, entre ellos diseño acústico, y el establecer proyectos que lleven al alumno a conjuntar todo lo aprendido, esto es, a considerar en un diseño todos los aspectos no solo la función, pues aspectos como la seguridad, la ergonomía, la economía, los efectos al ambiente e incluso la estética deben considerarse para ser competitivo en el mercado global actual. 32 Por cuestión de espacio no trataremos los aspectos del diseño acústico, para centrarnos en los otros tipos de opciones que permiten evitar que se den los problemas de ruido. IV.- ACCIONES LEGISLATIVAS Las leyes establecen lo que es bueno o malo para una sociedad y por lo tanto son la base para poder reconocer, solucionar o evitar un problema. A partir de las leyes se deben derivar reglamentos y normas que son los documentos que establecen lineamientos, límites y procedimientos para evitar, dimensionar, y/o solucionar los problemas. En el caso del ruido como problema ambiental, nuestra legislación por desgracia está desestructurada, está llena de lagunas y es obsoleta en algunos aspectos, lo que produce que algunos problemas de ruido en las comunidades no se puedan solucionar, ni rápida ni adecuadamente, y mucho menos evitarse. Las leyes y reglamentos sobre ruidos comunitarios nos deben proteger de los ruidos Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 �Fernando J. Elizondo Garza producidos por máquinas y aparatos de las industrias, de los establecimientos comerciales y de nuestros vecinos, de los ruidos producidos por obras en construcción y eventos públicos, del ruido producido por vehículos de cualquier especie, y, en general, de cualquier fuente de ruido que perturbe, moleste o dañe a los humanos. Para lograr lo anterior debe haber reglamentos y/o normas que consideren todos los tipos de fuentes de ruido presentes en la vida moderna. Dichos reglamentos y normas sobre ruido deben definir claramente su ámbito de acción, deben establecer limites máximos permisibles de ruido, deben establecer con claridad los procedimientos de medición y/o cálculo, así como el equipo a utilizar o la manera de conseguir la información, las características de los reportes o actas a elaborar, y las acciones a tomar incluyendo las penalizaciones para infractores. De gran ayuda son también las legislaciones sobre desarrollo urbano y construcción, las cuales deben establecer reglamentaciones claras sobre la ubicación y técnicas de construcción de casas, edificios, autopistas, vías férreas, aeropuertos, etc. lo que asegurará que las edificaciones y viviendas cuenten con el aislamiento acústico adecuado para proteger a sus ocupantes contra los ruidos del medio ambiente, esto es: de los vecinos, de las autopistas, de los aviones, etc. Es una tendencia mundial el establecer normas nacionales sobre los niveles de ruido máximo que una fuente de ruido nueva: vehículo, máquina, aparato, etc., debe emitir al salir de la fábrica. Después le corresponde a otras instancias nacionales o locales establecer los reglamentos que limiten su uso. Los reglamentos de ruido ambiental generalmente no tienen un máximo permisible Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 absoluto, sino que establecen máximos por horario, correcciones por características del ruido, excepciones, etc. Lo anterior debido a factores como el enmascaramiento, que produce que un mismo ruido industrial resulte más molesto en la noche que en el día cuando es enmascarado por el ruido del tráfico, o el efecto del tipo de ruido, que hace que dos ruidos con el mismo nivel sonoro no nos resulten igualmente molestos, esto por las características físicas del mismo o el contenido semántico del mismo. V.- ACCIONES DE AUTORIDAD Las leyes y reglamentos son sólo ideas y expectativas plasmadas en papel. Son la base conceptual para la acción, pero serán útiles a la sociedad sólo si, siguiendo el precepto de “si no hay pena no hay ley”, las autoridades hacen que se cumplan. Sin el ejercicio de la autoridad, una ley es literatura. En general, la acción o inacción de la autoridad en cuanto al cumplimiento de leyes, reglamentos y normas, determina los niveles de ruido ambiente en una comunidad. 33 �Más vale prevenir que... controlar el ruido Hacer que se cumplan las leyes, es todo, menos fácil. Los factores son múltiples, siendo algunos de ellos los siguientes: Legisladores ignorantes o desconectados de la • sociedad que representan. Reglamentos y normas incompletos o mal • elaborados. Leyes que protegen a los delincuentes, como • la legislación mexicana de amparo. Insuficientes inspectores. • Autoridades sin equipo de medición, lo que • imposibilita evaluar el ruido. Errores de carácter jurídico que invalidan las • acciones legales. Inspectores o autoridades corruptas. • Inspectores o autoridades mal pagadas. • Ordenes superiores por razones de índole • política o personal. Etc, etc. • VI.- ACCIONES ADMINISTRATIVAS Son acciones administrativas aquellas relativas a organizar o a apoyar el trabajo de una empresa u organización. Estas pueden ser de tres tipos: Acciones de planeación. La planeación establece, en base a un presente conocido y un futuro deseado, el conjunto de acciones, distribuidas entre el presente y el futuro, que hagan realidad lo que se desea. Por ejemplo, el que se establezca, de común acuerdo entre una industria que fabrica equipos ruidosos y la autoridad, un programa de disminución gradual del ruido generado por sus productos, producirá una reducción gradual en el ruido ambiente. 34 Acciones de prevención. A diferencia de la planeación que establece las acciones a realizar, o no, para que algo suceda, la prevención busca establecer acciones para que algo no suceda, o el establecer que hacer si llegase a suceder. La prevención es un factor importante en el ruido ambiente futuro de una comunidad. Por ejemplo, la planificación de zonas puede evitar la construcción de viviendas junto a empresas o en lugares en que se espere la ampliación de un aeropuerto o por donde haya de pasar una autopista, ahorrará muchos dolores de cabeza y manifestaciones en el futuro. Para las empresas el prevenir el ruido representa ahorros y menos problemas con vecinos, autoridades, sindicatos, medios de difusión, etc. En los proyectos de construcción y modernización de fábricas se debe atender a minimizar el ruido ambiente. Es mucho más barato diseñar una fábrica silenciosa que imponer sistemas de vigilancia del ruido una vez que la fábrica está en marcha. Cuando se haga el pedido de compra de una maquinaria deben incluirse especificaciones fijando niveles de ruido de 5 dB, y aún mejor 10 dB, por debajo del nivel indicado por las normas o reglamentos. Este margen protegerá contra los sobreniveles de ruido que una máquina puede presentar por reverberación, mala instalación, efectos de suma por estar cerca de otras máquinas, problemas de mantenimiento, etc. Las plantas deben proyectarse de forma que las máquinas más ruidosas no queden cerca de los límites del predio, mucho menos si hay casas habitación enseguida. Las que produzcan vibraciones de baja frecuencia se deben montar en Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 �Fernando J. Elizondo Garza aislantes de vibraciones o en cimentaciones independientes. que, dada su ignorancia de ciencias, creen que las leyes de la física cambiarán porque ellos lo ordenan. El aumento inicial de costos se puede justificar por los ahorros que se harán al no tener que gastar en solucionar un problema de ruido, por ejemplo en barreras o cabinas antiruido, mucho más caras, además de los costos extra si la máquina está montada en un lugar de difícil acceso. Es claro que no busca evitar que se den los problemas de ruido. También mientras más silenciosa sea la fábrica, menores serán los gastos del programa de conservación de la audición de los trabajadores, o los gastos generados por perdidas de audición u otros desórdenes físicos en los trabajadores, si llegan a ser atribuidos a la exposición al ruido. Acciones administrativas inmediatas. Para los fines de este texto se definen las acciones administrativas inmediatas de control de ruido como aquellas acciones que buscan en el corto plazo lograr una reducción de ruido, en un lugar específico y sobre un receptor o grupo de personas específico, sin alterar el sistema que produce el ruido, sino más bien trabajando sobre modificaciones de posición relativa entre fuente y receptor, horarios, dosis, rutas, etc. Es un enfoque que busca evitar gastos en diseño, sustitución de maquinaria, equipo o vehículos y sobre todo de especialistas. En pocas palabras, es usado por personas que han caído en posiciones administrativas más por circunstancias que por preparación, o por administradores de profesión Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 VII.- ACCIONES EDUCATIVAS La educación de la comunidad, entendida en sentido amplio, es fundamental para que una sociedad logre vivir en un medio ambiente adecuado y con una alta calidad de vida. Al hablar de educación generalmente se piensa en las escuelas, pero realmente para divulgar el conocimiento actualmente contamos con una gran variedad de medios. De hecho podemos educar una comunidad a través de: • Escuelas. • Periódicos. • Revistas. • Radio. • Televisión. • Eventos científicos. • Eventos políticos (en el buen sentido). • Internet, etc En cuanto a ruido, lo mínimo que una sociedad debe saber para que pueda luchar por un medio acústico decoroso es: • ¿Qué es el ruido? • ¿Qué efectos causa el ruido? • ¿Qué reglamentación existe sobre ruido? • ¿A quién le toca resolver los problemas? • ¿Dónde denunciar los problemas? • ¿Qué hacer en lo personal para producir menos ruido? 35 �Más vale prevenir que... controlar el ruido VIII.- COMENTARIOS FINALES Se dice comúnmente que “más vale prevenir que lamentar”, que es mejor considerar el ruido desde el diseño o la selección de maquinaria y equipo, o la ubicación de la misma, es más barato que arreglar un problema de ruido. Sin embargo, en un país sin reglamentos adecuados, con autoridades corruptas y con una sociedad inculta, lo anterior no siempre es cierto; pues no hacer nada y dejar que el problema de ruido persista puede ser más económico. También el ampararse o el sobornar a los inspectores puede resultar más barato que hacer ingeniería acústica para arreglar un problema. Por lo anterior es de gran importancia el generar una cultura sobre los problemas de la contaminación ambiental por ruido en todos los niveles de la sociedad, desde los legisladores hasta la sociedad civil, y el promover acciones tendientes a evitar que los problemas se den, lo que implica que debemos aprender a hacer nuestro futuro. BIBLIOGRAFÍA 1. Fernando J. Elizondo. Programa de capacitación para el fortalecimiento de la gestión ambiental del estado de Nuevo León, Curso 7: Diagnóstico, medición y evaluación de la contaminación ambiental, Unidad IV: Ruido, Tema V: Control de ruido, junio de 2000, Monterrey, México. 2. Cyril M. Harris. “Handbook of noise control”, second edition, McGraw-Hill, USA, 1979. 3. Pelton, H. K., “Noise control management”, Van Nostrand Reinhold, New York, 1993, USA. 4. Secretaría de Desarrollo Social, “Norma oficial mexicana NOM-081-ECOL-1994, que establece los límites máximos permisibles de emisión de ruido de las fuentes fija y su método de medición”, publicado en el Diario Oficial de la Federación del viernes 13 de enero de 1995. 5. Fernando J. Elizondo y Ricardo Garza C. Propuesta para controlar la contaminación por ruido. Memorias del IV Congreso Mexicano de Acústica, Guanajuato, México, septiembre 1997. cenidet EL INSTITUTO MEXICANO DE ACUSTICA Y EL CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACION Y DESARROLLO TECNOLOGICO INVITAN AL 8o CONGRESO INTERNACIONAL MEXICANO DE ACUSTICA Centro de Convenciones del Hotel Dorado’s Oaxtepec, en Oaxtepec, Morelos, México 14, 15 Y 16 NOVIEMBRE, 2001 INFORMACION EN MEXICO, D.F.: Coordinador General, M.C. Sergio Beristáin, Presidente del IMA, sberista@hotmail.com; http://www.geocities.com/sberista/, Apartado Postal 75805, Col Lindavista 07300 México D.F. Tel. 01-5682-2830, 5682-5525, FAX 01-5523-4742 EN MORELOS: Vicecoordinador, Dr. Dariusz Zwedowicsz; d.sz@cenidet.edu.mx, Apartado Postal 5-164, Palmira, Cuernavaca, Mor., Tel. 017-318-7741, 312-7613, FAX 017-312-2434 REGIÓN NORTE: Coordinador, Ing. Fernando Elizondo Garza, Laboratorio de Acústica, FIME, Universidad Autónoma de Nuevo león, TEL. 01-8329-4020, ext 5762, FAX 01-8376-2903, 8332-0904, fjelizon@hotmail.com REGIÓN OCCIDENTE: Coordinadora, Dra. Martha G. Orozco Medina, Ciencias Ambientales, Universidad de Guadalajara, Tel. 013-682-0384, FAX 013-682-0120, mgorozco@megared.net.mx 36 Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 �Pérdidas por las líneas en las conexiones de transformadores y bancos de distribución Santiago Lajes Choy Davel Borges V., Carlos Hernández R.* Abstract This paper describes a study to evaluate the substitution of the lazy capacity in a distribution transformer. The study includes the comparison between the winding connections for full and incomplete transformers banks on the energy losses. The effects of the neighbor lines on the energy losses of the bank are included. Finally, a mathematical expression is proposed in order to evaluate the substitution full bank for the connection of two transformers. Palabras pérdidas. clave: transformadores, sustitución, donde: K = Coeficiente de carga INTRODUCCIÓN En los últimos años la literatura especializada 1-3 le ha dedicado atención al tema de la sustitución de las capacidades ociosas, tanto en transformadores independientes, como bancos de transformadores de distribución, buscando la disminución de las pérdidas de potencia y energía. En el presente trabajo se realiza un análisis de los transformadores monofásicos a partir del concepto de coeficiente de carga límite y como resultado del mismo se evalúa la sustitución de unidades en bancos de transformadores de distribución, incorporando el efecto de la asimetría en la variación de las pérdidas por las líneas de alimentación del banco. PÉRDIDAS EN TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN ∆P0, ∆ Pc = Pérdidas de vacío y cortocircuito, respectivamente. En la figura 1, se plantea ∆P Vs. K para transformadores de distribución. De estas curvas se observa (a modo de ejemplo) que para un transformador de 25kVA de potencia nominal, trabajando con un coeficiente de carga igual a 0.2, puede ser sustituido, con el objetivo de disminuir las pérdidas y eliminar capacidad ociosa, por uno de 15 kVA siempre y cuando el nuevo coeficiente de carga sea menor de 0.52, siendo este último el coeficiente de carga límite. *En esa misma línea de pensamiento, ese transformador de 25 kVA puede ser sustituido por otro de 10 kVA si el coeficiente de carga es menor de 0.70. Las pérdidas de potencia en un transformador de distribución se expresan como: ∆P = ∆P0 + ∆ PcK2 (1) * Facultad de Electromecánica Departamento Eléctrica, Universidad de Camagüey, Cuba. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 37 �Pérdidas por las líneas en las conexiones de transformadores y bancos de distribución intermedia. Estos no se presentan en el trabajo por motivos de espacio. VALORACIÓN ECONÓMICA DE LA SUSTITUCIÓN DE UN TRANSFORMADOR MONOFÁSICO Si en el análisis comparativo el coeficiente de carga real de transformador de menor capacidad K1 es menor que el coeficiente de carga límite, entonces en una primera instancia podrá sustituirse el transformador mayor por ese de menor potencia. Si K1 > KL entonces no es posible hacer el cambio. Fig. 1. Dependencia de las pérdidas en función de K. De esta forma el coeficiente de carga límite, por debajo del cual se puede sustituir un transformador de mayor capacidad por uno de menor potencia nominal, se podrá hallar a partir de igualar ambas expresiones de pérdidas de potencia, de donde: ∆Po − ∆Po1 + ∆PcK 2 KL = ∆Pc1 (2) En este caso, recomendamos hacer el análisis comparativo a partir del VAN de costo [4], cuya expresión será: VANc = K + donde: ∆P0, ∆P01 = Pérdidas de vacío para el transformador de mayor y menor capacidad, respectivamente. N ∑ J =1 (C E + C A ) J + (1 + TD ) J ∆PJ J J =1 (1 + TD ) N βτ ∑ (3) ∆Pc, ∆Pc1 = Pérdidas de cortocircuito para el transformador de mayor y menor capacidad, respectivamente. donde: K = Coeficiente de carga del transformador de mayor capacidad. Ce = peK; CA = pAK = gastos anuales de explotación y de amortización, respectivamente. KL = Coeficiente de transformador menor. pe, pA = coeficiente de reparaciones corrientes y mantenimientos y de amortización, respectivamente. carga límite, del Los autores proponen una tabla con todos los valores de coeficiente de carga límite para diferentes coeficientes de carga del transformador mayor, para diferentes capacidades contiguas e 38 No obstante, si es recomendada la sustitución de la unidad mayor por una de menor capacidad (K1 < KL), habrá que completar el análisis con una valoración económica, la que probará la racionalidad o no de la sustitución. K = costo del transformador. TD = Tasa de descuento o de interés del banco. N = No. total de años de análisis. β = Costo del kW-h de pérdidas. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Santiago Lajes Choy, Davel Borges V., Carlos Hernández R. τ = Tiempo de pérdidas. ∆P = pérdidas de potencia. Para que el transformador de mayor capacidad (sin subíndice) pueda ser sustituido por uno de menor capacidad (subíndice 1), se debe cumplir. VANc1 ≤ VANc (4) Sustituyendo la expresión (3) en la (4) para ambos transformadores, en un año j concreto, tenemos que: N ∆ ∈ −∆ ∈1 ≥ ∆K 1 J J =1 (1 + TD ) 1+ p ∑∑ N β∑ 1 J =1 Probemos precisar los componentes de ∆K: ∆K = Kd + KM1 + Keq1 + Kr – K donde: (5) (1 + TD) J Kd = Costo del desmontaje del transformador mayor. KM1, Keq1 = Costo del montaje transformador de menor capacidad. donde: ∆K = K – K1 = Gastos adicionales para sustituir el transformador mayor por el menor. ∆∈, ∆∈1 = Pérdidas de energía para cada transformador respectivamente. Para pΣ = pA + pe = 0,056; TD = 10% y β= 0,063 $ kW-h, suponiendo que el cambio se quiere producir al quinto año de explotación del transformador mayor, tenemos: ∆∈ - ∆∈1 ≥ 5,07 kW.h/ $ ahorro de pérdidas exigido es mayor por peso invertido. Por otra parte mientras más tiempo de explotación tenga el transformador de mayor capacidad, menor será el ahorro de pérdidas límite por peso invertido en el cambio. Esto satisface la lógica, pues mientras más años de explotación tenga el equipamiento más fácilmente se justifica su sustitución en caso de estar sub-utilizado. y del Kr = K (1- pr tj ) = Costo no amortizado de la inversión (K). pr = Coeficiente de renovación, que es el inverso del tiempo normativo de duración del transformador mayor (tnd ). tj = Tiempo de explotación del transformador mayor en el año j que se produce el cambio. Sustituyendo en la expresión (7) el valor de Kr, obtenemos: (6) ∆K Es decir que por cada peso adicional en el cambio, tendrá que ahorrarse más de 5,07 kW-h, de lo contrario no sería racional efectuar la sustitución de esa capacidad ociosa. Para el cambio en el año 10 de explotación se exige 3,47kW.h de ahorro por peso adicional invertido y si el cambio se produce a los 20 años, entonces el ahorro deberá ser de 2,75. Obsérvese que al aumentar la tasa de interés el Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 39 �Pérdidas por las líneas en las conexiones de transformadores y bancos de distribución ∆K = Kd + KM1 + Keq1 – pr tjK (8) Para el cambio en el año 10 de explotación se exige 3,47 kW/h de ahorro por peso adicional invertido y si el cambio se produce a los 20 años, entonces el ahorro deberá ser de 2,75. Obsérvese que la suma del 2do y 3er término es igual al costo K1 del nuevo transformador y que para tj = 0 (no explotación del transformador mayor), desaparece el último término de la expresión (8) y cuando tj = tnd entonces se hace igual a K. S I = 2 I L Vf / 3 (10) Las pérdidas de energía para el banco completo se expresan:  S 1 ∆ E = 3 ∆P0 T + ∆ PCC  3  SN 2   τ  (11) donde: ∆P0 , ∆PCC = Pérdidas de potencia (kW) en vacío y de cortocircuito de un transformador. VALORACIÓN ECONÓMICA DE LA SUSTITUCIÓN DE UN TRANSFORMADO TRIFÁSICO T , τ = Tiempo total de conexión del banco y de pérdidas (horas) Interesante resulta analizar bancos de transformadores con tres transformadores iguales las cuales alimentan cargas trifásicas y bancos con dos transformadores de fuerza y uno de alumbrado, que por supuesto alimentan cargas trifásicas y monofásicas. Valoremos inicialmente bancos de tres transformadores iguales. En este caso el análisis se realiza si es detectado que el banco está subcargado, a partir de aquí se evalúa la factibilidad de desconectar uno de los tres transformadores, recordemos que esta conexión se utiliza para cargas trifásicas fundamentalmente Para el banco completo, este entrega la potencia trifásica. S c = 3 I L VL En el caso de dos transformadores (banco incompleto). (9) S , S N = Potencia aparente (kVA) de la carga total y nominal respectivamente. de un transformador, Para el banco incompleto, conociendo que cada transformador entrega 0,577 S, se tiene: ∆E I = 2 ∆ Po T + 2 ∆ Pcc 3  S   Sn 2   τ  (12) Graficando en un mismo diagrama las expresiones (11) y (12), se obtienen zonas óptimas de utilización para ambas conexiones, aunque todavía sin incluir la influencia de las pérdidas en las líneas de alimentación. Igualando las expresiones (11) y (12), se obtiene el valor de carga crítico que limita las zonas de utilización. donde: I L , VL = Corriente y voltaje de línea en Amperes y kV respectivamente. 40 Sc = 3 ∆ P0T Sn ∆Pccτ (13) Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Santiago Lajes Choy, Davel Borges V., Carlos Hernández R. Evaluando los resultados a partir de la expresión (13) (tabla I), se observa que los valores de Sc están muy por debajo del total de potencia instalada en la conexión de dos transformadores, e incluso en bancos de unidades hasta 100 kVA varían entre 1.14 y 1.48 de la potencia de un transformador y en bancos de 167 a 333 kVA, alrededor de 0,9. TABLA I. Resultados de la potencia critica, obtenidos con la expresión (13) SN (de un ∆Po/∆Pcc transf., (kW) kVA del Banco) T/τ 5 0,036/0,1 8000 3940 10 0,06/0,17 2,03 14,66 1,46 15 0,07/0,27 2,03 18,84 1,25 25 0,13/0,4 2,03 35,17 1,40 37,5 0,16/0,45 2,03 55,18 1,47 50 0,19/0,58 2,03 70,62 1,41 75 0,25/0,9 2,03 97,54 1,30 100 0,3/1,4 2,03 114,23 1,14 167 0,3/2,3 2,03 148,84 0,89 250 0,49/3,5 2,03 230,84 0,92 333 0,6/4,5 2,03 300,06 0,90 Sc (kVA) / 7,40 Sc/SN 1,48 1000VL2 γL = constante unitaria de pérdidas, VL = Voltaje de Línea en kV. γ L = Resistencia por kilómetro de la línea, 1.32 S 2 Lτ K 2I (15) donde: K2 I = 1333 V 2 (2γ L + 3γ n ) γ n = Resistencia por kilómetro del neutro, En ese caso, para la conexión completa, las pérdidas de energía por la línea se expresan: Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 K 2C = ∆E L I = Probemos incorporar al análisis las pérdidas que tienen lugar en las líneas que alimentan a los bancos de transformadores de distribución. S2 Lτ K 2C L = Longitud en kilómetros de la línea de alimentación. Ω/km. De forma similar, pero considerando la asimetría de la conexión estrella – delta abierta del banco incompleto, las pérdidas de energía por la línea serán [1]: EFECTO DE LAS CONEXIONES EN UN TRANSFORMADOR TRIFÁSICO ∆E LC = donde: (14) Ω/km. Obsérvese que K2I < K2c, por lo que para una misma combinación de carga y longitud de la línea de alimentación el cambio de la conexión completa a la incompleta produce un incremento de las perdida por la línea, en otras palabras, tiende a reducir la zona óptima de utilización de la conexión incompleta. Incorporando las pérdidas por línea a las expresiones (11) y (12), se obtienen las ecuaciones generales para la conexión completa e incompleta:  S  ∆E c = 3∆PoT +    Sn  2 1 S 2L   ∆ Pcc + n  τ K 2 c  3 (16) 41 �Pérdidas por las líneas en las conexiones de transformadores y bancos de distribución  S  ∆E I = 2∆Po T +    Sn  2 2 1.32 S n2 L   ∆ Pcc + τ K 2 I  3 RESULTADOS EN EL CASO DE UN BANCO CON UNIDADES NO IGUALES (17) Igualando las expresiones (16) y (17), se puede hallar el valor de carga crítica, que limita la zona de utilización de ambas conexiones: Sc = ∆PoT  1.32S n2 Lγ L (2γ L + 3γ n )τ 0.33∆Pcc + (3000γ n + 667γL )VL2   Sn (18) Si comparamos las expresiones (18) y (13), obsérvese que para L=0, (no considerar el efecto de las pérdidas por la línea), la expresión (18) se convierte en la (13). De considerar este efecto como se propone en el presente trabajo, la ecuación (18) nos confirma que al incorporar el efecto producido por las pérdidas en las líneas de alimentación de los bancos se reduce la zona de utilización de la conexión incompleta y esto se agudiza en la medida que se incrementa la longitud de la línea. Por otra parte a incrementos del voltaje nominal, Sc aumenta y la zona óptima de los bancos completos se reduce. Si resulta que el banco completo está cargado a un valor menor que la expresión (18), entonces en una primera instancia pudiera eliminarse una de las tres unidades y trabajar en conexión incompleta. No obstante a este análisis habrá que incluirle los gastos adicionales necesarios para concretar esta medida técnica. Esto lo evaluaremos mas adelante. Si la carga es mayor que Sc, no es necesario aplicar la medida. 42 Para evaluar el comportamiento de los bancos de transformadores compuestos por dos unidades de fuerza iguales y una de alumbrado, donde esta última tiene una capacidad nominal mayor que cualquiera de las otras dos. Aquí como se conoce el transformador de alumbrado asume 2/3 de la carga monofásica, y cada transformador de fuerza 1/3 de esta carga, por lo que se suministra 4/3 de la carga monofásica, engendrándose una capacidad ociosa. La carga trifásica se distribuye a partes iguales. Tomado lo anterior en consideración, para el banco completo: ( ) ∆E = 2 ∆ P + ∆ P T + 0 03 c   ∆P  cc  1  4 2 4  K + K +  9 9 9  S2 τ cc3 2  3Φ S n3  2 2 2 4  K + K+  9 9 9   + ∆P S 2 n ( ) (19) donde: ∆P0 , ∆Pcc y ∆P03 , ∆ Pcc3 = Pérdidas de potencia (kW) en vacío y de cortocircuito de un transformador de fuerza y el de alumbrado, respectivamente. K= S1Φ S 3Φ = Relación entre la carga monofásica y trifásica. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Santiago Lajes Choy, Davel Borges V., Carlos Hernández R. S n , S n3 = Potencia aparente nominal del transformador de respectivamente. fuerza y alumbrado En el caso del banco incompleto, considerando que se desconecta uno de los transformadores de fuerza, toda la carga monofásica la asume el transformador de alumbrado y la trifásica se distribuye por igual en los dos transformadores a 0,577 S3φ cada uno, por lo que aquí aparece la capacidad ociosa a consecuencia de la carga trifásica. La expresión para el banco incompleto quedará de la siguiente forma: ∆E1 = (∆ P0 + ∆P03 )T + ∆E L I = (K 2 ) + 2.66 K + 1 S 32φ K 2c ) + 2.3K + 1.32 S 32φ 2 K 2I Lτ (22) Lτ (23) Observándose que para K=0, las expresiones (22) y (23) se convierten en las (14) y (15) respectivamente. Integrando el efecto por la línea y en los bancos las expresiones de pérdidas de energía para la conexión completa e incompleta será: ∆E c' = (2∆P0 + ∆P03 )T + [A1 + A2 + A3] S 32φ τ (24) donde:  0.33∆Pcc K 2 + 1.15K + 0.33  2 + ∆ P 3   S3Φ τ cc 2 S n23  Sn  (20) La potencia trifásica crítica, que limita las zonas óptimas de cada conexión se obtiene a partir de igualar las expresiones (19) y (20) y está dada por la siguiente ecuación: S3Φc = ∆E Lc (1.77 K = 2 2 2 4  K + K+  9 9 9 A1 = ∆Pcc S n2 1 4 2 4  K + K+  9 9 9 A2 = ∆Pcc3  2 Sn3 A3 = ∆P0 Τ 1   2 2 4 5 2 6,35 2  K + K −  K + K+  9 9 9  9 9 9  τ ∆Pcc3 − ∆Pcc S n23 S n2     (1.77 K 2 ) + 2.66 K + 1 L K 2c (21) Obsérvese que para K=0 y Sn3 = Sn , ∆Pcc3 = ∆Pcc es decir, para bancos de transformadores con tres unidades iguales y sin carga monofásica, la expresión (21) se transforma en la (13). Incorporado al análisis las pérdidas por las líneas de alimentación, éstas se expresan para los bancos completos e incompletos de la siguiente forma: Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 43 �Pérdidas por las líneas en las conexiones de transformadores y bancos de distribución ∆E I' = (∆P0 + ∆P03 )T + [B1 + B2 + B3] S 32φτ (25) donde: B1 = ∆Pcc (0.33∆Pcc ) B2 = ∆Pcc 3 (K B3 = 2 (K S n2 2 + 1.15K + 0.33) S n23 ) + 2.3K + 1.32 L K 2I Igualando ambas expresiones, obtenemos la potencia aparente crítica que limita las zonas de utilización de las conexiones en análisis y está dada por la siguiente expresión: S 3φc = ∆P0T τ {C1 − C 2 + C 3} (26) donde: 2 5 2  K + 0.7 K +  9 9  C1 = ∆Pcc 3  S n23 2 2 4 1 K + K− 9 9 C 2 = ∆Pcc 9 S n2   K 2 + 2.3K + 1.32 C3 =  − 1.77 K 2 + 2.66 K + 1 L K 2I   Comparando las expresiones (26) y (21), obsérvese que para L = 0, la expresión (26) se convierte en la (21). Al incrementar la longitud de la línea, la zona de utilización de la conexión incompleta se reduce, lo que satisface la lógica. Por otra parte a incrementos del voltaje nominal, 44 aumenta K2I y K2c y por consiguiente aumenta la zona de utilización del banco incompleto. Igual que evaluamos en bancos de tres unidades iguales, la carga que asume el banco completo asimétrico es inferior a Sc (Expresión 26), entonces en una primera instancia resulta recomendable desconectar una unidad. En ambos casos debemos incorporar al análisis la inversión adicional necesaria para aplicar la medida técnica. Recomendamos entonces, efectuar el análisis comparativo a partir del VAN de costo (4) y las expresiones (3), (4) y (5) de forma similar a transformadores independientes. CONCLUSIONES Se muestran los valores del coeficiente de carga límite en función del coeficiente de carga del transformador ocioso. Se realiza un análisis comparativo entre transformadores de capacidades contiguas y alternas. Para evaluar la racionalidad de efectuar la sustitución de la capacidad ociosa, además de cumplir que el coeficiente de carga del transformador menor debe ser menor que el coeficiente de carga límite (K1 < KL), debe incluirse un análisis a través del VAN de costo. Se precisa el ahorro de pérdidas de energía exigido por peso adicional invertido, que aumenta a incrementos de la tasa de interés y viceversa y disminuye en la medida que el cambio se produce con más años de explotación del transformador mayor. Se presenta un análisis comparativo entre las conexiones de transformadores de distribución con bancos completos e incompletos. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Santiago Lajes Choy, Davel Borges V., Carlos Hernández R. Se evalúan los resultados para los casos de bancos con 3 transformadores iguales y para bancos con 2 transformadores de fuerza y uno de alumbrado. Inicialmente se realiza el análisis comparativo entre ambas conexiones, incluyendo la pérdida de energía en el banco y posteriormente se evalúa la influencia de la línea y sus pérdidas. Se observa que en la medida que la longitud de la línea se incrementa se hace más pequeña la zona de utilización de la conexión incompleta. Sin embargo a incrementos del voltaje nominal aumenta la zona de utilización del banco incompleto. Se muestra la expresión para el análisis de la factibilidad económica de sustituir los bancos completos en explotación por conexiones incompletas. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 BIBLIOGRAFÍA 1. Casas, L: Sistemas Electroenergéticos, “Apuntes para un libro de texto”. Tomo I y II. MES, UCLV, Santa Clara, 1982. 2. Korotkievich, M.A.: Optimización en la explotación de circuitos de distribución, MINSK, 1984. (En Ruso) 3. Korotkievich, M.A: y Traviaanski M.Y.: Perfeccionamiento en la explotación de redes eléctricas de ciudades, Sta bropol, 1987, (En Ruso). 4. Fernández, L: “Evaluación financiera de proyectos energéticos”. Seminario de economía de la energía CEPAL – Ministerio de Economía y Planificación de Cuba. La Habana, Febrero, 1997. 45 �Apuntes para un análisis de los procesos científicos en la sociedad♦ José María Infante* Hablar de ciencia y sociedad puede provocar confusiones, ya que se daría a entender que la ciencia y la sociedad son dos entidades separadas. Como si una pudiera surgir al margen de la otra, como si los procesos de una cualquiera de ellas fuesen autónomos. ♦Para comenzar, toda sociedad hace ciencia o desarrolla ciencia, desde antes de Imhotep (Asimov, I. 1971).1 Porque la ciencia no es más que uno de los modos –quizá el principal– por los que una sociedad se adueña de su entorno, modelándolo según sus propias y cambiantes necesidades y consiguiendo efectos, intencionalmente buscados o no. CIENCIA INSTITUCIONALIZADA En el entendido de que la sociedad es la estructura más abarcadora y compleja, sugiero que hablemos de ciencia en la sociedad. Este trabajo es un intento de poner en claro cuáles son los aspectos a los que deberíamos atender para poder explicar cuáles son los movimientos de lo científico en lo social. Esta visión suele ser correcta pero es sin duda parcial. Aun cuando haya científicos que busquen la espectacularidad, lo más acertado es que el placer por la innovación no provenga de ella misma sino de las complejas relaciones que se establecen entre el investigador y el objeto de la investigación, aunque algunos periodistas estén buscando siempre una nota de corte amarillista. Javier Sampedro (2000)2 ilustra muy claramente esta tendencia de la prensa* “popular” a exagerar los hallazgos científicos, presentando titulares de escándalo: “La salud mental de quienes sufren un accidente de avión es mejor que la de los pasajeros que no lo sufren, según un estudio”; o la presentación por parte de agencias noticiosas con interpretaciones inadecuadas de correlaciones estadísticas – generalmente, por lo demás, descontextuadas– lo que puede causar falsas impresiones o mitos. Lo que cualquier observador ajeno puede ver es que hay una forma de hacer y difundir la ciencia que está disponible o se presenta asiduamente en los medios de comunicación de masas. Los periódicos nos informan sobre diferentes aspectos de orden espectacular, generalmente relacionados con logros o avances que podrán mejorar la calidad de vida o aliviar algún sufrimiento: una nueva terapia para el cáncer, un nuevo artefacto para optimizar las comunicaciones, un nuevo vehículo más eficiente, un nuevo proceso para ciertos alimentos y así por el estilo. Puede haber científicos que estén trabajando sólo en la búsqueda de un premio Nobel, pero ello, quizá siguiendo un adecuado principio de realidad, no es el motivador de la mayoría de los científicos que están trabajando en el mundo. Algunos, ♦ Artículo publicado en la Revista CienciaUANL de enero-marzo 2001 y reproducido con permiso del autor. 46 * Subdirector de Investigación, Facultad de Filosofía y Letras, UANL. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �José María Infante encontrar condiciones favorables, se dirigieron a los Estados Unidos a desarrollar su trabajo, desde donde han obtenido reconocimiento internacional (Ruiz Camacho, 2000).4 también más realistas, sólo buscan ganar dinero, mientras otros quieren impresionar a sus alumnos o discípulos, conquistar una dama o siguen alguna otra razón, clara u obscura. Porque los premios Nobel ponen en evidencia un asunto no fácil de explicar, el de las relaciones entre las orientaciones individuales y los procesos sociales, ejemplificado por las dificultades para entender por qué esos procesos individuales se acompasan con procesos sociales. Si analizamos la lista de premios Nobel, vemos que surgen de un número limitado de países: Estados Unidos de América, Gran Bretaña, Alemania, Francia, Suecia, Suiza, Austria, Holanda, (ex) URSS, Dinamarca, Italia, Japón, Argentina, Canadá, Australia, Finlandia (en orden decreciente por el número de premios Nobel recibidos en física, medicina y química). Si contamos entre 1901 y 1989, de los 400 premios otorgados, 153 fueron para científicos de Estados Unidos; pero esta desproporción se acentúa de 1974 en adelante, donde, de 106 premios, 62 se otorgaron a científicos estadounidenses y donde hay 15 científicos de otros países que recibieron un Nobel, pero que toda su actividad científica la realizaron en los Estados Unidos (Williams, T. 1993).3 Una manifestación de esto también la encontramos en México: científicos como Mario Molina o Ricardo Miledi, al no Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 La aparición de Argentina en la lista anterior es excepcional, como lo es su aparato científico: como bien lo ha explicado Marcelino Cereijido (1999)5 la ciencia en ese país no existe, sólo se trata de científicos que desarrollan su trabajo pese a las trabas y enemistades del aparato burocrático. Éste es, en general, el drama de la ciencia en los países de desarrollo intermedio –incluido México–: hay actividad científica pero es insuficiente en cantidad, aunque pueda mostrar calidad por la labor de sus investigadores; además, el aparato científico está desacoplado del sistema productivo. Entre los premios Nobel, hay quienes surgen de instituciones como las universidades, pero también quienes han desarrollado sus trabajos de investigación en empresas u otros medios no vinculados a lo académico o a la transmisión del conocimiento, lo que muestra esa articulación de la que hablo: mientras en los países latinoamericanos la ciencia se produce casi exclusivamente en las universidades públicas, en los países de la lista ut supra la producción científica también surge de esas múltiples fuentes. Mario Molina 47 �Apuntes para un análisis de los procesos científicos en la sociedad Otra modalidad de actividad pública de la ciencia, menos presentada por los medios de comunicación de masas, son los congresos o reuniones científicas. Los congresos científicos internacionales comienzan a desarrollarse de manera sistemática a partir de mediados del siglo XIX en Europa, lo cual es un indicador de algunos cambios importantes en la actividad científica: por un lado, se produjo un aumento cuantitativo considerable de las personas dedicadas a ello –como causa y consecuencia del aumento de la riqueza– y, por otro lado, el incremento de la importancia relativa que el sector dedicado a la ciencia estaba teniendo en la sociedad como conjunto. Es posible que la explosión de los nuevos medios de comunicación (me refiero concretamente a la red Internet) cambie un poco o mucho esta forma de relación, la de los congresos, pero hasta ahora éstos no parecen haber asimilado esos cambios. El que aparezcan menos en la prensa se debe, probablemente, a que los congresos no son espectaculares salvo para los propios científicos involucrados. Con ello quiero decir difícilmente en los congresos se presentarán grandes descubrimientos o innovaciones, ya que sirven para extender los conocimientos y hacer más precisos los hallazgos, pero no para el espectáculo de carácter extracientífico. Son una muestra de los avances y del significado que se le otorga a la actividad científica en la sociedad. Pero también en los congresos hay agrupación por países, según niveles de desarrollo: en los congresos internacionales, la presencia de los países de punta –en especial los Estados Unidos– suele ser de alrededor de las cuatro quintas partes, o sea que por cada científico proveniente de un país periférico hay aproximadamente cuatro de una zona de alto nivel de desarrollo económico social. Y ello no es accidental ni extraño: Los Estados Unidos producen 48 el 22.2 por ciento del PIB mundial e invierten en ciencia y tecnología el 37.9 por ciento del total mundial. América Latina, por su lado, produce el 8.4 por ciento del PIB mundial e invierte el 1.9 por ciento de los fondos dedicados a ciencia y tecnología. Tampoco es extraño, por lo tanto, que la mayoría de los congresos científicos en la actualidad se realicen en los Estados Unidos. Adicionalmente, uno de los problemas que tenemos es la especificidad de los términos que designan los conceptos que usamos para explicar o calificar las actividades científicas; una definición de los diferentes aspectos de la política científica debe ser precisa en este punto: también una definición clara permitirá una más clara compilación de datos estadísticos que nos permitan evaluar los resultados de las políticas científicas y tener una distinción de las actividades y sus aportes. Lo que generalmente conocemos como I + D (en inglés, R&D) se refiere a las actividades de investigación científica y desarrollo experimental que abarcan el trabajo creativo que se lleva a cabo en una sociedad con el propósito de incrementar los conocimientos sobre la naturaleza, el ser humano, la cultura y la sociedad y el uso que se hace de esos conocimientos para nuevas aplicaciones que a su vez transformarán todos esos ámbitos. Las actividades de I + D comprenden investigación básica, investigación aplicada y desarrollo experimental. Por investigación básica deben entenderse “trabajos experimentales o teóricos, que se emprenden fundamentalmente para obtener nuevos conocimientos acerca de los fundamentos de fenómenos y hechos observables, sin pensar en darles ninguna aplicación o utilización 6 determinada” (OCDE, 1996:89). y puede hablarse de desarrollo experimental cuando la actividad se manifiesta a través de “trabajos sistemáticos basados en los conocimientos existentes, derivados Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �José María Infante el desarrollo económico y social. Así lo reconoció la conferencia mundial que se desarrolló en Budapest en 1999 (Unesco/ICSU, 1999).8 La investigación científica debe tener en cuenta como objetivo principal el bienestar de la humanidad y para ello es necesario establecer sistemas de intercambio y cooperación entre todos los agentes sociales: las instituciones o centros de investigación, las universidades, la industria y todos los demás agentes privados. de la investigación y/o la experiencia práctica, dirigidos a la producción de nuevos materiales, productos o dispositivos, al establecimiento de nuevos procesos, sistemas y servicios, o a la mejora sustancial de los ya existentes” (OCDE, 1996:90).6 También en este aspecto a la OCDE reconoce que la categoría de desarrollo experimental tiene muy poco o inexistente significado para las humanidades, y que en el caso de las ciencias sociales podría hablarse de esta actividad cuando tratamos de convertir los conocimientos adquiridos, por medio de la investigación, en programas operativos destinados o modificar en parte las relaciones sociales prexistentes. Me parece que hasta que no adoptemos un lenguaje uniforme –y estas propuestas de la OCDE bien pueden ser un punto de partida– las discusiones sobre ciencia, sociedad y política seguirán sumidas en territorios oscuros. En la actualidad, la ciencia y sus aplicaciones son indispensables para el desarrollo, como nunca antes en la historia humana. Ya en 1971, Amílcar Herrera7 sostenía que la llamada revolución científica y tecnológica había sido una consecuencia de otras transformaciones sociales y políticas, pero que una vez puesta en marcha la actividad científica podrían activarse procesos, que a su vez aceleraran Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 Algunas cifras para América Latina muestran que los procesos de I + D sib desiguales: para 1998, la Argentina gastaba 42.7 dólares estadounidenses por habitante en este rubro mientras Canadá insumía 410, los Estados Unidos 850.8 y en México apenas llegábamos a un poco más 15 (RICYT, 2000).9 En cuanto al gasto en I + D como proporción del PIB, Argentina ostentaba un 0.42 por ciento, Brasil 0.76, Canadá 1.61, Chile 0.62, Estados Unidos 2.67 y México 0.47. Por lo que hace al número de investigadores en I + D por cada mil integrantes de la población económicamente activa, en 1995 (último año para el que se dispone de cifras completas) la proporción era de 1.9 en Argentina, 0.67 en Brasil, 5.51 en Canadá, 6.31 en España, 7.24 en los Estados Unidos y 0.55 en México. Todas estas cifras muestran que el problema no es sólo de recursos, sino también de voluntad política: con equiparar el esfuerzo económico de manera proporcional en términos relativos al realizado por Canadá, por ejemplo, nuestra ciencia se multiplicaría por cuatro o cinco aproximadamente. De la tabla I podemos también analizar la distribución proporcional de los recursos entre algunos países. 49 �Apuntes para un análisis de los procesos científicos en la sociedad Tabla I. Gasto en I + D por tipo de actividad en 1997 País Porcentaje dedicado a la investigación básica Porcentaje dedicado a la investigación aplicada Porcentaje dedicado a desarrollo experimental Argentina 25.8 49.8 24.4 Chile 54.0 43.0 3.0 España 22.8 38.8 38.4 Estados Unidos 16.8 22.4 60.8 México 23.3 47.7 29.1 Portugal 27.8 42.7 29.5 Fuente: RICYT (2000) Puede verse que, a mayor desarrollo, disminuye la proporción de la investigación básica y aumenta considerablemente la proporción del desarrollo experimental. También hay que decir que no se incluyen más países en esta lista debido a la carencia de datos, lo cual es una muestra más de las dificultades que tienen los países con menos desarrollo económico: carecen de datos estadísticos elementales para poder orientar sus políticas. La ciencia política ha ignorado la política de la ciencia (Oteiza, E. 1996),10 y por ello la política concreta no incluye normalmente a la ciencia en sus debates. Una posible excepción lo ha sido la última campaña electoral por la presidencia de los Estados Unidos, donde el candidato Gore se empeñó en introducir el tema en la agenda electoral, con una permanente rehuida por parte de su oponente. Iteiza se pregunta por qué las políticas que se formularon en América Latina, y que estaban destinadas a sostener la producción de ciencia y tecnología, no se llevaron a la práctica. Entre una de sus respuestas está la ausencia de una cultura 50 general sobre ciencia y tecnología entre las élites de poder; mientras que en los países europeos (Estados Unidos incluido) esa cultura forma parte del largo proceso constitutivo de sus complejas estructuras sociales –en especial a partir del Renacimiento– y eso no se ha dado en América Latina. Es posible que el trasfondo religioso tenga algo que ver con ello: no podemos olvidar la tradicional enemistad que la iglesia católica ha presentado contra la actividad científica. Por otro lado, las sociedades autoritarias –con o sin elecciones– han sido una constante en Latinoamérica, y ello tampoco es ajeno a las consecuencias mencionadas: al articular formas de denominación y control de tipo corporativo, han impedido el proceso de formación de una sociedad de conocimiento que, basándose en la ciencia, impulse formas abiertas de uso y distribución del poder. Las diferencias son manifiestas también en las políticas: la Unión Europea ha estado impulsando políticas de investigación científica y desarrollo desde hace ya varios años. El último programa fue aprobado el año pasado para el período 1999-2002. Denominado V Programa Macro se estructura en relación con cuatro áreas: calidad de vida y gestión de recursos vivos; sociedad de la información; crecimiento sostenible y competitivo y, por último, medio ambiente y desarrollo. Con respecto a cada una de ellas se decidió impulsar de manera Preferente un conjunto de líneas de investigación que se consideraron importantes para el conjunto de la sociedad europea: alimentación y salud, enfermedades infecciosas, producción celular, medio ambiente, desarrollo integral de las áreas rurales, envejecimiento de la población, sociedad de la información para los ciudadanos comunes, nuevas técnicas en el trabajo, multimedia, tecnologías básicas, procesos innovadores en las organizaciones, tecnología de transporte marítimo, agua potable, clima y biodiversidad, la ciudad Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �José María Infante futura, energía renovable y “limpia”, mejoría de los conocimientos socioeconómicos y otros más. Puede objetarse que la lista es demasiado extensa y que podría hacerse una concentración, puede decirse que hay otras prioridades que no están contempladas, puede proponerse otro programa político, pero lo cierto es que hay una política, cosa de la que carecemos casi todos los países latinoamericanos. Hay que recordar que las políticas también involucran reformas impositivas y un tratamiento fiscal adecuado: los países que han tenido estímulos fiscales a la inversión de la iniciativa privada en investigación científica y tecnológica son los que han tenido un crecimientos más vigoroso en este aspecto (Pérez Tamayo, R., 1998).11 LA CIENCIA NO INSTITUCIONALIZADA Las posibilidades de un desarrollo científico “individual” están asociadas, indudablemente, a la educación. La Conferencia Mundial sobre ciencia a la que nos referíamos estableció una declaración en la que se insiste en la educación científica como un prerrequisito para el desarrollo democrático y sustentable. El punto es que, en general, la mayoría de los países latinoamericanos están absolutamente atrasados en todos los niveles con relación a la educación científica básica. Thomas Kuhn Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 El mal no es sólo nuestro: en España, los temarios de enseñanza primaria en matemáticas y geología presentan un atraso de casi veinte años, en temas que han sufrido una gran transformación en este período (Arroyo, J. 2000).12 Si no disponemos de una enseñanza con bases científicas apropiadas, el interés por la dedicación a las actividades de I + D no aparecerá en los niños y de allí la consecuencia inevitable del escaso número de científicos en nuestros países. Otro aspecto de la ciencia no institucionalizada al que debemos prestar especial atención desde la perspectiva social es el de las consecuencias que muchas de las aplicaciones científicas y tecnológicas han traído al resto de los procesos sociales, sea en forma de daños a la ecología o directamente a los seres humanos. Incidentes como el de las “vacas locas” ponen de manifiesto la necesidad de cuidar de manera extrema las implicaciones que la actividad científica puede traer al resto de la actividad social, con sus costos económicos, sociales y políticos. ¿Progresa la ciencia atada al progreso social? Hemos tenido hasta ahora dos grandes explicaciones del progreso científico: la propuesta por Karl Popper, uno de los teóricos del crecimiento y desarrollo científico más escuchados en el siglo XX, quien insistió que el progreso científico debía verse como inherente a la actividad individual de Karl Popper 51 �Apuntes para un análisis de los procesos científicos en la sociedad los científicos (Popper, K. 1971).13 Thomas Kuhn, por su parte, puso énfasis en los elementos de orden social presentes en la actividad científica, pero sin tomar mucho en cuenta el resto de las actividades sociales relacionadas (Kuhn, T. 1971).14 Si tenemos en cuenta que, tal como las hemos definido, las actividades de I + D colocan a la ciencia en el seno mismo de la sociedad, hace falta una síntesis que continúe los trabajos iniciados hace ya muchos años por W. Dampier (1986)15 tratando de explicar las múltiples relaciones entre la ciencia y el resto de los componentes del sistema social. ¿Puede haber alguna conclusión de todo esto? No en un sentido estricto, sino una invitación a reflexionar, intercambiar opiniones e impulsar todas aquellas actividades que nos permitan alcanzar una sociedad más científica, que a su vez será sin duda una sociedad más democrática y con un mejor nivel de vida para todos los mexicanos. REFERENCIAS 1. Asimov, I. 1973. Enciclopedia biográfica de Ciencia y Tecnología. Alianza, Madrid. 2. Sampedro, J. 2000. El cartílago de tiburón no cura el cáncer. El País, año XXV, nº 8362, 11 jun 2000. 3. Williams, T. 1993. El estallido científico. Aguilar, Madrid, España. 7. Herrera, A. 1971. Ciencia y política en América Latina. Siglo XXI. México, D. F. 8. UNESCO/ICSU 1999 World Conference on Sciencie. Declaration on Science and the Use of Scientific Knowledge. 4 jun 99. http://nenx.nature.com/wcs/02-fg.html. 9. RICYT 2000. Red Iberoamericana de Ciencia y Tecnología. Indicadores. http:// www.ricyt.edu.ar, 20 nov 2000. 10. Oteiza, E. 1996. Dimensiones políticas de la “política científica y tecnológica”. En Albornoz, M., Kreimer, P. y Glavich, E. Ciencia y sociedad en América Latina. Universidad Nacional de Quilmes, Buenos Aires, Argentina, 75-86. 11. Pérez Tamayo, R. 1998. La inversión en ciencia y tecnología. El Financiero, año XVII, nº 4890, 14 sep 1998. 12. Arroyo, J. 2000. Los profesores españoles temen por las ciencias. El país. Año XXV, nº 8585, 21 nov 2000. 13. Popper, K. 1971. La lógica de la investigación científica. Tecnos, Madrid. 14. Kuhn, T. 1971. la estructura de las revoluciones científicas. Fondo de Cultura Económica. México. 15. Dampier, W. 1986. Historia de la ciencia y sus relaciones con la filosofía y la religión. Tecnos, Madrid. 4. Ruiz Camacho, A. 2000. La utopía tiene su esperanza en la ciencia: Miledi. El Financiero, año XIX, nº 5377, 27 ene 2000. 5. Cereijido, M. 2000. La nuca de Houssay. La ciencia argentina entre Billiken y el exilio. Fondo de Cultura Económica, México. 6. OCDE 1996. Medición de las actividades científicas y tecnológicas. Manual de Frascati. OCDE, París. 52 Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �El programa tutorial de la FIME-UANL Jesús Moreno López* EL PROGRAMA TUTORIAL FIME En agosto de 2000 se inició la implantación del Programa Tutorial FIME, para apoyar la formación integral de los estudiantes, y de orientarlos en la solución de sus problemas académicos o personales. Además, este programa, pretende, como consecuencia de un mejor desempeño de los estudiantes, que se disminuya la deserción y se incremente la eficiencia académica. Meta El Programa Tutorial de la FIME tiene como meta desarrollar un programa que permita la orientación de los estudiantes que ingresan a la FIME, mediante la conformación de un grupo institucionalizado de profesores tutores que, en conjunto con asesores, apoyen el desarrollo personal y académico de los estudiantes. A través del Programa Tutorial se busca cumplir con los siguientes objetivos: • • Desarrollar un programa de tutoría individualizada para los estudiantes que ingresen a la FIME a fin de darles seguimiento durante sus estudios profesionales. poseer conocimientos y habilidades y desarrollarse como especialistas para este trabajo académico, fundamental en la formación del estudiante, así como ejercer el respeto a la confidencialidad de la información personal. * Además de cumplir con el perfil requerido, la FIME espera que los tutores desarrollen habilidades que les permitan ser capaces de cumplir con las siguientes responsabilidades: Proveer al estudiante de herramientas que le permitan definir su persona y su vocación, y que le faciliten el desarrollo o adquisición de habilidades, actitudes y valores para desempeñarse óptimamente como universitario. Los Tutores en la FIME Dada la trascendencia de la función de la tutoría, así como de su impacto en los estudiantes, la administración de la FIME considera que los tutores deben ser personas propositivas, sensibles, honestas, responsables, con un gran espíritu de servicio, comprometidas consigo mismas, con la institución y con los estudiantes, lo cual les exige Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 * • Conocer los recursos institucionales para apoyar a los estudiantes, para orientarlos de la mejor manera posible, de acuerdo a cada problemática específica. • Conocer los fundamentos de desarrollo humano e interpretación de actitudes, puesto que esto facilitará al tutor la identificación de problemas personales en sus estudiantes. • Adquirir conocimientos generales sobre educación, orientación vocacional y profesional, para identificar los problemas de orden académico. Secretario Académico de la FIME-UANL. 53 �El programa tutorial de la FIME-UANL • Desarrollar métodos para trabajar con los compañeros tutores en el intercambio de experiencias, y de esa manera crear sinergias en los esfuerzos realizados. • Orientar en técnicas de enseñanza-aprendizaje, adecuadas a las circunstancias de los tutorados. • Orientar en técnicas y hábitos de estudio, buscando reforzar la responsabilidad y la disciplina en el estudiante. • Desarrollar la capacidad de orientar en la definición de metas alcanzables, apoyando al tutorado a definir su plan de vida y carrera. • Mejorar continuamente su organización personal (tiempo, manejo de prioridades), puesto que su trabajo debe reflejar los valores y actitudes que pretende reforzar en sus estudiantes. • Desarrollar la habilidad de la comunicación, verbal y escrita. • Desarrollar la habilidad de identificar el problema principal, para dar una ayuda expedita, centrada en las prioridades del estudiante. • Actualizarse permanentemente en la información relacionada con nuestras carreras, puesto que parte de su tarea es orientar al estudiante en la definición del perfil curricular que sea más acorde con sus intereses y habilidades. a).- Tutor b).- Tutor asignado (o tutor de carrera) c).- Tutor principal (tutor de graduación) d).- Asesor (profesor-asesor) Cada tipo de tutor debe cumplir con un perfil que lo haga idóneo para atender la etapa específica que le corresponde apoyar en la formación de los estudiantes de la FIME. Los asesores ( o profesores – asesores) son un grupo autónomo que apoya especialmente a alumnos que tienen problemas académicos con materias de ciencias básicas. Están en continua comunicación con los tutores. En la Tabla I se describen las funciones para cada tipo de tutor y en la Tabla II las actividades a desempeñar según el tipo de tutoría. El Programa Tutorial FIME reconoce la existencia de cuatro grandes clases de actividades relacionadas con la tutoría (ANUIES: Programas Institucionales de Tutoría, p.123-137), que demandan características y habilidades distintas en cada profesor-tutor: 54 Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Jesús Moreno López TABLA I. FUNCIONES DE CADA TIPO DE TUTOR Tipo de Tutor Tutor Funciones Recibe a los estudiantes de primer ingreso y les da apoyo y seguimiento hasta que son capaces de resolver sus problemas por sí mismos o con una ayuda mínima. Es un profesor capacitado para identificar la problemática de índole académica, psicológica, de salud, socioeconómica y familiar de los estudiantes y ofrecer alternativas para su solución: ayuda al estudiante a explorar sus capacidades y/o a compensar sus deficiencias, propugnando por el desarrollo de habilidades de autoformación con base en el apoyo mutuo. El tutor canaliza el estudiante con los expertos correspondientes cuando las problemáticas rebasan su capacidad y formación. Tutor asignado (o Tutor de Carrera) Profesores con un conocimiento completo de la carrera elegida por los estudiantes. Por lo tanto, el tutor asignado, es el profesor asignado por la coordinación (jefatura) de carrera a cada estudiante, o a grupos de estudiantes, encargado de orientarlos y auxiliarlos en la elección de sus materias, además de ofrecerles orientación curricular para alcanzar la formación a la que aspiran, de acuerdo con sus intereses personales y de vocación. Tutor principal (Tutor de Graduación) Orientar en tópicos específicos, a estudiantes que estén en la posibilidad de hacer prácticas profesionales, o de prepararse para su titulación, o que deban acreditar materias en las que elegirá proyectos de investigación aplicada o de desarrollo de tecnología. Asesor (Profesor – Asesor) Apoyar en un campo del conocimiento específico. Es un especialista en una disciplina, capacitado para resolver dudas o preguntas sobre temas específicos de su dominio, orientando a estudiantes o grupos de estudiantes en la solución de problemas y la comprensión de conceptos. PROGRAMA DE FORMACIÓN DE TUTORES Primera etapa: La FIME tiene una clara conciencia de la necesidad de asignar la función tutorial a profesores que estén realmente preparados para cumplirla con la mayor eficacia posible, por lo que, dentro del plan institucional de formación de profesores, se diseñó un programa específico de formación de tutores, que incluye tanto lo referente a la práctica y conceptualización de la tutoría en el nivel superior, como la pedagogía universitaria, puesto que los profesores elegidos para esta tarea deben ser los mejores tutores, pero también los mejores docentes. La primera etapa se desarrolló en el verano de 2000, con un programa en el que participaron un total de 110 profesores, conducido por facilitadores especialistas en cada tema: Programa teórico práctico de 130 horas, considerando tanto la formación como tutores y la formación en pedagogía universitaria: Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 Segunda etapa: La segunda etapa del programa de formación de tutores se desarrolló entre los meses de Noviembre 55 �El programa tutorial de la FIME-UANL TABLA II. ACTIVIDADES A REALIZAR POR CADA TIPO DE TUTOR Actividades Tipo de Tutor Tutor Tutor asignado (o Tutor de Carrera) Tutor principal (Tutor de Graduación) Asesor (Profesor – Asesor) 56 • Diagnóstico preliminar (programa de inducción) del potencial académico de los estudiantes de primer ingreso, para establecer su perfil individual de fortalezas y debilidades. Incorporar los resultados y datos del diagnóstico en la base de datos de información para la superación académica. • Realizar por lo menos cinco entrevistas individuales con cada estudiante asignado (de 30 minutos cada una) por ciclo lectivo, • Detectar y documentar los problemas de aprendizaje, motivación, orientación vocacional, competencia académica y hasta de personalidad, y ofrecer a sus tutorados la orientación pertinente o remitirlos a expertos • Monitorear el desarrollo académico y universitario de sus tutorados. • Evaluar los resultados de las acciones realizadas con cada uno de sus tutorados y participar en las reuniones de evaluación del programa tutorial. • Recibir a los estudiantes cuando estén en posibilidad de definir la orientación de su carrera que consideren más adecuada a sus intereses de formación profesional. • Conocer los campos de desarrollo de esa carrera, puesto que también apoyará al estudiante en la definición de la orientación profesional que corresponda con mayor congruencia a los intereses de éste. • Orientar a sus estudiantes en la definición de los proyectos académicos que mejor le sirvan para su formación profesional, incluyendo el programa de servicio social. • Orientar al estudiante en la definición de las actividades que conduzcan a la preparación de una tesis. • Orientar al estudiante en la elección de su proyecto de prácticas profesionales, así como dar seguimiento a su desarrollo. • Establecer, junto con el estudiante, el programa de actividades que éste deberá cumplir para cubrir con los requisitos de titulación. • Supervisar la preparación de sus tutorados para el examen general de conocimientos. • Apoyar a los estudiantes a encontrar la solución de problemas específicos de un campo del conocimiento. • Resolver dudas o preguntas sobre temas específicos de su dominio, orientando a estudiantes o grupos de estudiantes. • Orientar al estudiante para que investigue la bibliografía correspondiente a la materia con la que tiene problemas. • Orientar al estudiante para que investigue por su cuenta programas tutoriales específicos de la asignatura en la que tiene dudas. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Jesús Moreno López de 2000 y Enero de 2001, participando un total de 60 profesores, apoyados por un grupo de facilitadores que dieron seguimiento a las experiencias que el grupo de tutores tuvo durante el periodo Agosto a Diciembre de 2000, es decir, cuando se instituyó el Programa Tutorial FIME, para los estudiantes de primer ingreso. Nuevamente se desarrolló un programa teórico – práctico, ahora de 120 horas, considerando la formación como tutores y la formación en pedagogía universitaria: Además, durante este periodo (Noviembre 2000 a Enero 2001), se repitió el programa de la primera etapa, para una nueva generación de tutores, participando en éste 30 profesores. asignándolo a otras tareas que no contemplen entrevistas con estudiantes. ADMINISTRACIÓN TUTORIAL PROGRAMA Como se ha dicho anteriormente, el Programa Tutorial FIME, aunque fundamentado en los documentos propuestos por ANUIES, pretende cubrir las necesidades concretas de la institución, por lo que se estableció una estructura adscrita a la Secretaría Académica de la Facultad, con identidad propia, administrada bajo políticas que faciliten los procesos de orientación y ayuda a los estudiantes, a través de la cual se ha logrado lo siguiente: • Formalización del programa tutorial, adscrito a una Coordinación Académica generada específicamente para este propósito. • Formalización de la función de tutor como tarea docente del profesor, al otorgar nombramientos por ciclo escolar, con base en las otras actividades docentes del profesor. • Estructura administrativa en la Coordinación de Tutorías: Un Coordinador General y coordinadores de los equipos de tutores. Asignación de la función de tutoría Una premisa, establecida desde el inicio del programa de formación de tutores, era que la asignación de la función sería en base al perfil deseable del profesor - tutor, es decir, que no bastaría la preparación teórica obtenida durante este programa, ni incluso la práctica lograda bajo la conducción de los facilitadores durante el mismo, puesto que los asignados deberían ser profesores con experiencia docente, que hubieran asistido a los cursos de formación correspondientes, que tuvieran las cualidades personales correctas (apertura, habilidad de interrelación personal, habilidad de comunicación, capacidad de empatía), y con los antecedentes académicos congruentes con esta tarea. Para lo anterior, fue definitiva la opinión de los facilitadores, especialmente los profesionales de psicología. DEL Por otra parte, la asignación a la función de tutoría se hace al inicio de cada ciclo escolar, por lo que, con base en las evaluaciones de los resultados concretos del tutor, se puede modificar su estatus, Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 57 �El programa tutorial de la FIME-UANL • Programación de al menos 5 entrevistas entre el tutor y sus estudiantes, por ciclo escolar. los profesores sobre la importancia de atender la formación integral de los estudiantes en la FIME. • Evaluación de la función del tutor, al finalizar cada ciclo escolar. • Actualización permanente de la actividad de los tutores y los resultados de las entrevistas, en una base de datos confidencial. La resistencia al cambio, especialmente para aceptar un programa como éste, dificulta su implantación. Es necesario documentar todo el proceso, a fin de facilitar las acciones futuras. AVANCES Y RESULTADOS BIBLIOGRAFÍA Desde la implantación del Programa Tutorial FIME pueden reconocerse los siguientes resultados: 1. ANUIES, Programas Institucionales de Tutoría, México, 2000. • Conformación de un cuerpo de tutores, con la formación y perfil deseables para la FIME • Establecimiento de un programa de inducción, paralelo al Curso Propedéutico ofrecido a los estudiantes de primer ingreso a la FIME • Asignación y adecuación de un área física que permita la atención a los estudiantes, en las mejores condiciones posibles • Establecimiento de un programa de entrevistas, calendarizado para cada estudiante • Identificación de problemas académicos o personales de los estudiantes 2. Rodríguez. Ma. Luisa, Orientación e intervención psicopedagógica, ediciones Ceac, S. A., España, 1995. 3. Rus Arboledas, Antonio, Tutoría, Departamentos de Orientación y Apoyo, Editorial Universidad de Granada, España, 1999. 4. Proyecto de Reforma Académica y Curricular, FIME-UANL 2000. 5. Reyes Tamez, et al. UANL-Visión 2006. Secretaría Académica, UANL. 6. Plan de Desarrollo Institucional de la FIME 1997-2006, FIME-UANL. CONCLUSIONES La retroalimentación obtenida por los profesores tutores de parte de los alumnos, así como de profesores de otras escuelas o instituciones educativas, valida nuestra opinión de establecer un programa específico para la FIME, diseñado en función de las características propias de la Facultad. La identificación de problemas académicos o personales en los estudiantes de la FIME, a través del Programa Tutorial, ha permitido sensibilizar a 58 Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 �Enredándose Normas Internacionales Fernando J. Elizondo Garza* La ingeniería en los tiempos modernos se basa en conceptos y procedimientos depurados en base a la discusión crítica de propuestas presentadas por personas u organizaciones las cuales son formalizadas, en algunos casos, en una norma. Existen normas avaladas por organizaciones industriales, militares o profesionales; existen normas con carácter voluntario u obligatorio a nivel nacional y existen también organismos internacionales que establecen normas aceptadas a nivel mundial. A continuación se presenta información para poder adquirir vía Internet normas a nivel internacional. ISO ANSI En virtud del Tratado de Libre Comercio y de la presencia de maquiladoras norteamericanas en México, las normas de los E.U.A. son manejadas con cierta frecuencia en el ámbito ingenieríl mexicano. El Instituto Nacional Americano de Normalización es la organización que *administra y coordina la normalización en los Estados Unidos de América. Fundada en 1918, la ANSI trabaja en coordinación con las principales organizaciones profesionales, industriales y militares en el establecimiento de normas estadounidenses, además de representar a los EUA, en organizaciones internacionales de normalización. La dirección en Internet de la ANSI es: http://www.ansi.org/ La Organización Internacional para la Normalización, ISO, con sede en Suiza, y la cual está integrada por representantes de los sistemas de normas de 140 países, ofrece, a través de su página en Internet ubicada en la dirección: http://www.iso.ch información sobre su estructura, políticas, servicios, productos y eventos. Además cuenta con un sistema de búsqueda que permite fácilmente localizar las normas de su interés aprobadas o en estudio por la ISO. Para adquirir normas cuenta con la “ISO Store” sistema en línea que permite la adquisición de norma y otras publicaciones. El correo electrónico de la ISO es: central@iso.ch Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 Para la distribución de sus normas ANSI trabaja con la NSSN, originalmente la National Standards System Network, que al ampliar su cobertura a nivel mundial continuó usando las siglas con el agregado “a National resource for global standards” y cuya dirección de Internet es: http://www.nssn.org/ * Director de la Revista INGENIERIAS fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx 59 �Enredándose: Normas internacionales La NSSN, a través de su sistema de búsqueda, ofrece en venta normas americanas, normas internacionales y normas de muchos países alrededor del mundo. Existen una serie de empresas dedicadas al manejo y venta de información técnico científica a través de Internet las cuales distribuyen normas a escala internacional. Como ejemplo a continuación se mencionaran dos casos. TECHSTREET La empresa Techstreet, se dedica a proveer información, herramientas ingenieriles y servicios electrónicos que apoyen y faciliten el trabajo de la comunidad científica e ingenieríl a nivel mundial. Techstreet, cuya dirección en Internet es: www.techstreet.com ofrece el servicio en red de venta de libros, normas, entrenamiento y software. En lo referente a normas, ofrece las normas de un gran número de organizaciones científicas, militares e industriales, las cuales pueden ser fácilmente localizadas con su sistema de búsquela, el cual lista las normas disponibles, mostrando su costo, ya sea para la norma impresa, de estar disponible, o para de la versión en archivo electrónico en PDF, el cual puede ser bajado directamente a su computadora personal tras el pago de la misma. Actualmente disponen en versión electrónica alrededor de 20,000 normas. 60 GLOBAL ENGINEERING DOCUMENTS La empresa GED, parte del consorcio Information Handling Services IHS, es uno de los principales distribuidores a escala mundial de normas, especificaciones, reglamentaciones y publicaciones técnicas desarrolladas por organizaciones y sociedades como: ANSI, API, ASME, ASQ, ASTM, AWS, BSI, CSA, DIN, EIA, Ford, GM, ICEA, IEC, IEEE, ISA, ISO, JSA. NEMA, SAE, y UL, entre muchas otras. La empresa afirma tener mas de 60,000 clientes en 120 países y atender más de mil solicitudes de documentos por día. La localización de las normas se efectúa a través de un sistema de búsqueda, ya sea por número de documento, o de palabra contenida en el título de la norma requerida GED ofrece, vía Internet, tres opciones para adquirir normas: versión impresa, versión electrónica recibida por la red (en caso de estar disponible) y CD´s con recopilaciones de normas de algunas organizaciones. También ofrece el servicio de puesta al día, ya sea a través de un boletín semanal o de un reporte específico para el cliente de acuerdo a sus requerimientos. La dirección en el WWW de la empresa Global Engineering Documents es: http://global.ihs.com y el correo electrónico de su filial en México es: global@ihs.com.mx Ingenierías, Junio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 �Eventos Primer Congreso Metal Mecánico Moisés Hinojosa* Los días 14, 15 y 16 de marzo se llevó a cabo el Primer Congreso Metal Mecánico en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Fue organizado por la Sociedad de Estudiantes de Ingeniero Mecánico Metalúrgico y la jefatura de la carrera. Hubo una serie de conferencias en las que se abordaron diversos temas relativos a la industria metal-mecánica, complementados con temas de investigación y desarrollo en diferentes áreas relacionadas con la manufactura y la ingeniería de materiales. El M. C. Jorge Ramírez, de la división de acero planos de HYLSA, abordó el importante fenómeno de la oxidación en aceros de bajo carbono. En una amena charla que suscitó gran interés, el Dr. José Talamantes, de NEMAK, expuso el tema “Desarrollo de aleaciones de aluminio para autopartes”. El Dr. Juan Aguilar, investigador de la FIME, ofreció un panorama de las técnicas modernas para el procesado de materiales cerámicos. La Dra. Idalia Gómez discutió la síntesis de materiales cementicios a partir de desechos industriales y agrícolas. “Los imprescindibles polímeros y sus particularidades”, la exposición del Dr. Virgilio González, investigador de la FIME, provocó buena participación de la concurrencia a través de sus preguntas. El Dr. Talamantes, de NEMAK, contestando preguntas de los asistentes. También en el marco del congreso se organizaron dos visitas a la empresas Riga S. A. de C. V y NEMAK S.A. de C. V. Ambas representaron una excelente oportunidad de conocer procesos de manufactura de la industria metal-mecánica. Como beneficio adicional para los estudiantes participantes se abrió la posibilidad de realizar estancias y prácticas profesionales en dichas empresas. De manera global, el congreso atrajo la atención de alumnos de distintas carreras y semestres. Fue notoria también la asistencia y participación de distinguidos catedráticos de la FIME. En general el evento permitió *a los estudiantes adquirir la experiencia de participar en un congreso donde se expusieron temas de vanguardia industrial, desarrollo tecnológico y de investigación, con lo que amplían el panorama que adquieren a través de sus estudios. Enhorabuena por este evento. La sociedad de estudiantes pretende que este congreso sea anual; que así sea. Todas las conferencias contaron con buena asistencia. * Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No. 12 Doctorado en Ingeniería de Materiales, FIME-UANL. 61 �Reconocimientos Luis Manuel Martínez Villarreal* I.- CUMPLIERON 30 AÑOS COMO MAESTROS M.C. Tomás Morales Quiñónez Ing. Artemio Abrego Treviño M.C. Sergio Alberto Ramírez Guzmán Ing. Juan Arnulfo Barrios Alonso Ing. Francisco Rivera Martínez M.C. Ciro Calderón Cárdenas M.C. Eudocio Rodríguez García M.C. Silverio Córdova Romero Ing. Reynold Rodríguez Garza M.C. Alfredo de la Garza González Ing. Ricardo Joel Salazar Garza M.C. Jesús Luis de la Torre Saldaña M.C. Adrián Salazar Vargas M.C. Roberto Elizondo Villarreal M.C. Jesús Valadez Botello M.C. José Estrada Rodríguez Ing. Blas Villalonga Roche M.C. Juan Fernández Díaz Ing. Juan José Villarreal Mata Ing. Felipe de Jesús Frutos Guerra Ing. Juan Gregorio Zamora Villarreal* M.C. Armando Páez Ordóñez M.C. Juan Diego Garza González M.C. René González Garza M.C. Joel González Marroquín M.C. Pedro Guerra García M.C. María Guadalupe Gutiérrez Alanis M.C. Laura López Chávez M.C. Enrique López Guerrero Ing. Rogelio Martínez Carvajal Ing. Sergio Héctor Martínez Elizondo M.C. Luis Manuel Martínez Villarreal M.C. Marco Antonio Méndez Cavazos II.- JUBILADOS Durante Junio 2000-Mayo 2001 se jubilaron los siguientes maestros de FIME: Ing. Artemio Abrego Treviño Ing. Roberto Arizpe Gilmore M.C. René González Garza M.C. María Guadalupe Gutiérrez Alanís Ing. Juan Antonio Jesús Lozano Pylypciow * 62 Secretario Administrativo de la FIME. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 �Luis Manuel Martínez Villarreal Lic. Leonardo Luna Cuéllar IV.- MENCIONES HONORÍFICAS AGO-DIC ´2000 Lic. Juana Alicia Martínez Aguirre Por su desempeño académico, también el 24 de mayo del 2001, recibieron una Mención Honorífica los siguientes alumnos. Ing. Rogelio Martínez Carvajal Lic. Julio César Méndez Cavazos Ing. René Mario Montante Pardo Ing. Epifanio Salas Rodarte Ing. Lorenzo Vela Peña M.C. Elva Villarreal Villarreal Ing. Julio Guillermo Villatoro Méndez III.- MÉRITO ACADÉMICO AGO-DIC ´2000 En ceremonia realizada el 24 de Mayo del 2001 se entregaron Reconocimientos al Mérito Académico a los alumnos que a continuación se listan. Se indica también la carrera y su calificación promedio. Sonia Marcela Treviño Navarro IAS 94.93 Dorali Gracia Eguren IAS 94.81 Juan Pablo Támez Guerra IAS 94.25 Gloria R. Camacho Cervantes IAS 94.17 Cristina A. Magaña González IAS 94.14 Viridiana Garibay Martínez ICC 93.33 Ernesto Emmanuel Lugo Esquivel ICC 93.03 Newton Salomón Ramírez 92.27 ICC Cesar Ojeda Betancourt IEC 94.64 David Omar Calles Arriaga IEC 94.14 José Alberto Noriega González IEC 93.82 Juan Paulo Cruz de la Cruz IAS 94.98 Mauricio Montelongo Puebla IEC 92.78 Jesús Enrique Páez Castillo ICC 94.44 Eleazar Salazar Hernández IEC 92.59 Joaquín Beas Bujanos IEC 96.28 José Ib Gumaro Garza Martínez IME 92.96 Ramiro Delgado IME 94.19 Héctor Eduardo Huerta Garza IME 92.52 Alejandro Barbarin Rodríguez IME 91.49 Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 63 �Titulados a nivel Maestría en la FIME Octubre 2000–Enero 2001 Roberto Villarreal Garza* Juan Rafael Cervantes Vega, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad en Potencia, “Protección en sistemas eléctricos”, 26 de Octubre del 2000. Mario Carrizales López, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Desarrollo y crecimiento de la micro y pequeña empresa”, 3 de Noviembre del 2000. Alberto Puerta Rivera, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Diseño, “Esfuerzos de trabajo para materiales ferrosos”, 04 de Diciembre del 2000. Dora María Vega Facio, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “Diagnóstico del desempeño escolar en la Facultad de Economía de la U.A.N.L.”, 11 de Diciembre del 2000. Alondra Yaraseth Vicencio Lagos, M.C. Administración, especialidad en Producción y Calidad, “Plan permanente de formación de instructores”, 7 de Noviembre del 2000. José Guadalupe Ríos Martínez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Electrónica, “Prácticas de laboratorio de teoría de control I”, 12 de Diciembre del 2000. Guillermo Farías Lara, M.C. Administración, especialidad en Finanzas, “Modernizar la tesorería de una empresa obteniendo una disminución de costos de servicios bancarios”, 15 de Noviembre del 2000. Raúl Escamilla Garza, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad térmica y fluidos, “Investigación, análisis y desarrollo de un manual para el diseño de un sistema oleodinámico“, 13 de Diciembre del 2000. Daniel Ramírez Villarreal, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Obtención de módulo de elasticidad y razón de poisson en diferentes grados de acero al silicio”, 15 de Noviembre del 2000. Moisés Espinosa Esquivel, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Obtención de módulo de elasticidad y razón de poisson en diferentes grados de acero al silicio”, 15 de Noviembre del 2000. Miguel Ángel Martínez Mendoza, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “Como invertir en la bolsa mexicana de valores”, 16 de Noviembre del 2000. Claudia Eugenia Ruvalcaba Oviedo, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “Ingeniería Financiera”, 22 de Noviembre del 2000. Ernestina Macías López, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Desarrollo de técnicas de cambios rápidos de producción para molinos formadores de tubería de acero”, 13 de Diciembre del 2000. * Alberto Frutos Guerra, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Térmica y Fluidos, “Investigación y análisis y desarrollo de un manual para el diseño de un sistema oleodinámico”, 13 de Diciembre del 2000. Julián Eduardo Hernández Venegas, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Electrónica, “Diseño de un sistema de televisión por cable en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica”, 15 de Diciembre del 2000. Antonio Rodríguez García, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Control, “Diseño de material didáctico para electrónica”, 15 de Diciembre del 2000. * 64 Sub-Director de Postgrado de la FIME-UANL. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 �Roberto Villarreal Garza Héctor Francisco Cienfuegos Frausto, M.C. Ingeniería, especialidad Telecomunicaciones, “Transmisión digital de telecomunicaciones”, 19 de Diciembre del 2000. José Manuel López Chuken, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “El proceso de la administración de recursos humanos frente al siglo XXI”, 24 de Enero del 2001. Josefat Gámez Gómez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia,”Conexión a tierra en sistemas eléctricos de distribución en corriente alterna y continua”, 22 de Diciembre del 2000. José Hernández Cervantes, M.C. Ingeniería Mecánica con especialidad en Térmica y Fluidos, “Investigación aplicada para el desarrollo de un sistema anticavitación y antinercia en un sistema de potencia oleohidráulica”, 26 de Enero del 2001. Armando Guadalupe Morales González, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “Impacto de los sistemas de información en la implantación de un sistema de calidad”, 22 de Diciembre del 2000. José Luis Calvo González, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Perfil requerido del egresado de ingeniería en electrónica y comunicaciones”, 26 de Enero del 2001. M.C. Daniel González González, Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Estudios sobre los factores administrativos que influyen en la consolidación de microempresas del ramo de mantenimiento industrial a maquinas de soldar”, 18 de Enero del 2001. María Magdalena Villarreal Medellín, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Liderazgo: Atributo principal de la enseñanza”, 19 de Enero del 2001. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 Ricardo Laureano Villarreal, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Térmica y Fluidos, “Investigación análisis y desarrollo de un manual para el diseño de un sistema neumático”, 29 de Enero del 2001. Jesús Villarreal Lozano, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Térmica y Fluidos, “Investigación, análisis y desarrollo de un manual para el diseño de un sistema neumático”, 29 de Enero del 2001. Benito Ávila Castro, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Diseño Mecánico, “Sistemas de sujeción y soporte mecánico”, 29 de Enero del 2001. 65 �Titulados a nivel Doctorado en la FIME Enero – Diciembre 2000 DRA. PATRICIA DEL CARMEN ZAMBRANO ROBLEDO Egresada en Noviembre de 1992 de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León como Ingeniero Mecánico Administrador. Obtuvo la Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales en el Posgrado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León en 1996. Catedrática de la FIME desde 1993. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores como candidato a Investigador Nacional a partir de Julio de 1997. Recibió el Reconocimiento al Mérito del Desarrollo Tecnológico del Estado de Nuevo León en Octubre de 1994. Título obtenido: Doctor en Ingeniería de Materiales. Nombre de la tesis: Utilización de la técnica de microscopía de imágenes de orientación para relacionar la microtextura de aceros laminados en caliente con la anisotropía. Fecha de examen: 10 Noviembre del 2000. 66 Asesor: Dr. Rafael Colás Ortíz. Resumen El objetivo de la tesis fue enfocado a establecer las relaciones existentes entre la distribución de orientaciones cristalinas y la anisotropía en las propiedades mecánicas en aceros laminados en caliente. El método utilizado para determinar las figuras de polos fue la microscopía de imágenes de orientación (OIM), que está basado en la determinación de la orientación de granos individuales mediante la medición de patrones de difracción de electrones retrodispersados (EBSP) obtenidos por microscopía electrónica de barrido (MEB). La textura de un material policristalino se define como la distribución de las orientaciones cristalográficas de los granos individuales. Estas distribuciones juegan un papel muy importante en las propiedades de un material, particularmente en metales, ya que la existencia de orientaciones preferenciales puede resultar en anisotropías heredadas a partir de la anisotropía intrínseca de un monocristal. Así por ejemplo, la dirección de fácil magnetización en monocristales de Fe es la dirección [100]. En la fabricación de laminas de Fe-3Si usadas en transformadores de potencia, el proceso es optimizado para que los granos de Fe en la lámina policristalina se orienten con su dirección [100] paralela a la dirección de laminación. La alineación de esta dirección con el campo magnético aplicado en los transformadores mejora enormemente la eficiencia de estos dispositivos. Este no es el único ejemplo, existen una gran diversidad de áreas donde los productos de acero con orientaciones preferenciales pronunciadas ofrecen ventajas notables tanto en el postprocesamiento como en su uso posterior. Ingenierías, Julio-Septiembre 2001, Vol. IV, No.12 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2001 Volumen Volumen de la revista 4 Número Número de la revista 12 Mes de publicación Mes cuando se publicó Julio-Septiembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2001, Vol 4, No 12, Julio-Septiembre Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/07/2001 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020775 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Bancos de distribución Controlar el ruido FIME Fractales Gigantismo https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20736/Ingenierias_2001_Vol_4_No_13_Octubre-Diciembre.pdf e3e1eee6773b9731ff4b0fd21e9ad05e PDF Text Text ����Editorial La investigación aplicada y el desarrollo tecnológico, prioridad nacional Ricardo Viramontes Brown* Actualmente en México hablar de investigación aplicada y/o desarrollo tecnológico ya no se escucha fuera de contexto sino más bien se ha ido asimilando y considerando como una necesidad nacional de primera prioridad, así se reconoce en los medios industriales, académicos y gubernamentales. Tal parece que las llamadas de atención que unos pocos hicieron hace unos cinco o seis años, ahora han encontrado eco. En México en las pasadas décadas, la actividad de la investigación aplicada y el desarrollo tecnológico (IAyDT) había caído en un sueño profundo pues los actores importantes no la tenían considerada como un valor real de independencia y por lo tanto no figuraba dentro de sus prioridades, se podían contar con los dedos de la mano, y ahora quizás unas pocas más, a aquellas empresas que han mantenido un constante esfuerzo aún a pesar de operar en un ambiente que no ha facilitado esta actividad. En ese entonces, el recurso disponible se destinó a llevar a cabo proyectos de investigación científica esencialmente de corte académico. Ahora, que constantemente somos invadidos por una serie de factores externos de todo tipo (tecnologías, productos, divisas, regulaciones ambientales, etc.) queremos reaccionar para proteger lo nuestro y nos damos cuenta que ya no es tan fácil, más aún, en algunos sectores de la industria nos estamos dando cuenta que los negocios que fueron muy exitosos ahora, de la noche a la mañana, ya no generan el beneficio esperado como es el caso de la industria que produce productos semiterminados o commodities. En este año se ha hablado mucho de mecanismos que están en proceso de ser instrumentados para incentivar el proceso innovador, los que buscan dar al industrial mexicano la posibilidad de tener una independencia tecnológica a través de desarrollar su propia tecnología y así llegar a ser él quien controle el destino de su propia empresa. Mencionaremos algunos de estos mecanismos: * Director de Investigación y Desarrollo HYLSAMEX, S.A. de C.V. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 3 �La investigación aplicada y el desarrollo tecnológico prioridad nacional • • • • Incentivos fiscales como deducciones de impuestos. Tener una banca que establezca sistemas apropiados de financiamiento para proyectos de innovación. Mejorar la oferta de recursos humanos calificados y laboratorios de universidades y/o centros especializados. Facilidades para equipar centros y laboratorios. La realidad, es que el camino recorrido para aspirar a tener estos mecanismos a la disponibilidad de los industriales ha sido muy largo y aún no termina, ya que a la fecha prácticamente no se ve la luz al final del camino. En este momento cabe la pregunta: ¿Debemos seguir esperando a que se instrumenten los mecanismos para incentivar la IAyDT? Yo creo que debemos considerar que estos mecanismos llegarán algún día y cuando lleguen se aprovecharán, pero sin embargo en el presente, se deberá seguir haciendo el esfuerzo; los que ya están desarrollando tecnología y los que quieren empezar, ubicados en la realidad actual, pues es importante considerar que las inversiones en IAyDT se recuperan en períodos del orden de 4 a 6 años tomando en cuenta que una muy buena proporción de los proyectos de desarrollo de tecnología requieren de un tiempo para demostrar que son viables técnica y económicamente (de 1 a 2 años), un período similar en su implementación y después, si todo sale bien, viene la recuperación. Bajo este escenario no es recomendable esperar a que los incentivos y otros mecanismos estén instrumentados para iniciarse en el desarrollo tecnológico pues de hecho, ya vamos muy tarde. Es muy recomendable definir proyectos utilizando al máximo la infraestructura existente tanto en centros y/o universidades y con paciencia aplicar para los apoyos existentes que aunque no son lo que se requiere para llevar a la industria mexicana a jugar en las grandes ligas, algo ayudan. Podemos decir que la necesidades de desarrollo tecnológico en la industria, en general, están bien identificadas y se sabe claramente hacia donde es prioritario dirigir el esfuerzo de investigación y desarrollo tecnológico, como un ejemplo de éstas se pueden mencionar: • Producir a menor costo. • Satisfacer la exigencia en la demanda de calidad. 4 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Ricardo Viramontes • • • • Encontrar soluciones a las limitaciones en la disponibilidad de la energía y materias primas. Cumplir y sobrepasar las exigencias ambientales. Reducir los montos de inversión. Procesos flexibles. El problema fundamental es que ubicándonos en el contexto mundial, nuestros competidores además de muchos elementos circunstanciales que hacen que sus productos lleguen a nuestro país a competir con menores precios y por lo tanto tenemos que competir en desventaja, pues en la mayoría de los países se cuenta con una cultura y una infraestructura establecida hacia la IAyDT y tienen un sistema de incentivos ya implementados en materia de investigación y desarrollo tecnológico. Crecer en el gasto destinado a IAyDT del 0.3% del PIB al 1% es un reto en el que todos tendremos que dar lo mejor: las Universidades preparando investigadores con este nuevo enfoque y orientando su infraestructura para dar servicio a la industria; la industria definiendo sus prioridades de acuerdo a una planeación tecnológica seria y aprovechando al máximo los servicios de las universidades; y el gobierno facilitando la disponibilidad de los recursos. Es tiempo de unir fuerzas y no conformarse con sumar, sino más bien multiplicar, para tratar de recuperar el tiempo perdido. Vienen épocas de grandes decisiones en donde se tendrá que transformar la gran industria pesada y rígida en unidades flexibles en condiciones de operación y tipo de productos. Para esto se requiere de mucha creatividad, tenacidad y paciencia. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 5 �El futuro de la revolución industrial♦ Gabriel Zaid * El capitalismo ♦comercial dejaba a los productores en el campo y a los artesanos en su casa. Fomentaba la protoindustria rural, encargando manufacturas, además de cosechas. Aprovechaba los tiempos libres del trabajo del campo para que los campesinos produjeran hilados, tejidos y ropa por cuenta del capitalista. El capitalismo industrial fue más allá: no se limitó a sacar del mercado la producción independiente, comprándola de antemano, sino que trató de abolirla, contratando como asalariados a los productores independientes y llevándoselos a trabajar bajo su techo, en grandes centros de producción. En vez de concentrar productos en sus bodegas, concentró personal y medios de producción en sus fábricas. Este traslado explica los horrores del primer momento. Muchos obreros acuden a la fábrica con todo su taller: sus hijos menores de edad como ayudantes, su herramienta casera, sus propios métodos de trabajo, los horarios sin límite de la La famosa foto de Lewis Hine, Niños mineros en un yacimiento de carbón, ca.1900. ♦ Artículo publicado en la Revista Letras Libres de mayo 2001 y reproducido con permiso del autor. 6 producción doméstica. Todavía a fines del siglo XIX, cuando Frederick W. Taylor (1856-1915) se pone a cronometrar los tiempos, movimientos y resultados de la simple operación manual de usar una pala en los patios de una fundición, cada paleador trabajaba con la pala que había llevado de su casa y con el método que llevaba de su casa. Taylor encontró palas de todas las formas y tamaños, que cada quien usaba a su manera, por ejemplo: con mucha paleadas ligeras de cinco libras o con pocas paleadas copeteadas de cuarenta libras. Analizó todos los aspectos de la operación, como ahora se estudian cuidadosamente los tiempos y movimientos más eficientes para las competencias deportivas. Llegó a la conclusión de que la paleada óptima era de aproximadamente 21 libras, que la forma óptima de la pala variaba según el tipo de material que se fuera a traspalear, que las palas debían* ser estandarizadas y provistas por la empresa, que el método de trabajo también debía ser estandarizado y provisto por la empresa, que eso permitía establecer cuotas diarias de producción muy superiores, pero alcanzables, y que debía pagarse un incentivo a los paleadores que las cumplieran; todo lo cual requería un departamento de planeación, medición y control de la producción. Así logró aumentar la productividad por paleador de 16 a 59 toneladas diarias y sus salarios en 63%. Así redujo el personal a la tercera parte y el costo de traspaleo por tonelada a la mitad. Lo cuenta en Principios de administración científica (1911), donde también señala que, de esta manera, el saber cómo se hacen las cosas pasó de los trabajadores a la empresa. Una vez puesta en marcha la productivitecnia, todas las operaciones, de todo tipo, en todos los campos de la actividad humana, han sido objeto de * Ingeniero, poeta y analista político. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Gabriel Zaid estudio, no sólo con cronómetros, sino con cámaras de video, pruebas de laboratorio, experimentos, simulaciones, estadísticas, computadoras y modelos matemáticos. Las soluciones para aumentar la productividad también han sido muy variadas, pero han predominado las que sustituyen energía muscular con motores: trabajo con capital. En los grandes patios de las grandes fundiciones, donde Taylor redujo la mano de obra con una pequeña inversión en palas, cronómetros y estudios, los paleadores remanentes han sido desplazados por unos cuantos operadores de palas mecánicas, montacargas y grúas gigantescas. Existen plantas químicas, y hasta mecánicas, tan automatizadas que no requieren personal de producción: sólo de mantenimiento. La administración científica ha llegado hasta la mismísima ciencia: en los laboratorios de investigación del genoma, muchos científicos han sido desplazados por máquinas analíticas. Paradójicamente, el gigantismo, que reúne a miles de personas en un centro de trabajo, se construye con el uso intensivo de capital, no de trabajo. Para que al productor independiente le convenga abandonar sus propios proyectos de producción y sus escasos recursos, sumándose a un gran proyecto con grandes recursos (donde no será más que un empleado), es necesario que le ofrezcan un sueldo muy superior a sus ganancias como microempresario. Para pagar en este nivel, hay que usar el trabajo en pequeñas dosis y hacerlo muy productivo con grandes dosis de capital. Lo cual sólo es posible si el capital es barato. La extraordinaria productividad del trabajo que se puede lograr con grandes dosis de capital se hace a costa de los rendimientos decrecientes del capital. Esto puede observarse en los censos económicos que estratifican los centros de trabajo por número de personas ocupadas. Las empresas más pequeñas Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 usan menos capital por hombre, pero le sacan más partido: producen más en proporción al capital, aunque menos por hombre (por eso pueden pagar tasas de interés agiotistas, pero no salarios altos). Las empresas mayores usan más capital que trabajo y producen más por hombre, pero menos en proporción al capital (por eso pueden pagar salarios elevados, pero no intereses altos). El capital concentrado en las grandes empresas produce menos (por unidad de capital) que en las pequeñas. De igual manera, en las estadísticas sociales, puede observarse que la concentración del patrimonio es mayor que la concentración de los ingresos: que el patrimonio rinde menos, a medida que se concentra. El capital disperso produce más que concentrado. Por eso, antes de la energía fósil, la mayor parte de la población mundial trabajaba por su cuenta o para un jefe que trabajaba por su cuenta. Había muy pocos jefes que fueran empleados: ejecutivos de las órdenes de jefes más altos. La aparición de las grandes estructuras piramidales, donde hay jefe de jefes de jefes, sólo fue posible con el subsidio de la energía fósil. El sector improductivo, que era, digamos, del 5% de la población ocupada, pudo subir, digamos, al 30%. Frederick W. Taylor (1856-1915) 7 �El futuro de la revolución industrial Pero no al 100%, porque es imposible que toda la población mundial consuma energía, materias primas, acuíferos, reservas biológicas, inversiones físicas amortizadas, créditos blandos y, en general, capital, con la misma intensidad que el sector piramidado. Por eso, fuera de las economías soviéticas, totalmente piramidadas por la fuerza de las armas, el sector piramidado no ha podido abolir la producción independiente. Nunca habrá recursos suficientes para absorber su personal: para equiparlo despilfarradamente, para extender a todos el consumo intensivo de recursos subsidiados. El nuevo tope está a la vista desde 1973, cuando aumentaron los precios del petróleo. Por ejemplo: el censo de población de los Estados Unidos mostró en 1980 una reducción de la concentración urbana. Las grandes ciudades y sus suburbios habían dejado de crecer, por primera vez en la historia. Hubo que imponer medidas para economizar energía. Así sucederá con todas las formas de progreso improductivo, a medida que el costo se tenga que pagar. El agotamiento de la energía fósil no terminará con las innovaciones, sino que les dará un nuevo rumbo: hacia las soluciones ahorradoras de capital. La racionalización del trabajo con dosis irracionales de capital tendrá que someterse a la racionalización del capital. El homo faber burocrático de los grandes centros de trabajo irá perdiendo importancia frente a un nuevo tipo de homo faber, más parecido al artesano medieval o el artista del Renacimiento, con recursos tecnológicos miniaturizados, pero intensivos de conocimientos. diversas innovaciones: el taylorismo, la electricidad, la electrónica, las computadoras, la biología molecular, las redes de internet, la nanotecnología. ¿Termina así la revolución industrial? Los conceptos históricos de revolución agrícola, urbana, comercial, industrial, son elásticos. Se refieren a grandes ciclos de innovación, cuyos comienzos y contenido no son muy claramente definibles. Hay quienes hablan de una revolución industrial de la Edad Media. También se habla de una segunda o tercera revolución industrial, en relación con Medio millón de años después de domesticar el fuego, los hombres descubrieron la energía fósil, hicieron grandes fogatas, organizaron danzas multitudinarias, se multiplicaron como nunca y quemaron en unos cuantos siglos la energía atesorada en millones de años. Si esto termina bien, como esperamos, la gran parranda pasará a la historia como un incidente pasajero en el desarrollo de la especie. 8 Lo que está claro es que en ciertas épocas se produce una intensificación de las innovaciones, y que los ciclos no terminan: bajan de intensidad y se funden con las siguientes olas. La revolución agrícola no ha terminado, después de la innovación fundamental que fue sembrar. Y, como el tiempo transcurrido entre cada ola se ha venido reduciendo, será difícil distinguir las que vienen. Estamos en una especie de revolución permanente. Lo que no puede ser permanente es la inyección excepcional de energía fósil y el despilfarro de capital. Las innovaciones con futuro tienen que ahorrar energía, agua, materias primas, daños al medio ambiente; aumentar la productividad laboral con muy poco capital; desarrollar soluciones de pocos kilos o de pocos gramos; eliminar la maquinaria, instalaciones y construcciones innecesariamente pesadas; reducir el transporte excesivo de personas y cosas; sustituir el transporte por las comunicaciones; reinventar la producción doméstica, la hospitalización doméstica, la automedicación, el estudio en casa y la educación permanente; reducir el tamaño de los centros de trabajo, las escalas de producción y almacenaje; producir en los lugares de uso o muy cerca; reducir la piramidación del poder y la administración; crear estructuras organizativas horizontales; favorecer las microempresas y microinstituciones. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Estructura y compatibilidad de mezclas de poliamidas con quitina y quitosán♦ Virgilio A. González, Carlos A. Guerrero, Ubaldo Ortiz Méndez* Abstract This work presents a comparative study about the compatibilization of four binary blends with slight differences on their chemical structure. The natural polymers chitin, QA, and chitosan, QN, are blended with polyamide 6, PA6, and polyamide 66, PA66. The results, obtained by means of differential scanning calorimetry, infrared spectroscopy and light and scanning electron microscopy, give the following compatibilization sequence: PA6/QN ≈ PA66/QN > PA6/QA > PA66/QA. This behavior could be related to the ability of QN to form hydrogen bonds and also to the capability of packing of PA66.♦ Fig. 1- Estructuras químicas de la quitina y el quitosán. Keywords: chemical structure, compatibilization, chitin, chitosan, polyamide. Fig. 2- Estructuras químicas de las poliamidas 6 y 66. INTRODUCCIÓN Entre los materiales compuestos naturales, los exoesqueletos de camarones y cangrejos revisten gran importancia por su abundancia como desperdicio de la industria pesquera,1,2 siendo de gran interés científico debido a las interacciones químicas que presentan entre los polímeros que los componen, quitina (QA) y quitosán (QN), con proteínas. Aunque se sabe que en estas interacciones contribuyen sales inorgánicas como los carbonatos de calcio y magnesio,3 resulta atractivo estudiar el efecto de las diferencias estructurales entre la QA (Poly-N-acetyl-Dglucosamina) y su derivado el QN (QA desacetilada), figura 1, con otros polímeros, entre ♦ Trabajo galardonado con el premio de investigación UANL 2000 en la categoría de Ingeniería y Tecnología, entregado en la sesión solemne del H. Consejo Universitario de la UANL del 12 de septiembre 2001. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 los cuales, debido a su similitud estructural con las proteínas, destacan las poliamidas, este estudio resulta aún más interesante si escogemos dos poliamidas que tengan muy pequeñas diferencias estructurales, como los son la poliamida 6 (PA6) y la poliamida 66 (PA66), figura 2. De acuerdo a la termodinámica de mezclas de polímeros de Flory-Huggins,4,5 la miscibilidad y compatibilidad de dos polímeros está condicionada esencialmente a la formación de interacciones específicas entre ellos que contribuyan a disminuir o hacer negativa la entalpía de mezclado (∆Hm). La * formación de puentes hidrógeno entre macromoléculas de dos substancias diferentes está en competencia con la formación de puentes hidrógeno con otras moléculas de la misma especie, estas últimas interacciones no contribuyen con ∆Hm. * DIMAT-FIME-UANL. 9 �Estructura química y compatibilidad de mezclas de poliamidas con quitina y quitosán Es de esperarse entonces que la fuerza de los puentes hidrógeno y los efectos estéricos sean determinantes de la compatibilidad y miscibilidad de dos polímeros. Un análisis de la estructura de la QA, muestra que ésta puede formar cuatro tipos diferentes de puentes hidrógeno, estos son: a) Entre dos grupos hidroxilo (HO----HO), b) Entre el hidrógeno del grupo amida y los oxígenos de los grupos hidroxilo (HO---HN) c) Entre los hidrógenos de los hidroxilo y el grupo carbonilo (C=O----HO) d) Entre el hidrógeno sobre el nitrógeno de la amida y el grupo carbonilo(C=O----HN). Ya que la desacetilación de la QA para obtener QN implica la desaparición de grupos carbonilo, en el QN hay un número menor de puentes hidrógeno posibles en los que intervienen los grupos carbonilo (C=O----HO y C=O----HN), los cuales son más fuertes que cualquiera de los otros enlaces hidrógeno, por lo que en mezclas con otro polímero, esperaríamos que el QN sea más efectivo en la formación de puentes hidrógenos que contribuyan a la ∆Hm. en cambios considerables en la capacidad para empaquetárselo que se traduce en el hecho de que la PA66 tiene una temperatura de fusión considerablemente superior que la PA6, debido a que este mejor empaquetamiento resulta en una formación de puentes hidrógeno más eficiente que en la PA6. Por lo tanto, es de esperarse que al mezclar estas poliamidas con otros polímeros, sea más difícil para el caso de la PA66 cambiar los puentes hidrógeno entre moléculas de poliamida, por puentes hidrógeno entre moléculas de polímeros diferentes. Como se estableció en párrafos anteriores, la miscibilidad y/o compatibilidad entre dos polímeros es causada generalmente por la presencia de interacciones específicas entre ellos, de las cuales los puentes hidrógeno pueden ser detectados por técnicas espectroscópicas,6-8 manifestándose como el corrimiento o ensanchamiento de las bandas de absorción infrarroja (FTIR) de los grupos funcionales involucrados. Por otra parte, los cambios en potenciales químicos se traducen en el decremento de las temperaturas y entalpías de fusión además de corrimientos en las temperaturas de transición vítrea, fenómenos que se pueden analizar mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC). Por otra parte el grupo acetilo de la QA puede presentar un impedimento estérico para la formación de puentes hidrógeno en los que intervenga el grupo hidroxilo vecino o el hidrógeno amínico, lo que resulta también en una desventaja relacionada a la compatibilidad y miscibilidad con otros polímeros. La tendencia de los polímeros a separarse a niveles macroscópicos cuando no hay compatibilidad y a mezclarse a niveles microscópicos cuando se presenta la miscibilidad, hace factible el uso de técnicas microscópicas en la evaluación de la miscibilidad de las mezclas. Entre las poliamidas 6 y 66, la única diferencia estructural es la distribución de los grupos metileno entre los grupos amida. Mientras que la PA6 tiene invariablemente 5 grupos metileno entre los grupos amida, en la PA66 se alternan 6 y 4 grupos metilenos, sin embargo estas diferencias se traducen En este escrito, se presentan los resultados de un estudio comparativo, estructural (FTIR), termodinámico (DSC) y morfológico (microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido o SEM), de la compatibilidad de las mezclas binarias QN/PA6, QA/PA6, QN/PA66 y QA/PA66. 10 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Virgilio A. González, Carlos Guerrero, Ubaldo Ortiz Méndez PARTE EXPERIMENTAL Materiales Se utilizaron PA6 grado fibra en forma de granza (o pellet) de Celanese Mexicana y PA66 grado inyección en también en forma granza de BASF (Ultramid A5), ambas poliamidas sin aditivos. La QA y el QN, este último con 72 % de grado de desacetilación ambos en forma de hojuelas extraídos de caparazón de cangrejo se adquirieron de Sigma Co. Caracterización de materiales Las poliamidas se caracterizaron en cuanto a pesos moleculares mediante separación por elusión en columna (SEC) de sus derivados trifluoroacetilados9 utilizando un cromatógrafo Waters GPC-150C, en cuanto a transiciones físicas mediante calorimetría diferencial de barrido usando un analizador térmico DuPont 1090 con una celda base DSC estándar a 10 °C/min en atmósfera de N2 a 100 ml/min. Los resultados se muestran en la tabla I Tabla I.- Características de peso propiedades térmicas de las poliamidas molecular y La QA y el QN se caracterizaron en cuanto a grado de desacetilación mediante espectroscopía de infrarrojo de acuerdo a la técnica reportada por Moore14 y Domzy15 utilizando un espectrofotómetro FTIR Nicolet 710. En cuanto a pesos moleculares se utilizó viscosimetría capilar en sistemas de disolventes para los que se encuentra reportados los valores de las constantes de Mark-Houwink, esto es: un buffer de CH3COOH 0.2 M / CH3COONa 0.1M para el QN16,17 y ácido fórmico para la QA18 la cual se solubilizó mediante procedimientos previamente establecidos. Los resultados de esta caracterización se muestran en la tabla II. Tabla II. Características de desacetilación de la QA y el QN Muestra a peso molecular GD (%) [η] g/dl Mv (g/mol) b 49 14.36 840,100 c 79 4.04 502,600 QA QN FTIR según Moore 14 y a) Obtenido por 15 Domszy and b) Constantes de Mark-Houwink reportados por 18 Muzzarelli c) Constantes de Mark-Houwink reportados por 17 Rathke and Hudson Muestra PA6 PA66 Mn 46,800 38,500 Mw 80,600 91,000 MWD 1.72 2.37 Tg (ºC) 45.3 51.7 Las muestras de QN y QA se analizaron en forma de película con un difractómetro de rayos-X Siemens D-5000, usando como portamuestras una cámara de polvos y un detector de centelleo. Tm (ºC) 209.3 255.2 Preparación de las mezclas ∆Hm (cal/g) 14.3 11.0 Las mezclas se prepararon por evaporación de disolvente en una caja Petri, a partir de 10 ml de disoluciones al 1% en ácido fórmico y a una temperatura de 30 °C. Se prepararon mezclas de PA6/QN, PA66/QN, PA6/QA y PA66/QA en todo el intervalo de composiciones (0/100 - 100/0). Una vez formadas las películas, éstas se lavaban repetidas veces con agua destilada y se secaban en (1-λ) (%) 31 a 18 a a) para el cálculo del grado de cristalización, se utilizaron las entalpías de fusión al equilibrio reportadas 10 11 por Magill e Inoue La quitina soluble en ácido fórmico, se obtuvo mediante el procedimiento por tratamiento con álcali descrito previamente.12,13 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 11 �Estructura química y compatibilidad de mezclas de poliamidas con quitina y quitosán un liofilizador, almacenándose en un desecador con pentóxido de fósforo para su análisis posterior. Caracterización de las mezclas La caracterización calorimétrica se realizó mediante DSC bajo las condiciones ya mencionadas y en un intervalo de temperaturas entre -150 °C y 300 °C. Antes de hacer el análisis espectroscópico, las mezclas se secaban por tratamiento térmico19 a 160 °C durante 3 min., y después mediante FTIR en condiciones instrumentales de resolución de 2 cm-1 y 65 barridos se obtenían los espectros correspondientes. El análisis morfológico se hizo utilizando un microscopio óptico Olympus con luz polarizada a amplificaciones entre 50X y 500X y un microscopio electrónico de barrido Phillips XL-30 con detector de rayos-X EDX a amplificaciones de hasta 10,000X. Para su observación en el SEM las muestras fueron recubiertas con Au/Pd, observando siempre la cara de las películas que no estuvieron en contacto con el vidrio. RESULTADOS Y DISCUSIÓN formar puentes hidrógeno, por lo que es de esperarse de este último un mayor carácter higroscópico. La deshidratación de estos materiales, observada mediante termogravimetría, figura 3, muestra que originalmente el QN contiene el doble de agua que la QA. En el análisis DSC de muestras calentadas a diferentes temperaturas,19,20 (figura 4), encontramos que este contenido de agua siempre es mayor en el QN. Evidencias que apoyan al análisis estructural. Fig. 3. Curvas termogravimétricas de la quitina y el quitosán. Análisis preeliminar A simple vista, las disoluciones de todos los polímeros y sus mezclas resultaron ser homogéneas y transparentes, pasando de incoloras a ligeramente amarillentas al aumentar el contenido de QA o QN; las películas obtenidas fueron translúcidas y rígidas, reblandeciéndose al ser sumergidas en agua. Los difractogramas de rayos-X de las películas de QA y QN no mostraron ningún pico que indicara orden cristalino descartando así que futuras observaciones al microscopio fueran influenciadas por la presencia de cristales de estos biopolímeros. Análisis calorimétrico Del análisis estructural de la QA y el QN se puede prever una mayor capacidad del QN para 12 Fig.4. Efecto del tratamiento térmico por 3 minutos sobre la entalpía de deshidratación de la quitina y el quitosán. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Virgilio A. González, Carlos Guerrero, Ubaldo Ortiz Méndez La figura 5 muestra cuatro trazas calorimétricas, una por cada tipo de mezcla, apreciándose en ellas dos endotermas, la de baja temperatura asignada a la deshidratación y la segunda correspondiente a la fusión de la poliamida.19,20 Se puede apreciar que al aumentar el contenido de poliamida, la intensidad relativa de la endoterma de deshidratación respecto a la de fusión disminuye; además observamos que es necesario hacer un análisis meticuloso de la entalpía de fusión (∆Hm), de las mezclas de PA66/QN, ya que inmediatamente después de que funde la PA66, inicia la degradación del QN. mediante la cual en cualquier momento se puede determinar ∆Hd usando una sola función lineal de la composición, mientras que en las demás muestras hay un cambio de pendiente aproximadamente al 50% de composición lo cual se podría asociar con una inversión de fases. En el análisis de las endotermas de fusión, se encontró que la PA6 y la PA66 mantuvieron una temperatura de fusión (Tm) constante e independiente de la composición (PA6: Tm = 219.5 ± 0.6 °C, PA66: Tm = 257.8 ± 1.3 °C). Las entalpías de fusión observadas (∆Hobs), en las mezclas se normalizaron al contenido de poliamida al dividir sus valores entre la fracción peso de poliamida presente, y se graficaron en función de la composición (figura 7), apreciándose que a excepción de las mezclas de PA66/QA, todas muestran un abatimiento de la entalpía de fusión de la poliamida correspondiente en función del contenido de biopolímero. Fig. 5- Curvas DSC de cuatro mezclas estudiadas.(a) PA6/QN 50/50, (b)PA6/QA 70/30, (c) PA66/QA 60/40 y (d) PA66/QN 70/30. Los resultados del cálculo de las entalpías de deshidratación (∆Hd) de las mezclas se presenta en forma gráfica en la figura 6 donde se puede apreciar que la presencia de QN o QA en concentraciones bajas (< 50%) hace que aumente en forma más o menos lineal el contenido de humedad en las mezclas con cualquiera de las poliamidas, sin embargo en las muestras PA6/QN este comportamiento se mantiene en todo el intervalo de composición, pudiendo aplicar la regla de aditividad Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 Fig. 6. Efecto del contenido de QA o QN en la entalpía de deshidratación de sus mezclas con las poliamidas PA6 y PA66. 13 �Estructura química y compatibilidad de mezclas de poliamidas con quitina y quitosán energías de los puentes hidrógeno preexistentes. Por otra parte, las mezclas de las poliamidas con QA solo mostró las modificaciones de los espectros resultado del traslape de las bandas correspondientes a los polímeros que componen las mezclas (figuras 8 y 9). Fig. 7. Efecto del contenido QA o QN sobre la entalpía de fusión normalizada de las poliamidas PA6 y PA66. El abatimiento en ∆Hm es un indicador de que: o se ha alterado el potencial químico en la fase de poliamida de las mezclas lo suficiente como para alterar el comportamiento de cristalización, o bien que parte de la poliamida ha pasado a otra fase, disminuyendo así la cantidad de poliamida como fase pura y por lo tanto el porcentaje de poliamida cristalizada en relación con la masa total de muestra disminuye. Esta última suposición se ve fortalecida por el hecho de que la temperatura de fusión de ambas poliamidas no se ve desplazada al añadirle el biopolímero. Fig. 8 Espectro FTIR de mezclas de PA6/QA en muestras con bajo contenido de QA Análisis espectroscópico En el análisis de infrarrojo, la presencia de PA6 en el QN produce un corrimiento de la banda de la amida del QN (1655 cm-1) de hasta 29 cm-1 hacia la región de menor energía,18 por su parte el PA66 produce solo un ensanchamiento de esta banda.19 Así, podemos decir que mientras que en las mezclas PA6/QN se forman puentes hidrógeno entre macromoléculas de polímeros diferentes, más fuertes que los que originalmente había entre moléculas de QN, el efecto del PA66 parece ser solamente de un aumento en la distribución de 14 Fig. 9 Espectro FTIR de mezclas de PA6/QA en muestras con alto contenido de QA. Así las evidencias calorimétricas y espectroscópicas indican que en las mezclas entre las poliamidas y el quitosán se producen interacciones entre los polímeros lo suficientemente Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Virgilio A. González, Carlos Guerrero, Ubaldo Ortiz Méndez grandes como para alterar tanto las entalpías de fusión de las poliamidas como los espectros de infrarrojo, aunque en el caso de la PA66 el efecto sobre este último es menor que el de la PA6, indicando posiblemente una menor compatibilidad en las mezclas PA66/QN que en las mezclas PA6/QN. Análisis morfológico Al observar la morfología de las mezclas, se encontró que en las muestras de PA66/QA la segregación en todo el intervalo de composición es evidente y casi macroscópica (figura 10), indicando una nula compatibilidad entre estos polímeros, mientras que en las mezclas PA6/QA se observan al microscopio óptico morfologías esféricas (figura 11), algunas de las cuales muestran la cruz de malta característica de las eferulitas. Fig. 10. Imagen del microscopio óptico con luz polarizada a 500X de la mezcla PA66QA : 50/50. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 Fig. 11. Imagen del microscopio óptico con luz polarizada a 500X de la mezcla PA6/QA : 70/30 Las imágenes de SEM de las mezclas PA6/QA, (figura 12), muestran claramente dos morfologías, de las cuales podemos deducir al compararlas con la imagen de microscopía óptica (figura 11), que son una amorfa formando glóbulos bien delimitados y que aparecen en la imagen de microscopía óptica como regiones grises por no desviar el plano de luz polarizada y la otra en forma de discos, seguramente semicristalina y responsable de las regiones brillantes en la figura 11, las cuales eventualmente forman la cruz de malta. La forma de estos discos se puede apreciar mejor en mezclas con menor contenido de quitina como en la figura 13, donde podemos suponer21,22 que la forma de cono que se observa, es debida a que durante el secado de la película, la parte superior de las morfologías queda afuera de la disolución, deteniendo el crecimiento esferulítico, mientras que la parte inferior, aún dentro de la disolución continua creciendo. 15 �Estructura química y compatibilidad de mezclas de poliamidas con quitina y quitosán observaciones FTIR, no hay interacciones puente hidrógeno significativas. En el caso de las mezclas entre las poliamidas y el QN, las morfologias presentes son muy diferentes a las mezclas con QA, en el caso de las mezclas PA6/QN se han observado estructuras más o menos esféricas en todo el intervalo de composición (figuras 14 y 15), las cuales se han interpretado19 como esferas de poliamida semicristalina encapsuladas en quitosán amorfo y embebidas en una fase continua de una mezcla de quitosán y algo de poliamida amorfa dispersa. Fig. 12. Imagen de SEM a 730X de la mezcla PA6/QA : 85/15. Fig. 13. Imagen de SEM a 1,200X PA6/QA 70/30 de la mezcla. De cualquier manera, morfológicamente, podemos diferenciar claramente las mezclas PA66/QA como de nula compatibilidad y las mezclas PA6QA con una mayor compatibilidad, lo que se traduce en segregaciones de componentes con la formación de dos fases de dimensiones casi macroscópicas en la primera y microscópicas en la segunda, en esta última una fase semicristalina y una fase amorfa, entre las que: de acuerdo a las 16 Fig. 14. Imagen de microscopía óptica con luz polarizada a 200X de la mezcla PA6/QN : 85/15 Esta morfología es completamente diferente a la observada en las mezclas PA66/QA, donde se encuentran estructuras fibrilares cuya forma cambia con el contenido de quitosán (figuras 16 y 17), y cuya composición química no ha sido elucidada. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Virgilio A. González, Carlos Guerrero, Ubaldo Ortiz Méndez Fig. 17. Imagen SEM de la muestra PA66/QN 15/85 mostrando estructura fibrilar. Fig. 15. Imagen de microscopía electrónica de barrido de la muestra P06/QN : 40/60 recubierta con Au/Pd a 3233X de amplificación. Observaciones finales Las morfologías encontradas en las mezclas de cualquiera de las poliamidas con quitosán, refuerzan las observaciones hechas por FTIR y DSC de una mayor compatibilidad por la presencia de interacciones puente hidrógeno que las mezclas con quitina y los resultados obtenidos tanto calorimétricos, de FTIR como morfológicos indican diferencias cualitativas en las interacciones PA6/QN y PA66/QN aunque no permiten diferenciar en forma definitiva en grado de compatibilidad. Fig. 16. Imagen SEM de la muestra PA66QN : 50/50 mostrando esferas embebidas en matriz fibrilar. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 Por lo antes expuesto, podemos establecer como orden de compatibilidad de las mezclas, el siguiente: PA6/QN ≈ PA66/QN > PA6/QA > PA66/QA. 17 �Estructura química y compatibilidad de mezclas de poliamidas con quitina y quitosán Es interesante notar que la presencia de un mayor contenido de grupos acetilo en la quitina (51%) que en el quitosán (21%) se traduce en una disminución de la compatibilidad, lo que nos mueve a pensar que además del impedimento estérico que pudieran presentar los grupos acetilo para la formación de puentes hidrógeno y aunque se supone que la desacetilación de los grupos oxiránicos es al azar, posiblemente un 50% de desacetilación represente una regularidad estructural (probablemente de grupos desacetilados alternados), con relación al quitosán, que permite un mejor acomodo de las moléculas del biopolímero y por ende mayor dificultad para que las poliamidas rompan las interacciones entre sus moléculas. Sin embargo este fenómeno debe ser estudiado posteriormente mediante técnicas como RMN en estado sólido. De nuevo, el mejor empaquetamiento que puede tener la PA6 con relación a la poliamida 66 (que se traduce en una temperatura de fusión mayor en esta última), hace que se observe un cambio dramático de compatibilidad con la quitina, mientras que la PA6 puede considerarse compatible con la QA debido a la uniformidad de su morfología (aunque sin interacciones puente hidrógeno), la mezcla PA66/QA es notoriamente incompatible. Estas diferencias estructurales de las poliamidas no permite establecer un orden de compatibilidad de éstas con el quitosán, pero sí se traduce en diferencias morfológicas radicales, como lo son estructuras fibrilares en las mezclas PA66/QN y de esferas encapsuladas en las mezclas PA6/QN. Hay que hacer notar que las morfologías como las mostradas en las figuras 15 y 17 son atractivas en la búsqueda de aplicaciones que involucren la separación de contaminantes (como metales pesados y otros), ya que el área de superficie en las esferas de la figura 15 es de quitosán, el cual tiene 18 propiedades quelatantes, mientras que la estructura fibrilar mostrada en la figura 17 plantea como posibilidad la conectividad de los poros entre las fibras lo que implicaría que podrían ser usadas como filtros con propiedades quelatantes. CONCLUSIONES Pequeñas diferencias estructurales en los polímeros que componen mezclas binarias, se traducen en cambios apreciables en compatibilidad. Utilizando las técnicas de DSC, FTIR y microscopías óptica y electrónica de barrido, es posible diferenciar los grados de compatibilidad de las mezclas de las poliamidas 6 y 66 con quitina (GD = 49%) y con quitosán (GD = 79%). El orden de compatibilidad propuesto es: PA6/QN ≥ PA66/QN > PA6/QA > PA66/QA, el cual puede explicarse por la mayor capacidad de empaquetarse de la PA66 que la PA6, la habilidad de formar puentes hidrógeno de los polímeros involucrados, y el efecto estérico de los grupos acetilos en la quitina. De esta manera se alcanza el objetivo propuesto al corroborarse la hipótesis planteada y encontrar morfologías en las mezclas compatibles que se pueden considerar interesantes en la búsqueda de aplicaciones en membranas para purificación de efluentes contaminados. BIBLIOGRAFÍA 1. W. Glasser, H. Hyoe, Ed., Viscoelasticity of Biomaterials, American Chemical Society, Washington, D.C. (1992) 2. R.A.A. Muzzarelli, Natural Chelating Polymers: Alginic Acid, Chitin and Chitosan, Pergamon Press, Oxford (1973) 3. S. Zhang and K. E. Gonzalves, J. Appl. Polym. Sci., 56, 687, (1995) Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Virgilio A. González, Carlos Guerrero, Ubaldo Ortiz Méndez 4. P. J. 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La información que se pudo obtener *sobre la Gamitadera original es la siguiente: Keywords: sound. aerophone, Mexico, spectrogram, INTRODUCCIÓN Este estudio es un ejemplo ilustrativo de acciones recomendadas en estudios anteriores del autor,1 y 2 para comprobar la efectividad y la relativa sencillez de una metodología propuesta, analizando casos específicos de aerófonos mexicanos relevantes. El caso seleccionado es un extraordinario aerófono de barro que se encuentra en exhibición en una vitrina de una sala del Museo de Antropología de Xalapa, Veracruz, mismo que ha sido designado como Gamitadera. El análisis es virtual porque se hace mediante réplicas experimentales como la mostrada en la figura 1, y la visualización de las frecuencias de los sonidos que pueden producir, utilizando espectrogramas digitales. Fig. 1. Réplica de aerófono de barro quemado “Oaxaca” (11 cm de largo). 20 Fue descubierta por el arqueólogo Marco Antonio Reyes López, exinvestigador del Instituto de Antropología de la Universidad de Veracruz, quien nos informó que fue recogida en un muestreo superficial de 1970, realizado en San Pedro, cabecera municipal de Soteapan. Los estratos inferiores de ese sitio son Olmecas, pero los objetos superficiales tienen influencia Teotihuacana de 600900 d.c. Está elaborado con barro arenoso de esa zona situada al sur de la Ciudad de Veracruz, que cuando se quema es rojo, lo que indica que tiene mucho óxido de fierro. Se ignora su designación antigua. Su designación actual se relaciona con la costumbre de esa región de llamar gamitos a los venados con una mancha blanca en la frente o de cola blanca. Para los cazadores, gamitear significa hacer el sonido del animal pequeño para atraer al macho o hembra adultos para cazarlos. Dicen que el caribú de Canadá, mayor que el venado, emite un sonido parecido. Los empleados del Museo de Antropología de Xalapa, que han escuchado los sonidos producidos por la Gamitadera original, dicen que se parecen al rugido del ocelote o jaguar o a los sonidos que producen las aves de rapiña como el buitre. A algunos se les enchina el cuero y se les paran los pelos, cuando escuchan sus sonidos. No se han encontrado fotografías, radiografías o sonidos grabados del instrumento. Parece que Antonio Zepeda grabó sus sonidos pero no se ha podido entrevistar ni localizar sus grabaciones. No ha sido analizado formalmente, ni desde el punto de vista de la organología ni de la acústica y no hay * Investigador en acústica, especialista en instrumentos prehispánicos de viento. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Roberto Velázquez Cabrera publicaciones disponibles sobre ese extraordinario aerófono. De la rica organología de esa zona, sólo se ha encontrado un estudio específico, que fue realizado desde el punto de vista musical: el de Charles Boiles,3 sobre la flauta cuádruple Tenennexpan, con fotos de Francisco Beverido. El único documento público donde se hace referencia a ese aerófono es un artículo de Susan Rawcliffe,4 quién ha analizado flautas antiguas, y construido y tocado sus esculturas sonoras de cerámica por cerca de 25 años. En su artículo incluye un breve análisis sobre la Gamitadera, que ella llama "chamberduct flute". Comenta que tiene un tubo de salida situado alrededor del hoyo de salida, y el tubo resonador agregado tiene una larga apertura lateral para permitir variaciones limitadas de tono. En su opinión el sonido de este instrumento es extraordinario y variado. Incluye una descripción de los sonidos que es difícil de traducir con pocas palabras, mismo que a la letra dice: "from a raspy throat gurgle to a wreching cry" dependiendo de las prácticas de construcción y desempeño. En su artículo incluyó un conjunto de dibujos con vistas de cortes de aerófonos (que ella llama flautas) de varios museos y colecciones, elaborado por el artista Jim Grant sobre la base de un cuidadoso análisis visual de los instrumentos realizado por ella misma y entre los que se contempla el de la Gamitadera. El dibujo de la Gamitadera (que no conocía) y los comentarios de Susan Rawcliffe, me motivaron para hacer el viaje a Xalapa. Don Brígido Lara,5 quién es uno de los mejores escultores de réplicas de arte antiguo mexicano con cerca de 50 años de experiencia artesanal y que ahora trabaja en el Museo de Antropología de Xalapa, opinó que el barro utilizado en la Gamitadera original es del mismo lugar y similar al material que él usa. También mencionó que no es fácil la elaboración de réplicas que suenen bien. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 ANÁLISIS. Habiendo observado la Gamitadera original en su vitrina y con la ayuda del dibujo de Sisan Rawcliffe y de Don Brígido Lara se elaboró un boceto con la vista de un corte, que muestra su estructura y componentes interiores (figura 2). Fig. 2. Boceto de la vista lateral del corte de la Gamitadera. Componentes: 1. Primer cámara resonadora en forma de dona aplanada en el centro. 2. Segunda cámara de forma globular. Resonadora principal o cámara de oscilación. 3. Tercer cámara resonadora de forma tubular. 4. Pequeños huecos. a. Primer orificio central, de entrada de aire de soplado o insuflación. b. Segundo orificio central, de entrada a la cámara resonadora globular. c. Canal de salida hacia el tubo resonador. d. Orificio de salida final. Basándose en el boceto anterior, se elaboró un conjunto de réplicas (figura 3) utilizando varios tipos de barro, entre los que se incluyen los proporcionados por Brígido Lara y por Mario y Gregorio Cortés de Santo Cruz de Arriba, Texcoco del estado de México (ellos son los más 21 �Análisis virtual de la gamitadera experimentados flauteros de barro), y uno de Oaxaca que se vende en la Ciudad de México. Los tres barros son muy buenos. Los dos primeros, son arenosos, excelentes para disminuir la posibilidad de cuarteaduras en piezas grandes. El último, es bueno para piezas pequeñas con detalles minuciosos y para obtener superficies pulidas o bruñidas. Fig. 3. Réplicas de barro. Las réplicas fueron hechas con la ayuda de moldes esféricos, para formar la cámara principal (2) y con ayuda de un carrizo y las manos se moldeó el tubo resonador. El resto se terminó con técnicas de pastillaje y pegado de las piezas. Con un palito redondo y picudo se perforaron y terminaron los hoyos. Se trato de obtener réplicas con pequeñas variaciones en su forma y dimensiones, para ver sus efectos. La forma de generación de sus sonidos es similar a la de los de viento o “de fuelle de aire”, como los llama José Luis Franco,6 quien los analizó por más de 10 años. Él es uno de los pocos que han escrito sobre la rica organología de la Cultura Totonaca7 pero no incluyó en sus publicaciones a la 22 Gamitadera, posiblemente por su descubrimiento reciente. De acuerdo a su explicación (adaptada a éste aerófono), su funcionamiento sería: La corriente de aire se introduce por el orificio de entrada (a) y se dirige al orificio de entrada (b) y a la cámara de oscilación.2 En ella el aire se comprime hasta que llega el momento en que la presión dentro de ella es igual a la presión del aire que se está soplando, entonces ya no entra más aire a la cámara,2 pero el aire que se está soplando jala más aire y llega el momento en que dentro de la cámara2 hay menos presión que la del soplo; entonces entra más aire dentro de la cámara2 hasta que vuelve a nivelarse la presión con el soplo. Este ciclo se repite indefinidamente produciéndose el sonido. Lo anterior no es suficiente para explicar las diferencias en los sonidos producidos, entre los de la Gamitadera y los convencionales de fuelle de aire, ya que difieren notablemente. Tampoco incluye los otros elementos organológicos que se incluyen en el boceto. Faltaría explicar, al menos, el posible efecto de la primer cámara.1 Es necesario hacer notar que las oscilaciones de ese muelle de aire tendrían que funcionar al mismo tiempo en una gama muy amplia de frecuencias, que superan al audible. Hasta que se disponga de la tecnología para simular y analizar en detalle el comportamiento dinámico en tres dimensiones del aire y las ondas sonoras de muy altas frecuencias en cámaras múltiples e irregulares, será posible conocer el posible funcionamiento detallado de aerófonos sonoros complejos como la Gamitadera. Lo que se puede afirmar, es que el tubo resonador, es un amplificador de las frecuencias correspondientes a sus dimensiones internas. Como en la mayoría de los aerófonos con un hoyo de obturación (d), pueden variarse las frecuencias de los sonidos si se tapa parcialmente y/o se forma una Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Roberto Velázquez Cabrera cámara adicional de salida con las manos. Si coinciden en una línea los hoyos (a), (c) y (d), se puede mejorar su sonoridad, y se facilita su ajuste con un palito desde el exterior. También ayuda a generar mejor los sonidos, el aplanar un poco la parte superior de la esfera globular, alrededor de su hoyo de entrada. Por supuesto, se cumplen los principios generales de los resonadores: las frecuencias que más se amplifican son las que corresponden a las dimensiones de la cámara principal2 y del tubo resonador.3 Si se incrementan sus dimensiones, bajan las frecuencias de los sonidos más fuertes y éstas se elevan cuando se disminuye el tamaño de sus cavidades internas. Fue necesario elaborar varias réplicas para poder producir sonidos (audibles). Se tuvieron que “matar” varias replicas silenciosas antes de su posible nacimiento. Ángel Mendoza, quien me ha acompañado en estas experiencias, también elaboró dos réplicas que tocaban crudas, pero cuando se quemaron se quedaron casi mudas. Se ha visto que es muy difícil lograr que produzcan sonidos fuertes y claros. Los elementos que afectan son: la distancia, alineación (de los centros) y dimensión de y entre el hoyo superior de insuflación (a), que debe ser de menor diámetro, y el hoyo (b) de la cámara resonadora esférica.1 También influyen, en menor medida, las dimensiones, el acabado, la alineación y superficie del canal de salida (c) de las dos primera cámaras1 y 2 y el tubo resonador.3 Parece ser que las pequeñas cavidades4 de la parte terminal del tubo resonador3 no tienen mucha influencia en los sonidos producidos. Se probó que con los tres tipos de barro profesional utilizados, se pueden elaborar réplicas que “canten”, “hablen” o “lloren”. Se comprueba que cuando se logran obtener sonidos, éstos son extraordinarios y pueden variar, dependiendo de su estructura, dimensiones y forma de tocarse. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 Este tipo de artefacto no se pueden catalogar como instrumento musical, porque no produce sonidos musicales. Aunque algunos investigadores, como Samuel Martí,8 han tratado de analizarlos y ajustarlos a criterios y conceptos musicales, como cuando dicen que están entonados en tal o cual nota musical. Los sonidos de las réplicas se registraron con una computadora personal, con tarjeta de sonido (tipo soundblaster) y un micrófono. Las señales grabadas son muy cortas, de menos de un segundo de duración, mismas que se almacenaron en formato Wav. Este tipo de formato es el que usa el sistema Windows. Hay métodos para analizar señales en el tiempo, pero son muy complejos para propósito del trabajo. A continuación se incluye una comparación visual de los espectrogramas de los sonidos de cinco de las réplicas elaboradas, para mostrar algunas de sus diferencias en componentes de frecuencias. Un espectrograma es una gráfica del espectro de potencia de los componentes de frecuencias de una señal, para diferentes tiempos. Los espectrogramas son útiles para analizar sonidos, como los de este caso, que tienen una combinación compleja de frecuencia e intensidades, dentro de rangos amplios de frecuencias. Existen analizadores de espectros pero son caros y no se han encontrado laboratorios que los tengan disponibles. Por lo anterior, la última versión del programa “Gram” de Richard Horn, disponible en forma abierta y gratuita en Internet,9 fue utilizada para obtener los espectrogramas. Los espectrogramas que genera este programa se muestran en dos dimensiones: frecuencia (kHz) y tiempo (seg.). Los colores corresponden a los niveles relativos de amplitud de las señales (dB), que es la variable de la dimensión,3 en este caso se seleccionó una escala de -60 dB (figura 4): 23 �Análisis virtual de la gamitadera finales, todas las frecuencias son de mayor amplitud y las componentes del ruido tienen rangos más amplios. Eso demuestra que con pequeñas variaciones de la estructura pueden generar sonidos diferentes, pero es posible elaborar grupos de réplicas que generen espectros de cierta semejanza. Fig. 4. Niveles de las señales (en dB) En la parte superior de las gráficas (figura 5) se incluye la señal de las ondas en el tiempo, mismas que parecen manchas por sus componentes de frecuencias. Fig. 5. Espectrogramas pegados de 5 réplicas Se observa que todas las réplicas producen sonidos con frecuencias en rangos de cierta amplitud, con las crestas más fuertes entre 1-5 kHz. Las dos primeras producen adicionalmente notas con fundamentales y armónicas, determinadas en función al tamaño del tubo resonador. En las tres 24 Cada una de las señales anteriores se puede ver con más detalle. Por ejemplo, seleccionando la última señal de la figura 5 anterior se puede producir un espectrograma cambiando el color del fondo, la ventana de frecuencias o la tasa de muestreo (a 44.1 kHz), las escalas del tiempo y de la amplitud (en este caso a 30 dB) de la gráfica. Eso conduce a que se utilicen los colores de la parte superior de la figura 4, lo que hace que los niveles máximos se muestren ahora en colores rojo, naranja y amarillo del espectrograma de la figura 6. Fig. 6. Espectrograma de una réplica sonora En esa figura 6 se muestra la causa de la sonoridad de la réplica, ya que incluye un rango amplio de señales de alta intensidad. La gama de frecuencias producidas rebasa la frecuencia máxima de los sonidos audibles por el ser humano (20 kHz). Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Roberto Velázquez Cabrera Si embargo, las frecuencias mostradas arriba de 12 kHz son cuestionables, por las características del micrófono utilizado, ya que es uno común de capacitor para computadora personal. generadas por resonadoras.1 y 2 las dos primeras cámaras Esa misma señal también se puede visualizar en sus 3 dimensiones (amplitud, frecuencia y tiempo), utilizando el programa para afinar instrumentos musicales Tunit,10 como se muestra en el espectrograma de la figura 7. En el espectrograma se puede ver que las frecuencias mínimas también rebasan (hacia abajo) al límite que puede oír el ser humano (20 Hz). Se nota que en todo el rango de frecuencias las señales son de magnitudes significativas. En las frecuencias bajas se producen batimentos. Fig. 8. Espectro de potencia de la misma señal. CONCLUSIONES Fig. 7. Espectrograma en 3D de la réplica sonora. La figura 8 muestra el espectro de potencia de la misma señal, obtenido con un programa "Sat32".11 Como en este caso las coordenadas se dan en escalas lineales, se destacan la distribución de sus frecuencias y las señales de mayor amplitud. La mayor y más baja en cerca de 1 kHz es del tubo resonador mayor3 y las otras dos de menor amplitud Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 El resultado comprueba que la metodología utilizada es efectiva para ayudar a encontrar y divulgar secretos de la rica organología mexicana, que fue desarrollada durante varios milenios y ha sido destruida, prohibida y olvidada desde hace cinco siglos. Sólo después de hacer análisis similares de cada tipo de aerófono mexicano relevante, se puede aspirar a hacer comparaciones y correlaciones entre ellos. La dificultad para hacer que suenen bien demuestra que los artesanos o sacerdotes que elaboraban estos extraordinarios artefactos eran muy hábiles, y requerían ser especialistas. 25 �Análisis virtual de la gamitadera REFERENCIAS 1. 2. Velázquez-Cabrera, Roberto, "Estudio de Aerófonos Mexicanos Usando Técnicas Artesanales y Computacionales. Polifonía Mexicana Virtual", Tesis de Maestría en Ciencias de la Computación, CIC, IPN, Mayo 2000. (http://www.geocities.com/rvelaz.geo/tesis/tesis5 .doc). Velázquez-Cabrera, Roberto, "Analisis de Aerófonos Mexicanos", Ponencia presentada en el Congreso Internacional de Computación CIC99, IPN, México, Nov. 17 de 1999. (http://www.geocities.com/rvelaz.geo/tesis/c_cic 99.doc) 3. Boiles-Lafayette, Charles. “La flauta triple de Tenenexpan”. La palabra y el Hombre, II, Epoca 34, Revista de la Universidad Veracruzana, Abril-junio de 1965. 4. Raucliff, Susan. “Complex Acoustics in PreColumbian Flute Systems”, Experimental Musical Instruments, Organology, Vol. III, #2, 1986 (Hay duda sobre los últimos 3 datos, ya que la copia que me mandó no tiene esos datos). Publicado también en el libro “Musical Repercussions of 1942: Encounters in Text and Performance”, Smithsonian Institution Press, 1992. 26 5. Vacio, Minerva, “Brígido Lara, inventor del nuevo arte prehispánico”, Arqueología Mexicana, Vol. IV, Núm. 21, Septiembreoctubre de 1996. 6. Franco, José Luis, “Flautas de Muelle de aire”, Excélsior, México, 14 de octubre de 1962. 7. Franco, José-Luis, “Musical Instruments from Central Veracruz in Classic Times”, Ancient Art of Veracruz, Exhibition Catalog of the Los Angeles County Museum of Narural History, 1971. 8. Martí, Samuel. "Instrumentos Musicales Precortesianos." INAH. 1968. 9. Horne, Richard, Spectogram V 5.0.5, Freeware, Gram. Atentamente, ha autorizado a utilizar y mencionar su excelente programa en mis estudios. http://www.monumental.com/rshore/gram.html 10. Volkmer, D., "TUNE!IT", (http://www.zeta.org.au/~dvolkmer/tuneit.html.). Shareware. El programa se utilizó en el tiempo de prueba. 11. Liangson He, Signal Analyzer Toolkit V.2., Sat32. Usado en tiempo de pruebas, http://www.userworld.com/users/hlingso/remote. htm). Shareware. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Autoafinidad de superficies de fractura del vidrio Moisés Hinojosa Rivera, Leonardo Chávez Guerrero * Abstract This article depicts glass fracture surfaces as an example of natural fractals. The fractal character of the different regions of the fracture surface is discussed and characterized, first qualitatively and then quantitatively. The self-affine analysis is performed starting from height profiles obtained using atomic force microscopy. The variable bandwidth method is briefly described and applied to the determination of the roughness exponent and the correlation length. Keywords: glass, fracture surfaces, self-affinity, fractals, roughness exponent. INTRODUCCIÓN Las superficies de fractura de los materiales heterogéneos son objetos fractales naturales cuya principal característica es la invarianza escalar. 1-7 Si una parte de un objeto fractal natural se separa de él y se amplía, dicha parte lucirá igual que el cuerpo original, estadísticamente hablando. Por ejemplo, una imagen de microscopía electrónica de barrido (MEB) de una superficie de fractura en alta magnificación luce muy similar a una imagen en baja magnificación, figura 1. Si no se especifica la magnificación, aún los especialistas vacilan en su intento de discernir entre las imágenes mostradas en dicha figura Los fractales residen en la frontera entre el orden de la geometría euclidiana y el desorden total aleatorio. Los objetos euclidianos poseen dimensiones expresadas por números enteros, mientras que los fractales poseen dimensiones fraccionarias. Una superficie plana (euclidiana) tiene dimensión 2, al ser cortada se obtiene una línea o perfil de dimensión 1. Una superficie fractal Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 Fig. 1. Imágenes de superficies de fractura vistas a diferentes magnificaciones en MEB. posee dimensión entre 2 y 3. A mayor irregularidad, mayor es la dimensión fractal. Si se extrae un perfil de alturas de una superficie fractal, éste tendrá una dimensión *entre 1 y 2. En la práctica es conveniente, y generalmente más fácil, analizar el carácter fractal de las superficies estudiando perfiles de alturas extraídos de ellas. AUTOAFINIDAD Y EL EXPONENTE DE RUGOSIDAD Los fractales matemáticos son autosimilares. Los fractales naturales no son autosimilares en sentido estricto, solo lo son estadísticamente, se dicen que autoafines. son Manifiestan escalamiento anisotrópico. Si se observa un perfil de un micrómetro de longitud con alturas del mismo orden, no se observarán en general alturas cien veces mayores si se analiza un perfil de una longitud de cien micrómetros. El concepto de dimensión fractal no puede aplicarse en sentido estricto a objetos autoafines * Doctorado en Materiales de la FIME-UANL. 27 �Autoafinidad de superficies de fractura del vidrio como las superficies de fractura. Dichos objetos deben describirse mediante una “dimensión de autoafinidad”. En la práctica se calcula el llamado exponente de Hurst también llamado exponente de rugosidad, que está relacionado a la dimensión fractal mediante la relación: ζ = 2−D (1) dónde ζ es el exponente de rugosidad y D es la dimensión fractal del perfil. Una superficie plana tiene D = 2 y ζ = 0; una típica superficie de fractura muestra D = 1.2 y ζ = 0.8. FRACTALES Y FRACTURAS En 1984 Mandelbrot8 exploró cuantitativamente por primera vez el carácter fractal de las superficies de fractura de aceros sometidos a diferentes tratamientos térmicos y reportó una correlación entre la dimensión fractal y la tenacidad a la fractura, propiedad que fue estimada mediante la energía de impacto. Estos resultados, aunque fueron cuestionados posteriormente, iniciaron una nueva era en las disciplinas de la fractografía y la mecánica de la fractura. Desde entonces el análisis de la autoafinidad de las superficies de fractura representa un campo de investigación muy activo,9 que se ha enriquecido con el desarrollo de modernos y sofisticados métodos estadísticos y matemáticos. Existen diversos métodos para analizar la autoafinidad de las superficies de fractura. La mayor parte de ellos emplean perfiles extraídos de la superficies a través del uso de alguna técnica experimental.10 Uno de los métodos más confiables es el método de ventanas de ancho variable.11 El perfil se divide en franjas o ventanas de tamaño r. Se calcula para cada ventana la cantidad Zmax, que es la diferencia entre la máxima y la mínima altura; 28 promediando para todas las ventanas posibles. Variando el tamaño de las ventanas se obtiene la distribución Zmax(r). Para un perfil autoafín se cumple la siguiente ley de potencia: Zmax(r ) ∝ r ζ (2) Un gráfico log-log de Zmax(r) vs. r permite verificar la validez de esta ley; si la relación se cumple el perfil es autoafín y el exponente ζ viene dado por la pendiente de la línea recta en el régimen autoafín. Las superficies de fractura son autoafines para longitudes de escala menores a la llamada longitud de correlación, más allá de la cual la superficie puede considerarse un objeto euclidiano plano. Dicha longitud de correlación puede determinarse también del gráfico de Zmax(r) vs. r. Las superficies de fractura del vidrio son autoafines y su exponente de rugosidad así como la longitud de correlación pueden determinarse mediante el método descrito. LAS TRES ZONAS EN LA FRACTURA DEL VIDRIO. En la región del origen de la fractura en una superficie de ruptura de vidrio es posible, aún a simple vista, distinguir tres zonas. Los fractógrafos las llaman zona “espejo”, zona “difusa” y zona “fibrosa”.12 En la figura 2 se muestran dichas zonas tal como se observan en la fractura de un vidrio común vista al MEB. A partir del análisis de estas zonas se pueden hacer inferencias sobre los niveles de esfuerzo y las condiciones cinéticas de propagación. La zona “espejo” es llamada así por su notable reflectividad y tersura, tradicionalmente se le describe como si fuera un objeto euclidiano plano. Las zonas difusa y fibrosa presentan una irregularidad o rugosidad perceptible a simple vista. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Moisés Hinojosa Rivera, Leonardo Chávez Guerrero Fig.3 Imagen de microscopía de fuerza atómica de la zona especular. EL ANÁLISIS AUTOAFIN Fig. 2. Las tres zonas características en la fractura del vidrio. En la figura 4 se muestran dos perfiles de alturas extraídos de diferentes regiones de una superficie de fractura de vidrio, ambos perfiles constan de 512 puntos o pixeles, pero son de diferente longitud, la escala en la ordenada es la misma, aunque está en unidades arbitrarias. LA MICROSCOPIA DE FUERZA ATÓMICA La microscopía de fuerza atómica (MFA) es una herramienta muy poderosa capaz de proveer los datos topométricos13 necesarios para el análisis de autoafinidad de las superficies de fractura del vidrio, incluso en la zona espejo. La figura 3 muestra una imagen de MFA de la región especular en la superficie de fractura de un vidrio común que fue fracturado en flexión. Esta superficie es claramente irregular, no es plana como tradicionalmente se describe cuando se le observa a simple vista o mediante técnicas como microscopía óptica o electrónica. La MFA permite la observación y, mejor aún, la cuantificación de la rugosidad en escalas submicrométricas. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 4 3 h(x) 2 1 0 0 100 200 300 400 500 600 (x) Fig. 4. Perfiles extraídos en la zona especular (abajo) y en la zona difusa (arriba). 29 �Autoafinidad de superficies de fractura del vidrio En la parte superior se muestra un perfil de 5 micrómetros de longitud perteneciente a la región llamada “difusa”. El perfil en la parte inferior tiene una longitud de medio micrómetro y corresponde a la región especular. Ambos perfiles lucen muy similares en su irregularidad, la única diferencia radica en la amplitud y la longitud de escala de análisis, existe una diferencia de un orden de magnitud en la longitud y en la distancia entre puntos, nótese que las alturas no manifiestan esa misma diferencia de escalamiento. Estos perfiles claramente muestran los conceptos de autoafinidad de manera cualitativa y demuestran que las superficies de fractura del vidrio son bien descritas como objetos fractales naturales. El carácter autoafín de los perfiles se revela y cuantifica en la figura 5. Este gráfico corresponde al análisis de perfiles pertenecientes a la región especular. Es evidente que la cantidad Zmax obedece la ley de potencia dada por la ecuación (2). Los perfiles analizados son incuestionablemente autoafines. El exponente de rugosidad tiene un valor de 0.8. Este resultado no es sorprendente ya que se han reportado valores similares para las superficies de fractura de diversos materiales fracturados en condiciones cinéticas similares. Este exponente es considerado universal14 aunque existe actualmente una controversia fuerte al respecto. En la figura 5 puede verse además que la ley de potencia deja de ser válida para longitudes de escala mayores a 100 nanómetros. Este es el valor de la longitud de correlación e implica que la región especular puede considerarse plana para longitudes de escala mayores a este valor. Nótese que este valor es menor que la longitud de onda de la luz visible. Se ha demostrado que la longitud de correlación tiene fuerte relación con el tamaño de grano en algunos metales.15-18 En polímeros parcialmente cristalinos este parámetro parece estar ligado al tamaño de las esferulitas.19-21 Resultados recientes sugieren que en el vidrio opalino este parámetro corresponde al tamaño de las partículas opacificantes. 100 SUMARIO En resumen, las superficies de fractura del vidrio son objetos fractales naturales, anisotrópicos. Zmax(r), (nm) 10 El análisis de su autoafinidad puede realizarse mediante métodos estadísticos aplicados a perfiles de alturas obtenidos mediante microscopía de fuerza atómica. 1 ζ = 0.8 0.1 1 10 100 1000 10000 r (nm) Fig. 5. Curva de autoafinidad correspondiente a la región especular. 30 El exponente de rugosidad y la longitud de correlación son los parámetros autoafines que describen y cuantifican el carácter fractal de estas superficies. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Moisés Hinojosa Rivera, Leonardo Chávez Guerrero REFERENCIAS 1. B.B. Mandelbrot, The Fractal Geometry of Nature. New York, Freeman , 1982. 2. Virgilio A. González y Carlos Guerrero, “Fractales: Fundamentos y Aplicaciones. Parte I, Concepción Geométrica en la Ciencia e Ingeniería”, Ingenierías, Vol. IV, No. 10, pp. 5359, Enero-Marzo 2001. www.uanl.mx/publicaciones/ingenierias/10/ 3. C. Guerrero y V. González, “Fractales: Fundamentos y Aplicaciones. Parte II, Aplicaciones en Ingeniería de Materiales”, Ingenierías, Vol. IV, No. 12, pp. 15-20, JulioSeptiembre 2001. www.uanl.mx/publicaciones/ingenierias/12/ 4. Ubaldo Ortiz Méndez y Moisés Hinojosa Rivera. Geometría de Fractales y Autoafinidad en Ciencia de Materiales, Ingenierías, Vol. I, No. 1, pp. 15-21, 1998. www.uanl.mx/publicaciones/ingenierias/1/ 5. Moisés Hinojosa y Ubaldo Ortiz, “Geometría de Fractales Aplicada a la Descripción de Microestructuras Metálicas”, Ciencia UANL, Vol. I, No. 3, 1998. 6. J. Feder, Fractal, Plenum Press, N.Y. 1988. 11. J. Schmittbuhl, J.P. Vilotte y S. Roux, “Reliability of Self-Affine Measurements”, Phys. Rev. E, Vol. 51 131, 1995. 12. D. Hull, Fractography, Cambridge U.P., 1999. 13. Moisés Hinojosa, Martín Edgar Reyes Melo, “La Rugosidad de las Superficies: Topometría”, Ingenierías, Vol. IV, No. 11, pp. 27-33, 2001. www.uanl.mx/publicaciones/ingenierias/11/ 14. E. Bouchaud, G. Lapasset y J. Planés, Europhys Lett. , Vol. 13, p. 73 1990. 15. M. Hinojosa, E. Bouchaud y B. Nghiem. Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol. 539, pp. 203-208, 1999. 16. Moisés Hinojosa, Elisabeht. Bouchaud y Bernard Nghiem, “Rugosidad a Larga Distancia en Superficies de Fractura de Materiales Heterogéneos”, Ingenierías, Vol. III, No. 7, pp. 27-33, Abril-Junio 2001. www.uanl.mx/publicaciones/ingenierias/7/ 17. Jorge A. Aldaco, Tesis de Maestría, FIMEUANL, 2000. 18. M. Hinojosa, J. Aldaco, U. Ortiz, V. González, “Roughness Exponent of the Fracture Surface of an Al-Si Alloy”, Aluminum Transactions, Vol. 3, pp. 53-57, 2000. 7. J.C. Russ, Fractal Surfaces, New York, Plenum Press, 1994. 19. Edgar Reyes, Tesis de Maestría, FIME-UANL, México, 1999. 8. B. B. Mandelbrot, D. E. Passoja y A. J. Paullay, “Fractal Character of Fracture Surfaces of Metals”, Nature, Vol. 308, pp. 721-722, 1984. 20. M. E. Reyes y C. Guerrero , “Autoafinidad de Superficies de Fractura en Materiales Plásticos”, Ingenierías, Vol. IV, No. 10, pp. 27-37, 2001. www.uanl.mx/publicaciones/ingenierias/10/ 9. E. Bouchaud, “Scaling Properties of Cracks”, J. Phys.:Condens. Matter Vol. 9, pp. 4319-4344, 1997. 10. Francisco J. Garza, Tesis de Licenciatura, FIME-UANL, 1999. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 21. E. Reyes, C. Guerrero, V. González y M. Hinojosa, “Self-Affine Measurements on the Fracture Surface of Plastics Materials by AFM”, Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol. 578, pp. 357-361, 2000. 31 �Procesamiento de materiales por medio de microondas en la FIME Juan A. Aguilar Garib * Abstract The aim of this paper is to introduce the facilities that exist at FIME and present some representative cases as examples of the investigation that is being conducted on processing of materials. Then an overview of the principles that support this technology and the challenges that must be faced is presented. Although several materials have been tested, this paper is focused on magnesia-alumina spinel (MgAl2O4), which is a ceramic widely employed in the refractory industry. suministrada. A continuación se describe de modo general el laboratorio que existe en la FIME seguido de los aspectos básicos sobre los mecanismos que rigen el calentamiento mediante microondas.* LA SECCIÓN DE PROCESAMIENTO DE MATERIALES MEDIANTE MICROONDAS materials Esta sección se encuentra ubicada en las instalaciones del laboratorio del Programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales de la FIME. La figura 1 muestra una imagen global del equipo existente en esta sección. El propósito de este artículo es describir someramente el equipo para el procesamiento de materiales mediante el microondas con el que se cuenta en la FIME y presentar algunos casos que sean ejemplo de los logros alcanzados. Se presentan de modo general los principios que son la base de esta tecnología, así como los retos que deben ser enfrentados. Como ejemplo para ilustrar el tipo de investigación que se hace en la FIME se tomó el procesamiento de espinel magnesia-alúmina (MgAl2O4) por su gran aplicación en la industria de los refractarios. Fig. 1. Vista general del equipo para el estudio del procesamiento de materiales mediante microondas. Keywords: microwaves, processing, spinel. ceramics, INTRODUCCIÓN Las microondas corresponden a la porción del espectro electromagnético situado entre los 300 MHz y 300 GHz, pero para utilizarlas en el procesamiento de materiales se requiere una serie de equipos y accesorios, que van desde un dispositivo para generarlas y luego un sistema para conducirlas hasta la muestra que se desea calentar. Se debe contar además con la posibilidad de medir la temperatura, la frecuencia y la energía 32 Se cuenta con dos generadores de microondas de 2.45 GHz, de potencia variable hasta 1.5 y 3 KW respectivamente. También se cuenta con guías de onda para dirigir la energía hacia la cavidad en la que se coloca la muestra, coples direccionales para * Profesor del Programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Juan A. Aguilar Garib poder medir la eficiencia del sistema, sintonizadores para ubicar onda y desviadores o circuladores para evitar que la onda reflejada regrese al generador. Adicionalmente se tienen dos hornos de tipo doméstico, uno de ellos instrumentado para poder medir y controlar la temperatura (Figura 2). conoce como “carga”. La guía de onda consiste en una sección a través de la cual pasan las microondas. El tamaño depende de la frecuencia y la potencia que se desea transmitir. Desviador Las microondas que se conducen por medio de una guía de onda hasta la cavidad en la que se encuentra el material que va a ser calentado pueden ser reflejadas por éste. De hecho, como la absorción de energía nunca es total, siempre se tiene una parte que se refleja y que regresa por la misma guía hasta el generador o la fuente. Esta situación daña al generador y entonces lo que se hace para evitarlo es desviar mediante un desviador, llamado también circulador (Figura 3) la onda hacia una cámara de agua que absorbe esta energía. Fig. 2. Horno de microondas instrumentado en el que se aprecia una muestra calentándose. DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES DE UN SISTEMA DE MICROONDAS PARA PROCESAMIENTO DE MATERIALES Generador Es la parte principal del equipo ya que produce las microondas a la frecuencia deseada. Para este propósito se utiliza un magnetrón que requiere mantenerse a temperatura relativamente constante para que la onda generada sea estable. Guía de onda La función de la guía de onda es conducir con un mínimo de pérdidas las microndas desde el generador hasta la cavidad en la que se encuentra la muestra. El material que se coloca en la cavidad se Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 Fig. 3. Esquema de un desviador o circulador. La onda puede viajar del puerto 1 al puerto 2, pero cuando trata de viajar desde el puerto 2 hacia el 1, un campo magnético la desvía hacia el puerto 3. 33 �Procesamiento de materiales por medio de microondas en la FIME Cople direccional Reflectómetro Para poder estimar las propiedades dieléctricas de los materiales expuestos a microondas y hacer cálculos energéticos se requiere conocer la cantidad de energía que va desde el generador hacia la muestra y la que se refleja de ésta hacia el generador. Este dispositivo (figura 5) se coloca como parte de la guía de onda y permite medir la energía que pasa a lo largo, de manera que si se conoce la longitud de onda y los valores de potencia en cuatro puntos de los cuales se conoce su ubicación, entonces es posible describir la ubicación de la onda, de manera que se puede confirmar la función del sintonizador. También es posible hacer estimaciones de las propiedades dieléctricas del material observando el comportamiento de la onda. Para este fin se utiliza un cople direccional (figura 4), que tiene la capacidad para hacer la medición descrita. También sirve para calibrar otros dispositivos y para medir la eficiencia del sistema. También tiene la forma de la guía de onda por lo que es parte del sistema para suministrar energía. La razón entre las energías, hacia la carga y la reflejada es suficiente para calcular la eficiencia con la que se está llevando a cabo el proceso mediante microondas. Fig. 5. Reflectómetro con cuatro detectores (arriba) colocado como parte de la guía de onda. Sintonizador Este dispositivo permite ubicar el patrón de ondas dentro de la guía de onda o la cavidad de manera que se optimice la energía que se suministra al sistema. Se puede sintonizar la onda cambiando la longitud de la guía (figura 6) o poniendo obstáculos en ella. Cavidad Fig. 4. Esquema de un cople direccional, la onda viaja a través de la sección cuadrada pues es una guía de onda y tiene dos detectores, cada uno apunta a un extremo, de manera que se puede medir la potencia que viaja en cada dirección. 34 Es el lugar en el que se coloca el material a calentar o procesar, y es a este lugar al que llegan las microondas. Se puede utilizar un espacio cerrado como en la figura 1, o la misma guía de Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Juan A. Aguilar Garib onda como en la figura 6. Al mover la pared se tiene un cambio en la longitud de la guía. Dado que la onda sigue una función periódica es posible conocer el campo eléctrico en la muestra midiéndolo a una distancia L (figura 6). Fig. 6. Esquema de la guía de onda utilizada como cavidad. Se muestra la ubicación de reflectómetro y de la pared móvil. PROCESAMIENTO DE MEDIANTE MICROONDAS MATERIALES Una de las formas en que se explica el calentamiento de los materiales mediante microondas es relacionando la interacción del campo eléctrico y la materia, una de estas teorías se basa en que los materiales presentan un fenómeno llamado polarización, el cual consiste en la modificación de la distribución de las cargas eléctricas en un material. Al aplicar un campo eléctrico a un material dieléctrico se origina un cambio en la orientación de la carga de las partículas, la cual induce dipolos que a su vez responden al campo aplicado. A este Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 fenómeno se le conoce como polarización. Existen varias formas, la polarización electrónica, que se produce al cambiar la distribución de la nube electrónica en el átomo, mientras que la polarización iónica consiste en que los iones se desplazan cambiando la interacción entre ellos. Algunos materiales cuentan con dipolos naturales, los cuales existen independientemente de la presencia del campo eléctrico. La relación que existe entre el calentamiento de los materiales y la polarización se presenta cuando se aplica un campo eléctrico alternativo a un material cuyos dipolos, ya sean naturales o inducidos, no son capaces de seguir totalmente la inversión del campo eléctrico, teniendo como consecuencia que la polarización de éstos se retrasa con respecto al campo aplicado, el resultado es que la energía se transfiere al material en forma de calor. El mecanismo descrito se conoce como rotación dipolar, pero también puede darse calentamiento resistivo, calentamiento electromagnético y calentamiento dieléctrico. Dependiendo de la substancia, la respuesta puede deberse exclusivamente a un solo mecanismo o una combinación de ellos. La rotación dipolar actúa sobre moléculas polares eléctricamente neutras con cargas eléctricas positivas y negativas espacialmente separadas. Las moléculas expuestas al campo responden rotando sus polos respectivos en la dirección del incremento de la amplitud del campo de microondas. La “fricción molecular” resultante genera calor instantáneamente y uniformemente a través del compuesto. El calentamiento resistivo se provoca en conductores (o semiconductores) de conductividad relativamente baja. Dentro de éstos hay dos categorías que pueden experimentar este tipo de calentamiento cuando se exponen a energía de 35 �Procesamiento de materiales por medio de microondas en la FIME microondas; (a) Aquellos materiales que tienen electrones libres o pares de electrón-vacancia, tales como el carburo de silicio, y (b) aquellos materiales que tienen suficientes iones con suficiente libertad de movimiento para generar corriente, tales como los radicales libres en soluciones electrolíticas o en matrices sólidas. El calentamiento electromagnético ocurre en los materiales que poseen gran susceptibilidad magnética y que se exponen a la energía de las microondas. Los polos magnéticos de estos materiales se hacen rotar de una manera análoga a las moléculas polares en campos eléctricos oscilantes. Los óxidos magnéticos son un buen ejemplo de materiales en los que se presenta este fenómeno. El calentamiento dieléctrico es una función de rotación dipolar y calentamiento resistivo. Efectos de relajación con los voltajes cargados asociados con el campo de microondas, determinan las propiedades dieléctricas y el factor de pérdida dieléctrico. Dado que las propiedades dieléctricas son un buen indicativo de la interacción entre la onda y el material. Una manera de cuantificar la energía que absorbe un material es mediante la ecuación siguiente: P = 2πfε 0ε r tan(δ ) E 2 (1) En donde P es la potencia absorbida, f es la frecuencia, ε0 es la permisividad del aire, εr es la permisividad relativa del material, tan(δ) es el factor de pérdida y E es la magnitud del campo eléctrico.1 De esta ecuación se conoce con certeza únicamente la frecuencia de las microondas. 36 La permitividad y el factor de pérdida son función de la temperatura y deben ser calculados, en tanto que el campo eléctrico depende de la posición de la onda dentro de la muestra, pero ésta a su vez depende de la permitividad. Así resulta que aunque se cuenta con una ecuación que permite calcular la cantidad de energía que entra a un sistema el problema sigue siendo complejo. INVESTIGACIONES EN EL LABORATORIO DE LA FIME A continuación se presentan algunos de los casos de estudio y las consideraciones que se enfrentaron. En este documento se utiliza el espinel MgAl2O4 como ejemplo para mostrar parcialmente el tipo de investigación que se hace en este laboratorio. Se consideró el uso de auxiliares térmicos y aditivos. El propósito de este documento está más orientado a mostrar una metodología y una línea que a demostrar hipótesis específicas. Sin embargo en los casos que se muestran a continuación se trató de ser concluyente. Utilización de auxiliares térmicos para procesar materiales con microondas Los cerámicos base alúmina, como el espinel MgAl2O4, son materiales que absorben las microondas de manera limitada. Sin embargo, su capacidad de absorción mejora significativamente a temperaturas alrededor de los 600 °C. Estos comportamientos pueden describirse de modo general a través del factor de pérdida (tan δ) (figura 7), ya que la conversión de la energía de microondas en calor dentro del material es proporcional a este factor. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Juan A. Aguilar Garib microondas utilizando el grafito como auxiliar térmico es posible. 0.01 Factor de pérdida 0.009 0.008 El espinel se puede tener en un intervalo de composiciones bastante amplio en el diagrama de equilibrio MgO-Al2O3 y la temperatura mínima a la que se encuentra una fase fundida es de 2135 °C. 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0 0 200 400 600 800 Temperatura (°C) Alúmina Magnesia Espinel Fig. 7. Comportamiento del factor de pérdida (tan δ) 2 como función de la temperatura. Los espineles tienen la fórmula básica A2+B23+O4. Los iones de oxígeno forman una red cúbica centrada en las caras y los iones A y B se pueden encontrar en los sitios tetraédricos y octaédricos, dependiendo del tipo del espinel.3 La distribución de los cationes en los sitios tetraédricos y octaédricos en la estructura del espinel depende de las condiciones de procesamiento.4 Esta distribución determina algunas de las propiedades prácticas de estos materiales. El anión se caracteriza por un parámetro de posición, cuya magnitud exacta depende del grado de distorsión de la red. La celda elemental del espinel tiene 32 aniones, 64 sitios tetraédricos (A) y 32 sitios octaédricos (B). Los cationes ocupan solo 1/8 de los sitios A y la mitad de los sitios B. Por eso en la estructura se puede tener diferentes tipos de la distribución de los cationes, los cuales dependen de la temperatura de formación y de factores energéticos.5 Termodinámicamente el MgO y la Al2O3 pueden reaccionar para formar el espinel MgAl2O4 a 1200 °C.6 En trabajos7 se ha demostrado que la producción del espinel MgAl2O4 mediante Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 Los resultados de esta investigación confirman que es posible producir espinel MgAl2O4 utilizando grafito como auxiliar térmico. El comportamiento del grafito y las mezclas muestra que en efecto el comportamiento es exclusivamente el que corresponde a un auxiliar, ya que la muestra se calienta más allá de lo que el grafito podría lograr y que éste no aparece ni en solución ni formando fases. Este comportamiento sugiere que el grafito podría utilizarse como auxiliar en la reacción de otros materiales cerámicos. Para el caso del espinel se requiere de este agente para poder producirlo en el orden de horas en lugar de días. Influencia de los componentes de la mezcla de inicio para obtener un material cerámico Aún sabiendo que la capacidad de absorción de estos materiales mejora con la temperatura, los estudios que se han llevado a cabo no han permitido dilucidar sobre argumentos tales como el efecto “catalizador” y la mejora de las reacciones químicas8 y el de difusión que se argumenta que se da en algunos materiales simplemente por ser expuestos a las microondas.9 Una suposición que se ha enunciado en otros trabajos10 es que el contenido de alúmina tiene influencia en el grado de conversión de los reactivos alúmina y magnesia a espinel. La ganancia de calor por microondas está relacionada con el factor de pérdida. De manera que éste se incrementa cuando hay precalentamiento y por eso se dice que la álumina puede influir en tal comportamiento, incluso presenta el fenómeno de 37 �Procesamiento de materiales por medio de microondas en la FIME corrimiento térmico, es decir, hay una temperatura en la cual la absorción de energía de microondas cambia drásticamente, elevándose la temperatura hasta el punto en que se puede sinterizar4 o fundir. Los experimentos que se llevaron a cabo para este trabajo se basaron en el planteamiento de que al aumentar la cantidad de alúmina en la mezcla de reactivos se favorece la formación de espinel,10 ya que ésta es la encargada de absorber la energía en el sistema. Debido a que se tiene que observar la influencia de la alúmina en una reacción expuesta a microondas, se realizaron experimentos tanto en un horno de microondas como en un horno convencional para ver realmente cual es la influencia de la adición de la alúmina y cual es la influencia de la aplicación de microondas. Los resultados de esta investigación permitieron decir que es posible conocer la temperatura a la cual se estaban procesando los materiales. Por otra parte se tiene una comparación realista entre los procesos de microondas y convencional. Se conocen además las cantidades de espinel que se pueden formar en 20 minutos y a 1200 ºC a partir de varias composiciones iniciales, utilizando microondas como fuente de energía y un proceso de calentamiento convencional. En cuanto al efecto catalizador se puede decir que éste está relacionado a efectos térmicos. Influencia del hierro en la producción del espinel MgAl2O4 Aquí la idea fue aprovechar el efecto que tiene el hierro, agregado como hematita, en el equilibrio químico del espinel, así como para tomar energía de las microondas. Se probaron una serie de mezclas con diferentes composiciones en el sistema MgOAl2O3-Fe2O3 y en el sistema MgO-Al2O3-Fe a partir de precursores Fe2O3, Fe, MgO y Al2O3. En trabajos anteriores las pruebas se llevaron a cabo colocando 38 la mezcla de reactivos en un crisol sobre un lecho de grafito como auxiliar térmico en contacto con los reactivos, en este caso éste no formó ningún compuesto nuevo. En cambio aquí, dado que la hematita puede tener reacción con el grafito, se decidió colocarlo de manera que no tuviera contacto con la mezcla de alúmina (Al2O3)-magnesia (MgO)hematita (Fe2O3) o alúmina (Al2O3)-magnesia (MgO)-hierro (Fe). La primera observación que se desprende de este trabajo es que la presencia del Fe influye en el calentamiento y en la morfología de las superficies de las muestras y también en el tipo de espinel que se presenta en los productos. En los lugares donde el contenido de hierro disminuye, los granos tienen menor tamaño y menor grado de sinterización. Esto hace que en estas zonas haya una mayor probabilidad de tener grietas. La presencia de defectos en los límites de granos favorece la difusión de hierro hacia esos sitios. Lo mismo se puede decir de los planos cristalinos incompletos o menos compactos. Esta situación está de acuerdo con la morfología de terrazas y escalones que se presentó en algunas muestras. En cuanto a las diferencias que se tienen cuando se utiliza hierro puro en lugar de hematita, se pueden deber a la diferencia en gradientes térmicos dentro del sistema al ser calentado por las microondas. COMENTARIOS FINALES Como se habrá apreciado a lo largo de este escrito, la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL cuenta con la infraestructura necesaria para realizar investigación sobre el procesamiento de materiales cerámicos utilizando microondas. Se pueden hacer estimaciones energéticas, y se pueden alcanzar y medir temperaturas del orden de los 2000 °C. Por otra parte, la tarea que se ha venido realizando durante Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Juan A. Aguilar Garib los últimos años ha llevado a la formación de recursos humanos que tienen en su mente este método como una alternativa para suministrar energía a un sistema. 8. G. Fanslow Microwave enhancement of chemical and physical reactions. Materials Research Society Symposium Proceedings, 189, 43-48. (1991). REFERENCIAS 9. M. Janney, H. Kimrey. Diffusion-controlled processes in microwave-fired oxide ceramics. Materials Research Society Symposium Proceedings, 189, 215-227. (1991). 1. J. Thuery.- Microwaves: Industrial, Scientific and Medical Applications. Ed. Artech House, King’s College, London, p.p. 103. (1992) 2. W. Wesphetal .- Tables of Dielectric Materials, Vol. VII, Laboratory of Insulation Research, MIT, Cambridge Massachusetts, (1977). 3. W. D. Kingery.- Introduction to Ceramics, Second Edition, John Wiley and Sons, U.S.A. p.p. 64, 132 (1976) 4. J, Katz, J. Blake.. Microwave Sintering of Multiple Alumina and Composite Components. Ceramic Bulletin, 70(8), 1304-1308. (1991) 5. Della Giusta, S. Carbonin, Temperaturedependent disorder in a natural Mg-Al-Fe spinel, Mineralogical Magazine, August,Vol 60, pp.603-616 6. R. West, Chemistry of Solid State and its Applications, John Wiley, , pp. 5-17 (1975) 7. J. Aguilar, J. Pearce, Study of the thermal behavior of materials exposed to microwaves achieving temperatures over 650 ºC , 33rd Microwave Power Symposium, International Microwave Power Institute, Chicago, ILL. Jul., pp.47-50.(1998) Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 10. J. Aguilar, S. Salazar. Producción de MgAl2O4, utilizando grafito como auxiliar en el calentamiento. XX Encuentro de Investigación Metalúrgica y V Congreso Internacional en Materiales, Instituto Tecnológico de Saltillo, pp 544-555. (1998). RECONOCIMIENTOS Los ejemplos que se presentaron en este artículo corresponden al tema desarrollado por el autor en conjunto con Oxana Kharissova, Ubaldo Ortiz y Zarel Valdez. AGRADECIMIENTOS El autor agradece al CONACYT el apoyo otorgado para la compra de los equipos mayores y el financiamiento de estas investigaciones. Por otra parte también se reconoce el apoyo brindado por la propia Universidad a través del PAICYT para continuar con esta línea de investigación. 39 �Modelaje de la viruta en el proceso de maquinado Primera parte. F. Eugenio López Guerrero, Miguel Ruiz, Rafael Colás Ortíz * Abstract A survey on machinability has been done, first to understand the process, and then to optimize and improve it under a particular criterion. In a machine-tool system, the role of the NC-code is critical, as it concerns not only the tool paths but also the cutting values. The optimal code is determined not only by the machine’s control, but also the geometric conditions and the materials involved both in the tool and part to be machined. This first article presents a method to study the relationship between the parameters of the NC-code by means of a mathematical model. Experimental results allowing the validation of the method are presented. Keywords: geometric machinability, CNC. modeling, ángulo de corte ϕ toma un valor tal que minimiza el trabajo de corte requerido. * machining, INTRODUCCIÓN La forma y dimensión de la viruta obtenida por el proceso de maquinado refleja la calidad con la que fue hecho el proceso.1 El análisis ortogonal2 es la forma básica de estudio en el campo del maquinado. El objeto de estudio es la formación de la viruta al momento del corte de la herramienta (ver figura 1). Algunos estudios consideran diferentes ángulos de ataque3 y disposiciones geométricas que determinan el espesor de la viruta y, en consecuencia, el trabajo efectuado, el acabado, tiempos y costos del proceso. El análisis ortogonal supone que la viruta se comporta como un cuerpo rígido que se mantiene en equilibrio por la acción de las fuerzas que se trasmiten a través de la zona de contacto entre la viruta y la herramienta a través del plano de corte. La base de la teoría fue la suposición de que el 40 Esquema mostrando el proceso de corte a modelar. OBJETIVOS Los objetivos que el presente trabajo tiene son: a) observar el proceso de corte de una aleación de aluminio comercial bajo condiciones particulares y b) validar por medio de experimentos un modelo propuesto como mejora del análisis ortogonal convencional del proceso de maquinado. Se espera poder establecer relaciones entre dicho modelo y las propiedades del material y de esta manera inferir resultados en situaciones de maquinado que puedan mejorarse. A continuación se muestra cómo alcanzar ambos objetivos. Trabajos posteriores deberán establecer las condiciones que permitan la aplicación de este método a nivel industrial. * Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica UANL, México Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Eugenio López, Miguel Ruiz, Rafael Colás Un análisis puntual5 permite estimar los valores geométricos de espesor y longitud de viruta. REPRESENTACIÓN DE LA POSICIÓN DE LOS ÁLABES POR MEDIO DE CURVAS Fig. 1. Análisis ortogonal ideal 1 ANÁLISIS ORTOGONAL Los tipos generales de la viruta según la Asociación Americana de Ingenieros en Herramientas1 son tres: 1. Segmentos individuales que en algunos casos se adhieren unos a otros. 2. Viruta sin fractura, formada deformación continua del metal. por 3. Similar al tipo 2, excepto que la herramienta presenta una masa del metal formado por adherencia como resultado del deslizamiento de la viruta en la cara de la herramienta. La relación que existe entre la profundidad de corte y el ancho de la viruta tipo 2 es.4 tan(φ ) := r ⋅ cos (α ) 1− r ⋅ sin(α ) . En donde r = t1/t2 Ver figura 1. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 (1) Las condiciones geométricas del proceso de corte pueden representarse por medio de ecuaciones de posición y movimiento de los puntos de contacto de los filos de la herramienta sobre el material.5 Estas ecuaciones determinan la cantidad de material que la herramienta arrancará. Los valores de las constantes de las ecuaciones de movimiento enmarcan una situación de corte en particular. En esta sección se plantean dichas ecuaciones utilizando valores de corte recomendados por fabricantes de herramientas. Considerando el punto radial del filo de una herramienta giratoria que se traslada en un plano, la ecuación de movimiento puede ser descrita en forma paramétrica por medio de: x(t) = r cos (t) + Vx (2) y(t) = r sin (t) + Vy en donde t es la variable independiente en un intervalo de 0<t<π. Vx y Vy son las componentes de la velocidad de corte programada Vc, que puede representarse en términos del avance F: x ( t) := r ⋅ cos ( t) + y( t) := r ⋅ sin( t) + Fx 2π Fy 2π ⋅t (3) ⋅t La ecuación (3) se puede utilizar para calcular la posición de cada álabe de la herramienta, en donde existe un desfasamiento entre ellos de: 41 �Modelaje de la viruta en el proceso de maquinado. Primera parte. MAX t := 2π N (4) Siendo N el número de álabes de la herramienta.  0 10  P :=   0 0 X := P 〈0〉 Fx Y := P 〈1〉 (5a) ⋅t y1 ( t) := r ⋅ sin( t) + 2π D := (X1 − X0)2 + (Y1 − Y0)2 para el primer álabe, y Fx ) x2 ( t) := r ⋅ cos t + MAXt + ( ) y2 ( t) := r ⋅ sin t + MAXt + 2π Fy 2π Fx := F ⋅ ⋅ t (5b) Fy := F ⋅ (7) (X1 − X0) D (Y1 − Y0) D ⋅t para el segundo. CONDICIONES TEÓRICAS DE MAQUINADO Si se asume que la herramienta se moverá en línea recta entre dos puntos, los cálculos pueden simplificarse trasladando el origen del movimiento al primer punto y colocando el segundo en cualquiera de los ejes, como se muestra en (5a). Considerando la situación de maquinado con los datos de la tabla I para un recorrido entre los puntos del vector P: 42 (6b) Las componentes de avance F se calculan con la distancia del recorrido D: Fy (  En donde: Las ecuaciones resultantes son: ⋅t x1 ( t) := r ⋅ cos ( t) + 2π (6a) Las curvas de desplazamiento en relación de un álabe con respecto al otro en cada eje se muestran en la figura 2. Tabla I.- Valores utilizados para los cálculos y los experimentos de maquinado Número de álabes N 2 Radio de la herramienta. (mm) r 10 Velocidad de giro (rpm) S 800 Avance (mm/min) F .3 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV No. 13 �Eugenio López, Miguel Ruiz, Rafael Colás Para el caso de los valores de maquinado de la tabla I, el resultado de la ecuación (8) está graficado en la figura 3. El eje X no presenta desfasamiento, mientras que el eje Y presenta un espesor de 0.15 mm. 0.01 x1( t ) 0 ALABES AL MISMO LADO DE CORTE x2( t ) 0 0 1 2 3 mm 0.01 y 1( t ) 4 t,t y 2(t + π) 0.1 0.2 0.3 0.02 0.01 0 0 x1( t ) , x2(t+ π) mm Alabe #1 Alabe #2 y 1( t) 0.1 0.01 . (a) y 2( t) 0.1502 0.2 0 1 2 3 4 t,t Y( t) Fig. 2. Curvas de desfasamiento para los álabes de la 4 herramienta. El valor de corte calculado para el espesor de la viruta está determinado por la diferencia posicional de cada eje: Y( t) := y1 ( t) − y2 (t + π ) X( t) := x1 ( t) − x2 (t + π ) Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 0.15 0.1498 1 .10 17 5 .10 18 0 X( t ) . (8) (b) Fig. 3. Geometrías calculadas a) posición de cada álabe por ciclo, b) diferencia entre álabes en milímetros. 43 �Modelaje de la viruta en el proceso de maquinado. Primera parte. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL Caracterización del material utilizado en los ensayos. El material usado en los experimentos fue un perfil forjado de aluminio comercial para maquinado cortado en piezas de 88.9 x 50.8 x 12.7 mm (3 ½ x 2 x ½ in). La preparación de las muestras se hizo para caracterizar el material y para la medición de los espesores de rebaba. El análisis electroquímico permitió identificar al material como aluminio 6063 de acuerdo a las tablas del Manual de Aluminios de la ASM. Los datos del manual6 y los valores producto del análisis se muestran en la tabla II. La microscopía óptica (figura 4) reveló una matriz homogénea de aluminio con precipitados de Mg2Si6. La homogeneidad de la microestructura del material garantiza propiedades mecánicas macroscópicas relativamente isotrópicas y 7 homogéneas, lo que en el caso del proceso de maquinado es deseable.8 Tabla II. Comparación de los elementos químicos encontrados y los de la aleación 6063 (% peso) Elemento Aluminio Análisis químico ASM 6063 químico Al - 98.8 Si 0.2-0.6 0.48 Mg 0.45-0.9 0.497 Fe 0.35 max 0.167 El tratamiento térmico para los aluminios de la serie 6xxx determina el subgrupo correspondiente (T1 a T9, norma ANSI H35.1). Las designaciones de subgrupo T se aplican a productos térmicamente tratados. 44 Fig. 4. Micrografía de la muestra de aluminio utilizada en los experimentos. La identificación del grupo T se hizo a través de ensayos de tensión. Los valores de estos ensayos se presentan en la tabla III y se comparan con los estándares6 de la tabla IV. Tabla III. Valores resultantes de los ensayos de tensión Ensayo No. Esfuerzo máximo (MPa) Esfuerzo cedencia (MPa) % Elongación 1 244 244 13 2 276 269 18 3 280 269 16 Promedio 266 260 15 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV No. 13 �Eugenio López, Miguel Ruiz, Rafael Colás Tabla IV. Propiedades mecánicas típicas de la aleación 6063 según la ASM Tratamiento térmico Esfuerzo Esfuerzo % máximo cedencia Elongación (MPa) (MPa) T1 152 90 20 T4 172 90 22 T5 186 145 12 T6 241 214 12 T83 255 241 9 T831 207 186 10 T832 290 269 12 Los resultados de las pruebas a tensión revelan que el material es una aleación de aluminio tipo 6063 con tratamiento térmico clase T83. Las aleaciones conteniendo magnesio y silicio, en las proporciones para formar el compuesto Mg2Si tienen buena formabilidad, soldabilidad, maquinabilidad y resistencia a la corrosión. La maquinabilidad es de suficiente a buena según la escala utilizada por la ASM. Este material es utilizado para tubería, rieles, muebles, extrusiones arquitectónicas, pisos, ventanas, puertas. Fig. 5. Muestra de virutas bajo el microscopio óptico a 50x. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 Condiciones de maquinado. Para los experimentos se maquinó la barra de aluminio con condiciones de corte fijas para los puntos de la ecuación (6a). El corte se hizo a 2.54 mm (0.1in). No se utilizó refrigerante. El resto de los valores de corte experimentales fueron los mismos que los usados en los cálculos teóricos (tabla I). RESULTADOS OBTENIDOS Utilizando el microscopio óptico (figura 5), el microscopio de barrido electrónico (figura 6) y un programa computacional de análisis de imágenes digitales se obtuvieron los datos de ensayo de la figura 7. El promedio de espesor máximo es de 149.54 micrómetros, que es bastante aproximado al valor teórico calculado con el modelo propuesto en la figura 3; la desviación estándar es de 71.45. Considerando un intervalo de confianza del 99.5% para un ensayo de 14 grados de libertad, las tablas estadísticas de tα arrojan un valor de 8.1061. La media calculada del universo está en el intervalo de 88.2 a 210.9 micrómetros. Fig. 6. Imagen de virutas bajo el microscopio electrónico de barrido. 45 �Modelaje de la viruta en el proceso de maquinado. Primera parte. En la figura 6 se muestra la morfología de la viruta, observada utilizando un microscopio de barrido electrónico. relación proporcional al espesor de la viruta de una manera simple. El presente trabajo no considera experimentos exhaustivos que permitan relacionar completamente la morfología con la situación de corte ni las propiedades de materiales.8 Fig. 7. Diagrama de densidad de frecuencias de los espesores máximos para las muestras de una misma situación de corte. A través de las ecuaciones (8) es posible modelar las marcas de la herramienta en el material. La figura 8 muestra que las huellas de la herramienta son de la misma forma que las calculadas. La micrografía (b) no está a la misma escala que (a). (a) DISCUSIÓN DE RESULTADOS Y MEJORAS A DESARROLLAR El estudio de la maquinabilidad debe contemplar algo más que las propiedades de maquinado de un material bajo un análisis ortogonal simple. El desarrollo de nuevas tecnologías, criterios de evaluación y complejidad de productos obligan a replantear el estudio del proceso de maquinado en forma integral. Se ha demostrado que bajo condiciones de maquinado moderadas es posible determinar una 46 (b) Fig. 8. Comparación de las huellas de la herramienta durante su trayectoria. a) teórico, b) experimental. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV No. 13 �Eugenio López, Miguel Ruiz, Rafael Colás El ángulo de corte es calculable por medio de la relación trigonométrica que existe entre t1 y t2 de la figura 1. Un análisis posterior debe mostrar el efecto de la morfología en los extremos relacionada con la posición de los álabes en cada ciclo. Es conveniente validar los ángulos de salida para la viruta en la herramienta que determinan el arco de la viruta. Es necesario considerar y validar la inferencia de la calidad del maquinado por medio de la características de la viruta tales como rugosidad y textura dentro del modelo propuesto. Sería útil comparar el presente modelo con el de corte ortogonal presente al inicio de este artículo. RECONOCIMIENTOS Y EQUIPO UTILIZADO El presente trabajo fue realizado por los autores como parte de su proyecto de investigación en el Doctorado de Materiales FIME-UANL bajo el apoyo de PROMEP y PAICYT 2001 (contrato CA556-01), utilizando las instalaciones del Centro de Manufactura Integrada por Computadora y del Programa Doctoral de Materiales de la FIME UANL: • Centro de Maquinado EMCO VMC 300. • Licencia de software SurtCAM v6.1b • Microscopio electrónico de barrido LEO Stereoscan 440, 30keV, hasta 300,000X equipado con espectrómetro de rayos X • Microscopio óptico NIKON a 5X, 20X, 40X y 100X Los autores agradecen la colaboración de los ingenieros Roberto Mireles, Francisco Delgado y Eleazar Sánchez de la Coordinación de Automatización y al Dr. Moisés Hinojosa del programa doctoral de materiales de FIME. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 REFERENCIAS 1. American Society of Tools Engineers. Tool Engineers Handbook. Mc Graw Hill, 1949. 2. Shaw, Milton. Metal cutting principles. Oxford University Press, 1984. 3. Stevenson, Robin and Stephenson, David. The effect of prior cutting conditions on the shear mechanics of ortogonal machining. The Minerals, Metals and Materials Society, 1996. 4. Groover, Mikell P. Fundamentals of Modern Manufacturing, Ed. Prentice Hall, 1996. 5. V. Chiles, S.C. Black and Arnold. Principios de Ingeniería de Manufactura. CECSA, 1999. 6. Metals Handbook 9th edition, vol 6 “Aluminium”. ASM International, 1989. 7. Cavazos García, José Luis. Tratamiento térmico de una aleación de aluminio 6063. Tesis Doctoral FIME-UANL, 1998. 8. Metals Handbook 9th edition, vol 16 “Machining”. ASM International, 1989. BIBLIOGRAFÍA 1. Degarmo, Paul E, Black, J.T. y Kohser, Ronald A. Materials and Process in Manufacturing. Ed. Prentice Hall, 1997. 2. Boothroyd, Geoffrey. fundamentos de corte de metales y de las Maquinas-Herramientas. Ed. Mc Graw-Hill Latinoamericana S.A. 1978. 3. Schaffer, Saxena, Antolovich, Sanders & Warner. 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Ejemplo de ello son algunos congresos académicos relacionados con esta temática y las publicaciones reportadas al respecto.1 En los criterios para la acreditación de los programas de ingeniería, desarrollados por el Accreditation Board for Engineering and Technology (ABET), se define a la Ingeniería como "la profesión en la cual el conocimiento de las ciencias matemáticas y naturales obtenido por el estudio, la experiencia, y la práctica se aplica conscientemente para desarrollar maneras de utilizar, eficientemente, los materiales y las fuerzas de la naturaleza para el bien de la humanidad".2 Aquí se destaca la intención de dar a las ciencias básicas el papel de fundamento de las ciencias de la ingeniería. En los criterios de acreditación de los programas de ingeniería de esta organización, para el ciclo 2001-2002,3 se plantea que los programas de ingeniería deben mostrar que sus graduados 48 alcancen la habilidad de aplicar los conocimientos de matemáticas, ciencias e ingeniería. Otras publicaciones refuerzan la intención de dar a las ciencias básicas el papel de fundamento de la ingeniería, como por ejemplo, la Universidad de Drexel4 quien desarrolla un curso titulado "Los Fundamentos Matemáticos y Físicos de la Ingeniería" en el cual brinda una introducción a la matemática y la física de los problemas de ingeniería.* La Reforma Académica de la FIME5 igualmente propone que el egresado de la facultad deberá contar con una sólida formación en conocimientos y habilidades del campo de las ciencias básicas. El presente trabajo pretende analizar el rol de la Física en la formación del ingeniero a partir de tres dimensiones curriculares: la conceptual (referida al contenido), la metodológica (referida el entrenamiento en el modo de actuar del ingeniero) y * Subdirector de la FIME-UANL. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Rogelio G. Garza Rivera la axiológica (referida al desarrollo de actitudes y valores). Se exponen las características que cada una de estas dimensiones tiene en la curricula de Ingeniería. c) El nivel de actuación o asimilación del contenido. d) El nivel de sistematicidad del contenido. El nivel de profundidad del curso viene dado por: 2. DESARROLLO • El uso que se haga de las matemáticas. En cualquier curso de Física, los temas tratados casi siempre son similares y reflejan un orden generalmente dado en los índices de libros de texto. ¿Cómo diferenciar un curso de otro? ¿Qué determina el contenido a impartir en un curso dado? ¿Cuál debe ser el nivel de la complejidad del curso? ¿Cuál es la relación entre el curso de Física y las materias de la especialidad de Ingeniería? Las respuestas a éstas y otras preguntas son muy importantes tanto para los responsables del desarrollo de los planes y programas de Ingeniería como para los maestros de Física de estas carreras. Algunos criterios para analizar un curso de una materia dada pueden ser definidos en función de tres dimensiones: la conceptual, la metodológica y la axiológica. Estas tres dimensiones delimitan el contenido, las habilidades o procedimientos, las actitudes y los valores que deben desarrollarse en los estudiantes para garantizar una formación integral en los mismos y que les posibilite su labor en una sociedad globalizada. Analizaremos estas dimensiones por separado. • La correlación entre los macroscópicos y microscópicos. • El uso de determinados modelos más o menos complejos. • La correlación entre lo cuantitativo y lo cualitativo. • El uso del método presentación del curso. 2.1 Dimensión conceptual La dimensión conceptual está relacionada con una serie de aspectos que determinan la misma para cada curso en particular. Entre estos aspectos podemos señalar: a) El nivel de profundidad del curso. b) La situación del objeto físico. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 histórico enfoques en la Desde este punto de vista, el curso de Física para Ingenierías debe estar caracterizado por un mayor uso de modelos matemáticos, una descripción de fenómenos con un punto microscópico que le permita al futuro ingeniero conocer y dominar la explicación más interna de los mismos para posibilitarle su uso adecuado y modificación. El enfoque de los fenómenos a estudiar debe estar dado por el perfil profesional del Ingeniero. Es tradicional, en cursos de Ingenierías, que el programa de Física incluya los temas básicos de Mecánica, Calor, Electricidad y Magnetismo, Oscilaciones y Ondas y en algunos casos algo de Óptica. La física moderna se está incluyendo en los años más recientes por la necesidad de la incorporación de tecnologías modernas, que se fundamentan en temas de esta ciencia. La situación del objeto físico está dada por las condiciones o situación en la que se coloca el objeto para su estudio, o lo que es lo mismo, el estado del objeto en dependencia de su relación con el medio que lo rodea. Algunos casos de diferente situación 49 �El rol de la física en la formación del ingeniero del objeto físico son: fluidos con y sin fricción, medios homogéneos, campos electromagnéticos en el vacío o en la sustancia. Mientras que en la enseñanza media superior se muestran las situaciones más simples y generales, en la física para ingenieros, las situaciones deben ser las típicas del objeto de la profesión del futuro graduado. El estudiante debe ver la relación entre el problema de Física que se le presenta y su futuro trabajo como profesionista. Aquí tiene que ver la habilidad a desarrollar en el estudiante de la modelación de una situación real típica de la profesión, para su estudio. Por ejemplo un problema de mecánica traslacional-rotacional puede ser calcular la velocidad de desplazamiento de una banda transportadora accionada por una rueda motriz de determinado diámetro y que gira a una cierta velocidad angular. La modelación de esta situación se puede hacer despreciando fricción, aplicando modelo de cuerpo rígido o partícula, etc..; pero el estudiante observó que se partió de una situación real. situaciones nuevas, e incluso creando nuevos procedimientos para resolver situaciones desconocidas en un nivel creativo. ¿Qué tipo de ingenieros necesita México para garantizar su desarrollo? Evidentemente, sí se requieren ingenieros que desarrollen nuevas tecnologías y puedan trabajar con las técnicas más modernas, no se puede pensar que el nivel de actuación pueda ser reproductivo, que es típico para aquellos que trabajan con tecnologías elaboradas en el exterior. Es por ello que los cursos de física deben contribuir al desarrollo de un nivel de actuación productivo y creativo en nuestros futuros ingenieros. Como señala el exdirector del Instituto Politécnico Nacional, D. Guerra Rodríguez: "En la formación de los ingenieros se deberá considerar de De esta forma se logra que el alumno vea la relación de la Física con su profesión futura y que posteriormente, en las materias de la especialidad, conozca de dónde parten los modelos fenomenológicos o empíricos que en esas materias se utilizan. Cuando se dice que "los contenidos de algunas materias de Matemáticas y Física no tiene aplicación real en los cursos posteriores.."6 se refiere precisamente a que en ocasiones los cursos de Física no se plantean con este enfoque y se mantienen situaciones del objeto físico no vinculadas al perfil de la profesión, lo cual es incorrecto. En cuanto al nivel de actuación o asimilación se refiere a la forma en que el estudiante interactuará con el medio, reproduciendo lo que conoce hasta ese momento, aplicando lo que conoce en 50 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Rogelio G. Garza Rivera manera estratégica el desarrollo de habilidades para el diseño, la innovación y la creatividad...".7 Con esto los cursos de física contribuyen a la formación integral de nuestros graduados. El nivel de sistematicidad del contenido está dado por el despliegue que se haga de los diferentes temas expuestos en el programa de los cursos. Puede ser que el despliegue llegue a la ley, la teoría o el cuadro. En el nivel medio superior es típico llegar a las leyes sin llegar a desarrollar completamente la teoría, con exclusión de la Teoría de la Mecánica Newtoniana que se desarrolla en forma más desplegada. En los cursos de Física para Ingenierías el nivel de sistematicidad debe incluir hasta el cuadro. Así, se ven el Cuadro Mecano Clásico (incluyendo Relatividad), el Cuadro Electromagnético y elementos del Cuadro Mecano Cuántico, que es el que marca el nivel de la Física Moderna y que aún se estudia su introducción en los curricula de ingenierías, como por ejemplo los proyectos desarrollados en la Universidad de Maryland.8 En la reforma Académica de la FIME se prevé el desarrollo de una materia de Temas Selectos de Física, donde se aborde la problemática de aquellos temas de Física más actuales vinculados al perfil de los futuros ingenieros. 2.2 Dimensión Metodológica Relacionado con el modo de actuación del ingeniero debemos ver el papel de la Física en la apropiación, por parte de nuestros estudiantes, de un conocimiento de tipo metodológico. ¿Qué procedimientos, qué método utilizar para resolver una situación, un problema de forma más eficiente?. Básicamente la ingeniería es un proceso de toma de decisiones9 para la solución de situaciones problemáticas dentro de su campo de acción. Como Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 regla el proceso de toma de decisiones se puede considerar compuesto de las siguientes etapas: a) Delimitar la situación. b) Planteamiento de la estrategia de solución. c) Obtención de información experimental o no experimental. d) Análisis y elaboración de la misma. e) Selección de criterios valorativos sobre las posibles soluciones. f) Elección de la variante óptima. g) Corrección de la decisión durante su implantación. Para lograr que nuestros graduados estén entrenados en este modo de actuación es necesario enfrentarlos desde nuestras clases a la necesidad de aplicar métodos de solución de situaciones nuevas. Esto se logra mediante el planteamiento de las clases de Física a partir de la aplicación del Método Científico.10 La estrategia de impartición de las clases de Física debe estar orientada a presentar al alumno ante situaciones y permitirle intentar la solución de las mismas aplicando el Método Científico, lo cual le permitirá desarrollar habilidades como: delimitar un problema, formular hipótesis de solución, diseñar experimentos, observar, medir, reunir información y datos, analizarlos, elaboración de conclusiones, etc. Como señala La Reforma Académica de la FIME11 "el método y la investigación deben ser elementos esenciales en el desarrollo de las nuevas generaciones". Aquí, además se ven reflejadas las tendencias de enseñanza-aprendizaje "centradas en el alumno". El profesor debe pasar a tomar un rol de facilitador de la solución dando recomendaciones, formulando interrogantes, ayudando al alumno en el proceso de 51 �El rol de la física en la formación del ingeniero toma de decisiones y permitiendo al alumno desarrollar su tarea de forma independiente. ¿Por qué la Física es apropiada para desarrollar estas habilidades en los alumnos? Una serie de aspectos pueden tenerse en cuenta: • La Física es una Ciencia experimental, basada en situaciones reales. • Se imparte en los primeros semestres. • Los modelos que utiliza son simples por lo que se puede enfatizar el procedimiento de solución. • Las situaciones que analiza pueden ser cotidianas, conocidas por los estudiantes (fuerza, temperatura, sonido, velocidad, etc.). Se demuestra además, en diversas fuentes,12 que el hecho de que el estudiante tenga una responsabilidad en su aprendizaje contribuye a una mejor asimilación de los contenidos, el conocimiento no se puede inyectar desde afuera, debe ser "construido" por el propio alumno. Es por ello que el plantear los cursos de física para ingenieros con este enfoque no sólo contribuye al desarrollo en ellos de habilidades de investigación y solución de problemas sino que contribuye a un mejor aprendizaje de la propia materia. Ya se realizan en nuestra Facultad actividades de laboratorio en Física con un enfoque basado en la aplicación, por parte de los alumnos, del Método Científico y aunque todavía este trabajo está en una etapa de introducción ya se han obtenido resultados alentadores. 2.3 Dimensión axiológica La tercera dimensión a analizar está dada por el desarrollo de actitudes y valores en nuestros futuros graduados. Se conoce que en la UANL se ha 52 desarrollado un Programa de Estudios Generales que contempla la impartición de una serie de materias que se propone un acercamiento de los estudiantes con las ciencias sociales y las humanidades.13 Independientemente de esto, cualquier curso de cualquier materia debe ser planteado de forma que contribuya a la educación del estudiantado. La Educación a través de la instrucción es un principio que debe seguirse en el diseño de cualquier proceso de enseñanza aprendizaje. La responsabilidad, la honestidad, la independencia, la creatividad, la comunicación, la capacidad de trabajar en equipo, son algunas de las cualidades sin las cuales un profesional de nuestro siglo no puede trabajar con eficiencia en beneficio de la sociedad. Estas actitudes y valores no se desarrollan en forma teórica. Es necesario hacerlo mediante la actuación diaria. Cuando se plantea una actividad de aprendizaje en la cual el alumno tiene la responsabilidad ante su grupo de elaborar determinado material, se está fomentando el desarrollo de estos valores. Cuando hacemos una actividad de discusión o debate donde se permita a los alumnos expresar sus criterios, discutir con libertad de expresión y respetando y aceptando las ideas u opiniones de los demás miembros del grupo se está fomentando el desarrollo de estos valores. Las actividades marcadas dentro de la tendencia del aprendizaje colaborativo muestran sus posibilidades de desarrollo de actitudes y valores necesarias para el trabajo del futuro profesional de nuestro tiempo. Las clases de Física, al igual que las de las demás materias deben contribuir a partir de su diseño al desarrollo de estas actitudes y valores sin lo cual no es posible pensar en el diseño de ningún curso para Ingeniería. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Rogelio G. Garza Rivera 3. CONCLUSIONES De lo expresado anteriormente, se puede concluir que la importancia de la Física en la formación de los ingenieros va más allá de brindar una serie de conocimientos de la propia ciencia. La formación debe abarcar desde el entrenamiento en la forma de actuación del futuro ingeniero hasta el desarrollo de actitudes y valores necesarios para trabajar en una determinada sociedad. El estudiante debe ver desde el primer día la relación de la Física con su perfil de la profesión a través del enfrentamiento a situaciones prácticas que pueda resolver aplicando los conocimientos de Física que se le imparten. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 Para lograr esto, los cursos de Física deben ser diseñados teniendo en cuenta los aspectos señalados en este trabajo y sin perder de vista el futuro profesional del estudiante para el cual se le va a impartir determinada materia. El aumento del rol del estudiante, la aplicación de métodos dinámicos de impartición en las clases y la utilización del Método Científico constituyen algunas de las premisas indispensables para lograr el éxito en la enseñanza de la Física vinculada al perfil de nuestros Ingenieros, logrando que los graduados vean a esta Ciencia no como una más, sino como el fundamento de las Ciencias de Ingeniería. 53 �El rol de la física en la formación del ingeniero 4. BIBLIOGRAFÍA 1. Garza Rivera, Rogelio G. "La enseñanza de las ciencias en la formación de ingenieros", Ingenierías FIME, Vol. II, No. 5, Sept.-Dic. 1999, pp. 55-58. 2. Criteria for accrediting engineering programs, Engineering Accreditation Commission (EAC), Accreditation Board for Engineering and Technology, Inc. (ABET), 2000-2001 Accreditation Cycle, Nov. 1999. 3. Criteria for accrediting engineering programs, Engineering Accreditation Commission (EAC), Accreditation Board for Engineering and Technology, Inc. (ABET), 2001-2002 Accreditation Cycle, Nov. 2000. 4. Thomas, D.H. and Venkataraman, T.S. "Drexel University's Freshman Engineering Physics Course" in The Changing Role of Physics Departments in Modern Universities, E.F. Redish and J.S. Rigden, editors, AIP Conference Proceedings 399, 1997, pp 79. 5. Proyecto de Reforma Académica y Curricular, UANL, FIME, página 14, Abril 12 de 2000. 6. Proyecto de Reforma Académica y Curricular, UANL, FIME, página 8, Abril 12 de 2000. 54 7. Guerra Rodríguez D., "Situación actual y perspectiva de la educación en ingeniería en México", Ingenierías FIME, Vol. III, No. 6, En.Marzo 2000, pp. 8-14. 8. Redish E. F., Steinberg R.N., Saul J.M., "The distribution and change of students expectations in introductory physics", The International Conference on Undergraduate Physics Education, 1996; http://www.physics.umd.edu/rgroups/ripe/perg/e xpects/icupeex.htm. 9. Barreto Argilagos G., "El desarrollo histórico de la formación de constructores", Ingenierías FIME, Vol. II, No. 4, Mayo-Ag. 1999, pp. 2431. 10. Hestenes, D.. “The scientific method.” Am. J. Phys. 67(4), 274, 1999 11. Proyecto de Reforma Académica y Curricular, UANL, FIME, página 13, Abril 12 de 2000. 12. Anderson, J.R. Reder, L.M. and Simon, H. A. "Radical Constructivism and Cognitive Psychology” in Brookings Papers on Education Policy-1998, Diane Ravitch, ed. (Brookings Institution Press), pp. 227-278. 13. Fernández Delgado, J. A. "Programa de Estudios Generales de la U.A.N.L.", Ingenierías FIME, Vol. II, No. 5, Sept.-Dic. 1999, pp. 51-54. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �La ciencia y la sociedad mexicana♦ Manuel Rojas Garcidueñas* La sociedad urbana de México vive rodeada de automóviles, aparatos eléctricos y electrónicos, alimentos industrializados, etc., que utiliza en el hogar, el trabajo y el tiempo libre. Algunos aparatos están hechos en el país conforme a técnicas extranjeras, pero ninguno ha sido creado o desarrollado por mexicanos.♦ Utilizamos tecnología extranjera, pero no creamos la propia y esta continua adaptación a productos foráneos nos va haciendo perder nuestra identidad. El mexicano común disfruta las ventajas de la tecnología, pero en el fondo no la entiende. El Dr. Mazuri, africano en la Universidad de Nueva York, dice de sus compatriotas: “nos gustan los artículos occidentales, pero nos desconciertan sus talleres... hemos aprendido a desfilar con brillantez, pero no a ejercitarnos con disciplina”.1 Del mismo modo, pocos mexicanos han entendido que tras la industria está la tecnología y tras ésta la ciencia: Sin física no hay ingeniería y sin ella no hay fábricas. En México la ciencia no es negocio: los empresarios juzgan preferible comprar tecnología extranjera, a veces quizá obsoleta, a desarrollar la propia. La ciencia no es cultura: en sus secciones culturales la prensa trata de arte, de literatura y tal vez de filosofía. La ciencia no es historia: en los textos se relatan los hechos heroicos de militares y logros de políticos, pero jamás se cita a alguno de nuestro pocos hombres de ciencia. La ciencia es el gran ausente en la vida de México y por ello el científico carece de status social. en páginas Dice Bünning (p 12),2 autobiográficas, que hacia 1930 los profesores universitarios alemanes tenían salarios muy raquíticos y, sin embargo, la investigación y la docencia superior eran muy perseguidas, pues los académicos tenían un status social por encima “de los que poseían un Rolls Royce o un Mercedes Benz”.* Esto explica en buena parte que en dos ocasiones Alemania se haya recuperado en pocos años de la postración de dos terribles derrotas, volviendo a ser una potencia industrial. Tenía el material idóneo para ello: el material humano. Un suelo estéril no produce cosecha; después de tres cuartos de siglo de paz social, México está aún en el subdesarrollo. Una sociedad que no aprecie la ciencia, que no tenga la comprensión íntima de la cadena ciencia-tecnología-industria, no puede tener verdadero desarrollo. Para que la ciencia florezca es preciso reeducar al mexicano. * ♦ Artículo publicado en la Revista Ciencia UANL de abril-junio 2001 y reproducido con permiso del autor. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 Profesor Emérito del instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey. Miembro de la Academia Mexicana de Ciencias. 55 �La ciencia y la sociedad mexicana LA EDUCACIÓN CIENTÍFICA QUÉ ES LA CIENCIA Hace sesenta años Ramos escribió: “El mexicano considera que las ideas no tienen sentido y las llama despectivamente “teorías”; juzga inútil el conocimiento de los principios científicos... está muy seguro de su sentido práctico” (p 59).3 Algo debe andar mal en la educación para que esto siga siendo verdad después de tantos años. Sin duda las escuelas transmiten conocimientos de ciencia y sin duda las universidades producen profesionales de la ciencia competentes. Pero sin duda también la masa popular, aún los que han cursado la secundaria, no tienen idea de lo que es el espíritu científico. Y esto es lo importante pues, como se ha dicho, la educación es lo que queda cuando lo que se sabía se ha olvidado y esto es lo que la escuela no transmite: la ciencia como una manera de ver la vida, de entender al mundo; una manera de ser. Para plantear una educación en el espíritu científico habrá que exponer sus componentes básicos (algunos están expuestos con mayor amplitud en Pérez Tamayo p. 27-33).4 La ciencia es objetiva; esto se opone a nuestra idiosincrasia, pues en México toda discusión, aun artística, toma un cariz exaltado: “La pasión es la nota dominante de la vida de México” (p 17).3 Al ser objetivos limamos nuestra emotividad, pues la ciencia no nos dice lo que nos gusta o lo que nos disgusta; nos dice lo que en la realidad, objetivamente, es cierto. Pérez Tamayo afirma que “el mejor regalo de la ciencia no está en los resultados prácticos ni en los grandes esquemas conceptuales...El mayor regalo es el método científico que es confrontar sistemática y rigurosamente los modelos teóricos con los fenómenos de la naturaleza” (p 20).4 Así entendida, la ciencia nos dará verdaderos técnicos, pues “para ser exitosa la tecnología requiere seguidores con real rigor científico...con conocimientos básicos que la sustentan.”5 Incluso para gozar realmente de las ventajas tecnológicas es preciso entender la ciencia. Fourastié y Vimont afirman que “la verdadera riqueza es la ciencia experimental y las concepciones del mundo vinculadas a ella.... (las sociedades africanas) no entrarán al progreso, si no han asimilado el espíritu de un Galileo o un Newton... sólo así gozarán de las ventajas de la técnica” (p. 53-54).6 Y entiéndase bien: no los conocimientos de Galileo o Newton sino su espíritu; esto es lo que necesita el ciudadano común, sea cualquiera su actividad. 56 La ciencia es lógica: busca y encuentra leyes naturales y, al conocerlas, se hace predictiva: nos capacita para hacer predicciones conforme a la lógica. Quien concibe su vida según expectativas racionales, la toma en sus manos; contrariamente a quien la concibe sujeta a un azar, y la considera una lotería sobre la cual no tiene control. “La vida mexicana da la impresión, en conjunto, de una actividad irreflexiva, sin plan”.3 La ciencia es crítica: “En esencia el pensamiento científico consiste en examinar los problemas desde distintas perspectivas y buscar explicaciones a los fenómenos naturales y sociales sometiéndolos a análisis críticos”.7 Esta actitud nos hace oponernos a la aceptación ciega de conceptos que nos han llegado por tradición familiar o social. El criticismo ha dado a la cultura occidental su flexibilidad característica y su progreso frente a la rígida inmovilidad de otras culturas, entre ellas la de muchas de nuestras etnias. La ciencia es factual: crea modelos teóricos, pero en cuanto es posible, los compara con los hechos y los reconstruye conforme a la observación y el experimento. A diferencia de la tecnología, la ciencia no tiene contenido ético: conocer las Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Manuel Rojas Garcidueñas propiedades del cloro no es bueno ni malo; aplicarlas para hacer un gas asfixiante puede ser bueno, si se utiliza contra ratas portadoras de la peste, o malo, si se emplea contra presos políticos en un campo de concentración. La ciencia es limitada: no se propone preguntas que no puede contestar con sus métodos, ni explica con argumentos incomprobables al menos de una manera teórica. Así es que la ciencia indaga la causa de una enfermedad determinada, pero no el porqué existe la enfermedad en generalización abstracta; la vida después de la muerte es un problema importante para todo hombre, pero no es objeto de la ciencia sino de la filosofía o de la teología. Por esta limitación la ciencia no pretende erigirse en el único valor de una sociedad; hacerlo así no es científico, es cientificista. Por sus características, la ciencia es fría. Si un niño muere por una enfermedad, el médico podrá explicar cómo la contrajo, cómo progresó y por qué fue al final inevitable la muerte; esta explicación no será nada consoladora para la madre: la ciencia no tiene palabras de consuelo, tiene palabras de verdad. Por su frialdad la ciencia se mira con prevención en muchas culturas o estratos sociales: el hechicero maligno de los cuentos se transforma en el Dr. Frankestein. Pero, al final, es la ciencia lo que nos ha dado la defensa contra las enfermedades y contra los agentes naturales y las innumerables comodidades, que diferencian la vida en una ciudad moderna de la vida en una aldea primitiva. sociedades de escaso desarrollo conocen el progreso técnico –automóviles, radios, electricidad-, pero usan mal las máquinas y son pocos productivas, porque “su cultura técnica es irracional porque no la integran en su concepción del mundo” (p 37-39).6 En muchos estratos sociales de México hay una profunda contradicción entre el deseo de bienes tecnológicos y la no-aceptación de las condiciones para tenerlos. Bien afirma White (p.72)8 que los científicos deben atender a la complejidad de las relaciones de la ciencia con el contexto total, pues puede haber corrientes dominantes peligrosas. La Revolución Verde elevó la productividad del campo al causar un cambio técnico y mental en muchos agricultores que elevaron su nivel de vida, pero muchos otros campesinos carentes de apoyos económicos y, sobre todo, incapaces de acceder a una nueva cultura que chocaba con sus hábitos de trabajo y su visión de la vida, quedaron en peor situación que antes. Si se quieren evitar choques culturales y desgarramientos internos debe entenderse qué es ciencia, qué es tecnología, qué se puede esperar de ellas y qué lugar deben tener entre los valores que conforman la vida social. Afortunadamente, parece que al fin empezamos a darnos cuenta de que enseñar ciencia no es HACIA UNA CIENCIA PROPIA Los conceptos y métodos de la ciencia son universales, pero cada sociedad debe integrarla conforme a sus necesidades, trabándola con valores éticos, estéticos, filosóficos, etc., para formar una estructura en la que afirme su vida. Muchas Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 57 �La ciencia y la sociedad mexicana simplemente hacer que los alumnos aprendan las partes de la célula y memoricen las leyes de Newton, sino que “son necesarias nuevas relaciones ciencia-sociedad para resolver los problemas de pobreza, del ambiente, del crecimiento demográfico...” (p 49).7 Es gratificante que la Academia Mexicana de Ciencias haya presentado al actual presidente de la República un escrito donde se expone que “es necesario elaborar programas y políticas de comunicación para estimular el interés de los jóvenes y de la sociedad en conjunto, valorando temas científicos como componentes fundamentales de la cultura nacional.”9 Ojalá sea así y ojalá haya respuesta positiva de la sociedad para que no solamente el profesional en alguna rama científica o tecnológica, sino también el ciudadano común que sólo haya alcanzado la educación media, posea el espíritu científico como uno de los valores que normen su vida. REFERENCIAS 1. R. M. Sapolsky, Requiem for an overachiever. The Sciences (New York Acad. Sci.) Jan-Febr 1997 p. 15-19. 2. E. Bünning. Fifty years of research in the wake of Wilhelm Pfeffer. Annual Review of Plant Physiology 1977. 28: 1-22 (1978). 58 3. S. Ramos. Perfil del hombre y la cultura en México. Espasa-Calpe. (Col. Austral) México 1972 (orig. 1931). 4. R. Pérez Tamayo. Acerca de Minerva. Fondo de Cultura Económica. (Col. La ciencia desde México), 1987. 5. M. Pérez de la Mora. Los grandes problemas nacionales. Ciencia (AMC), Vol. 51 núm. 3, (septiembre 2000), p. 3. 6. J. Fourastié y C. Vimont. Histoire de Demain. Presses Universitaires de France. Paris, 1960. 7. A. M. Cetto. Ciencia para el siglo XXI. Declaración sobre la ciencia y el uso del saber científico. ICSU (Consejo Internac. Ciencia) y UNESCO. Conferencia mundial. Budapest. Junio 26-Julio 1. 1999, Ciencia (AMC), Vol. 51 núm. 3, (septiembre 2000), p. 49-53. 8. L. White Jr. Science, scientists and politics. En: Science and Society-Selected Essays. Edit. A. Valvoulis y A. W. Colver. Holden-Day, San Francisco, 1996. 9. AMC. Estrategias para el desarrollo de la ciencia y la tecnología en México en los umbrales del siglo XXI. Texto presentado por la Academia Mexicana de Ciencias al Sr. Vicente Fox, en noviembre 10 de 2000. Carta Informativa de la Academia Mexicana de Ciencias, 28 (noviembre-diciembre de 2000). Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Ingeniero en manufactura Nueva oferta educativa en la FIME-UANL José Luis Castillo Ocañas* Abstract This article describes some aspects on the implementation of the academic program of manufacturing engineering at the bachelor level at FIME-UANL. The first part describes the foundations of the program, the objectives that this program aims to reach are then exposed. Finally, the balance of academic credits in the curriculum is presented. Keywords: manufacturing engineering, education, curriculum, academic credits. INTRODUCCIÓN Las instituciones de educación deben ser sensibles en forma continua a los cambios del entorno, por ejemplo, entre otros, a los avances tecnológicos y a las exigencias del mercado laboral. De acuerdo a dicha premisa, la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) llevó a cabo en 1997 una reforma académica y administrativa de fondo acorde a los tiempos actuales que produjo entre otras acciones, primero la creación de la Maestría en Ciencias de la Ingeniería en Manufactura con dos especialidades: Diseño de Productos, y Automatización, y posteriormente, en el 2000, la implementación de adecuaciones de las carreras existentes a nivel licenciatura y la creación de carreras nuevas, entre las cuales está la de Ingeniería en Manufactura. En el presente artículo se describirán la fundamentación, objetivos y planes de estudio de la carrera de Ingeniero en Manufactura ofrecida por la FIME-UANL. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 1. FUNDAMENTACIÓN Para el diseño de la carrera se partió de la premisa de que la principal fuente de trabajo de los egresados de la UANL son las empresas del estado de Nuevo León, uno de los más dinámicos e industrializados del país [UANL94]. 1* Actualmente se encuentran instaladas más de 50,700 empresas, de las cuales 5,722 se crearon entre octubre de 1997 y febrero del 2000. En lo que al desarrollo industrial del estado de Nuevo León se refiere, conviene resaltar dos características relevantes: a) La numerosa incorporación de empresas pequeñas y medianas basadas en procesos de manufactura con alta tecnología. b) La importancia que se da en el sector empresarial a la incorporación de tecnología de punta para mantener o aumentar sus índices de competitividad. Esto exige y permite la incorporación de nuevos campos de actividad profesional para los ingenieros. Un campo con futuro promisorio, retador y * Jefe de la Carrera de Ingeniero en Manufactura, FIMEUANL. 59 �Ingeniero en Manufactura: Nueva oferta educativa en FIME exigente, por la gran velocidad con la que están sucediendo los avances tecnológicos, es el campo de la manufactura. Justificación de la carrera Para conocer las perspectivas y necesidades del sector productivo del estado de Nuevo León en materia de ingeniería en manufactura se constituyó una comisión integrada por 15 profesores de la FIME, quienes tuvieron a su cargo la tarea de reunir la información necesaria para fundamentar y justificar la creación de una carrera especializada en manufactura. Entre las actividades realizadas se pueden mencionar: • Entrevistas con directivos de empresas en las áreas de recursos humanos, ingenieros de procesos o de manufactura, así como de mantenimiento industrial. • Demanda de trabajo en las carreras de FIME obtenida de los departamentos centrales de rectoría de la UANL. • Recopilación y revisión de las solicitudes de trabajo por medio del periódico en los años 1998 y 1999. • Encuestas a estudiantes de preparatoria y de los primeros semestres de la facultad en FIME. • Encuestas en el sector productivo y a profesionistas en estudios de posgrado sobre la demanda de una nueva carrera profesional en manufactura. Necesidad del Ingeniero en Manufactura Con objeto de conocer las tendencias y necesidades de ingenieros con habilidades y conocimientos adecuados y actualizados para desempeñarse en el área de manufactura se consultó 60 a funcionarios de empresas tanto pequeñas como medianas y grandes; se realizaron reuniones con profesionistas con estudios de posgrado que laboran en campos afines a la manufactura en el sector productivo; se consultó con profesionistas y representantes de asociaciones ingenieriles. Como resultado de estas consultas se observa que existe una creciente demanda de ingenieros formados especialmente para atender los sistemas de manufactura. Hasta ese momento el método para satisfacer esa demanda era el de contratar a profesionistas formados en ingeniería mecánica o eléctrica, para después capacitarlos. Esto trae como desventaja que una capacitación de esa magnitud involucra tiempos largos hasta que sea posible asumir algún tipo de responsabilidad significativa, además de costos extras para la empresa. En general, el consenso en el sector productivo plantea la necesidad de ingenieros en manufactura cuyo perfil permita planear, balancear y administrar líneas de producción; resolver problemas referidos a la calidad, mejorar el proceso y los productos, mantenerse actualizados en nuevas tendencias como lo es la operación de equipos y maquinaria. Estos son los resultados que presentaron los estudios en cuanto la demanda de trabajo en diferentes áreas relacionadas con la manufactura, según la bolsa de trabajo de Infosel. Es posible inferir que en el aparato productivo de Nuevo León existe una necesidad de contar con ingenieros formados específicamente para atender los diferentes aspectos de la manufactura. Tal necesidad constituye un área de oportunidad estratégica para mantener la competitividad; un área con un mercado de trabajo importante, con requerimientos específicos que hasta este momento se han estado atendiendo de manera incompleta. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �José Luis Castillo Ocañas Tendencias nacionales e internacionales Expectativa y oferta educativa Aunque la carrera con el nombre de ingeniero en manufactura aparece en la educación superior mexicana en 1998, desde hace ya mucho tiempo se ofrecen carreras relacionadas con el campo, como lo es Ingeniero Industrial e Ingeniero en Producción. En 1997 la matrícula total en esta área en el ámbito nacional era de 5,565, figurando Nuevo León en dicho valor con el 10.4% correspondiente a los estudiantes que cursan la carrera de Licenciado en Diseño Industrial. Cifra que contrasta con la magnitud de la planta productiva y el alto nivel de desarrollo tecnológico de la industria estatal frente al resto del país. Para conocer las expectativas de los candidatos a estudiar ingeniería en la UANL, se realizaron encuestas tanto con alumnos del último semestre de preparatoria que manifestaron intención de ingresar a FIME como con estudiantes del tronco común de FIME, quienes aún no inician su especialización. Poco más del 50% de los encuestados indicó que tendría interés en estudiar la carrera de ingeniero en manufactura si es que ésta se ofreciera en la facultad. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 También se consideró la factibilidad y pertinencia de la carrera más allá del estado de Nuevo León, por medio del análisis de programas de estudio en otras universidades, tanto nacionales y extranjeras. Estos análisis muestran las tendencias del campo de la ingeniería en manufactura en el mundo. Se advierte en ellos una fuerte tendencia a la integración de la tecnología moderna para la automatización de procesos de producción, lo que indica que se deben considerar elementos tales como los sistemas y controles automatizados, robótica, calidad, normas ambientales y ecología, entre otros. Todos los estudios convergen en prever que, en un futuro próximo, será común encontrar empresas en las cuales sus sistemas de producción estén controlados por dispositivos basados en inteligencia artificial y sistemas expertos, requiriendo la presencia de grupos de trabajo multidisciplinarios, capaces de resolver los problemas que plantea la producción. Las universidades han tomado plena conciencia del panorama que se abre para la ingeniería en el campo de la manufactura y han emprendido profundas transformaciones en los métodos y prácticas relacionadas con la educación. 2. OBJETIVOS DE LA CARRERA El principal objetivo de la carrera de Ingeniero en Manufactura de la FIME-UANL es la formación de ingenieros altamente capacitados en la aplicación de estrategias de manufactura automatizada que generen la integración de funciones para optimizar los sistemas de producción existentes, que diseñen e 61 �Ingeniero en Manufactura: Nueva oferta educativa en FIME implementen nuevos sistemas que coadyuven a incrementar la eficiencia y la competitividad y calidad de la organización. Otros objetivos están encaminados a posicionar la carrera mediante la satisfacción de la demanda de profesionales en el mercado productivo. Perfil del egresado La correcta definición del perfil de un ingeniero en cualquier especialidad es una de las principales tareas de una institución educativa, ya que de esto depende la aceptación laboral y la pertinencia social del egresado. Para definir el perfil de un egresado de un estudio de ingeniería no basta con acotar las características que el profesional tendría en cuanto a conocimientos, sino que implica la formación integral del individuo para beneficio de la sociedad. El sector laboral demanda del profesional los conocimientos necesarios entendidos y aprendidos para su aplicación en el desempeño laboral y profesional, habilidades que le permitan conectar e integrar el conocimiento para su mejor aplicación convirtiéndolo en un resolvedor de problemas, actitudes y valores que actúa como consecuencia de haber aprendido valores con actitud permanente de búsqueda de la verdad, personalidad y moral bien definidas. La Licenciatura de Ingeniería en Manufactura deberá generar egresados con conocimientos, habilidades, actitudes, valores y personalidad necesaria para seguir transformando los modelos de desarrollo ingenieril haciendo concordancia con el documento de Visión 2006 de la Universidad Autónoma de Nuevo León y del plan de desarrollo Institucional de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica 1997-2006. 62 En el aspecto técnico el egresado de la carrera de Ingeniero en Manufactura debe ser capaz de planear, diseñar, automatizar y establecer un control adecuado en sistemas para la producción, cumpliendo con normas internacionales, programas de mantenimiento, operar equipos de alta tecnología y adaptarse a cambios tecnológicos, con comportamiento social para preservar el medio ambiente. Flexibilidad del plan de estudios Una de las características de la reforma curricular, en el sistema de créditos a cursar en cualquiera de las carreras que ofrece la FIME, es que el estudiante tiene la oportunidad de diseñar de acuerdo a sus posibilidades y capacidad el esquema para cursar las materias. Al mismo tiempo, tiene la responsabilidad de seleccionar hasta un 26 % del total de créditos; siempre apoyado por programas que nacen de la propia reforma: el de tutorías para los estudiantes de primer ingreso y el de asesores académicos para orientación específica. El fortalecimiento por área se subdivide en: • Diseño de productos. • Aseguramiento manufactura. de la calidad en • Automatización. • Control numérico computarizado máquinas-herramienta. en 3. PLAN DE ESTUDIOS DE LA CARRERA Para obtener el grado de Ingeniero en Manufactura el estudiante deberá completar un mínimo de 431 créditos y no rebasar un máximo de 450. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �José Luis Castillo Ocañas La cantidad mínima de créditos deberá estar compuesta de las siguientes proporciones. Tabla I. Créditos ofrecidos por áreas en el plan de estudios de Ingeniero en Manufactura de la FIME-UANL de La carrera de Ingeniero en Manufactura se empezó a ofrecer a los estudiantes a partir de agosto del 2000. REFERENCIAS Área Fundamentales Complementarias Total créditos Ciencias Básicas 68 22 90 créditos 1. Universidad Autónoma de Nuevo León, Informe "Universidad en cifras". UANL 1994-1995 Ciencias de la 108 Ingeniería 25 133 créditos 2. Gago, A. & Mercado R., La evaluación de la educación superior mexicana, 1998 Ingeniería aplicada 52 36 88 créditos 3. CACEI, Consejo de acreditación de la enseñanza de la ingeniería. Junio 1996 Materias generales 60 30 90 créditos 4. CIEES, Manual de CIEES, ANUIES, SEP. Octubre 1994 Servicio social y Prácticas profesionales 30 Total créditos de 318 (74%) 30 créditos 113 (26%) 431 (100%) COMENTARIOS FINALES En la reunión de la Junta Directiva de la FIMEUANL, celebrada el día 12 de abril del 2000, el Director de la Facultad, el Ing. Cástulo Vela Villarreal en su segundo punto del orden del día, puso a consideración de la Junta Directiva el Proyecto de la Reforma Académica, donde se contempla la creación de la nueva carrera de Ingeniero en Manufactura, siendo ésta aprobada por unanimidad. La aprobación por parte del Consejo Universitario de la UANL se dio en la sesión celebrada el día 27 de junio del 2000. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 5. Medellín F., Perfil del universitario. Dirección de Servicio Social, UANL. 1998 6. Delors, Jaques, La educación encierra un tesoro. Ediciones UNESCO, 1998. 7. Naisbitt, J. & Aburdere, P., La evaluación de la educación superior mexicana. Megatendencias 2000. 8. Nyerere, J., The university's role in the development of new countries. World university service assembly, Dar es Salaam, Tanzania. 1996. 9. Vargas, M., Práctica profesional y pertinencia de la educación en ingeniería. Febrero 1999. 10. Castillo, J., Manufactura en FIME. Revista Ingenierías Vol 1 Num. 2. FIME/UANL, 1998. 11. Garza, J., Elementos que contribuyen a la formación del perfil de ingeniero en FIME en los próximos años. Abril 1998. 12. FIME, Plan de desarrollo institucional para FIME 1997-2006. FIME, 1998. 63 �Reconocimientos Fernando J. Elizondo Garza* I.- PREMIO DE INVESTIGACIÓN UANL 2000 II.- PREMIO UANL A TESIS DE POSGRADO * Los doctores Virgilio González González, Carlos Guerrero Salazar y Ubaldo Ortiz Méndez fueron reconocidos por su trabajo “Mezclas de quitina y quitosán con poliamidas y poliésteres” con el Premio de Investigación UANL 2000, en la categoría de ingeniería y tecnología. Durante la sesión solemne del H. Consejo Universitario de la UANL efectuada el 12 de septiembre de 2001, el M.C. Jorge Aldaco Castañeda y su asesor el Dr. Moisés Hinojosa Rivera recibieron el Premio a la Mejor Tesis de Maestría, en el área de ciencias exactas, que año tras año otorga la Universidad Autónoma de Nuevo León, por el trabajo “Autoafinidad de superficies de fractura en una aleación aluminio-silicio”. Los doctores recibieron su premio de manos del Rector de la UANL durante la junta solemne del consejo Universitario del 12 de septiembre del presente año. Doctores Carlos Guerrero, Ubaldo Ortiz y Virgilio González, Investigadores de la FIME que recibieron el Premio de Investigación UANL 2000. La investigación consistió en efectuar un estudio sistemático exhaustivo de mezclas de polímeros bajo la hipótesis de que pequeñas diferencias en la capacidad de formar puentes hidrógeno afectan en forma importante la compatibilidad y miscibilidad de los polímeros. Los resultados del estudio, publicados en el Journal of Applied Polymer Science (V78, p. 850, 2000), permitieron contribuir al conocimiento de la compatibilidad de polímeros expandiendo el potencial de uso de los polímeros involucrados debido al descubrimiento de la alta compatibilidad de algunas de sus mezclas y nuevas morfologías encontradas. 64 El M.C. Jorge Aldaco y su asesor el Dr. Moisés Hinojosa recibieron de parte de la UANL el Premio a la Mejor Tesis de Maestría. En el trabajo de tesis se utilizaron técnicas de análisis autoafin, desarrolladas a partir de la geometría fractal, para la caracterización de las superficies de fractura en una aleación de aluminio de amplio uso. Se corroboró la hipótesis de que la longitud de correlación de la superficie de fractura está relacionada al tamaño de los elementos microestructurales más grandes, que en el caso estudiado fueron los granos metálicos y las dendritas. Los resultados fueron publicados en la revista Aluminum Transactions (V3, No. 1, p. 53, 2000). * Secretario de Proyectos Especiales de la FIME-UANL. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No.13 �III Verano de la investigación científica y tecnológica Patricia del Carmen Zambrano Robledo* El Verano de la Investigación Científica y Tecnológica es un Programa de la Universidad Autónoma de Nuevo León encaminado a despertar el interés de los jóvenes estudiantes por la investigación. Esta fue la tercera edición y dio inicio el pasado 2 de julio para concluir el 10 de agosto, tiempo durante el cual con mucho entusiasmo y ganas de trabajar 19 estudiantes, todos talentos provenientes de preparatorias y facultades, respondieron al llamado a participar en los laboratorios de nuestra institución, dirigidos por nuestros investigadores. En la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, los resultados han sido muy satisfactorios, reflejándose en los trabajos realizados, aunados a las ganas de seguir participando en el mismo, este año por ejemplo, se hizo extensiva la invitación a alumnos de licenciatura, a lo cual respondieron 9 alumnos que en su mayoría habían participado en los veranos pasados siendo aún estudiantes de preparatoria. Las áreas en las cuales se desempeñaron los estudiantes fue Ingeniería de Materiales, Eléctrica y Potencia, Sistemas, y Control. FIME, José Luis Rivera Mendoza, Luis Martín Espino Rivera, Juan David Sánchez Medina, Ana Georgina Escamilla Guzmán, Nasser Mohamed Noriega, Rosa Montalvo Páez, Israel Ángel Barragán Serna y Karla Yesenia Hipólito Moreno.* Los maestros de la FIME participantes como asesores en el verano de la investigación científica fueron: Dr. Salvador Acha Daza, Dr. Juan Antonio Aguilar Garib, Dr. Efraín Alcorta García, Dra. Ada M. Álvarez Socarrás, Dr. Guadalupe Alan Castillo Rodríguez, Dr. Rafael Colás, Dr. Oscar Leonel Chacón Mondragón, Dra. Martha Patricia Guerrero Mata, Dr. Virgilio González, Dr. Moisés Hinojosa, Dr. Slava V. Kalashnikov, Dr. Jesús de León Morales, MC. Francisco Eugenio López Guerrero, Dra. Patricia Rodríguez López, Dr. Ernesto Vázquez Martínez y Dra. Patricia Zambrano Robledo. Sería muy constructivo para estudiantes e investigadores que se notara una mayor participación en este tipo de programas, los cuales se continuarán realizando por intermedio de la Dirección de Investigación Científica y Tecnológica de nuestra Casa de Estudios. Los alumnos participantes en este programa fueron: de la preparatoria 7 Ote., Nadia Eunice Cortina Contreras y Juan Manuel Gracia Reyes; de la preparatoria 8, Ana Cristina de la Portilla de León, José Hilario García Duarte, Mayra Guadalupe Torres Gaona y Milagros Janeth Esquivel Argueta; de la preparatoria 9, Carlos Arturo Alvarado Ruiz y Mayra Alejandra Pérez Vázquez; de la preparatoria 23, Félix Monsiváis Puente, Arturo González Franco y José Ángel Vázquez Serrato; y de la Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 Rotafolio donde se presentan los resultados de uno de los proyectos de investigación realizado en la FIME por estudiantes preparatorianos durante el verano de la ciencia y la tecnología UANL 2001. * Programa doctoral de Ingeniería en Materiales, FIMEUANL. 65 �Eventos • • Sección estudiantil de ASHRAE en la UANL Congreso ICAM 2001 Jesús Garza Paz*, Moisés Hinojosa Rivera** SECCIÓN ESTUDIANTIL DE ASHRAE EN * LA UANL VII CONFERENCIA INTERNACIONAL DE ** MATERIALES AVANZADOS ICAM 2001 El pasado miércoles 30 de mayo del año en curso, se llevó a cabo la ceremonia de toma de protesta de la primera Mesa Directiva de la sección estudiantil del Capítulo Monterrey de la Sociedad Americana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE, American Society of Heating, Refrigerating & AirConditioning Engineers, Inc.), teniendo como principal base estudiantil la FIME. Los días 26 al 30 de agosto se llevó a cabo la VII Conferencia Internacional de Materiales Avanzados ICAM 2001, en la ciudad de Cancún. Dicho evento fue organizado por la Academia Mexicana de Ciencia de Materiales en coordinación con la Unión Internacional de Sociedades de Investigación en Materiales. La FIME-UANL estuvo representada por* un grupo de maestros y estudiantes investigadores que tuvieron una activa participación exponiendo diversos trabajos de investigación. Entre las ponencias estuvieron la del Dr. J. L. Cavazos, que versó sobre el comportamiento de la aleación de aluminio 6063; el M.C. Octavio Covarrubias discutió el efecto de la plasticidad inducida por transformación en aceros. El Dr. J. A. Aguilar analizó la confiabilidad de las mediciones de temperatura en el procesamiento de cerámicos empleando microondas. La Mesa Directiva, quedó conformada de la siguiente manera: Presidente.- Esteban Ernesto Román González Vicepresidente.- Bertha Alicia García Garza Secretario.- Juan Carlos Navarro Aguirre Tesorero.- Laura Grimaldo Padilla todos ellos alumnos de la FIME. La protesta fue tomada por el Ing. Gerónimo J. Quintanilla Rodríguez, primer Presidente del Capítulo Monterrey. El M.C. Francisco Garza exponiendo resultados de sus investigaciones durante el congreso ICAM 2001. Toma de protesta de la Mesa Directiva de la ASHRAE estudiantil. * Catedrático de la FIME-UANL. ** Doctorado en Ingeniería de Materiales, FIME-UANL. 66 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No. 13 �Acuse de recibo Revista NEW WORLD Revista SOUND & COMMUNICATIONS La versión en Español de la revista de Siemens ofrece en su No. 2 un contenido balanceado con una bien lograda combinación de artículos de interés general y temas tecnológicos. En su sección de ciudades y regiones descubrimos el Líbano y el dinamismo de la ciudad de Beirut. En su sección de Investigación e Innovación se presenta un sensor tridimensional de objetos para el automóvil y los chips desechables de plástico, que amenazan con invadir todo tipo de productos, los que prometen agilizar las compras y proteger contra la piratería. Un vistazo al ciclo completo del papel se ofrece en la sección de Empresas y Mercados. En otro artículo podemos enterarnos que para desarrollar un plaguicida para proteger las plantas contra la mosca blanca fue necesario realizar 100,000 ensayos antes de lograr el éxito. El artículo Ciudad Emergente indica que el monje con celular es el símbolo del nuevo Pekín, ciudad en la que el gobierno Chino está invirtiendo sumas millonarias para establecer laboratorios de vanguardia y recuperar a los científicos emigrados. e-mail: new-world@hoca.de suscripciones: Nwreaderservice@hoca.de (MHR) Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No.13 La revista Sound & Communications es una publicación en inglés dedicada a los integradores, contratistas y consultores en las áreas de audio y comunicaciones. Se publica mensualmente y se distribuye en forma gratuita entre los especialistas que acrediten su relación laboral con el tema central de la revista. En cada número de esta publicación aparece información sobre próximos eventos, nuevos productos, novedades bibliográficas, páginas de Internet, reportajes de los principales eventos y congresos, entrevistas y por supuesto artículos técnicos sobre los últimos desarrollos. En todos los números aparecen descripciones de proyectos en los que se analizan los diseños o rediseños de sistemas de audio y comunicaciones en diferentes tipos de espacios arquitectónicos, desde iglesias hasta parques de diversiones. Por ejemplo en el numero 6 del volumen 47 correspondiente a junio del 2001 se analizan los casos de la Opera House de Aspen, Colorado, el Goodman Theatre de Chicago y el Newport Music Hall. Para información puede contactarse a Sound & Communication en el Fax (516) 767-9335 o al email soundcom@testa.com (FJEG) 67 �Acuse de recibo AVANCE Y PERSPECTIVA CIENTÍFICA ESIME Sabe usted: ¿Cómo y dónde se origina un huracán, tifón o ciclón? ¿Cuáles han sido los más dañinos? que El Gilberto es el que tiene registrada la más baja presión atmosférica, que hubo uno que destrozó la isla y la ciudad de Galveston y que un huracán puede consumir la energía de varias bombas atómicas por segundo. La revista Científica ESIME es el órgano de divulgación científica de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional. Su número 22 está dedicado al tema de la mecánica fractal de la fractura. Los diferentes artículos presentados resumen los trabajos del grupo de mecánica fractal del ESIME. A. Balankin expone el estado del arte en el artículo Mecánica de la Fractura: pasado, presente y futuro. Otro artículo expone el comportamiento fractal de sistemas complejos, donde se describen y analizan las propiedades de escalamiento de interfases en medios desordenados. Una interesante aplicación al análisis de ductos para prevenir sus fallas se expone en el trabajo mecánica de la Fractura Probabilística para Análisis de Integridad de Oleogasoductos. Otros temas que se abordan son la modelación de flujo de petróleo en medios porosos y la aplicación de la mecánica fractal en la inspección de soldaduras en la central nuclear Laguna Verde. De todo esto nos habla Luis Capurro en la revista Avance y Perspectiva, órgano de difusión del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN, en su número de julio agosto de 2001 correspondiente a su aniversario número 20. Además, Luz Manuel Santos Trigo escribe acerca del Potencial didáctico del software dinámico en el aprendizaje de las matemáticas, de Biofísica José M. Méndez A, y otros interesantes artículos. Correo electrónico avance@mail.cinvestav.mx Pagina en Internet: http://www.cinvestav.mx/webelect/avance.html (JCM). La revista es bimestral, mayor información: http//www.esinez.ipn.mx/científica/revista.html (MHR) 68 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2001, Vol. IV, No.13 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2001 Volumen Volumen de la revista 4 Número Número de la revista 13 Mes de publicación Mes cuando se publicó Octubre-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2001, Vol 4, No 13, Octubre-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/10/2001 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020776 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores FIME Gamitadera Quitina Quitosán Reflectómetro Revolución industrial https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20737/Ingenierias_2002_Vol_5_No_14_Enero-Marzo.pdf e888d57465017f74aae3d2eedb5ac3c3 PDF Text Text ���Editorial Alrededor de la evaluación de la calidad de la educación en México Juan Antonio Aguilar Garib* A raíz de los resultados del estudio del Programa Internacional de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE)1 sobre el Seguimiento de los Conocimientos de los Alumnos, en el que se concluye que México posee uno de los estándares educativos más bajos del mundo, ha surgido una voz casi unánime que clama que la educación en nuestro país no es de la calidad adecuada.2 Aunque los desplegados en los periódicos han sido contundentes3 al acusar al gobierno de “Esconder la calificación reprobatoria”, es innegable que la Secretaría de Educación Pública pretende poner manos en el asunto cuando su titular asegura que habrá una mejoría en el área de matemáticas en el 2003 y que será aún 4 más clara en el 2006. Lo que significa que el rezago educativo ha sido reconocido desde hace tiempo y que las estrategias que la SEP ha descrito en repetidas ocasiones ya se encuentran de hecho en marcha. Sin embargo antes de promover un panorama aciago quisiera hacer algunos comentarios sobre el entorno actual. El proceso de globalización no ha sido solamente económico, también ha traído como consecuencia que los países comiencen a compararse entre ellos en otros aspectos, tales como el tecnológico, el social y por supuesto el educativo. Para calificar a la educación se necesita saber cuál es la razón por la que una persona o un pueblo debe educarse. No podemos dejar de observar el desarrollo que han tenido, especialmente en materia económica, los países que han dado apoyo decidido a la educación y de paso lo mencionaré también aquí, a la generación de conocimiento. Continuamente se llevan a cabo seminarios, cursos, diplomados y simposios sobre el proceso de evaluación del conocimiento, sin que se haya llegado a un método determinista que lo cuantifique, aunque no hay que negar que de modo estadístico sí se * Profesor investigador del Programa Doctoral en Materiales de la FIME-UANL. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 3 �Alrededor de la evaluación de la calidad de la educación en México logra. La educación que recibe un individuo no solamente proviene de los instructores, sino del medio y muchas veces los exámenes no toman en cuenta esta fuente de información externa. También hay que tener presente que la educación se transmite de modo menos efectivo que la cultura, ya que en ésta se logran pasar los valores, el folklore, los paradigmas y los mitos. Cuando leí en un periódico de la localidad: Orientales “nerds”; mexicanos “burros”5 sentí molestia porque tuve la fortuna de conocer orientales y mexicanos trabajando en un laboratorio en el extranjero, y me consta que los trabajos que allí se realizaban eran de calidad similar. Los mexicanos no tenemos ningún problema de capacidad, en muchos casos solamente es una cuestión de desinterés o apatía, por lo que seguramente hay elementos de verdad en la observación que hace la OCDE al decir que los mejores resultados se obtienen cuando los maestros tienen expectativas elevadas y un espíritu positivo y que las relaciones maestro-alumno y la disciplina son satisfactorias.1 Tal vez padecemos el hábito de abusar del ingenio, pues creemos que cualquier situación que se nos presente como quiera la resolveremos. Volviendo al clamor de que la educación en México es mala, y sin afán de descalificar el trabajo llevado a cabo por los organismos participantes, quiero decir que las generalizaciones tienen la particularidad de fomentar los mitos. Mientras estoy leyendo una noticia en el periódico que dice: “Truena” México en evaluación educativa,6 no puedo evitar pensar en las personas que fueron educadas por este sistema que hoy se descalifica, y que han convertido, para bien o para mal, al México de los años 50 en lo que es hoy en día. Tampoco puedo evitar pensar en los «paisanos» que han logrado salir adelante con la primaria mexicana en Estados Unidos, que se supone que es uno de los países más desarrollados del mundo. Y también a quienes con esa misma preparación básica han prosperado y se han convertido en parte importante de la economía nacional. Aunque el entorno que se vislumbra es difícil, hay ciertas señales que pueden ayudar a disipar las nubes del pesimismo, y me voy a referir particularmente a dos. La primera de ellas corresponde al momento en que se acepta que la educación es prioritaria y que está ligada al desarrollo de un país. Surge entonces la ya famosa hazaña educativa del presidente Zedillo7 y durante la campaña electoral pasada los partidos políticos tomaron, como una de sus banderas el aspecto educativo, manifestando de modo explícito su prioridad y el compromiso del estado en esta materia.8 4 Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Juan Antonio Aguilar Garib La segunda señal proviene del compromiso que se propone la SEP,4 su estrategia global que se dirige a los alumnos, directivos y padres de familia puede dar resultado, porque de alguna manera significa un intento para modificar la cultura. Queda claro que los mexicanos no podemos eludir esta responsabilidad en la mejora del nivel educativo, ya que lo que un individuo aprende proviene de la escuela y de su medio ambiente, por no decir los padres, la televisión, el cine, los amigos. Educar con el ejemplo es una de las tareas más difíciles de llevar a cabo e involuntariamente todos nos educamos mutuamente durante nuestra vida. Dada la importancia que reviste el aspecto educativo en el entorno competitivo, no es de extrañar que el Presidente de México proponga que la educación se certifique externamente,9 aunque nuestro país debe ser participativo en el sistema que se utilice para evaluar. Por último deseo mencionar que la congruencia en el sistema es indispensable; si el Plan Nacional de Desarrollo establece la importancia de la educación, si los partidos políticos han establecido que la educación es prioritaria, si el gobierno dice que es necesario aumentar los recursos en materia de educación, incluso el director general de la UNESCO ha advertido al Presidente de México que “Sin mayores recursos no habrá mejoría en la calidad”.10 Si como población entendemos su importancia, aunque sea someramente cuando decimos que enviamos a nuestros hijos a la escuela “para que sean alguien en la vida”, si hemos aprendido la lección que esta evaluación nos enseña, entonces no hay ninguna razón para que cuando compitamos nuevamente no se vean cumplidas las expectativas que tenemos de nosotros mismos. Diego Rivera: La maestra. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 5 �Alrededor de la evaluación de la calidad de la educación en México REFERENCIAS 1.- El estudio PISA de la OCDE, París, Francia, 4/Dic/2001. 2.- Ivonne Melgar.- Reprueba México calidad educativa, El Norte, 4/Dic/2001. 3.- Carlos Reyes, Claudia Guerreo.- Indagarán motivo para ocultar información, Grupo Reforma, 15/Oct/2001. 4.- Carlos Reyes.- Esperan hasta 2006 mejorar evaluación, El Norte, 4/Dic/2001. 5.- Ivonne Melgar.- Orientales “nerds”; mexicanos “burros”, El Norte, 15/Oct/2001. 6.- Mónica Delgado.- “Truena” México en evaluación educativa. El Norte, 4/Dic/2001. 7.- Daniel Pastrana.- La hazaña que nunca llegó, La Jornada, 18/Jun/2000. 8.- La Jornada, Observatorio Ciudadano de la Educación, Comunicado 35, La Jornada, 4/Jul/2000. 9.- Mayolo López.- Propone Fox certificar educación, El Norte, 5/Dic/2001. 10.- Ivonne Melgar.- Asesora UNESCO en educación, El Norte, 4/Dic/2001. Del 15 de Octubre a la fecha ha habido un sinnúmero de artículos periodísticos al respecto. SITIOS DE INTERÉS: • • • • • • • • 6 Centro de la OCDE en México (http://rtn.net.mx/ocde) Secretaría de Educación Pública (http://www.sep.gob.mx) Presidencia de la República (http://www.presidencia.gob.mx) Plan Nacional de Desarrollo 2001-2006 (http://pnd.presidencia.gob.mx/pnd/cfm/ index.cfm) Cámara de Diputados (http://camaradediputados.gob.mx) Organisation for Economic Co-operation and Development (http://www.oecd.org) Programme for International Student Assessment (http://www.pisa.oecd.org) Third International Mathematics and Sciences Study (http://nces.ed.gov/timss) Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Síntesis de nanotubos y fullerenos Eder Zavala López, Oxana Vasilievna Kharissova* Abstract A summary on the discovery of fullerenes is presented, and they are depicted as a new allotropic form of pure carbon. The geometrical structure of the fullerenes and the C60 molecule is shown. It is explained what fullerid compounds and nanotubes are, and it is mentioned how the latter can be produced by a thermal chemical acetylene vapor deposition. The importance of fullerenes on scientific research is discussed, as well as their present and future technical applications. Keywords: fullerenes, nanotubes, fulerid compounds, sintering, application of fullerenes. INTRODUCCIÓN Desde hace varios años, los científicos especializados en las áreas de química y ciencia de materiales han aprendido bastante sobre la estructura y propiedades del carbono en sus dos formas alotrópicas conocidas: el grafito y el diamante, los cuales, a pesar de estar conformados enteramente por átomos de carbono, presentan propiedades muy singulares y diferentes entre ellos, y que son prueba de la importancia del arreglo geométrico molecular que determina las propiedades de los materiales en la naturaleza.1 Por experiencia, el grafito no es un material fuerte, el uso a nivel mundial de lápices con mina de grafito provee esta experiencia. Sin embargo, esto es a nivel macroscópico. En dimensiones del rango de los nanómetros (el rango del diámetro de las moleculas que discutiremos) no son posibles las imperfecciones y fracturas que presenta el material a nivel macroscópico. Pero en el año de 1985 se halló un hito, los investigadores Harold Kroto y otros de la Universidad Rice de Houston, Texas, descubrieron una tercera forma alotrópica de carbono2, se trataba de una sustancia donde cada molécula poseía sesenta átomos de carbono.3,4 Dichos investigadores estudiaban las condicio- Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Fig.1. La estructura de fullereno C60. nes suscitadas en las proximidades a las estrellas gigantes rojas3 (una de las últimas fases de la evolución estelar), y descubrieron la molécula de C60 a partir del espectro de absorción de polvo interestelar. Hallar un arreglo geométrico estable para tal molécula es todo un reto, pero finalmente se logró al representar el C60 en forma de una estructura molecular parecida a un balón de fútbol soccer. La estructura del C60 se confirmó en 1991.4 En el C60 cada átomo de carbono se encuentra unido a otros tres formando una red (un enlace doble y dos sencillos), sólo que, a diferencia del grafito, la red no estará en un plano bidimensional, sino en uno tridimensional y de forma esférica, de manera que para poder cerrar la red, los átomos de carbono enlazados formarán hexágonos y pentágonos unidos por sus lados, precisamente como lo están en un balón de fútbol soccer (figura 1). A esta molécula tan peculiar, originalmente se le dio el nombre de Buckminsterfullerenos, para hacer referencia al arquitecto norteamericano Richard Buckminster Fuller (1895-1983), diseñador de los “domos geodésicos”, los cuales son cúpulas esféricas de cristal fabricadas en base a láminas de vidrio en forma pentagonal y hexagonal unidas por sus lados. Actualmente, por comodidad, al C60 se le denomina únicamente Fullereno 3,4 * Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, UANL E-mails: ederz@hotmail.com , oxanavkh@fcfm.uanl.mx 7 �Síntesis de nanotubos y fullerenos Los fullerenos son mucho más abundantes de lo que pensamos, incluso es posible que sean más abundantes que el grafito y el diamante; los podemos hallar en el humo y el hollín de combustiones, los hallamos al estudiar las estrellas y el espacio interestelar, o bien en las capas terrestres que nos muestran las eras geológicas del planeta, también se han hallado fullerenos en los meteoritos que caen a la Tierra, como los encontrados en el que cayó en la localidad de Allende en México, el 8 de febrero de 1969.4 Se cree que los fullerenos presentes en meteoritos, fueron captados debido a restos de estrellas extintas depositados sobre el meteorito. Últimos estudios también señalan que cada organismo vivo presenta cierta cantidad de fullerenos en su composición química; todos estos hechos, aunados a las demás propiedades del C60 descubiertas hasta hoy, nos dan una noción del extenso campo de estudio y de las numerosas líneas de investigación que pueden nacer alrededor del estudio de los fullerenos. ESTRUCTURA Y PROPIEDADES DE LOS FULLERENOS Y NANOTUBOS Los fullerenos son moléculas grandes como esferas. El más común es el C60, pero los hay de más carbonos como son, entre otros, el C70, C76, C84, C240, C540 y C960, y también los hay de menos como el C32, C44, C50 y C58,3 los cuales por lo general presentan un arreglo geométrico cuasi esférico o en forma de elipsoide. En 1991 se detectó una forma más de carbono, el “nanotubo”. Un nanotubo es un fullereno muy grande en forma lineal5-7 como se ve en la Figura 2. Como se mencionó anteriormente, la C60 posee sesenta átomos de carbono, los cuales están enlazados en una red esférica de 12 pentágonos y 20 exágonos, lo cual confiere a la molécula una simetría muy alta. La C60 presenta 120 operaciones de simetría como son rotaciones de eje o reflexiones en el plano, lo cual, hace a la C60 la molécula más simétrica que existe. Al hacer esto, los heptágonos pasan a ser im- 8 Fig.2. La estructura de un nanotubo. perfecciones que proveen la concavidad necesaria en algunas estructuras, de ahí que se les trate como defectos en el material. Los fullerenos y nanotubos satisfacen el teorema de Euler (1).5 El teorema relaciona el número de vértices (v), enlaces covalentes o bordes (e), y caras (f): V-e+f=2 (1) Si el número de pentágonos es p, y las otras caras (f-p) son todas hexagonales, entonces el número duplicado de bordes (ya que cada uno pertenece a ambas caras) es: 5p + 6(f-p) que también es igual al número de vértices triplicado, por los átomos que se encuentran en la vecindad de tres caras. Esto nos lleva a que p=12, y un nanotubo sin imperfecciones debe tener 12 pentágonos, tal y como ocurre con el C60. El patrón hexagonal en su superficie se debe al grafito en sí.8 La hipótesis es que las estructuras pseudo esféricas con poliedros de (n/2 + 2) caras, de las cuales 12 son pentagonales y el resto son hexagonales. La estructura obedece la necesidad de crear elementos perfectamente simétricos. Las redes hexagonales se cierran sobre sí. La estabilidad de 2+ C n se ha encontrado para n= 74, 80, 82, 86, 88... De la secuencia de fullerenium con n= 60 + 6k con la condición de que k ≠1. Para crear nanotubos se toma un C60, se corta a la mitad y se insertan como anillo 10 átomos de carbono. Así se obtienen estructuras en incrementos de 10, C60, C70, C80....etc. (figura 3). Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Eder Zavala López, Oxana Vasilievna Kharissova Las moléculas de fullerenos tienen un diámetro de 7 a 15 Å, o sea de 6 a 10 veces mayor que el diámetro de un átomo típico. Además, los fullerenos son bastante estables, para desbaratar la molécula se requieren temperaturas mayores de 1000°C (la temperatura exacta depende del número de átomos de carbono del fullereno); a temperaturas más bajas, cierta cantidad del fullereno se sublima sin desbaratar las esferas, ésta propiedad se aprovecha para la generación de cristales y de películas finas de fullerenos. Se ha observado que las moléculas C60 se combinan formando un sólido cristalino con propiedades interesantes. Este sólido tiene una estructura cúbica y se comporta (en contraposición con la propiedad conductora del grafito) como un aislante eléctrico (con una diferencia de energía de alrededor de 2.3eV). Arriba de -13ºC las moléculas rotan libremente en sus posiciones cristalinas, por eso parecen esferas lisas. A temperaturas más bajas, éstas comienzan a fijarse en orientaciones definidas. Abajo de -183ºC, las “esferas” se tornan completamente inmóviles. Algunos aspectos de este proceso de enfriamiento todavía no están claros. La propiedad química del carbono de proveer cuatro electrones de valencia al unirse con tres vecinos hace posibles las estructuras mencionadas. Tres átomos se encuentran pareados y asignados a un átomo en particular, el cuatro es compartido por todos en el arreglo. Esto permite que los fullerenos conduzcan electricidad. Químicamente la C60 es muy electronegativa y forma fácilmente compuestos con átomos donadores de electrones. Una combinación obvia es la C60 y un metal alcalino como el potasio o el rubidio, ya que los metales alcalinos son muy electropositivos.3 Últimas investigaciones muestran ya la combinación exitosa del C60 con el magnesio. Fig.3. La secuencia de fullerenos. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 El C60 se presenta en forma de un polvo amarillento que torna a rosa al disolverse en solventes definidos como el tolueno. Al exponerla a luz ultravioleta intensa como la del láser, sus moléculas se polimerizan formando enlaces entre las esferas cercanas. En el estado de polímero, la C60 ya no se disuelve en tolueno, lo cual significa que la molécula es fotosensible.3 Todas estas propiedades han generado numerosas aplicaciones y han abierto nuevos horizontes en la investigación sobre fullerenos. 9 �Síntesis de nanotubos y fullerenos COMPUESTOS FULÉRIDOS Y OTRAS PECULIARIDADES Numerosos científicos consideran ya que el estudio de los fullerenos representa una nueva revolución en la investigación científica como la que una vez representó el descubrimiento del benceno y los demás hidrocarburos aromáticos. Incluso se estudian actualmente, como nueva rama de la química, las nuevas familias de moléculas basadas en los fullerenos, como es el caso de las “fuleritas”, que son sólidos producto de la unión débil de moléculas de C60 condensadas. Si los átomos de elementos alcalinos (A: K, Rb, Cs, Na) se añaden a las fuleritas, se forman nuevos compuestos de la forma A 3C 60 y son llamados fuléridos alcalinos. Si se unen al potasio o al rubidio, los compuestos resultan ser superconductores. Para los fuléridos alcalinos, la temperatura crítica para la superconductividad es alta, del orden de (20 a 40°K) comparada con la de los superconductores convencionales. Los fuléridos alcalinos tienen propiedades de superconducción solo superadas por los cupratos cerámicos 9 Todavía no esta claro el comportamiento electrónico de los compuestos de metales alcalinos con C60. La diversidad de fullerenos se logra al incorporar átomos o grupos de átomos a la superficie del fullereno, o con un átomo enjaulado dentro de él, como por ejemplo al unir átomos de flúor a cada átomo de carbono se produce una estructura denominada “fuzzball” 5 (figura 4). Fig. 4. El corte de una estructura que se llaman “fuzzball”. 10 Los fullerenos alcalinos también son capaces de generar cristales del orden de 25Å hasta algunos micrómetros, y sus cristales generalmente presentan un alto grado de desorden. Los fullerenos tienden a formar “nanotubos”, los cuales son un tipo de fullereno pero de estructura alargada, como una red fullerénica de átomos de carbono que se extiende en forma tubular, entre sus propiedades podemos hallar su conductividad eléctrica (son probablemente los mejores conductores a nivel nanoescalar), su conductividad térmica a lo largo del eje del tubo y comparable con la del diamante, sus propiedades mecánicas ya que probablemente es la fibra más fuerte conocida, y podemos añadir su perfección molecular, y las fuerzas fuertes de Van der Waals que llevan al reforzamiento espontáneo de muchos nanotubos.3 Para poder realizar estudios más detallados sobre los fullerenos, fue necesario mejorar las técnicas para su obtención. LA PRODUCCIÓN DE LOS FULLERENOS Desde la primera observación de los fullerenos la experimentación ha sufrido un proceso de perfeccionamiento que nos lleva a la descripción de los métodos principales de producción (figura 5). Fig. 5. Producción de fullerenos y nanotubos. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Eder Zavala López, Oxana Vasilievna Kharissova Diversos métodos evidencian lo sencillo de la obtención del ollin con fullerenos. Sin embargo, en el proceso de purificación del hollín común es posible encontrar fullerenos en cantidades menores del 1%. Estos métodos lo que hacen es incrementar la población de fullerenos en el hollín. El método de Rice produce mayores poblaciones de fullerenos y menores subproductos. Sin embargo, es más costoso debido a las especificaciones técnicas del equipo. 1. Método original: grupo Smalley-Kroto-Curl (Rice 1985). Denominado evaporación de grafito.5 Se calienta el grafito en una ampolla de cuarzo en un horno a 1200°C. Los fullerenos se forman cuando el carbón vaporizado se deposita y condensa en una atmósfera inerte. Generalmente se utiliza una mezcla de argón, ya que es un gas noble. Se dispara un láser específico del equipo. Este láser de CO2 fue desarrollado para este montaje. Cuando los átomos van perdiendo energía se forman aglomerados. El material se recolecta enfriando un ánodo de cobre. 2. Método Kroto (Sussex 1989). Básicamente, en una campana de cristal se calientan varillas de carbón. Se utilizan placas de recolección del hollín, fabricadas de bromuro de potasio (KBr). La longitud de las varillas es entre 6 y 7 cm. La cámara se evacúa y se deja ingresar helio. Se purga la cámara y se ingresa helio nuevamente, hasta 100 2 Torr. Con una fuente de poder de soldadura se calientan las varillas durante 15-20 segundos. El carbón se deposita en forma de hollín en la campana de vidrio. 3. Método de depositación termoquímica de vapor. Como ya se mencionó antes, los nanotubos de carbono han sido considerados como útiles para un gran número de aplicaciones técnicas, sin embargo, las in- Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 vestigaciones actuales están centradas en la meta de producir controladamente nanotubos más perfectos y con las características requeridas por los investigadores. Una de tales investigaciones es la que llevan a cabo Cheol Jin Lee y Jeunghee Park6, ellos han hallado un método para mejorar la producción de nanotubos de carbono en base a la depositación termoquímica de vapor, CVD, por sus siglas en inglés “thermal chemical Carbon Vapor Deposition”. El método CVD es superior a otros respecto a pureza, concentración y alineación controlada, por lo tanto, la atención actual de los científicos se ha enfocado en el desarrollo de nuevas técnicas para preparar nanotubos de carbono alineados verticalmente usando el método de CVD. En el trabajo6 se reportaron crecimiento de nanotubos bien alineados verticalmente en un área de cobalto y óxido de silicio como substrato, por CVD de acetileno. Antes del crecimiento de los nanotubos, las partículas catalíticas nanométricas de cobalto son formadas por ácido fluorhídrico líquido y subsecuentes emisiones de gas amoníaco de la superficie del cobalto depositado sobre el óxido de silicio, éste paso es crucial para poder controlar el tamaño y el alineamiento vertical de los nanotubos de carbono. Después de preparar el substrato, le suministraron gas acetileno a un flujo de 20-80 cm3 estándar durante 10 a 20 minutos a la misma temperatura. Hicieron fluir argón dentro del reactor de CVD mientras se incrementaba y reducía la temperatura. Lo que hallaron finalmente, fue una alta concentración de nanotubos en la superficie de cobalto, después de hacer los análisis microscópicos hallaron que todas las muestras de nanotubos presentaban una apariencia a plantas de bambú, o sea que el nanotubo aparecía seccionado en varios compartimentos. Repitieron el experimento con superficies de níquel-cobalto, níquel y fierro depositadas sobre óxido de silicio, y encontraron la misma apariencia. Después de analizar las diversas hipótesis referentes al mecanismo de crecimiento de los nanotubos de carbono, hallaron que en su experimento, los nanotubos obtenidos por CVD 11 �Síntesis de nanotubos y fullerenos siguieron el patrón determinado por el modelo de crecimiento desde la base del nanotubo. Esto es, que las partículas catalíticas del cobalto formaron la punta del nanotubo, el cual fue creciendo poco a poco hasta alcanzar su tamaño final, al termino del crecimiento, la partícula catalítica del cobalto ya no forma parte del nanotubo, de manera que el nanotubo de carbono es obtenido en un alto grado de pureza. En el modelo de crecimiento desde la base del nanotubo de RTK Baker, se menciona que la tasa de crecimiento del filamento de carbono es inversamente proporcional al tamaño de la partícula catalítica. También se sugiere que la tasa de crecimiento del nanotubo se incrementa con el decrecimiento de tamaño de la partícula catalítica debido a la corta longitud de difusión de los átomos de carbono. Por lo tanto, a medida que el diámetro de los nanotubos (o partículas) decrece, la incrementada tasa de crecimiento resulta en una menor frecuencia de formación de las capas entre los compartimentos. CONCLUSIONES Además de las asombrosas propiedades del fullereno, podemos señalar como razón adicional a la importancia de su estudio, la enorme cantidad de aplicaciones que tiene y que se pueden obtener a futuro, a tal grado que es posible que veamos en algunos años una nueva revolución tecnológica-industrial como producto de las investigaciones sobre fullerenos, superconductividad y ciencia de materiales en general. Algunas de las aplicaciones actuales de los fullerenos son: • Como lubricantes (las esferas hacen el deslizamiento entre superficies más fácil). Para ello los fullerenos deben ser modificados químicamente para que contengan otros átomos fuera de la esfera. Se ha logrado obtener C60F60, lo que podría dar lugar a una nueva generación de lubricantes. • Los fullerenos pueden tener aplicaciones ópticas. 12 Generalmente, cambian sus propiedades bajo la acción de la luz ultravioleta. Esta propiedad puede ser utilizada en fotolitografía. • Los fullerenos tienen propiedades de superconducción a temperaturas desde 10 a 40K. • También parece ser que los compuestos de fullereno tienen propiedades ferromagnéticas [(TDAE)C60] (TDAE=tetrakisdietilaminoetileno). • Cierto metanofullereno soluble en agua inhibe la proteasa del virus del SIDA. • Podrían servir de fibras. Se han obtenido cilindros concéntricos con una luz de 2nm (lo que podría dar lugar a efectos cuánticos) y un micrómetro de longitud (nanotubos), formados por anillos de carbono hexagonales unidos entre sí, desarrollándose en espiral. Son como las capas de grafito pero cilíndricas. Hoy en día, el método mediante el cual se lograron hacer crecer nanotubos de carbono alineados verticalmente es el método de CVD. El diámetro de los nanotubos fue del orden de 80 a 120nm y la longitud de aproximadamente 20µm. Los nanotubos de carbono presentaron puntas cerradas y libres de partículas catalíticas que hubieran podido quedar encapsuladas, además, exhiben una apariencia de planta de bambú, con una estructura de varios compartimentos vacíos dentro del nanotubo. Y por último queda señalar que a medida que el diámetro de los nanotubos decreció, las capas divisoras entre compartimentos aparecieron más juntas, y con una estructura del detalle de la división casi perfecta. Debido al hallazgo de fullerenos en los organismos vivos, y al descubrimiento de tales moléculas en las proximidades de las estrellas y en los meteoritos, las líneas de investigación en este campo arrojarán sin duda más datos útiles a las teorías sobre el origen de la vida en la Tierra, como la que menciona A.I.Oparin en su libro “El origen de la vida” sobre la generación de moléculas complejas de carbono y de hidrocarburos en las proximidades de estrellas de tem- Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Eder Zavala López, Oxana Vasilievna Kharissova peratura superficial baja, y las cuales, podemos encontrar en los fósiles de los primeros organismos vivos conocidos y en nosotros mismos.10 Aquí debería radicar, en principio, la importancia del estudio de los fullerenos, es decir, en sus aplicaciones prácticas y teóricas, sin embargo, recordemos que los más grandes descubrimientos y las más vertiginosas revoluciones tecnológicas han sido iniciadas por una simple curiosidad por el saber. En nuestra Universidad, en la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas también se está investigando este material. REFERENCIAS 1. Bosch, P.; Pacheco, G. El Carbono: cuentos orientales. La ciencia para todos FCE., 2da. Ed., 2000, no. 139, pp.37. 2. Curl, R.F., Smalley, R.E., Fullerenes, Scientific American, 1991,vol.265,no.4, pp.54. 3. Kharissova O. V; Ortiz U., La estructura de los fullerenos y sus aplicaciones Ciencia UANL, 2001, (por publicar). Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 4. Burns, Ralph A. Fundamentos de Química. Prentice Hall, 2da. Ed., 1996, pp.179. 5. Smalley, R.,Yacobson, B., Fullerene Nanotubes: C1000000 and Beyond., American Scientist, 1997. 6. Jin Lee, Cheol; Park, Jeunghee. Growth and structure of carbon nanotubes produced by thermal chemical vapor deposition. School of Electrical Engineering, Kunsan National University, Kunsan, 2000, pp.573-701. 7. Byszewsri, P.; Klusek,Z, Some propierties of fullerenes and carbon nanotubes, Ortoelectronics Review, 2001, no.9, pp.203-210. 8. Fowler, P.W.; Manolopulos, D.E., Magic Numbers and Stable Structures for Fullerenes, Fullerides and Fullerenium Ions. Nature,vol.355,no.6559,pp.428430. 9. Gunnarsson,O., Superconductivity in fullerides, Reviews of Modern Physics, 1997, vol.69, no.2, pp.575. 10. Oparin, A. I. El origen de la vida. Leyenda S. A., 2000, pp. 33-42. 13 �Influencia del número de discos de freno sobre el poder de frenado en trenes de alta velocidad Liviu Sevastian Bocîi* Abstract In this paper is presented the influence of the number of brake discs per axle on the brake power in the case of stopping brake of the high-speed railway vehicles. The braking power is considerably influenced by the number of brake-disks on the axle-tree, by their configuration and the maximum load on the axle-tree. For self-ventilating brake-disks, when increasing the number of brake-disks on the axle-tree from nd =1 to nd =3 at a braking duration of tb =50 seconds and a starting braking speed of V = 180 Km/h, one can remark a decrease of the braking power of 33.32% (Pmfd1 =356.2 KW, Pmfd3 =118.7 KW). • La función de transformación de la energía cinética del vehículo ferroviario de alta velocidad; • La función de almacenamiento del resultado de la transformación de la energía cinética (el calor); • La función de disipación del * calor resultado por la fricción (seca o húmeda) entre los elementos del acoplamiento de fricción del freno de disco. En la mayoría de los sistemas de frenado utilizados para equipar los vehículos ferroviarios de alta ESTADIO ENERGETICO INICIAL Vi, Ei It is very important to consider this phenomenon when studying the thermal regime of the braking couple elements of disk brake. SISTEMA DE FRENADO FUNCIONES: • TRANSFORMACIÓN • ALACENAJE • DISIPACIÓN Keywords: brake disc, kinetic energy, brake power, high speed trains. 1. INTRODUCCIÓN ESTADIO ENERGETICO FINAL Vf, Ef El sistema de frenado es el principal sistema que interviene entre dos estadios energéticos de un vehículo ferroviario en movimiento modificando los parámetros del estadio energético inicial (la energía cinética Ec y la velocidad V). La modificación del estadio energético de un vehículo ferroviario es posible debido a las funciones principales de un sistema de frenado, que se presentan en el esquema1, 2 de la figura 1. Se observa que un sistema de frenado es el elemento que modifica la energía del vehículo desde el momento de su entrada en acción, hasta la anulación de esta energía en el caso de la parada, o hasta el valor de la energía cinética dada por la velocidad que tiene que mantener constante sobre una sección de remolque. Las principales funciones de un sistema de frenado son las siguientes: 14 Vf ≠ 0 Ef ≠0 Vf = 0 Ef = 0 PARADA MANTENER VELOCIDAD CONSTANTE REDUCIR LA VELOCIDAD Fig. 1. Modificación del estadio energético de un vehículo ferroviario al aplicar el sistema de frenado. * Secretario General Académico de la Universidad «Aurel Vlaicu» de Arad, Rumania. E-mail: cancelar.uav@inext.ro Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Liviu Sevastian Bocîi velocidad, la energía cinética que posee el vehículo al principio de la frenada se transforma en trabajo mecánico de deformación (elástica y plástica) y después en calor. El efecto de esta transformación es el incremento de la temperatura de los elementos en contacto directo (disco de freno y pastilla de fricción). 2. ENERGÍA CINÉTICA QUE TIENE QUE SER DISIPADA EN EL CASO DE FRENADO HASTA PARADA La energía cinética que tiene que ser disipada por frenado hasta parada durante el tiempo tb (la duración de la frenada) es dada por la relación: Ecf = (1 + γ )⋅ m ⋅  V 2   − 20 ⋅ S f ⋅ Rt  3,6  2 t = tiempo de relleno del cilindro de freno con aire comprimido (en los cálculos t = 4 segundos). Teniendo en cuenta la expresión de la resistencia total al avance del vehículo, determinada experimentalmente3, 4, la energía cinética que tiene que ser disipada por frenado hasta parada, en el caso de vehículo ferroviario de alta velocidad que circula en línea recta y terreno plano, es dada por la relación Ecf = [J] (1) V= velocidad [km/h]; ) [J] (3) donde, de acuerdo a la expresión experimental de Guiheu3: a = 250 [N] b = 3.256 [Kg/s] c = 0.0572 [Kg2/s2] m= masa del vehículo (o tren); Sf= espacio de frenado [m]; Rt= resistencia total al avance del vehículo [sdaN]. El espacio de frenado de la relación 1 tiene la siguiente expresión: [m] (2) donde: µs = coeficiente de fricción entre el disco de fre- Mediante estas relaciones se puede calcular la energía cinética para diferentes velocidades iniciales de frenado, por ejemplo V ∈ [0, 200] km/h, el espacio de frenado, la energía cinética del vehículo y también la energía por eje o por disco de freno. 3. LA INFLUENCIA DEL NÚMERO DE DISCOS DE FRENO SOBRE EL PODER DE FRENADO El poder medio de frenado que corresponde a la energía cinética, obtenida de la relación 3, está dado por la relación siguiente: no y la pastilla de fricción; δ = coeficiente de frenado (en los cálculos δ = Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14   2  3,6  − 10 ⋅  3,93 ⋅ (1 + γ )⋅V + V ⋅ t   10 ⋅ µ ⋅ δ + r 2 7,2  s T  ( 1 + γ= factor de masa determinado experimentalmente (en los cálculos 1+ γ= 1.05); 0.35); 2 (1 + γ )⋅ m ⋅  V ⋅ a + b ⋅V + c ⋅V 2 donde: 3 . 93 ⋅ (1 + γ )⋅ V 2 V ⋅ t Sf = + 10 ⋅ µ s ⋅ δ + rT 7,2 rT = resistencia específica al avance del vehículo (en los cálculos rT = 20 N/kN); P mf = E cf tb [W] (4) 15 �Influencia del número de discos de freno sobre el poder de frenado en trenes de alta velocidad Sustituyendo en la relación 4 la expresión de la energía cinética se obtiene el poder medio de frenado: 2 (1 + γ )⋅ m ⋅  V  2.  3,6  − 10 ⋅  3,93 ⋅ (1 + γ )⋅ V + V ⋅ t  Pmf =  tb  10 ⋅ µ s ⋅ δ + rT 2 ⋅ tb 7,2  ( ) ⋅ a + b ⋅V + c ⋅ V 2 [W] (5) Mediante la relación 6 se puede calcular, para un tren de alta velocidad de composición conocida3, 4 el poder de frenada por disco (Pmfd). Considerando uno, dos o tres discos por eje (nd = 1; 2; 3 discos) mediante los valores presentados en la tabla I, en las figuras 2, 3, 4 se ha representado la variación del poder de frenada en función de velocidad (f1(x) → nd = 1, f2(x) → nd = 2, f3(x) → nd = 3), para distintas duraciones de la frenada (tb = 30; 50; 60 segundos). Considerando un frenado hasta parada utilizando sólo el freno de disco, el poder medio de frenada por disco es dado por la relación 2 Pmf = nd ⋅ Pmfd ⇒ Pmfd (1 + γ )⋅ m ⋅  V   3,6  − 10 = tb ⋅ nd 2 ⋅ t b ⋅ nd 3,93⋅ (1+γ )⋅V 2 V ⋅t  +  ⋅ (a +b⋅V +c⋅V 2 ) ⋅ µ δ 10 r 7,2  ⋅ ⋅ + s T  [W] (6) Fig. 2. La variación del poder de frenado en w para tb = 30 segundos Vs. la velocidad en Km/h. T A B L A I. V elo cid ad [km /h ] tb = 30 seg u n d o s tb = 50 seg u n d o s tb = 60 seg u n d o s 16 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 P m fd 1[K W ] 0 1 8 .4 9 7 3 .0 7 1 5 7 .6 2 6 3 .4 3 7 8 .4 4 8 8 .2 5 7 4 .9 618 5 9 3 .6 475 2 4 4 .1 2 8 7 .5 309 2 9 6 .8 2 3 7 .5 1 5 8 .3 P m fd 2 K W ] 0 9 .2 4 6 3 6 .5 4 7 8 .8 2 1 3 1 .7 1 8 9 .2 P m fd 3[K W ] 0 6 .1 6 4 2 4 .3 6 5 2 .5 5 8 7 .7 8 12601 1 6 2 .7 19106 206 1 9 7 .9 P m fd 1[K W ] 0 1 1 .1 0 4 3 .8 4 9 4 .5 9 158 2 2 7 .1 2 9 2 .9 345 3 7 0 .8 3 5 6 .2 285 P m fd 2[K W ] 0 5 .5 4 8 2 1 .9 2 4 7 .2 9 7 9 .0 1 1 1 3 .5 1 4 6 .5 1 7 2 .5 1 8 5 .4 1 7 8 .1 1 4 2 .5 P m fd 3[K W ] 0 3 .6 9 8 1 4 .6 1 3 1 .5 3 5 2 .6 7 7 5 .6 9 9 7 .6 4 115 1 2 3 .6 1 1 8 .7 9 5 .0 1 P m fd 1[K W ] 0 9 .2 4 6 3 6 .5 4 7 8 .8 2 1 3 1 .7 1 8 9 .2 2 4 4 .1 2 8 7 .5 309 2 9 6 ,8 2 3 7 .5 P m fd 2[K W ] 0 4 .6 2 3 1 8 .2 7 3 9 .4 1 6 5 .8 4 9 4 .6 1 122 1 4 3 .7 1 5 4 .5 1 4 8 .4 1 1 8 .8 P m fd 3[K W ] 0 3 .0 8 2 1 2 .1 8 2 6 .2 7 4 3 .8 9 6 3 .0 7 8 1 .3 7 9 5 .8 2 103 9 8 .9 3 7 9 .1 7 Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Liviu Sevastian Bocîi Del análisis de los diagramas presentados resultan las siguientes conclusiones: • Con el incremento del número de discos por eje, el poder de frenado por disco baja con efectos positivos para los elementos del acoplamiento de fricción (disco de freno – pastilla de fricción); • Con el aumento de la duración de frenada (por ejemplo, desde el tb = 30 segundos hasta el tb = 50 segundos) el poder máximo de frenada por disco baja desde la P mfd = 6.193⋅105 W hasta la Pmfd = 4.645⋅105 W, hecho que conduce a un mejor régimen térmico de los elementos del acoplamiento de fricción del freno de disco; • El aumento del número de discos por eje conduce a una disminución de la temperatura de las superficies de fricción, pero al mismo tiempo crecen las masas no suspendidas del vehículo ferroviario; • La utilización de discos con configuración geométrica distinta (no ventilados) caracterizados por una densidad baja (aleación base aluminio) ha permitido el crecimiento del número de discos por eje sin crecer la masa no suspendida del vehículo ferroviario de alta velocidad; • La utilización del disco de freno no ventilado conduce a la obtención de un buen régimen térmico de los elementos del acoplamiento de fricción del freno de disco, también conduce a una reducción considerable de la resistencia aerodinámica del vehículo dada por el movimiento de rotación de los discos de freno autoventilados en el régimen de tracción (esta resistencia conduce a un consumo de aproximadamente 3% del poder instalado para tracción). Fig. 3. La variación del poder de frenada en w para tb= 50 segundos Vs. la velocidad en Km/h. Fig. 4. La variación del poder de frenada en w para tb= 60 segundos Vs. la velocidad en Km/h. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 17 �Influencia del número de discos de freno sobre el poder de frenado en trenes de alta velocidad 3. CONCLUSIONES En el frenado hasta parada de los vehículos ferroviarios de alta velocidad, el poder de frenado es influenciado considerablemente por el número de discos de freno por eje, por la configuración de estos discos (autoventilados o no ventilados), también por la carga máxima por eje. En el caso de los discos de freno autoventilados, con el aumento del número de discos por eje, por ejemplo desde nd = 1 hasta el nd = 3, a una duración de frenada tb = 50 segundos y una velocidad de principio de frenado V = 180 km/h, se puede observar una disminución del poder de frenada de aproximadamente 33.32% (Pmfd1 = 356.2 KW, Pmfd3 = 118.7 KW). El estudio y la puesta en evidencia de este fenómeno es muy importante para evaluar el régimen térmico de los elementos del acoplamiento de fricción del freno de disco (teniendo en cuenta la relación directa entre temperatura de los elementos del acoplamiento y el poder de frenada). 4. BIBLIOGRAFÍA 1. Gimenez, C. F. “Contribución al estudio de los parámetros que definen el frenado mecánico de vehículos ferroviarios “A.I.T nr.9, pag. 33- 53 abril 1976. 2. Bocîi, L. S. “Contribuciones a la frenada de los vagones de viajeros de alta velocidad” Tesis doctoral, Timisoara 1997. 18 3. Guiheu, C. “La résistance a l’avancement des rames TGV–PSE. Bilan des études et des résultats des mesures “Revue Générale des Chemins de Fer, enero 1982. 4. Bocîi, L. S. “Técnica de la alta velocidad. Sistemas de frenada para los vehículos ferroviarios de alta velocidad” Edición Mirton de Timisoara, 1999, 184 páginas. 5. Gunnar, D. “Stresses an Cracks in Brake Discs” Transactions of Machine Elements Division, Lund Technical University, Sweden 1976. 6. Adamsen, J. “Heating and cooling of Friction Brakes”, Seminar on Braking , London 1986. 7. Raison, J. “Les materiaux de freinage“ Revue Générale des Chemins de Fer , julio / agosto 1991. 8. Bocîi, L. S., Dungan, M. C. “Sistemas de frenada sobre los vehículos ferroviarios de velocidades grandes y muy grandes“ Sesión de Comunicaciones Científicas de la Universidad“ Aurel Vlaicu “ Arad, Mayo 1994. 9. Bocîi, L. S., Vadillo, E. G., Dungan, M. C. Sandner, C. “Determinación de las temperaturas de las ruedas de los vehículos ferroviarios a alta velocidad aplicados a la frenada de parada mediante el freno de zapatas” Anales de la Universidad “Constantin Brâncusi“ de Târgu–Jiu seria B nr. 1/1994. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Ruido producido por silbatos de trenes♦ Fernando J. Elizondo Garza* Ricardo Ramírez V., Diego F. Ledezma R.* Abstract The problem of the noise level produced by train horns in residential areas is discussed in this paper. Also are shown the results of measurements of the noise produced by the train horns and the implications of bans and regulations are analyzed. Keywords: Noise, train horns, ban, regulation. I. INTRODUCCIÓN Las sociedades modernas exigen a sus autoridades “calidad de vida”, lo cual implica, entre otros aspectos, tener silencio en el hogar. En México más que en otros países, debido al crecimiento caótico e imprudente de las ciudades, se ha generado un gran número de situaciones problemáticas desde el punto de vista del ruido. Un caso bastante dramático es la construcción de casas habitación junto a las vías férreas, figura 1, o viceversa, convirtiéndose los ferrocarriles en una gran fuente de contaminación acústica, la cual, para empeorar la situación no se encuentra correctamente reglamentada en nuestro país. operarios de las locomotoras como señal de aviso al acercarse a un cruce con una calle o avenida, dado que el frenado del tren requiere gran distancia y es, por lo tanto, preferible que se detengan los conductores de los autos que circulan por el cruce del tren.* Con el crecimiento de las ciudades, el número de puntos donde el tren debe utilizar el silbato ha crecido significativamente y con el aumento del tráfico ferroviario, el paso de trenes durante la noche ha aumentado, por lo que el número de protestas por el ruido del silbato de los trenes ha aumentado notoriamente. II.- MEDICION DEL RUIDO PRODUCIDO POR SILBATOS DE FERROCARRIL Como base para la posterior discusión del tema se efectuaron registros de los niveles de ruido vs. tiempo, en áreas habitacionales en la zona metropolitana de la Cd. de Monterrey, durante el paso de trenes y del ruido típico cuando no hay tren, para de ellos eva- El tren implica varios mecanismos de generación de ruido: la locomotora, los frenos, el rodar del tren y los dispositivos de advertencia que incluyen cornetas, silbatos y campanas. La fuente que produce un mayor nivel sonoro, aunque de poca duración, son las cornetas (Horns), que en México se acostumbran llamar silbatos, y que son incluidos en las locomotoras como dispositivos de alerta. El uso de los silbatos es obligatorio para los ♦ Adaptado de la ponencia presentada en el VIII Congreso Mexicano de Acústica realizado en la ciudad de Oaxtepec, Morelos, México, en Noviembre del 2001. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Fig. 1. Ferrocarril pasando por una zona habitacional en el área metropolitana de la ciudad de Monterrey * Laboratorio de Acústica de la FIME-UANL. Email: fjelizon@hotmail.com 19 �Ruido producido por silbatos de trenes luar los niveles de ruido producidos por el uso del silbato de las locomotoras. Equipo utilizado. Para la realización de las mediciones del ruido se utilizó el siguiente equipo: • Analizador estadístico de niveles de ruido, marca Bruel & Kjaer, tipo 4427 • Preamplificador para micrófono, marca Bruel & Kjaer, tipo 4565. • Micrófono de condensador de ½ pulgada, marca Bruel & Kjaer, tipo 4165. • Calibrador, marca Bruel & Kjaer, tipo 4230. Para el postprocesamiento de la información se utilizó: una computadora PC IBM-Compatible, en ambiente Windows utilizando Microsoft Office Excel. Procedimiento de medición. El procedimiento empleado para el estudio del ruido producido por los trenes fue el siguiente: a) Selección del sitio de medición.- Después de recorrer el área cercana a la UANL en busca de cruceros de tren, donde el uso de silbatos es obligatorio, se seleccionó el crucero de las calles Lázaro Cárdenas y Luis M. Farías en la Colonia Nuevo Periférico. Por este lugar cruzan las vías MonterreyTampico y Monterrey-Matamoros. Frente a las vías del tren se encuentran casas habitación, a una distancia de aproximadamente 18 m. b) Selección de los trenes a medir.- Se esperó a que pasaran los trenes en la ubicación dada en el punto anterior y se procedió a hacer las mediciones. Para fines prácticos se efectuaron las mediciones durante el día. c) Medición.- Se colocó el micrófono del analizador estadístico empotrado en el trípode a 1.20m de altura dirigiéndose éste hacia las vías (perpendi- 20 Fig. 2. Equipo de medición utilizado para evaluar los niveles sonoros producidos por los ferrocarriles. cular) y se ubicó en el límite de propiedad de las casas habitación frente a la vía. Una vez que se aproximaba el tren se iniciaba el muestreo y graficado con el analizador durante el tiempo del paso del tren. Al terminar el muestreo por medio del analizador se evaluó la media, la desviación estándar, el nivel sonoro continuo equivalente (Leq), los percentiles 0.1, 1 y 90, y el histograma de distribución de frecuencias de los niveles de ruido. También se realizó el mismo procedimiento para medir el ruido sin presencia de trenes. d) Calibración.- El equipo fue calibrado antes y después de cada medición con un calibrador portátil y siguiendo las especificaciones del fabricante, aceptándose las mediciones sólo si la variación en la calibración, antes y después de la medición, era de máximo 0.1 dB. Durante la medición se utilizó pantalla de viento y corrector de incidencias. III. RESULTADOS Para tener idea del ruido típico cuando no pasa el tren en el punto de medición se tomó el registro mostrado en la figura 3. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Fernando J. Elizondo Garza, Ricardo Ramírez V., Diego Ledezma R. Fig. 3. Registro de los niveles sonoros contra el tiempo sin presencia de trenes. Puede observarse que el ruido fluctúa entre 50 y 75 dB(A) siendo las fuentes de ruido principales el trafico de autos y camiones ligeros por la calle frente al punto de medición (2 metros). Los picos de ruido son producidos por el paso de autos y camiones. Fig. 5. Registro de los niveles sonoros contra el tiempo durante el paso del ferrocarril con locomotora trasera. En las figuras 4, 5 y 6 se muestran registros de los niveles sonoros durante el paso de tren con uso de silbato. i 6 Fig. 6. Registro de los niveles sonoros contra el tiempo durante el paso de un tren. Fig. 4. Registro de los niveles sonoros contra el tiempo durante el paso de un tren. En las gráficas 4, 5 y 6 puede observarse que durante el paso del tren los niveles de ruido, a 18 m, eran de entre 70 y 75 dB(A) y que los niveles producidos por el uso de las cornetas fueron de 85 a 100 dB(A). Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 IV. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS Según R. Lotz y L.G. Kurzweit en el apartado sobre ruido de trenes del Manual de Control de Ruido editado por C.M Harris1, los dispositivos de advertencia de la locomotora llegan a producir niveles sonoros de hasta 105 dB(A) a 30 m de distancia frente a la locomotora, y niveles 5 a 10 dB menores a los lados de la vía. 21 �Ruido producido por silbatos de trenes De los registros de los niveles sonoros vs. tiempo (figuras 4, 5 y 6) que realizaron en la zona metropolitana de la Cd. de Monterrey se puede observar que los niveles de ruido producido por el silbato de una locomotora típica mexicana, frente a casas habitación, llegaron hasta los 100 dB(A) a 18m. Cabe aclarar que los vecinos comentaron que dichos niveles eran típicos pero que hay algunos trenes que producen niveles mayores de ruido y sobre todo que hay maquinistas que abusan del sonido del silbato. Es claro que de tren a tren los niveles fluctúan debido al estado de mantenimiento del sistema y a los hábitos personales del maquinista, quien puede operar el silbato justo lo necesario o puede hacer un uso exagerado del mismo. Comparando los datos de las mediciones con y sin presencia de tren se encuentra que: Situación R an g o d el Ruido en dB(A) Nivel máximo dB(A) Sin tren 50-75 75 (camiones) Con tren 65-100 100 (silbato de tren) Diferencia 15-25 25 Si se considera que de acuerdo a los criterios internacionales el ruido de fondo que debe existir dentro de los dormitorios de las casas habitación debe estar entre los 37 y 47 dB(A) (de acuerdo a Beranek2), entonces la reducción del ruido necesaria, en el caso de un silbatazo de 100 dB(A) frente a la casa, deberá ser del orden de los 53 a 63 dB. Lo anterior implica tener una casa, primero cerrada al exterior y segundo tratada acústicamente. El tratamiento acústico tiene que considerar la implicante del rango de frecuencias del silbato, el que, al tener frecuencias bajas, aumenta su capacidad de propagación, lo cual como elemento de advertencia es bueno, 22 pero también implica que pasa más fácilmente las barreras y paredes, encareciendo la solución acústica. Si el problema se analiza para Monterrey, donde el calor predomina la mayor parte del año, el encerrar una casa no es tan simple y, claro, implica el uso de aire acondicionado, además del tratamiento acústico. Si las personas tienen dinero, lo más seguro es que se cambien de lugar para vivir y tratarán de vender sus casas embaucando a alguien para no perder tanto dinero con respecto a lo que pagaron al comprarla. ¿Cómo es que se permitió que se estableciera una zona habitacional tan cerca de una vía férrea con cruceros? La respuesta es simple: inmoralidad, corrupción, delincuencia organizada, gobierno cómplice, incompetencia profesional, publicidad amañada, etc. lo cual por supuesto florece bajo el abono de un sistema legal incompleto, anticuado y corrupto. El marco legal sobre ruido en México está lleno de problemas y en el caso del ruido de ferrocarriles es de los más incompletos, vagos y no aplicado. Sin entrar en detalles finos, se cita todo lo indicado en el reglamento para la protección del ambiente contra la contaminación originado por la emisión del ruido, publicada en 1982 y el cual continuaba parcialmente en vigor al no haberse generado y aprobado un Reglamento de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección Ambiental en Materia de Ruido y a que sólo han aparecido algunas normas NOM para ciertos tipos de ruidos. ART. 25.- Para prevenir y controlar la contaminación ambiental originada por la emisión de ruido, los organismos y empresas que presten servicios de transporte ferroviario, deberán cuidar el correcto mantenimiento de los rieles, ruedas, durmientes, balasto y, en general del sistema de rodamiento y de enganche, así como de que las maniobras de carga y descarga y las operaciones de patio se realicen en los términos que establecen las normas correspondientes. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Fernando J. Elizondo Garza, Ricardo Ramírez V., Diego Ledezma R. ART. 26.- Las nuevas instalaciones ferroviarias, incluyendo las vías y las estaciones dentro de las poblaciones, se ubicarán de conformidad con lo que señale la autoridad urbanística competente, en la población de que se trate y de acuerdo con el plano regulador, en su caso, en la inteligencia, de que en la construcción de andenes, salas de espera y demás servicios auxiliares, deberán aplicarse las normas técnicas de arquitectura y de ingeniería que resulten convenientes para abatir y controlar el ruido. ART. 27.- Los operadores de ferrocarriles restringirán el uso de silbatos, bocinas, sirenas y demás aditamentos similares dentro de las zonas urbanas, de las veintidós a las seis horas del día, excepto en casos de emergencia, de conformidad con la velocidad máxima permitida y la reglamentación aplicable en el sistema ferroviario nacional. Los servicios ferroviarios deberán mejorar o implantar las medidas necesarias, para evitar se exceda el nivel máximo permitido de emisión de ruido. Mucho puede discutirse sobre los términos y detalles de estos artículos; también puede comentarse que no se aplicaban, pero desafortunadamente, en la última reforma del 07 de enero del 2000, estos artículos fueron derogados: ¡interesante manera de hacer que se cumplan las leyes!. Por otro lado, si se evitara el silbato, el problema acústico se reduciría un tanto, pero ese es un asunto con muchas caras, las cuales a continuación se analizarán. IV. REGLAMENTAR O NO REGLAMENTAR, ESA ES LA CUESTIÓN Uno podría pensar: si la fuente más alta es el silbato y afecta a muchas personas ¿por qué no prohibirlo? Bueno, en algunos países ya se aplican restricciones al uso de los dispositivos de advertencia de los Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 trenes, pero se ha desatado una controversia sobre todo desde la publicación de estudios en Estados Unidos y el Reino Unido donde se afirma que el número de muertes por accidentes entre trenes y automóviles aumentó desde la prohibición. A partir de dichos estudio hay personas tratando de que se elimine la prohibición, o limitación al uso, de silbatos de trenes. Las tesis son contradictorias y tienen cada una sus seguidores e implicantes. Unos afirman que lo primero es salvar vidas humanas y por lo tanto deben evitarse los accidentes en los cruceros, para lo cual se requiere de los silbatos y dispositivos automáticos de aviso fijos en el cruce (luces y barreras). Otros en la misma tónica aceptan la prioridad de la vida humana, pero no están de acuerdo con los silbatos y por lo tanto presionan sobre los dispositivos de crucero. El colocar dichos dispositivos representa un problema económico enorme sobre todo en México dado el paso de un sistema de ferrocarriles gubernamentales altamente protegido, y sobre el cual no se legislaron muchas cosas por conveniencia del mismo gobierno, y los nuevos ferrocarriles privatizados que heredan un rezago tecnológico enorme con un costo de actualización solo aplicable a muy largo plazo y 23 �Ruido producido por silbatos de trenes sobre el cual solo hay presión social pero no normatividad clara. Otros opinan que el meollo del asunto está en la planeación urbana, o en la falta de ella. Pero esta visión sólo podría evitar errores futuros, los pasados ya están y es, legal y económicamente, extremadamente difícil resolverlos. En este contexto, los que viven en carne propia el problema insisten que mientras se toman otras medidas, al menos que los dejen dormir, que prohíban los silbatos al menos durante la noche, y que no es que quieran que la gente muera en accidentes, sino que el bien colectivo siempre debe estar por encima del bien individual, en toda sociedad civilizada. Aclaran que toda persona que vive en una ciudad tiene que respetar los reglamentos de tránsito, los cuales claramente estipulan que hay que hacer alto en los cruces de ferrocarril. Que es responsabilidad de las autoridades y empresas ferroviarias el señalizar correctamente los cruces, sobre todo en las ciudades. Insisten en que toda persona sana mentalmente sabe que una masa grande le gana en un choque a una masa pequeña, y por lo tanto, el ser suicida es algo que ni el silbato evita... 3. Federal Hearing on Whistle bans and rail quiet zones held in NE Ohio. www.house.gov/latourette/ trainwhistleban.htm 4. New Jersey railroad noise resident report form. www.denville.net/trainform.html 5. Train whistle noise in Saint Paul: Implications for the future. 1996, Minesota, USA. www.ci.stpaul.mn.us/council/circ/reports/ railroad.html 6. Background information on the propose rule for the use of locomotive horns. Federal Railroad Administration, United States Department of Transportation. www.fra.dot.gov/site/horns/ background.htm 7. NPC Ressources, transportation noise, Rail Noise www.nonoise.org/resourse/trans/rai/rail.htm 8. Florida’s train whistle ban, U.S. Department of Transportation Federal Railroad Administration http://www.nonoise.org/resource/trans/rail/ floridaban.htm En fin, cada cual deberá tomar partido, pero nosotros, que hemos “oído” de cerca el problema de los silbatos de ferrocarril, tomamos partido a favor de la prohibición de los mismos durante la noche. Claro, al tiempo que se efectúen las medidas de señalización y control de tráfico pertinentes para evitar accidentes, que se establezcan campañas de concientización a los automovilistas y que se planifique más correctamente la interacción ferrocarril - ciudad. BIBLIOGRAFÍA 1. Cyril M. Harris. Handbook of noise control, second edition, McGraw-Hill, USA, 1979. 2. Leo L. Beranek Noise and vibration control, McGraw-Hill, USA, 1971. 24 Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Historia parcial de Vitro Enrique Canales Santos* Vitrotec fue una organización que llegó a tener 120 gentes, dedicada a la investigación y desarrollo, dentro del grupo Vitro, organización que dirigí de 1977 hasta 1987, cuando me salí para irme a Houston a terminar un doctorado en Filosofía de la Innovación. Toda historia de una organización es parcial y siempre es subjetiva, por eso uso la primera persona para describir mi versión. Que conste que ésta no la única, ni es la versión oficial de Vitrotec. No todos los que conocieron Vitrotec, durante ese período, piensan de Vitrotec como lo estoy describiendo. Bien. Van unos antecedentes de este hermoso esfuerzo de investigación. Desde su fundación en 1909 Vitro ha considerado que una importante fuente de sus ventajas y desventajas competitivas es su posición tecnológica. Sus operaciones siempre han estado en buen nivel profesional, las máquinas y los procesos se han modernizado para alcanzar alta productividad y costos bajos. Por una política de su fundador, don Roberto G. Sada, se consideraba que el negocio se mantendría sano si se mantenían los procesos a muy alta eficiencia, las fallas y desperdicios al mínimo, si se utilizaban las mejores materias primas nacionales e internacionales y se producía la más alta calidad del vidrio y, desde luego, si a alguien se le ocurrían algunas mejoras a los procesos y a los productos, con base en ideas originales y propias, esas ideas eran promovidas y bienvenidas. Hay un enorme cuadro redondo pintado al óleo, creo que en los años treinta, que se conserva muy celosamente en Vitro. Ahí aparece el ideal del Vitro de aquel entonces. Como figura prominente del cuadro vemos a un científico con bata blanca realizando unos experimentos. En Vitro se ha cultivado la habilidad manual y el conocimiento racional a través de alta ingeniería; así, el bienestar humano crece. En* Vitro también se ha cultivado el conocimiento profundo aplicado al misterioso material del vidrio. El vidrio es un material admirado desde la antigüedad. Los pueblos indígenas apreciaban todos los vidrios naturales; las joyas transparentes, las piedras traslúcidas como el alabastro; el cristal de roca fue coleccionado, el pedernal fue tallado como herramienta de corte y punta de flecha, la obsidiana fue muy estimada. Con esto en mente, en Mesopotamia pronto emergió, a partir de la cerámica rojiza de fuego bajo, la cerámica de alta temperatura con su variedad de esmaltes. Algunos esmaltes con sílice, álcali y cal se volvieron transparentes. Las cuentas de vidrio ornamental las vemos en el antiguo Egipto y las primeras botellitas para conservar aceites y perfumes se pueden apreciar en la colección del Museo del Vidrio, localizado dentro de la planta Vidriera Monterrey, al norte de la calle Zaragoza. Ahí se conservan piezas muy valiosas de los primeros vidrios fabricados por el hombre. ♦ Artículo publicado en la Revista Ciencia UANL de octubre-diciembre 2000. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 * Tecnólogo y editorialista científico. 25 �Historia parcial de Vitro En 1968 entré a trabajar a Vitro, directamente a una organización pequeña cuya función era realizar algunos desarrollos tecnológicos. Esta pequeña organización se llamaba en aquel entonces Investigación Fic Fideicomiso; don Adrián Sada, Julio Escámez, Rogelio Sada y don Alfonso Rodríguez eran mis jefes y fueron los que promovieron con más ahínco el desarrollo de varios equipos conceptualizados y diseñados por nosotros mismos. Uno de los primeros proyectos que dicha organización en realidad heredó fue el sistema 660 para producir vasos soplados y empastados. así como tubos de lámparas y otros artículos de vidrio muy delgado. Este sistema ideado principalmente por don Adrián, ha estado evolucionando desde los años cincuenta a base de nuevos conceptos de diseño y hasta este año del 2000 todavía se está trabajando en nuevas generaciones de estos equipos, según me ha platicado don Adrián, quien cerca de los 80 años todavía es una potencia para diseñar nuevos mecanismos con alta creatividad. Otro proyecto que se realizó en 1968 fue un equipo para hacer copas soldadas, es decir, tomar el globo de la copa como quien fuera a hacer un foco, y a partir de ahí, soldarle un vástago de vidrio prensado. Este concepto funcionó también con mucho éxito y hasta la fecha, 32 años después, es todavía básicamente el mismo equipo, aunque con muchas mejoras, el que sigue produciendo copas de vidrio muy finas, con gran automatización y rendimiento. 26 En las diferentes plantas de Vitro, hubo muchos desarrollos que los ingenieros mexicanos estuvieron realizando, pues no era posible estar siempre compitiendo con máquinas compradas a los proveedores de maquinaria y que también pudieran comprar los competidores. El desarrollo tecnológico propio era una estrategia muy clara que se tenía en aquel entonces. Pronto se consideró conveniente organizar varias líneas de proceso y producto, buscando aumentar su posición tecnológica y comenzar a tener ventajas claras sobre los competidores. Así se organizó la línea de vajillas, platos, tazas y ollas hechas en vidrio borosilicato blanco, campo en donde un sinnúmero de proyectos de desarrollo nos llevaron a un liderazgo internacional comprobado. Igualmente en botellas retornables delgadas, en vasos y otros objetos como ceniceros y platos prensados. La conciencia de estar en una lucha tecnológica con competidores internacionales fue muy clara desde entonces. En Fabricación de Máquinas, empresa del mismo grupo, también se hicieron buenos desarrollos en la fabricación de moldes, tijeras y hornos, habiendo obtenido algunas patentes internacionales. Una muy sana rivalidad, en donde se cultivaba el orgullo del desarrollo, se comenzó a gestar en las diferentes plantas de Vitro. Estudiar procesos, tomar mediciones, reconocer variables, elaborar modelos de operación, hacer pruebas, realizar prototipos y meterse dentro de Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Enrique Canales Santos la producción era una tarea muy promocionada. Así, algunas empresas internacionales comenzaron a mostrar interés en adquirir nuestra tecnología, o en realizar intercambios de conocimientos tecnológicos, estas firmas eran americanas como Libbey Owens, alemanas como Hoffbauer, austriacas como Riedel, Centro Americana de Vidrio en Guatemala, Envases Venezolanos y empresas brasileñas como Nadir Figueredo y Multividro. Esto hizo que muchos ingenieros sintieran el orgullo de impartir clases, dar asesorías y transferir conocimientos de diseño de hornos, química del vidrio, diseño de moldes, tecnología de fabricación de artículos de vidrio. Hubo muchas innovaciones como por ejemplo el equipo para fabricar garrafones de vidrio; grandes botellones de 20 litros que se fabricaban en un equipo diseñado por nosotros. También se desarrolló el vidrio resistente al impacto, a partir de vidrio de templado superficial de borosilicato. Después de haber vendido tecnología a varios países y de tener una coinversión en Brasil, cuya planta yo ayudé a construir y a dirigir; (que conste que sigo hablando muy buen portugués); para 1974 a muchos nos quedó claro que el camino del desarrollo tecnológico era un camino muy rentable y era un camino válido, entre otros desde luego, para mantener nuestras ventajas competitivas. Entonces se me pidió organizar un esfuerzo a nivel de todo Vitro para formalizar y continuar el es- Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 fuerzo de desarrollo tecnológico. El consejo de Vitrotec lo formaban los directores de todas las divisiones operativas de Vitro con una reunión mensual. Había la sana costumbre de no llevar corbata, así en dichas reuniones los directivos se volvían ingenieros, pues todos lo eran y muy buenos. El financiamiento consistía en que a nivel Vitro se estableció la política de invertir el 2% sobre ventas en investigación y desarrollo, porque el promedio de la industria internacional en vidrio comercial era en ese entonces de 1.6%. También se estableció que el 1% lo invirtieran dentro de cada división y el otro 1% dentro de Vitrotec. Se formó un Fideicomiso formal para transparentar los gastos, con auditorías internas y externas. Era tranquilizante saberse auditado. Vitrotec no tenía autorización para realizar un proyecto sin el acuerdo del Consejo y de la propia división encargada del negocio. Además, todos los proyectos necesitaban tener participación de la planta que iría a operar la innovación y debería existir un acta de la junta mensual entre Vitrotec y la contraparte de la planta, que supervisaba cada proyecto. Al inicio, después de varias rondas de participación y enlazados con mercadotecnia y planeación estratégica de cada división, se elaboraron una lista de 75 frentes posibles de investigación y desarrollo. De ellos, finalmente quedaron 16 frentes competitivos en donde Vitro se comprometió a ser líder internacional. 27 �Historia parcial de Vitro O sea en Vitrotec no esperábamos a que hubiera buenas ideas para proyectos, nada de eso, exigíamos innovación en algunos temas muy específicos para poder competir. En lo personal, yo llevaba lo que llamaba un “cuarto de guerra”, donde cada frente competitivo se mapeaba, estableciendo, por dimensiones de lucha, nuestra posición: la posición que se alcanzaba comprando equipo moderno, la posición del competidor internacional más fregón y lo que la ciencia demostraba que se podría lograr. Estos mapas se guardaban muy celosamente en un cuarto donde solamente yo, algunos gerentes y algunos consejeros tenían llave. Ahí establecíamos las estrategias competitivas y los proyectos por desarrollar. Cada investigador estaba obligado a llevar una bitácora, donde apuntaba los pasos importantes de su desarrollo, esta bitácora forma parte de la propiedad intelectual de Vitro, lo cual garantizaba el respaldo en caso de una patente. Durante este período obtuvimos unas 30 patentes internacionales y se formalizó el área de propiedad intelectual, gerencia que todavía funciona en Vitro, pues no ha dejado de tener desarrollos y patentes. Modificamos las máquinas de hacer botellas, de decorado, de prensas, de soplo, de vasos de licuadora. En lo personal obtuve junto con unos compañeros una patente para perfeccionar la gota de vidrio, aunque no tuvimos tiempo de implementar esta patente. En la realización de algunas investigaciones para conocer la frontera de la ciencia a veces nos apoyábamos en profesores investigadores de la UANL, de la UNAM, de algunos centros de investigación de Conacyt o de universidades americanas, como la Alfred University, alemanas o inglesas. Todo proyecto tenía un responsable único, quien trataba de formar su equipo de investigadores e ingenieros de acuerdo a su criterio. A su vez, dicho líder de proyecto tenía que participar ayudando en otros proyectos. Cada responsable de proyecto estaba obligado a presentar sus avances ante invitados de todo Vitro, para ello contaba con 12 minutos de presentación y teníamos dicha ceremonia cada mes. La idea era abrir los foros de discusión, pues las veredas de la innovación tecnológica no son veredas rectas como las veredas de la ingeniería, en donde el qué y el cómo se pueden establecer de antemano. En el desarrollo tecnológico el qué y el cómo se abren a discusión, pues no hay veredas hechas. El trabajo multidisciplinario se lograba a base de tener expertos en diferentes áreas y se ganaban puntos en la hoja de evaluación por las veces que se brindaba ayuda a los demás. No se daban premios en efectivo por las ideas o las patentes, pues eso prostituía el espíritu de logro y podría provocar rivalidad y celos internos, sin embargo se reconocía el mérito y honraba en una revista interna mensual de dos hojitas, que circulaba en todo Vitro y que se llamaba Carta Tecnológica. Ahí aparecían los logros de los competidores y los nuestros y se mantenía el espíritu de lucha. Los directivos de Vitro personalmente reconocían y felicitaban a los mejores investigadores. No podíamos trabajar directamente con proveedores de equipo, maquinaria o materias primas, pues cada proveedor internacional es un chismoso en potencia y tampoco podíamos trabajar metiendo a los clientes a participar en nuestros desarrollos, pues si lo sabe un proveedor o si lo sabe un cliente, entonces de seguro pronto lo van a saber todos nuestros competidores. 28 La herramienta más importante de administración de la tecnología de Vitro fue sin duda, para mí, el concepto del ya mencionado “cuarto de guerra”. Ahí poníamos el frente de lucha, la dimensión de la lucha tecnológica. El famoso “benchmark” se refiere casi siempre a medidas profesionales internacionales o de los proveedores. Aquí hablamos de las medidas secretas de los logros de los competidores, que nunca aparecen en los “benchmarks”, para lo cual teníamos que resolver el problema de la medición, pues a veces ni siquiera sabíamos medir alguna propiedad, digamos por ejemplo “resistencia del impacto de un plato”. Luego debíamos medir y localizar a los mejores Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Enrique Canales Santos competidores, aunque todavía no peleáramos contra ellos; luego discutíamos el modelo teórico o consultábamos con científicos universitarios. Después de hacer todo el mapa del campo de batalla tecnológica, provocábamos que emergieran algunos proyectos. Nosotros nunca esperábamos a que nos vinieran las ideas, nosotros en Vitrotec abríamos poco a poco, a golpe de profundidad, las plataformas para las nuevas ideas, pues buscábamos los límites de la naturaleza. Desgraciadamente, la gente de mercadotecnia siempre traía ganas de vender más barato, más de lo mismo, y pocas veces nos arrojaron luz con suficiente precisión para dirigir nuestro esfuerzo de investigación. Hasta que algún competidor nos pegaba en el mercado, los de mercadotecnia se daban cuenta del golpe y entonces querían una solución inmediata. Sin embargo, nosotros veíamos de antemano que los competidores se estaban moviendo en tal o cual dirección, pues analizábamos sus patentes y las conferencias de sus expertos, y conocíamos a muchos de sus investigadores. La reducción de costos nos interesaba no en el sentido de apretar tuercas, correr gente y tapar fugas, sino de ver el límite de nuestros conocimientos ¿por qué no podemos hacer la botella más delgada? ¿por qué no podemos utilizar menos energía? ¿por qué no podemos operar más rápido? ¿por qué no podemos enfriar más rápido? También dimos Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 un impulso muy grande a los nuevos controles electrónicos. A cada proceso le agregamos nuevos ojos, nuevos oídos, nuevos dedos y nueva inteligencia. Confieso sin embargo que trabajamos muy poco en nuevos productos, salvo la copa integral, una especie de vaso-copa, nuestro esfuerzo estuvo dirigido a innovar en los procesos. Vitro hasta la fecha ha continuado realizando muchos desarrollos tecnológicos y ahora el esfuerzo pertenece más a las divisiones, sin embargo Vitrotec mantiene la conciencia de que, para cambiar la plataforma tecnológica hacia costos más bajos, es necesario hacer desarrollos tecnológicos. Para mí, los años que dirigí Vitrotec fueron años muy emocionantes, trabajé con jefes exigentes pero nobles, hombres de mucho talento. Asimismo mis compañeros de trabajo fueron excelentes amigos, con una entrega total, de buen humor, que demostraba su lucidez e inteligencia. Gracias a ellos, muchas veces anduvimos tecnológicamente por encima de los competidores internacionales. Yo no tengo duda que cualquier empresa mexicana pueda realizar el esfuerzo de colocarse en pocos años en un liderazgo tecnológico, si aprende algo de administración de tecnología, establece su cuarto de guerra y puede quitarse la idea de que las ventajas de las empresas mexicanas están en saber copiar o en pagar mano de obra barata. 29 �El deterioro ambiental y el futuro de la humanidad Pedro César Cantú Martínez* ABSTRACT Our growing ability to manipulate the environment has originated problems such as local degradation, extintion of species and the destruction of enfire ecosystems. The callenge to be faced overcomes any other seen by precedent generations. For the reasons discused here, we are forced to reconcile with the environment, becoming an ecocentric instead of egocentric creature. Key words: evironment, degradation, pollution, future, humanity INTRODUCCIÓN La creciente facultad que tenemos de manipular el medio ambiente que nos rodea, ha dado origen a problemas cuyas dimensiones varían desde la degradación local hasta la completa destrucción de los parajes naturales, olvidando que la salud de la naturaleza es el fiel reflejo de nuestras perspectivas y posibilidades futuras de sobrevivencia, además de no reconocer que la Tierra es una unidad global y finita.1,2 Las actividades que realizamos y que se manifiestan en deterioro ambiental, pueden clasificarse en cuatro categorías generales: la primera, es la disponibilidad que hacemos de los ecosistemas para nuestro aprovechamiento; la segunda, es el sobrestimar la capacidad de mantenimiento de los mismos; la tercera, es la introducción de elementos, extraños o no, que hacemos en ello; y la última, que refiere a la extinción de las especies.3 USO DE LOS ECOSISTEMAS La primera instancia, se refiere al manejo total o parcial que hacemos de los ecosistemas en forma equivocada, a través de la actividad agropecuaria, la cual efectuamos en superficies inadecuadas como marismas desecadas, terrenos desérticos y en extensiones 30 Plaguicidas: de un beneficio a un problema. de bosques talados. Sea cual fuere el grado de uso, este suele dar como resultado, no solo la alteración de la abundancia de las especies o su distribución global, sino también la pérdida de la biota (animales y plantas); además genera fenómenos como la erosión, que más tarde se manifiesta en la desertificación, así como la salinización o anegamiento de las tierras.4,5 Después del suelo, los bosques son los que más utilidades le proporciona al hombre. Por esta razón, antiguamente eran considerados por las civilizaciones que nos antecedieron como un patrimonio de alto valor. Ya que de ellos se proveían de alimentos, agua, materiales para construir sus moradas y albergue para sus familias.6 Sin embargo el hombre moderno está arrasando sistemáticamente esta herencia por seis causas: 1) La migración y asentamientos humanos espontáneos 2) La especulación de una fracción de tierra 3) La creciente demanda de recursos agropecuarios 4) La extracción de materias primas en forma abundante * Coordinación General de Investigación de la Facultad de Salud Pública y Nutrición, UANL. E-mail: pcantu@ccr.dsi.uanl.mx Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Pedro César Cantú Martínez 5) Los incendios forestales, que en un 90% son provocados por el hombre 6) La contaminación (lluvia ácida, ozono) Esta deforestación, ha provocado relevantes fenómenos en la naturaleza, que han repercutido a gran escala. por ejemplo, al perderse la cubierta forestal, se altera la creación de las lluvias, volviéndose estas erráticas, situación que es manifiesta en las vertientes de los ríos Ganges y Mekong, en el continente asiático, donde ya no escurren los mantos acuíferos en forma abundante como antaño, y sólo se deja sentir una estela de tierras áridas, de sed y hambrunas.7 Para observar la proporción de la alteración ambiental en las áreas boscosas, mencionaremos que en Costa Rica, se calcula que cada año se talan 65,000 hectáreas, y que desde 1960 se ha diezmado la tercera parte de los bosques tropicales de ese país. Por otra parte, en las Islas Filipinas se han perdido el 50% de los bosques en los últimos 50 años, y un 80% de esta cantidad fue talada, en los últimos 25 años. Así mismo, el país asiático de la India contaba a principios del siglo con una cobertura boscosa del 33% de su territorio, y las autoridades gubernamentales de ese país estiman que en la actualidad se ha perdido sólo un 13% de esa extensión, no obstante las fotografías de satélite indican que el valor real es de una pérdida estimada del 29%.8 Estos son ejemplos de la forma tan absurda en que se está destruyendo la riqueza forestal en algunas partes del mundo. En una panorámica amplia haremos hincapié en que se deforestan entre 600 y 700 km2 de bosques en el mundo por día, y que en 1950 estos tenían una cobertura del 30% sobre la superficie de los contientes, de los cuales la mitad eran zonas boscosas tropicales. Pero para el año de 1975 la superficie cubierta por los bosques tropicales se había reducido en un 12%, y se estima que al inicio del milenio ocupaban alrededor del 7% de las plataformas continentales.9 Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Nuestro país, México, cuenta con una masa boscosa de 48,350,000 hectáreas, que lo ubica en quinto lugar entre los países latinoamericanos; sin embargo ocupa también el cuarto lugar de deforestación en Latinoamérica, con 615,000 hectáreas al año, que equivale a un porcentaje anual del 1.3%. Para asegurar la supervivencia de los bosques que quedan en la Tierra, debemos concientizar al público en general, como también a los gobiernos, de las consecuencias mundiales de la destrucción y desaparición de los bosques, ya que la poca atención que se ha tenido hacia ellos al destruirlos, degrada paralelamente a otros recursos como el suelo, el agua, el aire, la fauna y la flora. SOBREVALORAR LA CAPACIDAD DE LOS ECOSISTEMAS La segunda instancia es sobrestimar la capacidad de los depósitos biológicos y minerales que creíamos inagotables, y que ha llevado a civilizaciones en el pasado a su desaparición, con el consecuente daño a la naturaleza, como fue el caso de las culturas mesopotámicas. En la actualidad la producción mundial de alimentos ha podido sufragar las demandas y necesidades de una población creciente. Sin embargo, poco a poco se están minando los sistemas ecológicos de producción de alimentos, en múltiples lugares del mundo, obligando al hombre a aumentar los esfuerzos para acrecentar los abastecimientos de alimentos. La agricultura y la pesca son actividades bajo las cuales el hombre es capaz de aprovechar eficazmente los recursos animales y vegetales de un ecosistema, y así proveerse de alimentos. Pero también ha provocado modificaciones con consecuencias inquietantes en la biósfera con estas acciones. Es notorio observar que en la actividad agrícola, se incorporan cada vez más tierras a la agricultura, o bien, se hace más frecuente el uso de sustancias quími- 31 �El deterioro ambiental y el futuro de la humanidad Deforestación indiscriminada. cas para elevar la producción. Esto con el fin de sustituir o mantener aún agotadas tierras como laborables. En este desempeño, el daño ecológico de más preocupación es el efecto contaminador, el cual está generando perturbaciones desastrosas, no sólo a escala local, sino incluso a nivel mundial, por el uso inadecuado de sustancias químicas (fertilizantes y biocidas) a que se recurre para elevar las cosechas.11,12 No obstante, también es preocupante, la forma en que las tierras de cultivo son desplazadas por el hombre a las faldas de las colinas, donde deterioran suelos de escasa durabilidad en aras de cultivar momentáneamente, y así promueven con esta acción la tala de los bosques y originan la erosión, que menoscaba los suelos por los escurrimientos pluviales o por la acción de los vientos. En este momento, en el país asiático de la India, la tensión ecológica se manifiesta en un uso indiscriminado de la tierra, por el aumento demográfico y del sobrepastoreo del ganado; a tal grado que el territorio ha sido en forma paulatina y sistemáticamente deforestado, debido a la falta de una infraestructura agraria bien planeada. Pagando un precio enorme ahora, por el deterioro ecológico de la tierra, y que es, el haber acabado increíblemente con ecosistemas altamente productivos.13 Otro reflejo del abatimiento de las fuentes alimentarias, es el que ocurrió en 1972 con las pes- 32 querías de anchovetas (Engraulis ringens) en Sudamérica, frente a las costas de Perú, donde las capturas pesqueras disminuyeron de 12 millones de toneladas a 2 millones de toneladas anualmente. Debido a la sobreexplotación, como a la corriente del Niño; fenómeno natural que consiste en un cuerpo de agua carente de nutrientes, que penetró y desplazó la corriente fresca y abundante en alimento. Así mismo, la pesca del arenque (Clupea harengus) en el Atlántico Norte, sufrió un declive en los bancos (de 4 millones a menos de un millón de toneladas) en la década de los sesentas y setentas, que obedeció a la excesiva pesca industrializada.14,15 Estas evidencias demuestran que los rendimientos pesqueros se redujeron por los efectos acumulativos de la pesca desmedida, superior a la tasa de reproducción de estos peces. Por otra parte el deterioro de los cuerpos de agua, ha repercutido en forma alarmante, en las áreas costeras, donde se acrecenta la corrupción del medio acuático, haciéndose patente, por ejemplo, en la disminución de los bancos de ostiones. Los límites a los que se puede llegar en los ecosistemas productores de alimentos varía de una región a otra, y va de acuerdo con la densidad de población, el estado del medio ambiente natural y de la capacidad biológica de las especies sujetas a explotación. CONTAMINACIÓN DE LOS ECOSISTEMAS Mientras la tercera instancia, y quizás la más importante, es aquella mediante la cual el hombre perturba más frecuentemente los ecosistemas, y denominamos en forma amplia como contaminación. Que es la introducción de sustancias no biodegradables (plásticos o biocidas) o sustancias naturales, como nutrientes, en cantidades no asimilables por el medio ambiente; o bien es la alteración de las condiciones físicas o químicas idóneas para la estabilidad de los ecosistemas. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Pedro César Cantú Martínez químicos a base de mercurio e insecticidas, los cuales convirtieron las aguas en oleadas de muerte y desolación a su paso. * Por otra parte, uno de los accidentes más conocidos fue el acaecido en Alaska, cuando en marzo 27 de 1989, el buque tanque Exxon Valdez derramó todo el cargamento de crudo (más de 28 millones de litros) que trasportaba, exterminando así una gran variedad de vida marina. Está claro que no hemos aprendido de estos deplorables acontecimientos, y que el manejo que realizamos de nuestro ecosistema global denominado Tierra, corre el peligro de precipitarse, dado que hemos llegado a cortar las hebras que sostienen el delicado y sorprendente equilibrio de la naturaleza. EXTINCIÓN DE ESPECIES Otra muestra de esta atribulación es la pérdida incuestionable de especies silvestres, debido al abatimiento de los habitats naturales, por el avance de los asentamientos humanos, que más bien deberíamos denominar «arrasamientos humanos», y que han llevado en forma paulatina a nuestro Planeta a un degradamiento con consecuencias imprevistas.18 Efecto de los derrames de petróleo en la fauna. Las consecuencias de la contaminación son violentas y patéticas. Tales fueron los casos a los que nos referiremos.16,17 * En la ciudad de Bhopal, en la India, en diciembre de 1984 una nube invisible del gas isocianato de metilo escapó de un complejo industrial, matando a cientos de personas y dejando a millares ciegas, y además aniquiló una gran cantidad de vida silvestre. * Así mismo, en 1986 en Basel, Suiza, ocurrió un siniestro en una compañía a orillas del río Rin, vertiendo 1,000 toneladas métricas, entre productos Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Cada especie de vida silvestre representa una obra excepcional de la madre naturaleza, que fue concebida a través de una serie de sucesos evolutivos desde que empezó a gestarse la vida sobre la Tierra. Sin embargo, muchas especies se han extinguido por los procesos geológicos cambiantes de la Tierra, tal fue el caso de la súbita desaparición de los dinosaurios, quedando tan solo como evidencia el registro fósil y sus descendientes evolutivos. No obstante, en la actualidad se cierne el peligro de desaparecer gran cantidad de especies por culpa de las actividades del hombre, siendo considerado hasta ahora como la única criatura exterminadora sobre la Tierra. 33 �El deterioro ambiental y el futuro de la humanidad Hay que recordar que cuando una especie desaparece, cuyo valor es inapreciable, jamás puede ser sustituida por otra, lo que conlleva un descenso perceptible de la biósfera, y que no tiene remedio. La alteración del ambiente por las presiones tecnológicas ha ocasionado el deterioro de los habitats, donde algunas especies son capaces de adaptarse y sobrevivir, mientras que otras no lo logran y se aproximan a un nivel crítico en donde tienen que emigrar y sujetarse a nuevas presiones biológicas y ambientales que gradualmente merman su capacidad de tolerancia y así desaparecer posteriormente. El hombre ha tenido la particularidad de acabar con muchas poblaciones de especies silvestres, al matarlas por un interés puramente comercial, al sobre-explotarlas sin prudencia y excesivamente; aunado al control que la naturaleza ejerce sobre los organismos. La diferencia entre ambos casos es que la naturaleza lo efectúa sabiamente sobre los animales viejos y enfermos, mientras el hombre lo hace sobre los individuos mejor dotados o indistintamente, lo que se traduce en un debilitamiento de las poblaciones. Ejemplos sobre la extinción de especies por la conducta del hombre son conocidos, tenemos el caso ocurrido durante el siglo XVI en la isla de Mauricio en el Océano Indico, donde por una combinación de explotación directa hecha por el hombre y la predación continúa y sin control por los mamíferos introducidos por el mismo hombre orillaron a la extinción del ave conocida como «dodo» (Rhaphus cucullatus).19 Otro suceso similar fue el ocurrido en Norteamérica, cuando en 1914 murió la última paloma viajera (Ectopistes migratorius) en el Zoológico de Cincinnati, Estados Unidos, después que la característica de sus poblaciones era el número gigantesco que sobrevolaban en el cielo, llegándose a calcular, en el año de 1810, que una parvada tenía más de dos millones de aves.20 Sin embargo existen otros ejemplos actuales que 34 Clupea harengus. El arenque ha estado sujeto a una pesca excesiva. podemos mencionar para delatar la conducta peligrosa que el hombre tiene con las especies silvestres al ponerlas al borde de la extinción. Tal es el caso de la locura que han despertado las cactáceas entre los coleccionistas de plantas, al colectarlas indiscriminadamente sin regulación en el campo, mermando las poblaciones y las posibilidades de reproducirse por el aislamiento a que son sujetas. Por otra parte, en la actualidad, el comercio de las pieles ha provocado matanzas indiscriminadas y crueles en grandes cantidades, como en el caso de los bebés de focas. Y qué decir, de la eliminación de numerosas manadas de elefantes, tan sólo por el lucro de comercializar el marfil. Esta intromisión atroz del hombre en el medio natural, también se reflejó en la forma brutal en que los bisontes (Bison bison) fueron casi exterminados de las praderas norteamericanas porque competían por los pastos con el ganado bovino y ovino, en primera instancia, y después por el simple «placer» de cazar. En 1850 había sesenta millones y para 1900 únicamente quedaban 500 animales.21 Estas referencias hacen ver indiscutiblemente la ética del hombre, que durante siglos ha sido ambivalente y egocentrista, con respecto a las criaturas que comparten la Tierra con él, manifestándose en distintos grados de afecto, respeto, crueldad y explotación, en otras palabras se ha abusado de ellas en toda forma concebible. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Pedro César Cantú Martínez CONCLUSIONES El hombre, hasta ahora ha aplicado su inteligencia en aras de progresar, saqueando y explotando la naturaleza, lo que ha traído consecuencias nefastas a los ciclos biológicos y de energía. Es en esta ferocidad, que se aventura a encontrarse en un Planeta moribundo, donde quizás sus únicos acompañantes serán las sojuzgadas especies domesticadas y aquellas que logren resistir sus embates. La incógnita que nos asedia, es cuánto tiempo podrá soportar nuestro ecosistema planetario las periódicas embestidas que realizamos en su contra. Y el dilema que se nos presenta supera a cualquier generación humana que nos haya antecedido, ya que debemos cambiar nuestro proceder, porque cuando nos apartamos de la naturaleza, nos convertimos en una especie mordaz, abundante y ambiciosa. Por lo cual estamos obligados a reconciliarnos con nuestro ambiente natural, y transformarnos en una criatura ecocéntrica en lugar de egocéntrica, y que acepta que existe un proceso mucho más grande que ella. Este es el tiempo oportuno para redefinir, en un nuevo intento, que es lo que pedimos y necesitamos de nuestra Tierra, y así alcanzar un nivel de humanidad sin precedentes hasta hoy, convirtiéndonos en verdaderos seres humanos, preocupados por la promesa de revelar un mañana con una vida mejor, a las generaciones futuras que no tienen voz en las decisiones actuales. REFERENCIAS 1.Cantú-Martínez, P.C. 1992. Contaminación ambiental. Ed. Diana 80 pp 2. Cantú-Martínez, P.C 2000. La revolución ambiental, hacia un nuevo paradigma ecológico. Ciencia UANL Vol. 3 No. 3 3. Bolaños, F. 1990. El impacto biológico. Coordinación General de Posgrado, Instituto de Biología, Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 UNAM 476 pp 4. Glantz, M.H. 1977. Desertification. Environmental Degradation in and aroun Arid Lands. Wertview Press 346 pp 5. Eckholm, E.P. y L.R. Brown 1980. Expansión de los Desiertos. Ed. Tres Tiempos. 57 pp 6. Iverson, J. 1975. 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Idem. 20. Idem. 21. Idem. 35 �Modelaje de la viruta en el proceso de maquinado Parte II. Validación experimental Eugenio López Guerrero, Miguel Ruiz Silva* Abstract Since the study of machinability must be done under a particular criterium, we have chosen for this work the analysis of the chip geometry. In the first article of this serie was exposed also the mathematical model of the tool movement, and the influence on the machined surface. This second article presents the experimental results of the statistical study of the relationship between the parameters of the NC-code and chip thickness. This should allow part of the validation of the method presented in the first article. Key words: geometric modeling, machining, machinability, CNC. INTRODUCCIÓN En el artículo anterior se expusieron las razones por las cuales el análisis de la viruta, tanto de la morfología así como de otras propiedades, puede utilizarse para evaluar la calidad del maquinado. El análisis matemático ideal presupone que la viruta se comporta como un cuerpo rígido y que el corte ocurre en forma geométrica perfecta. La diferencia de posición de un álabe de la herramienta con respecto al anterior durante el proceso da como resultado el espesor de la viruta. Resultados estadísticos de un ensayo bajo condiciones de maquinado iguales a las del análisis mostraron cierta validez de la matemática propuesta. * Este trabajo presenta ensayos del mismo modelo bajo diferentes condiciones de maquinado, sus resultados y conclusiones. Un ejemplo del tipo de resultados que se discuten se muestra en la figura 1. OBJETIVOS Los objetivos del presente trabajo son: a) validar por medio de una serie de experimentos el modelo 36 Fig. 1. Superficie de probabilidades de ocurrencia para los espesores de rebaba de los ensayos. propuesto para el análisis de viruta y su influencia en los parámetros del proceso de maquinado, b) establecer una relación entre dicho modelo y las propiedades del proceso y de esta manera inferir resultados en situaciones de maquinado que puedan ser mejoradas. A continuación se muestra cómo alcanzar ambos objetivos. Trabajos posteriores deberán establecer las condiciones que permitan la aplicación de este método a nivel industrial. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL Caracterización del material utilizado. El material usado en los experimentos fue un perfil extruído de aluminio comercial para maquinado que es usado en la región por talleres de maquinado para la fabricación de piezas de aluminio con aplicación de planta tales como guías, cajas de balero para correderas, etc. En la industria de la decoración tiene aplicaciones como piezas de ornato y soportes de carga, como lámparas de mesa y otros objetos de uso doméstico. * Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, UANL E-mail: elopez@uanl.mx Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Eugenio López Guerrero, Miguel Ruiz Silva El análisis electroquímico identificó al material como aluminio 6063 de acuerdo a las tablas del Manual de Aluminios de la ASM. Los valores resultados de las pruebas a tensión revelan que el material es una aleación de aluminio tipo 6063 con tratamiento térmico clase T6 ó T8. Condiciones de maquinado. Para los experimentos se maquinó la barra de aluminio con condiciones de corte fijas utilizando un centro de maquinado EMCO VMC 300. El corte se hizo a 2.54 mm (0.1in). No se utilizó refrigerante. El resto de los valores de corte experimentales fueron los mismos que los usados en los cálculos teóricos (tabla I). Tabla I. Valores uti li zados para los cálculos y los experi mentos de maqui nado. Número de álabes N 2 Radi o de la herr. (mm) r 10 Veloci dad de gi ro (rpm) S 800 Profundi dad (mm) t 2.54 Se realizaron cinco experimentos, las velocidades de avance para cada uno de ellos se muestran en la tabla II. Tabla II. Valores de veloci dad de corte uti li zados en los experi mentos de maqui nado. Avance F mm/mi n Exp. #1 Exp. #2 Exp. #3 Exp. #4 Exp. #5 100 90 80 60 70 Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Fig. 2. Mediciones de diferentes puntos de cada rebaba por medio de programas de computadora. Utilizando un microscopio óptico NIKON a 5X y un programa computacional de análisis de imágenes digitales (figura 2) se hicieron tres mediciones por cada rebaba de cada ensayo. Se seleccionó el valor de espesor máximo de rebaba y se obtuvieron los datos de la figura 3. Las tendencias se denotan con aproximaciones lineales. Cálculos estadísticos. Los diagramas de frecuencia hechos para cada experimento se muestran en la figura 4. En general muestran dos poblaciones por experimento: “baja” y “alta” dimensión de espesor. La de más clara tendencia es la población “baja” para todos los casos, excepto el experimento #3, el cual tiene una diferencia de 90µm (=123-213)µm. Ya que la diferencia entre la situación de maquinado entre experimentos es solamente la velocidad de avan- 37 �Modelaje de la viruta en el proceso de maquinado. Parte II. Validación experimental Fig. 3. Datos obtenidos de la medición de viruta de las muestras de cada situación de maquinado. Fig. 4. Diagrama de densidad de frecuencias de los espesores máximos de viruta para cada experimento. 38 Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Eugenio López Guerrero, Miguel Ruiz Silva ce, es posible construir la tercera dimensión como un eje adicional. La figura 1 muestra entonces la superficie de densidad probabilística de ocurrencia de los espesores de viruta en función de la velocidad de corte. A partir de ellos es posible contruir curvas de inferencia del comportamiento del espesor en función de la velocidad. Estas curvas se muestran en la figura 5. Los valores estadísticos de las poblaciones se muestran en la tabla III. DISCUSIÓN Tabla III. Medi a estadísti ca del espesor de vi ruta p a r a c a d a e xp e r i m e n t o c o n u n i n t e r va l o d e confi anza del 95%. E xp. Frec. baja (µm) Frec. alta (µm) Intervalo de confi anza de la medi a Medi a (µm) 0 133 361 110.0 189.1 149.5 1 160 256 177.3 213.0 195.1 2 136 192 154.5 196.2 175.3 3 122 213 156.1 192.4 174.2 4 90 209 153.8 174.5 164.2 5 90 196 169.4 192.3 180.8 Como era de esperarse, el valor de espesor de viruta máximo se incrementa conforme se aumenta la velocidad de corte (figura 5a). Sin embargo, presenta un comportamiento no lineal (figura 5b) que puede ser explicado como consecuencia del arranque del material por la herramienta al no alcanzar ésta a cortarlo adecuadamente debido a la velocidad, lo que explicaría la presencia de dos poblaciones por experimento (figura 4). La figura 5d muestra la relación entre la media estadística de las poblaciones con respecto a la velocidad de corte. Significativamente la tendencia de las figuras 5a, 5b y 5d es la misma, lo que demuestra la relación proporcional de la velocidad de corte con el espesor de la viruta. Los picos secundarios de los diagramas de frecuencia de la figura 4 pueden explicarse también como Fig. 5. Diagrama estadístico de mediciones de los espesores máximos contra velocidad de avance para cada experimento: a) población baja b) población alta, c) promedio de (a) y (b) y finalmente d) media estadística. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 39 �Modelaje de la viruta en el proceso de maquinado. Parte II. Validación experimental diferencias posicionales de la viruta en el proceso de medición, lo que podría ocasionar el medir espesores fuera del plano de la sección transversal de cada viruta. Una forma sencilla de ver el intervalo del espesor de la viruta con respecto a la velocidad de corte es una vista en planta de la superficie de densidades de la figura 1, esta vista en planta se muestra en la figura 6. exhaustivos que permitan relacionar la morfología completa de la viruta con la situación de corte ni las propiedades de materiales. Es necesario considerar y validar la inferencia de la calidad del maquinado por medio de la características de la viruta tales como rugosidad y textura dentro del modelo propuesto. RECONOCIMIENTOS El presente trabajo fue realizado por los autores como parte de su proyecto de investigación en el Doctorado de Materiales FIME-UANL bajo el apoyo de PROMEP y PAICYT 2001 (contrato CA556-01), utilizando las instalaciones del Centro de Manufactura Integrada por Computadora y del Programa Doctoral de Materiales de la FIME UANL. Fig. 6. Vista en planta de la superficie de la fig. 1 que muestra claramente el intervalo de espesores de rebaba esperado a partir de los datos obtenidos de los experimentos. CONCLUSIONES Y RECOMENDACION El estudio de la maquinabilidad debe contemplar algo más que las propiedades de maquinado de un material bajo un análisis ortogonal simple. El desarrollo de nuevas tecnologías, criterios de evaluación y complejidad de productos obligan a replantear el estudio del proceso de maquinado en forma integral. Se ha demostrado que bajo condiciones de maquinado moderadas es posible pronosticar algunas características de viruta en función de la velocidad de corte. El presente trabajo no considera experimentos 40 Los autores agradecen la colaboración de los ingenieros Roberto Mireles, Francisco Delgado y Eleazar Sánchez de la Coordinación de Automatización; a los estudiantes del programa “Verano de Investigación UANL” Juan Manuel García Reyes y Ana Cristina de la Portilla; al Dr. Virgilio González del programa doctoral de materiales de FIME. BIBLIOGRAFÍA 1. López, E. Ruiz, M. Modelaje de la viruta en el proceso de maquinado. Revista Ingenierías vol. IV, no. 13, 2001. 2. American Society of Tools Engineers. Tool Engineers Handbook. Mc Graw Hill, 1949. 3. Shaw, Milton. Metal cutting principles. Oxford University Press, 1984. 4. Stevenson, Robin and Stephenson, David. The effect of prior cutting conditions on the shear mechanics of ortogonal machining. Minerals, Metals and Materials Society, 1996. 5. Groover, Mikell P. Fundamentals of Modern Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Eugenio López Guerrero, Miguel Ruiz Silva Manufacturing, Ed. Prentice Hall, 1996. 6. V. Chiles, S.C. Black and Arnold. Principios de Ingeniería de Manufactura. CECSA, 1999. 7. Metals Handbook 9th edition, vol 6 “Aluminium”. ASM International, 1989. 8. Cavazos García, José Luis. Tratamiento térmico de una aleación de aluminio 6063. Tesis Doctoral FIME-UANL, 1998. 9. Metals Handbook 9th edition, vol 16 “Machining”. ASM International, 1989. 10. Degarmo, Paul E, Black, J.T. y Kohser, Ronald A. Materials and Process in Manufacturing. Ed. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Prentice Hall, 1997. 11.Boothroyd, Geoffrey. Fundamentos de Corte de Metales y de las Maquinas-Herramientas. Ed. 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The method proposed in this paper uses a neural network approach to solve the power swing identification task as a pattern-recognition problem, using information about the dynamic behavior of the apparent impedance measured by the relay. The results obtained are based on transient stability studies on a power system model using MATLAB. These results show that a neural network can identify very fast power swings. Keywords: Distance protection, protective relaying, power systems, neural networks, pattern recognition. I. INTRODUCCIÓN Una oscilación de potencia es un régimen anormal de operación que provoca alteraciones en los parámetros del sistema en ausencia de fallas. Las oscilaciones de potencia entre las máquinas síncronas de un sistema eléctrico de potencia se originan por lo general, como consecuencia de la desconexión tardía de un cortocircuito, o ya sea por la desconexión de una línea de enlace o una planta generadora. Este régimen se presenta también cuando se utilizan en el sistema dispositivos de recierre automático asíncrono de interruptores. Como consecuencia de una oscilación de potencia se origina la variación con el tiempo del ángulo de defasaje (δ) entre las fuerzas electromotrices (FEM), la corriente y el voltaje adquieren un carácter pulsante. La frecuencia de estas oscilaciones es del orden de 0.1 a 5 Hz. Las bajas frecuencias son características de sistemas eléctricos fuertes y de los primeros 42 instantes de la oscilación, y las altas frecuencias son típicas en sistemas débiles y en ciclos de oscilación posteriores al primero.1 Una oscilación de potencia no es en general simétrica debido a las asimetrías propias de los elementos del sistema, a las presencias de fallas asimétricas ó a disparos y recierres monopolares, además de que la frecuencia también varía durante la oscilación de potencia.2 Durante un cortocircuito la impedancia aparente medida por los relevadores de distancia coincide (en el caso ideal) con la impedancia de la sección de la * Programa Doctoral en Ingeniería Eléctrica de la FIME-UANL. jrcoutino@yahoo.com, evazquez@gama.fime.uanl.mx, ochacon@uanl.mx ** Schweitzer Engineering Laboratories Inc. haltuve@hotmail.com Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Josué Coutiño O., Ernesto Vázquez M., Óscar Chacón M., Héctor J. Altuve F. línea comprendida entre el punto de ubicación del relevador y el del cortocircuito, Zr = Vr Ir (1) En general la impedancia Zr es proporcional a la longitud de la sección de la línea comprendida desde el punto de ubicación del relevador hasta el punto del cortocircuito, es decir, proporcional a la distancia eléctrica hasta la falla. Al ocurrir un cortocircuito la corriente aumenta y el voltaje disminuye, por lo que Zr tiende a disminuir. Este efecto puede hacer que el relevador de distancia opere inadecuadamente, debido a que en las oscilaciones de potencia se presenta el mismo efecto, reducciones de voltaje e incrementos de corriente. En este trabajo se analizan algunos métodos de bloqueo por oscilaciones de potencia y se propone la utilización de una red de neuronas artificiales para identificar la condición anormal que está ocurriendo, y bloquear la operación del relevador si se trata de una oscilación de potencia. II. MÉTODOS DE BLOQUEO POR OSCILACIONES DE POTENCIA A. Medición de la razón de cambio de la impedancia. Este método se basa en el hecho de que los puntos que forman la trayectoria de impedancia aparente medida por el relevador se desplazan por el plano complejo con distintas velocidades en los casos de cortocircuitos y de oscilaciones de potencia. En este caso, el elemento de bloqueo tiene una característica que circunda a la del relevador de distancia en el plano complejo (figura 1). Cuando se origina una oscilación de potencia, el punto comienza a desplazarse de derecha a izquierda Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 X Pf P´´ P´ Po R Fig. 1. Principio de operación de un sistema de bloqueo de disparo por oscilaciones de potencia. por el plano complejo-impedancia (el generador equivalente detrás del relevador se acelera con respecto al sistema), pasa por las posiciones P´ y P´´, y entra en la zona de operación del relevador de distancia. Como el desplazamiento de P es relativamente lento hay un intervalo de tiempo apreciable entre los momentos en que P ocupa las posiciones P´ y P´´, lo que da tiempo a que la señal emitida por el relevador de bloqueo impida la puesta en funcionamiento del relevador de distancia. Cuando ocurre un cortocircuito trifásico en el punto Pf de la línea protegida, el punto P se desplaza a gran velocidad, por lo que los puntos P’ y P’’ son prácticamente simultáneos. La señal de bloqueo no tiene tiempo de originarse y el relevador de distancia está libre para operar, si el cortocircuito lo requiere. Este método tiene dificultades para discriminar entre cortocircuitos y oscilaciones de potencia muy rápidas, como las que ocurren durante las pérdidas de sincronismo en sistemas eléctricos débiles, sobre todo 2 después del primer ciclo de la oscilación. Este esquema de bloqueo funciona correctamente en el primer ciclo de una pérdida de sincronismo, sin embargo 43 �Identificación de oscilaciones de potencia utilizando reconocimiento de patrones puede llegar a fallar en ciclos posteriores permitiendo la operación incorrecta de relevadores de distancia. B. Medición de la razón de cambio de la resistencia aparente. Este método se basa en la medición de la razón de cambio de la resistencia aparente para identificar oscilaciones de potencia inestables (pérdidas de sincronismo) y proporcionar un medio de bloqueo en condiciones de oscilaciones de potencia estables.3,4 La ley de control basada en la razón de cambio de la impedancia se describe como: donde U1 es el control de la salida, Z es la magnitud U1 = (Z − Z1 ) + T1 dZ dt (2) de impedancia aparente medida por el relevador, Z1 y T1 son parámetros del relevador y dZ/dt se expresa como (3). Cuando la impedancia medida por el relevador (Z), 2 X X Z2 +  • • • dZ 2 δ 4 =Z =− δ =− dt X δ  sen 2   2 (3) es menor que su ajuste (Z1), la salida de control U1 cambia de un valor positivo a uno negativo. En un plano de fase, U1 representa la “frontera de decisión”. La operación tiene lugar cuando la trayectoria de impedancia aparente cruza la “frontera de decisión” de derecha a izquierda. El segundo término de la ley de control (2) se refiere a la razón de cambio de la separación angular de los generadores equivalentes en ambos ex- 44 tremos de la línea, y tiene por objetivo anticipar una probable inestabilidad en el sistema (un dZ/dt de valor pequeño corresponde a una pequeña razón de cambio angular y viceversa). Para una oscilación de potencia estable o de pequeña magnitud, el término dZ/dt será muy pequeño, y el esquema operará de forma similar al método anterior. Sin embargo, durante oscilaciones de potencia inestables y pérdidas de sincronismo, el término dZ/dt adquiere valores negativos de mayor valor que anticipa un disparo intencional por pérdida de sincronismo. El nivel de anticipación está determinada por T1, que representa el tiempo total de operación del esquema (relevador e interruptor). Por lo tanto, U1 se representa con una línea recta en el • plano de fase (Z, Z ). En la práctica, este método se ha implementado utilizando la razón de cambio de la resistencia aparente, con el fin de que el relevador sea insensible a la ubicación del centro eléctrico con respecto al punto donde está instalado el relevador. La discriminación entre fallas y oscilaciones se realiza con dos características de resistencia Rb1 y R b2, separadas en base al mayor valor negativo esperado de dR/dt durante una oscilación de potencia, a fin de tener al menos dos muestras de resistencia entre Rb1 y Rb2. Por lo tanto, si el tiempo transcurrido desde que la resistencia aparente es menor que Rb1 hasta que también se vuelve menor que Rb2 es mayor que un ajuste ∆ T, se determina que se trata de una oscilación de potencia y se bloquea la operación del relevador. Es importante mencionar que el esquema propuesto en este método tiene mayor énfasis en provocar el disparo intencional por pérdida de sincronismo, y que el método para la detección de la oscilación de potencia es similar al método de la razón de cambio de la impedancia (dos características de resistencia separadas un ∆R). Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Josué Coutiño O., Ernesto Vázquez M., Óscar Chacón M., Héctor J. Altuve F. C. Método de la razón de cambio de una componente de voltaje. Este método se basa en la variación abrupta de una componente del voltaje medida en la ubicación del relevador5. La componente del voltaje es Vcosϕ y tiene la característica que su variación es independiente de la localización del relevador. Considere el sistema de dos máquinas de la figura 2; E A y E B son las fuerzas electromotrices de cada generador y XA, XB las reactancias del circuito, tal que XAB=XA+XB, kX = XA / XB y kE = EA / EB. XA s r XB V E E locidad es positiva y para un intervalo amplio de δ la señal será negativa con un valor negativo grande en la vecindad de δ = π: señal = dq d ∂q ∆w = [V cos ϕ ] ≅ dt dt ∂δ (5) Para oscilaciones de potencia estables la desviación de la velocidad es positiva para un flujo de potencia positivo (r a s), cero cuando el flujo es cero y negativa para un flujo negativo (s a r). Como (5) es negativa para flujo positivo, ésta desaparece cuando el flujo es nulo y se vuelve positiva cuando el flujo es negativo. Cuando la señal desaparece y se vuelve positiva, la señal de bloqueo debe ser sostenida por un detector de falla. Los puntos s y r representan las terminales de envío y recepción de las líneas respectivamente, conectadas a una barra y con la dirección de flujo de potencia opuestos La expresión (4) ha sido derivada para la terminal de envío de la línea, mientras que para la terminal de recepción el signo de q es opuesto. En general es imposible predeterminar si una terminal es de envío o de recepción, en especial en redes malladas donde la dirección del flujo de potencia no es fijo y puede cambiar de acuerdo a la condición de operación. En estas circunstancias el relevador de bloqueo basado en Vcosϕ funciona mal, debido a que dq/dt tiene un signo erróneo. Del circuito se puede demostrar que para el extremo de envío: D. Método mejorado de la razón de cambio de una componente de voltaje. Fig. 2. Circuito equivalente de un sistema de potencia de dos máquinas. q = V cos ϕ = P = I E A senδ (4) k + 1 − 2k E cos δ 2 E Una propiedad importante de esta componente de voltaje es que no depende del coeficiente kX que representa la ubicación del relevador en la red. El criterio de operación de éste método está determinado por el decremento continuo de |Vcosϕ|. Cuando ésta disminución alcanza un valor de umbral, se genera una señal de bloqueo. Para operaciones asíncronas la desviación de ve- Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Un método alternativo para evitar los problemas asociados al signo de la señal q=Vcosϕ es utilizar una entrada adicional.6 La resistencia y la reactancia, en función del ángulo de potencia δ, vistas por el relevador de distancia están dadas por: R (t ) = ± X B k E ( k X + 1) senδ k E2 + 1 + 2k E cos δ X (t ) = ± X B k E2 − k X + k E (k X − 1) cos δ k E2 + 1 − 2k E cos δ (6) (7) 45 �Identificación de oscilaciones de potencia utilizando reconocimiento de patrones donde el signo (+) es con respecto a la terminal de envío y el signo (-) es con respecto a la terminal de recepción de la línea. En base al sistema de la figura 2 la dirección de la trayectoria de impedancia aparente medida por el relevador en una oscilación de potencia está dada por: dR dt (δ =π ) = ± XB k E (k X + 1) ∆ω (k E + 1) 2 (8) donde el signo (+) es con respecto a la terminal de envío y el signo (-) es con respecto a la terminal de recepción de la línea. Todos los factores en (8) son positivos y para una desviación de velocidad ∆ω > 0, dR/dt es negativa con respecto al extremo de envío y positiva con respecto al extremo de recepción de la línea. La conclusión de la consideración anterior es que el signo de la derivada con respecto al tiempo dR / dt ≅ ∆R / ∆t o simplemente el signo del incremento ∆R determina el signo de la señal de bloqueo. Por lo tanto, (5) se modifica como: señal = dq sign FD dt (9) donde FD es la señal del detector de falla y sign está determinado de la siguiente forma:  + 1,  sign =  0,  − 1,  ∆R < 0 ∆R = 0 ∆R > 0 (10) Esta modificación provoca que en operaciones asíncronas (9) sea negativa para ambos tipos de nodos de envío y de recepción. Por otra parte para oscilaciones de potencia síncronas la señal es negativa para direcciones de flujo en ambos sentidos, ya que el signo de ∆R para flujo negativo (s a r) es opuesto al signo del flujo positivo y compensa los cambios de signo de la desviación de la velocidad. 46 III. MÉTODO PROPUESTO El problema de identificación de oscilaciones de potencia para funciones de bloqueo de relevadores de distancia tiene características que sugieren su posible solución mediante técnicas de inteligencia artificial, y, en particular, utilizando redes de neuronas artificiales (RNA). En este sentido, la discriminación entre cortocircuitos y oscilaciones de potencia puede concebirse como un problema de reconocimiento de patrones, área donde las RNA han probado ser adecuadas.7 El enfoque propuesto en este artículo consiste en entrenar una red de neuronas artificial (RNA) utilizando como información de entrada las variables eléctricas correspondientes a oscilaciones de potencia (condición de bloqueo, identificada como una salida +1 de la RNA) y cortocircuitos (condición de no bloqueo, que se identifica como una salida -1) en el sistema eléctrico de potencia. A fin de evaluar el impacto del procesamiento digital de señales utilizado en los modernos relevadores de distancia, se simuló el filtrado analógico anti-aliasing, el proceso de muestreo y el filtrado digital8 como etapas previas a la RNA. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto la capacidad de generalización de la RNA para discriminar entre las trayectorias de impedancia correspondientes a oscilaciones de potencia y fallas, lo que representa la base de un nuevo método de bloqueo de disparo por oscilaciones de potencia que no es afectado por la frecuencia de oscilación. A. Estructura de la RNA. Las neuronas de la red fueron implementadas utilizando funciones de activación sigmoidales bipolares que en previos trabajos de investigación han demostrado tener un mejor comportamiento para el mapeo no lineal.9 Con respecto a la arquitectura de la red, se decidió utilizar una estructura de propagación hacia delante (no recurrente) con dos capas de perceptrones (figura 3). Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Josué Coutiño O., Ernesto Vázquez M., Óscar Chacón M., Héctor J. Altuve F. 1: B loqueo -1: N o B loqueo P 100 M V A 20 K V H = 5.6 Z −1 0.319+ j1.5 R Falla 3 φ Z −1 C apa de entrada C apa oculta C apa de salida Fig. 3. Estructura de la RNA propuesta. La estructura propuesta consiste en una RNA con dos capas de neuronas, cinco neuronas en la capa oculta y una en la capa de salida, debido a que se trata de una decisión binaria (bloqueo, no bloqueo). La estructura de la RNA fue determinada por regularización;10 esta técnica permite, a partir de la información de entrada, determinar el número mínimo de conexiones entre neuronas que asegure el entrenamiento de la red. Fig. 4. Sistema de Potencia. Los patrones de entrada (P) se formaron a partir de las muestras de la impedancia medida por el relevador (figura 4) de manera que cada uno está compuesto por 5 muestras de resistencia y 5 muestras de reactancia como Pi=[Ri,...,Ri+4,Xi,...,Xi+4]t (ver figura 5). La salida de la RNA se seleccionó como +1 para oscilaciones de potencia (bloqueo) y –1 para fallas (no bloqueo). En total se generaron 906 patrones de entrenamiento, de los cuales 311 fueron de fallas y 595 de oscilaciones. El proceso de entrenamiento redujo el error a los valores límite de 2x10-8 en un tiempo aproximado de 2.5 segundos utilizando el método de Levenberg-Marquardt.11 B. Entrenamiento de la RNA. La perturbación aplicada al sistema fue un cortocircuito trifásico al final de la línea, el cual era liberado posteriormente. Las trayectorias de la impedancia aparente correspondientes a fallas y oscilaciones de potencia vistas por el relevador se generaron con diferentes tiempos de liberación de la falla. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 0 .3 2 P1 0 .3 1 P2 0 .3 P3 0 .2 9 R e a c ta n c ia (p u ) Para la generación de patrones de entrenamiento de la RNA se hizo la simulación en MATLAB del sistema de potencia de prueba mostrado en la figura 4. Está compuesto por un generador conectado a un sistema infinito a través de una línea de transmisión. El período de integración utilizado es de 1 ms, de modo que se obtienen valores fasoriales de voltaje y corriente espaciados 1 ms. Esto equivale a la información que se obtiene en un relevador digital con una frecuencia de muestreo de 960 Hz (16 muestras por ciclo), que es muy utilizada en relevadores comerciales. 0 .2 8 0 .2 7 0 .2 6 0 .2 5 0 .2 4 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 R e s is te n cia (p u ) 1 1 .1 1 .2 1 .3 1 .4 Fig. 5. Patrones de entrenamiento. 47 �Identificación de oscilaciones de potencia utilizando reconocimiento de patrones El retardo de tiempo introducido por las etapas de filtrado de un relevador digital ocasiona que la impedancia aparente medida por el relevador presente una variación más lenta de lo que en realidad es. Este comportamiento puede ocasionar que la RNA confunda un cortocircuito con una oscilación de potencia, provocando la operación incorrecta del esquema de bloqueo. Para evaluar este efecto se simularon las etapas de filtrado analógico anti-aliasing, el proceso de muestreo y el filtrado digital, tal y como se muestra en la figura 6. I L 1 = 8.75+ 125j F iltro an tialiasing A /D F iltro digita l T1 RNA (D e term in a ció n d e l fa so r d e im p e da n cia ) Fig. 6. Proceso de filtrado de señales en un relevador digital. La información de voltaje y corriente se obtiene (por simulación) como una secuencia de muestras correspondiente a una frecuencia de muestreo de 28.8 KHz. Esta señal “analógica” es aplicada al modelo digital de un filtro anti-aliasing (Butterworth de cuarto orden y 90 Hz. de frecuencia de corte) y posteriormente es diezmada (razón 1/30), para simular el proceso de muestreo a una frecuencia de 960 Hz., típica en relevadores digitales de distancia. Los fasores de voltaje y corriente así como la impedancia medida se obtienen con un filtro digital tipo coseno, con una ventana de datos rectangular de 16 muestras.12 Es importante hacer énfasis en que la RNA fue entrenada sin considerar el retardo de tiempo introducido por las etapas de filtrado y se analizó su comportamiento en la discriminación entre oscilaciones de potencia y cortocircuitos tomando en cuenta este efecto. 48 Se realizaron diversas pruebas para analizar el comportamiento de la RNA utilizando el sistema trifásico que se muestra en la figura 7, el cual fue simulado con el programa EMTDC.13 Una de estas pruebas consistió en analizar la respuesta de la RNA ante una oscilación inestable (pérdida de sincronismo) provocada por la liberación tardía de una falla. Para ello se simuló una falla trifásica en el nodo del transformador T2 a los 0.1 segundos, sostenida durante 20 ciclos y liberada con la apertura de la línea L1. T2 R 100 M V A 20 K V H = 3.1 L 3 = 2.625+ 37.5j L 4 = 2.625+ 37.5j L 2 = 3.5+ 50j BI F alla 3 φ Fig. 7. Sistema de prueba. En la figura 8 se puede apreciar el comportamiento transitorio de la impedancia aparente durante la falla y la oscilación de potencia originada por la apertura Trayectoria de Z 5 4 3 2 1 Reactancia (pu) V IV. RESULTADOS 0 -1 -2 -3 -4 -5 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 Resistencia (p u) Fig. 8. Trayectoria de impedancia aparente medida por el relevador. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Josué Coutiño O., Ernesto Vázquez M., Óscar Chacón M., Héctor J. Altuve F. de L1. Los valores de impedancia están normalizados con respecto a la impedancia de la línea L2, donde está conectado el relevador. A fin de restringir la función de bloqueo a las oscilaciones de potencia (estables o inestables) que crucen por la impedancia de la línea, se definió una ventana en el plano complejo impedancia en forma de un cuadrado de 3 pu de lado (ver figura 8), centrado en el origen de coordenadas. La suposición en este caso es que si la línea protegida tiene 1 pu de impedancia, la acción de bloqueo puede restringirse a esa área solamente. Esto significa que cuando la impedancia aparente está fuera de la zona de bloqueo, la RNA permanece desactivada (la salida es –1). En la figura 9 se muestra la salida de la RNA. En este caso se puede observar como la RNA inhibe el bloqueo cuando la impedancia aparente medida por el relevador penetra en la zona de bloqueo, ya que se trata de un cortocircuito. Una vez que el Este caso es una evidencia clara de cómo la RNA es capaz de discriminar entre un cortocircuito y una oscilación de potencia, aun cuando ambos fenómenos ocurren dentro de la zona de bloqueo. La identificación de oscilaciones de potencia es primordial debido a que éstas, en sistemas débiles, pueden alcanzar frecuencias altas en el cual el proceso puede confundirse con un cortocircuito. 1 0 .5 S a lida d e la R N A Se aprecia también como la RNA activa el bloqueo cuando la impedancia aparente penetra por segunda vez en la zona de bloqueo durante la pérdida de sincronismo en el sistema. V. CONCLUSIONES 1 .5 El método propuesto se basa en la identificación de oscilaciones de potencia mediante RNA. La información de entrada está formada por valores de resistencia y reactancia que corresponden a trayectorias de impedancia aparente que se describen en el plano complejo como resultado de oscilaciones y cortocircuitos; este método a diferencia de otros, no requiere de ningún ajuste para su buen desempeño. 0 -0 .5 -1 -1 .5 corto circuito es liberado con la apertura de la línea L1, inicia la oscilación de potencia, (que posteriormente deriva en perdida de sincronismo); en la figura 9 se puede apreciar como la RNA identifica el cambio de condición y habilita la función de bloqueo para evitar la operación incorrecta del relevador. No obstante, este proceso retarda 5 ms después de liberada la falla, que es el tiempo que transcurre para que la RNA procese la información completa de la oscilación de potencia. 0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 T ie m p o (s) 0 .5 0 .6 0 .7 Fig. 9. Respuesta de la RNA a la perturbación mostrada en la fig. 8. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Los resultados obtenidos de las simulaciones demuestran el buen desempeño de las RNA para detectar las oscilaciones e impedir la operación incorrecta de los relevadores de distancia durante estas condiciones. 49 �Identificación de oscilaciones de potencia utilizando reconocimiento de patrones VI. AGRADECIMIENTO Los autores desean agradecer al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) el apoyo para la realización de este trabajo a través del proyecto 28562-A. VII. REFERENCIAS 1. E. W. Kimbark, Power System Stability: Synchronous Machines, NY: Dover Publications, 1956. 2. H. J. Altuve, Protección de Sistemas Eléctricos de Potencia, Monterrey: DIE-UANL, 1996. 3. J. M. Haner, T. D. Laughlin and C. W. Taylor, “Experience with the R-Rdot out-of-step relay,” IEEE Transactions on Power Systems, vol. PWRD-1, no. 2, April 1986, pp. 35-39. 4. C. W. Taylor, J. M. Haner, L. A. Hill, W. A. Mittelstadt and R. L. Cresap, “A new out-of-step relay with rate of change of apparent resistance augmentation,” IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-102, no. 3, March 1983, pp. 631-639. 5. F. Ilar, “Innovations in the detection of power swings in electrical networks,” Brown Boveri Review, no. 68, 1981. 6. J. Machowski and D Nelles, “New power swing 50 blocking method,” Proceedings of the Developments in Power System Protection, March 1997, pp. 218-221. 7. E. Vázquez, O. Chacón, H. Altuve y J. Ramírez, “Nuevo método de bloqueo de relevadores de distancia por oscilaciones de potencia utilizando redes de neuronas artificiales,” Memoria Técnica de la XI Reunión de Verano de Potencia del IEEE Sección México, Acapulco, México, Tomo III, Julio 1998, pp. 215-222. 8. Y. H. Pao, Adaptive Pattern Recognition and Neural Networks, Reading, MA:Addison-Wesley, 1989. 9. J. M. Zurada, Artificial Neural Systems, USA:West Publishing Co., 1992. 10. Mackay, D. J. C., “Bayesian interpolation,” Neural Computation, vol. 4, no. 3, pp. 415-447, 1992. 11. The MathWorks, Inc, Neural Network Toolbox 2.0, MA:MathWorks, 1998. 12. E. O. Schweitzer and Daqing Hou, “Filtering for protective relays,” 19th Annual Western Protective Relay Conference, Spokane, Washington, October 1992. 13. Manitoba HVDC Research Centre, PSCAD/ EMTDC Getting started, Winnipeg, 1999. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Business leadership and higher purpose♦ Foundations for business ethics Lorin Loverde* Resumen Una adecuada visión de negocios requiere una misión corporativa que incluya, además de elevados valores morales, altos propósitos. Como propósitos básicos podemos mencionar: utilidades para la empresa y sus accionistas, un desempeño eficiente, e incluso satisfacer las necesidades básicas de los clientes. Los propósitos superiores incluyen el apoyar el desarrollo creativo de los individuos para ser competitivos en mercados dinámicos y la búsqueda del bien común. Palabras clave: negocios, ética, bien común, desarrollo organizacional, liderazgo, libre mercado. Lawrence Miller INTRODUCTION This article is written for business people who believe in Capitalism but who also assume that they do not have to make ethical choices about society in order to be successful in the business environment. That is, they assume one or more supports are adequate: (1) that the economic system itself will self-regulate through the value choices made by participants in the marketplace, (2) that the government will protect the public interest through laws, regulatory agencies, and courts, (3) that some other social institution will be sufficient to guide value choices, such as an organized Church. Indirectly, this article also responds to critics of Capitalism who assume that it is only an exploitative mechanism of profit-making, without moral values. While there are individual business people who do not go beyond profit-making activities, this article will argue that there is also a new paradigm for business developing that entails two diverse activities: (a) pursuit of the common good and (b) an increase of the kind of competitive advantage required to face dynamic markets and world-class competitors. ♦ Extracto del capítulo 9 del libro «New planetary culture», en preparación. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 SEIZE THE MORAL HIGH GROUND AND LEAD THE CULTURE Lawrence Miller noted that it is of the utmost importance for business to motivate managers and workers alike with higher purposes that are human, emotional, and altruistic.1 Do business people really care about such things? Frequently, critics of the Capitalistic system cite the old paradigm found in the gurus of industrial efficiency, such as Frederic W. Taylor, who treated humans cruelly as part of the machine process. Even defenders of capitalism may find micro-companies preferable to global companies simply because they believe that the significant changes of the future (e.g. ecological consciousness and distributed leadership) are not typical of multinational corporations.2 Such critics have missed the significant impacts of changes such as new paradigm management3 and total quality management.4 This article will argue that pursuing a higher purpose is good management, but * Director, Express English Language and Express Business Consultants. E-mails: lorinloverde@att.net.mx, and lorinloverde@hotmail.com 51 �Business leadership and higher purpose. Foundations for business ethics it also will help both micro and macro businesses take a leading role in promoting a world community. 2. The pursuit of the common good that we can now identify, including the local community, the nation, and the largest environment (whether now being planet as a whole or in the future being also the areas which we inhabit in outer space). This is a process that requires transformation of consciousness in order to be capable of including more and more in our horizon of possibilities, described in one way by Mihaly Csizszentmihalyi: “The task of the next decades and centuries is to realize the underdeveloped component of the mind. Just as we have learned to separate ourselves from each other and from the environment, we now need to learn how to reunite ourselves with other entities around us without losing our hard-won individuality...Recognizing the limitations of human will, accepting a cooperative rather than a ruling role in the universe, we should feel the relief of the exile who is finally returning home. The problem of meaning will then be resolved as the individual’s purpose merges with the universal flow.”6 3. The pursuit of the highest good, which means evolution of consciousness in order to envision our future directionality and course of spiritual evolution, which Walter Stace described in this way: “For all selfishness and cruelty and evil result from the separateness of one human being from another. This separateness of individuals breeds egoism and the war of all against all.”7 What is a higher purpose? We can approach it first by defining its opposite: a lower purpose for business is the company working to fulfill its own self-interests as a company. Lower purposes include corporate profits, additional dividends for shareholders, efficient output, and even fulfilling basic needs of customers. Higher Purpose: the company can also work to fulfill additional factors, such as: 1. Higher needs of individual employees, managers, customers, and the many stakeholders that the company affects, an important aspect of this individual is summarized by Carl Rogers: “He trusts and values the complex inner processes of himself, as they emerge toward expression. He is creatively realistic, and realistically creative. He finds that to be this process in himself is to maximize that rate of change and growth in himself…to feel a growing pride in being a sensitive, open, realistic, inner-directed member of the human species, adapting with courage and imagination to the complexities of the changing situation.”5 Miller noted a higher purpose that was on a smallerscale, which even though was modest in its efforts, still positively affected motivation. Over and above Miller’s approach, if business leaders pursue the three types of higher purpose listed above, they can also promote: • Carl Rogers 52 Positive Skills: people will develop higher skills, talents, and capabilities because they Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Lorin Loverde identify with the company • Positive Motivations: people will work harder and smarter because they have better skills and they believe more in the company mission when it goes beyond merely making the company owners richer • Reduction of Turnover: people will be less likely leave a company with which they identify and which they believe cares for them as people, not merely as resources. “These perks signal the company’s acknowledgement that its people are human beings, not just workers.”8 • Competitive Advantage: companies perform better when they have innovative, adaptive, creative, trustworthy, dedicated, committed and cooperative workers, managers and leaders • Sustainable Growth: we need to guard the viability of the environment or else we will destroy the very source of our life • Justice: we need to dedicate ourselves to a purpose that transcends the limits of materialism, racism and religious differences or else face their offspring in the forms of terrorism and wars of vengeance This brings us closer to our theme that business leaders must seize the moral high ground and show how business can serve society and transcendent purposes. We may then ask business leaders to begin to orient the corporate mission towards these higher purposes. One answer is to understand what it takes to express these higher goals. John Clancy has researched the use of metaphors, purposes and paradigms in the language of business leaders. Clancy recognizes that business activities are conceptualized (and communicated) in terms of certain key metaphors. “The business leaders’ basic view of their business must be ultimately traceable to their basic view Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 John Clancy of the world, their notion of their own place in the world, and their conception of the place that the business holds in that world. Very closely tied to this, in my view, is the fundamental purpose that they see for the business. I believe that the purpose the leaders see for their business is inextricably bound with the paradigm that lies at the basis of their thought.”9 In other words, business leaders need to understand their own unconscious assumptions and beliefs before they can begin to espouse new ones. ACTION ITEM: ARTICULATE A TRANSCENDENT PURPOSE Nothing could be more important than understanding unconscious assumptions; the business view is grounded in the worldview, and the worldview uses one or more key paradigms. The new paradigm in business10 describes what is changing in the rationales, perceptions, and values of business. At this point, in considering an action plan, the additional question is: How does a business leader seize the moral high 53 �Business leadership and higher purpose. Foundations for business ethics ground and articulate a transcendent purpose? As more and more business leaders do this for practical purposes in their specific companies, then business as a social institution will have the opportunity to do the same for the new planetary culture. Clancy cites only three purposes for business: 1.- to generate wealth, 2.- to produce goods and services that satisfy the needs of customers, and 3.- to build a corporate institution of indefinite duration as a perpetuation of one or more business peoples’ own interests, values, and family. All three of these are lower or self-interested purposes. The need for a purpose higher than rational, materialistic profit-making was also expressed by Lawrence Miller, but note that even with a noble aim he limited his vision of the higher level to a variation of Clancy’s second option about production: “The financially oriented are satisfied with the proof of financial success. Unfortunately, the masses of people, within our society or within our corporations, are not primarily motivated by what is rational. It is the emotional–the appeal to selfesteem, the spirit–that is the prime mover. We must learn to create and utilize purpose in the management of our business and our nation. Business enterprises do have a noble purpose and we should recognize and proclaim it. The purpose of business is the creation of wealth–not for a few, but for all. Wealth is not money. It is the goods and services that business provides. It is we who are able to produce wealth who will eliminate poverty, disease, and ultimately war, who will free humanity from the chains of mindless toil so that we can pursue and utilize our higher capacities of mind and soul.”11 Clancy pointed out that dynasty building can be another higher purpose, though it may not free humanity from the chains of mindless toil. In one sense, Miller is correct that there must be a productive en- 54 terprise. We must distinguish between business people as producers and others (politicians, academics, churchmen, charities, etc.) as dependent on the wealth producers. But as important as wealth production may be, it does not in and of itself know how to apply wealth, goods and services to the purposes of the common good. That is, humanity needs to find the right direction, so we are interested not only in profits (the rational, materialistic purpose) or wealth (the expansive purpose) or even dynasties (the institutional purpose) but also something higher: humanity needs business to lead us to a better future. In classical economic theory, the units of the economy were rational agents who had enough information to pick the best choice among competing options. In that view, the common good was supposed to be automatically fulfilled because every individual unit was an ideal unit defined as a rational being seeking the self-interest of the best price.12 The complexities of human motives, misinterpretations, and unfortunate historical momentums were ignored. But, if the neoclassical economists did not ignore those complexities, they could not do their calculations and model the economy. When they modeled the economy on the principles of free market choice and diminishing returns, they could make their equations “come out right.” The problem was that people were not perfectly rational units. The chaos mathematician, Brian Arthur, has applied an alternative view to economics: “The free-market ideal had become bound up with American ideals of individual rights and individual liberty: both are grounded in the notion that society works best when people are left alone to do what they want. “Every democratic society has to solve a certain problem,” says [Brian] Arthur. “If you let people do their own thing, how do you assure the common good?” Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Lorin Loverde But increasing returns cut to the heart of that myth. If small chance events can lock you in to any of several possible outcomes, then the outcome that’s actually selected may not be the best. And that means that maximum individual freedom–and the free market –might not produce the best of all possible worlds.”13 The point relevant to the topic of business purpose is that capitalism has used an economic theory that implies how the common good, or the “best of all possible worlds,” is supposed to come about automatically through the free market. But on that basis, however good this “hidden hand” in economics really is, the planet has been brought to the brink of world war, world-wide pollution, and world revolutions such as the haves vs. the have nots or the selfindulgent materialists vs. the religious fanatics willing to commit acts of terrorism against the establishment and die for their beliefs. The brinkmanship of capitalism can proceed blindly by assuming that somehow business leaders do not have to make value choices about what kind of world is good and what is the common good for humanity as a whole (and the planet as a whole). Our traditional and neo-classical economic assumptions, woven in with Western theology and politics, may seduce business leaders into believing the lowest of the moral low ground that “the business of business is business,” but at this historical cross-roads, we cannot afford to ignore the possibility that something more than survival of the technologically strong is needed for planetary survival. Jerry Mander used a cross-cultural approach to identify some of this fallacious thinking by contrasting it with the world view of the American Indians: “If you can use the machine better than the next fellow or the next culture, you survive and they die. This may be sad, the reasoning goes, but that’s the way it is in today’s world. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Jerry Mander This view sees Western technological society as the ultimate expression of the evolutionary pathway, the culmination of all that has come before, the final flowering. We represent the breakthrough in the evolution of living creatures; we are the conscious expression of the planet. Indians helped the process for a while, but they gave way to more evolved, higher life forms. Our assumption of superiority does not come to use by accident. We have been trained in it. It is soaked into the fabric of every Western religion, economic system, and technology. They reek of their greater virtues and capabilities. Judeo-Christian religions are a model of hierarchical structure: one God above all, certain humans above other humans, and humans over nature. Political and economic systems are similarly arranged: Organized along rigid hierarchical lines, all of nature’s resources are regarded only in terms of how they serve the one god–the god of growth and expansion. In this way, all of these systems are missionary; they are into dominance. And through their mutual collusion, they form a seamless web around our lives. They 55 �Business leadership and higher purpose. Foundations for business ethics are the creators and enforcers of our beliefs. We live inside these forms, are imbued with them, and they justify our behaviors. In turn, we believe in their viability and superiority largely because they prove effective: They gain power. But is power the ultimate evolutionary value? We shall see. The results are not yet in.”14 Wealth-generation, production, and institutionbuilding were Clancy’s three self-interested purposes for capitalism cited above, and they are based on such an assumption and the somewhat blind hope that there will not be an ecological collapse or a chaos of revolution. Such presuppositions and brinkmanship are endangering the planet. The idea of dominance cited above by the ecologist, Jerry Mander, is indeed soaked into the fabric of Western Civilization. If we seek a higher purpose, we can take a moral stand against dominance and improve our organizational capability. What does it mean to seize the moral high ground? It means to define and do good before revolutionaries define it and impose it on you. REFERENCES 1. Miller, Lawrence M., American Spirit: Visions of a New Corporate Culture, William Morrow and Company, Inc., New York: 1984, p. 44. 2. Zaid, Gabriel, ”El futuro de la revolución industrial”, Ingenierías, Revista de Divulgación de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, México, Vol IV:13, Oct-Dic, 2001 (http://www.uanl.mx/ publicaciones/ingenierias) 3. Ray, Michael and Alan Rinzler, eds, The New Paradigm in Business: Emerging Strategies for Leaders and Organizational Change, Jeremy P. Tarcher Books, Putnam Publishing Group, New York: 1993. 4. 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Ray, Michael and Alan Rinzler, eds, The New Paradigm in Business: Emerging Strategies for Leaders and Organizational Change, Jeremy P. Tarcher Books, Putnam Publishing Group, New York: 1993 11. op. cit. , Miller, p. 44. 12. This concept is based on the earlier cultural presupposition called the mathematization of nature, which is discussed subsequently in the Part 8 of the New Planetary Culture on ontology. 13. Waldrop, M. Mitchell, Complexity: the Emerging Science at the Edge of Order and Chaos, Simon and Schuster, New York: 1993, p. 47-48. 14. Mander, Jerry, In the Absence of the Sacred: the Failure of Technology & the Survival of the Indian Nations, Sierra Club Books, San Francisco: 1991, p. 209-210. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Autoafinidad de superficies de fractura en una aleación aluminio-silicio♦ Jorge A. Aldaco Castañeda, Moisés Hinojosa Rivera* Abstract The self-affine analysis of the fracture surface of an A319 casting alloy was investigated in this work. Fracture surfaces were analyzed using a scanning electron microscopy, contact atomic force microscopy and a stylus profilometer. To our knowledge, the first quantitative self-affinity analysis was performed for length scales spanning over seven decades, from the nanometer to the centimeter scales. The variable bandwidth method was applied to calculate the roughness exponent and the correlation length for this alloy. For the roughness exponent, a value of ζ≈ 0.8 was obtained, which is close to that reported for other materials broken under similar kinetic conditions. The correlation length was found to be correlated with the largest characteristic lengths of the microstructure. Keywords: Roughness exponent, Self-affinity analysis, fracture surfaces, statistical topography. INTRODUCCIÓN El conocimiento que se tiene acerca de las causas y/o mecanismos de la fractura en materiales heterogéneos se basa principalmente en los estudios realizados a lo largo de los años sobre la apariencia morfológica de las superficies de fractura, estos estudios están encaminados a ligar la apariencia con los parámetros microestructurales del material fracturado; dentro de estos estudios fractográficos tradicionales se han aplicado análisis topográficos basados en métodos dependientes de factores de escala como la rugosidad raíz-media-cuadrada (Root Mean Square RMS). ♦ Trabajo galardonado con el «Premio a la Mejor Tesis de Maestría UANL 2000», en la categoría de Ciencias Exactas, entregado en la sesión solemne del H. Consejo Universitario del 12 de septiembre 2001. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Superficie de fractura típica en aluminio. Sin embargo, es en 1984 que Mandelbrot1 sugiere que estos objetos rugosos, las fracturas, presentan rasgos de fractalidad empleando el método de la dimensión fractal, que ya había sido probado por él mismo con resultados satisfactorios en la descripción de algunos objetos naturales como las líneas costeras, para estudiar superficies de fractura de materiales con tenacidades diferentes. Esta investigación parecía proveer de un método adecuado, independiente de factores de escala, para caracterizar estos fractales anisotrópicos, lo que generó una expectación en el ambiente científico acerca de la posible correlación entre la tenacidad del material y la dimensión fractal de sus superficies de fractura. Sin embargo ésta esperada correlación no llegó debido a que en experimentos similares a los de Mandelbrot realizados por Bouchaud2 en 1990 concluían, en base a resultados provenientes de análisis estadísticos refinados como la función de autocorrelación, que la dimensión fractal no era tan “apropiada” para la descripción de estos objetos rugosos. La descripción de estos objetos se ajusta más bien a una transformación afín de d-1 exponentes, denominados exponentes de Hurst ζ en el plano d-dimensional para llevar a cabo la caracterización, Bouchaud encontró que el exponente de Hurst ζ * Doctorado en Materiales de la FIME-UANL. 57 �Autoafinidad de superficies de fractura en una aleación aluminio-silicio perpendicular a la dirección de avance del frente de grieta presenta un valor universal ≈ 0.8 para las superficies fracturadas en condiciones de propagación de grieta rápidas y en escalas de longitudes consideradas grandes –micrómetros a milímetros-. Con estos * resultados pareciera que no existe relación entre los parámetros autoafines y las heterogeneidades del material, pero Hinojosa3, en 1999 publica que el valor límite de la conducta autoafín es igual en orden de magnitud al tamaño de las mayores heterogeneidades de una superaleación de níquel N18. Teniendo como antecedentes las técnicas autoafines implementadas por los investigadores citados, entre otros, se pretende al realizar esta investigación encontrar una relación definitiva entre la microestructura de un material dendrítico de uso ingenieril y su longitud de correlación, abarcando la mayor cantidad posible de décadas de escala de longitud de observación, lo que se trata de alcanzar con el uso de técnicas experimentales fractográficas apoyadas de microscopía de fuerza atómica, microscopía electrónica de barrido y perfilometría para la recopilación de datos topográficos de las superficies fracturadas de una aleación aluminio-silicio tipo A319. DESARROLLO EXPERIMENTAL En esta investigación se efectuó un estudio y caracterización de las superficies de fractura de un material de uso ingenieril por medio del exponente de Hurst (ζ) y de la longitud de correlación (ξ) con el propósito de examinar la hipótesis de que en un material dendrítico las mayores heterogeneidades presentes se encuentran relacionadas a la longitud de correlación de la superficie de fractura. Las muestras empleadas en la experimentación fueron extraídas de piezas de aluminio-silicio vaciado tipo A319, su composición química se presenta en la tabla I. 58 Tabla I.- Composiciones químicas de las muestras a investigar (% peso) Elemento Si Cu Fe Zn Mn Ni Ti Mg Sr Otros Al Muestras ensayadas por impacto 7.147 3.261 0.612 0.664 0.374 0.041 0.154 0.313 0.014 0.114 Balance Ensayadas por tensión 6.497 2.901 0.318 0.182 0.125 0.015 0.181 0.275 0.013 0.003 Balance Como medio para la obtención de las superficies de fractura se realizaron ensayos de tensión y de impacto. Para la observación metalográfica se siguieron las técnicas indicadas por la norma ASTM E-3 en cuanto a preparación de la muestra, finalizando con un pulido mediante suspensión de diamante de 0.25 µm en paños de rayón. Para la identificación de cada fase de la aleación aluminio-silicio se utilizó un microscopio electrónico de barrido: Esta identificación se efectuó mediante comparación morfológica apoyada con la técnica de espectrometría de rayos X en dispersión de energía del MEB. Una vez que se tenía plenamente identificada cada fase se procedió a su caracterización mediante microscopía óptica y análisis de imágenes. Las observaciones de la microestructura se efectuaron en un microscopio óptico conectado a un equipo de análisis de imágenes. Las imágenes fueron registradas a 100x, esta magnificación resultó adecuada para diferenciar las diversas fases presentes. Se pro- Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Jorge A. Aldaco Castañeda, Moisés Hinojosa Rivera cedió a calcular el diámetro de Feret, fracción de área y factor de forma de los granos (revelados con el reactivo de Keller durante 8 minutos), los brazos dendríticos primarios, los brazos dendríticos secundarios, el espaciamiento dendrítico secundario y las otras fases presentes. El estudio fractográfico se realizó mediante el microscopio electrónico de barrido bajo la técnica de electrones secundarios, sin ninguna preparación especial de las muestras fracturadas, se emplearon magnificaciones 100, 200, 400, 1000, 2000, 4000, 8000 y 10000X las cuales se digitalizaron en imágenes grises de 256 tonos (1024 x 480 pixeles). Para la adquisición de los perfiles topográficos de la superficie de fractura en escalas de longitudes de observación pequeña, específicamente en escalas submicrométricas, se utilizó la técnica del microscopio de fuerza atómica, en modo de contacto en aire. No se requirió de alguna preparación especial de la muestra. Se obtuvieron diversas imágenes en tres dimensiones con tamaños de barridos de 1 x 1 µm hasta 10 x 10 µm, cada imagen corresponde a una matriz discreta de datos de altura, obteniendo una resolución lateral de 20 Å aproximadamente. Para la adquisición de datos topográficos en longitudes de escala micrométrica-milimétrica se utilizó un microscopio electrónico de barrido usando electrones retrodispersados, los cuales permiten la distinción entre elementos con diferente número atómico. Gracias a una técnica de recubrimiento electrolítico de níquel aplicada en las superficies de fractura (previamente cortadas a 0.01 x 0.01 x 0.01 m) se obtuvieron altos contrastes de intensidad de tonos de la imagen adquirida. Enseguida, las muestras fueron introducidas al MEB obteniendo imágenes digitalizadas, de 512 x 480 pixeles, del perfil de la fractura hasta magnificaciones de 2000 X con resolución lateral de 0.06 micrómetros en tamaño de imágenes de 62.5 µm por 62.5 µm. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Una vez obtenidas las imágenes por medio del MEB, se procedió a efectuar la detección del perfil de fractura por medio del analizador de imágenes, ver figura 1, obteniendo perfiles de 512 pixeles de longitud. También se construyeron perfiles extensos mediante la unión de imágenes de campos adyacentes ligeramente traslapados obteniendo perfiles de una longitud aproximada a 3.7 mm con una cantidad de 3070 datos puntuales al utilizar las imágenes de 100X. Una vez que se tenían los datos de los perfiles de las muestras se almacenaron en disco para su posterior análisis de autoafinidad. (a) (b) Fig.1. a) Imagen gris de 256 niveles de grises obtenida por MEB a 100X, b) Aislamiento del perfil de fractura eliminando las fases indeseables. 59 �Autoafinidad de superficies de fractura en una aleación aluminio-silicio La adquisición de datos en la escala de longitud desde milímetros hasta centímetros, fue efectuada mediante un equipo de perfilometría, el cual posee una aguja con un radio de punta de 2 µm del tipo cónico. Se efectuaron barridos en dirección perpendicular al avance de la grieta para el caso de las probetas fracturadas en impacto, para las probetas fracturadas en tensión se efectuaron los barridos en direcciones aleatorias; obteniendo como máxima resolución lateral 0.25 micrómetros en barridos ≈ 1 cm con 28841 datos puntuales. Una vez que se tenían los datos de los perfiles de las muestras se almacenaron en disco para su posterior análisis de autoafinidad. Para la determinación del exponente de rugosidad así como de la longitud de correlación, se siguió el procedimiento descrito a continuación: Los perfiles de fractura obtenidos mediante las diversas técnicas experimentales MEB, MFA y perfilometría en unidades de micrómetros (tanto para el espaciamiento entre puntos muestrales de longitud en el eje X como para los datos de altura en el eje Y) se alimentaron en un programa diseñado para eliminar las tendencias presentes en cualquier superficie. Para la determinación de los parámetros autoafines se utilizó el método de banda de ancho variable, el cual ha sido probado en la determinación de mediciones autoafines resultando en un error (exponente de entrada - exponente de salida) ≤ ± 0.05 en perfiles con más de 1,000 datos.4 Establecido el método de caracterización autoafin, Zmax o banda de ancho variable, se implementó un programa al cual se alimentan los perfiles de fractura. Estos resultados se introducen en un gráfico logarítmico obteniendo una dispersión de puntos que siguen un comportamiento lineal, al determinar la pendiente se obtiene el exponente de Hurst ζ mediante Zmax (r) α r ζ ∴ log Zmax (r) α ζ log r La longitud de correlación es el límite superior del comportamiento autoafín, ver figura 2. 60 Fig. 2. Gráfico típico de salida obtenida al representar todos los datos de los perfiles (MFA, MEB y perfilometría). RESULTADOS La figura 3 muestra la microestructura típica de la aleación Aluminio-Silicio modificada y refinada de las muestras usadas en las probetas de impacto y tensión. De la microestructura fue posible distinguir 6 fases presentes, éstas son las fases aluminio alfa, silicio, eutéctico, Al2Cu, Al5FeSi y Al15(MnFe)3Si2. En la tabla II las mediciones de espaciamiento secundario dendrítico, la longitud de brazos primarios de la fase aluminio alfa y el tamaño de grano. En las muestras fracturadas mediante el ensayo de impacto, ver la figura típica 4a se presentó una fractura tipo granular (fractura por clivaje), esto se puede observar en la imagen ya que se presenta una alta reflectividad y brillantez junto a una carencia de huecos (fractura por corte) este modo de propagación ocurrió a través de los granos. En la parte externa de la superficie de fractura se presentó la tendencia a la formación de labios de corte (fractura por corte) en un grado pequeño estableciéndose con esto que se presenta una fractura mixta.5 Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Jorge A. Aldaco Castañeda, Moisés Hinojosa Rivera 100 µm Fig. 3. Microestructura típica de las muestras de la aleación Aluminio-Silicio. En las muestras fracturadas por tensión, ver figura típica 4b, se presentó un modo de fractura dúctil de coalescencia de microhuecos, los cuales presentan una forma esférica señal del esfuerzo tensil axisimétrico.6 La figura 5 muestra dos imágenes de MFA donde es posible observar un cierto grado de similitud al variar la escala de medición en las imagenes. Tabla II.- Resultados de las mediciones de la longitud de los brazos p ri ma ri o s y d e l e s p a c i a mi e nto s e c und a ri o d e nd ríti c o e n la fa s e aluminio alfa, así como del tamaño de grano. Ensayadas por tensión Ensayadas por impacto Longitud de los brazos primarios (µm) 220.9 313.9 Espaciamiento dendrítico secundario (µm) 31.3 51.6 Tamaño de grano (µm) 364.1 445.8 Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Fig. 4. Imágenes típicas de las superficies de fractura de los ensayos de impacto (a) y de las superficie de fractura por tensión (b) obtenidas mediante MEB en electrones secundarios a 1000X. En (a) se presenta un modo de fractura mixta y en (b) se presenta una fractura dúctil indicada por los diversos microhuecos presentes en toda la muestra. En las figuras 6 y 7 se muestran los resultados del análisis de autoafinidad para las muestras de fractura de impacto y de tensión. Los resultados de autoafinidad de los datos provenientes de MFA, MEB y de rugosimetría resultaron cuantitativamente compatibles y permitieron la construcción de una curva única para cada caso, superficies de fractura por tensión y por impacto, sobre cerca de 7 décadas de escalas de longitud. 61 �Autoafinidad de superficies de fractura en una aleación aluminio-silicio Fig. 6. Curva autoafín para las muestras de la aleación Aluminio-Silicio fracturadas por ensayos de impacto. Los puntos experimentales se ajustan correctamente a una función Zmax α r0.81 . Fig. 5. Imágenes típicas MFA de la superficie de fractura Charpy, en las que se puede observar un grado de similitud al variar la escala de medición. En (a) el barrido es de 10 x 10 µm, en (b) es de 3 x 3 µm. El graficar logarítmicamente Zmax versus r permite observar el dominio del régimen autoafín hasta una longitud superior límite, denominada longitud de correlación ξ. Se observa en las gráficas que el valor de longitud de correlación es del orden de 456 µm para las superficies obtenidas de las pruebas de impacto, mientras que en el caso de las superficies de fractura de tensión, se presenta un valor de longitud de correlación de 372 µm, estos valores son del orden del tamaño de las mayores estructuras del material. 62 Fig. 7. Curva autoafín para las muestras de la aleación Aluminio-Silicio fracturadas por ensayos de tensión. Los puntos experimentales se ajustan correctamente a una función Zmax α r0.79 . En ambos casos se encuentra que el comportamiento de las superficies se ajusta a una ley de potencia donde el exponente característico del régi- Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Jorge A. Aldaco Castañeda, Moisés Hinojosa Rivera men autoafín ζ presenta un valor del orden de ζ = 0.8 ± 0.01, este resultado es consistente con el reportado por otros investigadores para superficies de fractura obtenidas mediante condiciones similares de propagación de grieta.2-3,7-17 DISCUSIÓN Dentro de la caracterización microestructural se encontró que el tamaño característico de los granos, representado por el tamaño de grano medido mediante el método de intersección de líneas18, presenta un valor del orden de 445 µm en las muestras ensayadas por impacto y en las muestras ensayadas por tensión se presenta un tamaño de grano del orden de 364 µm, siendo estas las heterogeneidades de mayor tamaño dentro del material investigado. La conducta autoafín se confirmó y cuantificó al efectuar análisis estadístico mediante el cálculo del momento de orden infinito Zmax sobre la distribución de las alturas de las superficies de fractura recopiladas por MEB, MFA y perfilometría. Al graficar logarítimicamente los resultados del análisis estadístico, Zmax versus tamaño de ventana, se logró la construcción de una curva única con las curvas provenientes de MEB, MFA y perfilometría, sobre cerca de siete décadas de escala de longitud, probando que los resultados de estas tres herramientas resultan ser cuantitativamente compatibles, la conducta seguida por las superficies se ajustó a un régimen lineal dinámico con pendiente de ζ = 0.8 ± 0.01 lo que establece el carácter autoafín para estos objetos naturales. El valor obtenido para la pendiente, exponente de rugosidad, en las dos curvas únicas de tensión y de impacto se encuentra que es del orden de magnitud del establecido por otros investigadores sobre fracturas estudiadas en condiciones similares de propagación de grieta. Así mismo, de las curvas únicas se establece que la longitud límite del carácter autoafín –longitud de Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 correlación– presenta valores de 372 µm y 456 µm para las muestras fracturadas por tensión y por impacto. Estos valores son similares al tamaño de grano en estas muestras, tensión e impacto respectivamente, lo que lleva a pensar que la longitud de correlación se encuentra ligada directamente con el tamaño de las heterogeneidades del material estudiado las que impiden que el comportamiento autoafín se observe sobre mayores longitudes ya que estas heterogeneidades al interactuar con el frente de grieta hacen que la superficie que se genera presente un carácter de planicidad. Este pensamiento intuitivo se confirma al cotejar el valor máximo del diámetro de Feret de las heterogeneidades contra la longitud de correlación, concluyendo que el valor de las heterogeneidades de mayor tamaño, tamaño de grano, corresponde a la longitud de límite del comportamiento autoafín. CONCLUSIONES Las superficies de fractura presentan un carácter fractal anisotrópico que puede ser caracterizado apropiadamente mediante el método de banda de ancho variable. El valor del exponente de rugosidad o de Hurst ζ utilizado para la caracterización de superficies de fractura obtenidas mediante pruebas en las que la grieta se propaga a velocidades altas como en los ensayos de impacto y de tensión resultó en un valor de ζ = 0.80 ± 0.01 lo que está de acuerdo con resultados obtenidos por otros investigadores como Daguier, Bouchaud y Maloy. Para las superficies de fractura caracterizadas en esta investigación mediante análisis autoafín se determinó por primera vez en estudios similares un valor de longitud de correlación que se extiende sobre cerca de siete décadas de escala de longitud desde 1 x 10-3 µm hasta 1 x 104 µm. El valor límite del dominio autoafín, denominado longitud de correlación, se encuentra que corresponde al tamaño de las mayores heterogeneidades del material frac- 63 �Autoafinidad de superficies de fractura en una aleación aluminio-silicio turado, en el caso de esta investigación es correspondiente al tamaño de grano. Con este resultado se determina una relación entre los parámetros autoafines y la microestructura. REFERENCIAS 1. Mandelbrot B. B., Passoja D. E., and Paullay A. J., Fractal Character of Fracture Surfaces of Metals, Nature 308, pp. 721-722, 1984. 2. Bouchaud E., Lapasset G., and Planès J., Europhys. Lett. 13 73, 1990. 3. Hinojosa M., Bouchaud E., and Nghiem B., Long Distance Roughness of Fracture Surfaces in Heterogeneous Materials, Materials Research Society Symposium Proceedings Vol. 539, pp. 203-208, 1999. 4. Schmittbuhl Jean, Vilotte Jean-Pierre, Roux Stéphane, Reliability of Self-affine Measurements, Physical Review E, Vol. 51, No. 1, 1995. 5. Dieter George Ellwood, Mechanical metallorgy, Si metric edition. Mc Graw Hill, pp. 471-475, 1988. 6. Hertzberg, R. W., Fracture Surface Micromorphology in Engineering Solids, Fractography of Modern Engineering Materials: Composites and Metals, ASTM STP 948, J. E. Masters and J. J. Au, Eds, pp. 5-36, 1987. 7. Dauguier Pascal, Effets D’ Echelle Dans La Rupture Des Matériaux Hétérogènes, These de Doctorat de l’Université Paris 6, pp. 11-13, Novembre 1997. 64 8. Bouchaud Elisabeth, Scaling Properties of Cracks, J. Phys.: Condens. Matter Vol. 9, pp. 4319-4344, 1997. 9. Maloy K. J., Hansen A., Hinrichsen E. L. And Roux S., Phys. Rev. Lett. Vol. 68, p. 213, 1992. 10. Lemaire E., Ould Mohamed Abdelhaye Y., Laure J., Benoit R., Levitz P. An Van Damme H., Fractals Vol. 1, p. 968, 1993. 11. Schmittbulh J., Gentier S., and Roux S., Geophys. Res. Lett. Vol. 20, p. 8, 1993. 12. Schmittbulh J., Roux S., and Berthaud Y., Europhys. Lett. Vol. 28, p. 585, 1994. 13. Bouchaud E., Lapasset G., Plànes J., and Navéos S., Phys. Rev. B. Vol. 45, p. 2917, 1993. 14. Daguier Pascal, Henaux Stéphane, Bouchaud Elisabeth and Creuzet Francois, Quantitative Analysis of a Fracture Surface by Atomic Force Microscopy, Physical Review E. Vol. 53, No. 6, 1996. 15. Reyes Melo M. E., Autoafinidad de Superficies de Fracturas en Materiales Poliméricos, Tesis de Maestría de la Universidad Autónoma de Nuevo León, 1999. 16. Bouchaud J. P., Bouchaud E., Lapasset G., and Planès J., Phys. Rev. Lett. Vol. 71, p. 2240, 1993. Bouchaud E., Bouchaud J.-P., Lapasset G., and Planès J., Fractals Vol. 1, p. 1051 1993. 17. Ertas D., and Kardar M., Phys. Rev. Lett. Vol. 69, p. 929, 1992. 18. Vander Voort, G. F., Grain Size Measurement, Practical Applications of Quantitative Metallography, ASTM STP 839, J. L. McCall and J. H. Steele, Jr., Eds, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, pp. 85-131, 1984. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Documentos Declaración sobre la ciencia y el uso del saber científico Parte I. ♦ PREAMBULO 1. Todos vivimos en el mismo planeta y formamos parte de la biosfera. Reconocemos ahora que nos encontramos en una situación de interdependencia creciente y que nuestro futuro es indisociable de la preservación de los sistemas de sustentación de la vida en el planeta y de la supervivencia de todas las formas de vida. Los países y los científicos del mundo deben tener conciencia de la necesidad apremiante de utilizar responsablemente el saber de todos los campos de la ciencia para satisfacer las necesidades y aspiraciones del ser humano sin emplearlo de manera incorrecta. Tratamos de recabar la colaboración activa de todos los campos del quehacer científico, a saber, las ciencias naturales, como las ciencias físicas, biológicas y de la tierra, las ciencias biomédicas y de la ingeniería y las ciencias sociales y humanas. Aunque el marco general de acción hace hincapié en las promesas, el dinamismo, pero también los posibles efectos negativos que pueden acarrear las ciencias naturales, y en la necesidad de comprender sus repercusiones en la sociedad y sus relaciones con ella, el compromiso con la ciencia, así como las tareas y responsabilidades recogidas en esta Declaración corresponden a todos los campos del saber científico. Todas las culturas pueden aportar un conocimiento científico de valor universal. Las ciencias deben estar al servicio del conjunto de la humanidad y contribuir a dotar a todas las personas de una comprensión más profunda de la naturaleza y la sociedad, una mejor calidad de vida y un entorno sano y sostenible para las generaciones presentes y futuras. ♦ Por considerarlo de singular interés e importancia, transcribimos este documento que recoge parte de las conclusiones de la Conferencia Mundial de la Ciencia, organizada por la UNESCO y el Consejo Internacional para la Ciencia (ICSU) y llevada a cabo los días del 26 de junio al 1º de Julio de 1999 en Budapest, Hungría. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 2. El saber científico ha dado lugar a notables innovaciones sumamente beneficiosas para la humanidad. La esperanza de vida ha aumentado de manera considerable y se han descubierto tratamientos para muchas enfermedades. La producción agrícola se ha incrementado enormemente en muchos lugares del mundo para atender las crecientes necesidades de la comunicación, tratamiento de la información e informática han suscitado oportunidades y tareas sin precedentes para el quehacer científico y para la sociedad en general. La profundización ininterrumpida de los conocimientos científicos sobre el origen, las funciones y la evolución del universo y de la vida dota a la humanidad de enfoques conceptuales y pragmáticos que ejercen una influencia profunda en su conducta y sus perspectivas. 3. Además de sus ventajas manifiestas, las aplicaciones de los avances científicos y el desarrollo y la expansión de la actividad de los seres humanos han provocado también la degradación del medio ambiente y catástrofes tecnológicas y han contribuido al desequilibrio social o la exclusión. Un ejemplo: el progreso científico ha posibilitado la fabricación de armas muy perfeccionadas, lo mismo tradicionales que de destrucción masiva. Existe ahora la posibilidad de instar a una reducción de los recursos asignados a la concepción y fabricación de nuevas armas y fomentar la transformación, al menos parcial, de las instalaciones de producción e investigación militares para destinar- 65 �Declaración sobre la ciencia y el uso del saber científico. Parte I las a fines civiles. Las Naciones Unidas proclamaron el año 2000 Año Internacional para la Cultura de la Paz y el Año 2001 Año de las Naciones Unidas del Diálogo entre Civilizaciones como pasos hacia la instauración de una paz duradera. La comunidad científica, junto con otros sectores de la sociedad, puede y debe desempeñar un papel fundamental en este proceso. 6. Nosotros, los participantes en la Conferencia Mundial sobre “La ciencia para el siglo XXI: un nuevo compromiso”, reunidos en Budapest, Hungría, del 26 de junio al 1º de julio de 1999, con los auspicios de la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) y el Consejo Internacional para la Ciencia (ICSU) 4. En nuestros días, aunque se perfilan avances científicos sin precedentes, hace falta un debate democrático vigoroso y bien fundado sobre la producción y la aplicación del saber científico. La comunidad científica y los políticos deberían tratar de fortalecer la confianza de los ciudadanos en la ciencia y el apoyo que le prestan mediante ese debate. Para hacer frente a los problemas éticos, sociales, culturales, ambientales, económicos, sanitarios y de equilibrio entre los géneros, es indispensable intensificar los esfuerzos interdisciplinarios recurriendo a las ciencias naturales y sociales. El fortalecimiento del papel de la ciencia en pro de un mundo más equitativo, próspero y sostenible requiere un compromiso a largo plazo de todas las partes interesadas, sean del sector público o privado, aumentando las inversiones, revisando en consecuencia las prioridades en materia de inversión y compartiendo el saber científico. CONSIDERANDO 5. La mayor parte de los beneficios derivados de la ciencia están desigualmente distribuidos a causa de las asimetrías estructurales existentes entre los países, las regiones y los grupos sociales además de entre los sexos. Conforme el saber científico se ha transformado en un factor decisivo de la producción de bienestar, su distribución se ha vuelto más desigual. Lo que distingue a los pobres (sean personas o países) de los ricos no es sólo que poseen menos bienes, sino que la gran mayoría de ellos está excluida de la creación y de los beneficios del saber científico. 66 7. El lugar que ocupan las ciencias naturales en la actualidad y la dirección que están tomando, el impacto social que han tenido y lo que espera de ellas la sociedad. 8. Que en el siglo XXI la ciencia debe convertirse en un bien compartido solidariamente en beneficio de todos los pueblos, que la ciencia constituye un poderoso instrumento para comprender los fenómenos naturales y sociales y que desempeñará probablemente un papel aún más importante en el futuro a medida que se conozca mejor la complejidad creciente de las relaciones que existen entre la sociedad y el medio natural, 9. La necesidad cada vez mayor de conocimientos científicos para la adopción de decisiones, ya sea en el sector público o en el privado, teniendo presente en particular la influencia que la ciencia ha de ejercer en la formulación de decisiones de carácter normativo o regulatorio. 10. Que el acceso al saber científico con fines pacíficos desde una edad muy temprana forma parte del derecho a la educación que tienen todos los hombres y mujeres, y que la enseñanza de la ciencia es fundamental para la plena realización del ser humano, para crear una capacidad científica endógena y para contar con ciudadanos activos e informados Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Declaración sobre la ciencia y el uso del saber científico. Parte I 11. Que la investigación científica y sus aplicaciones pueden tener repercusiones considerables con vistas al crecimiento económico y al desarrollo humano sostenible, comprendida la mitigación de la pobreza, y que el futuro de la humanidad dependerá más que nunca de la producción, la difusión y la utilización equitativas del saber. 12. Que la investigación científica es una fuerza motriz fundamental en el campo de la salud y la protección social y que una mayor utilización del saber científico podría mejorar considerablemente el nivel de salud de la humanidad. 13. El actual proceso de mundialización y la función estratégica que en él desempeña el conocimiento científico y tecnológico. 14. La imperiosa necesidad de reducir las disparidades entre los países en desarrollo y los desarrollados mejorando las capacidades e infraestructuras científicas de los países en desarrollo. 15. Que la revolución de la información y la comunicación ofrece medios nuevos y más eficaces para intercambiar los conocimientos científicos y hacer progresar la educación y la investigación. 16. La importancia que tiene para la investigación y la enseñanza científica el acceso libre y completo a las informaciones y los datos de dominio público. 17. La función que desempeñan las ciencias sociales en el análisis de las transformaciones sociales relacionadas con la evolución científica y tecnológica y en la búsqueda de soluciones a los problemas que ese proceso provoca. Declaración Universal de Derechos Humanos y a la luz de la Declaración Universal sobre el Genoma Humano y los Derechos Humanos. 20. Que algunas aplicaciones de la ciencia pueden ser perjudiciales para las personas y la sociedad, el medio ambiente y la salud de los seres humanos e incluso poner en peligro la supervivencia de la especie humana, y que la contribución de la ciencia es indispensable a la causa de la paz y el desarrollo y a la protección y la seguridad mundiales. 21. Que incumbe a los científicos, junto a otros importantes agentes, una responsabilidad especial tocante a tratar de evitar las aplicaciones de la ciencia que son erróneas éticamente o que tienen consecuencias negativas. 22. La necesidad de practicar y aplicar las ciencias de acuerdo con normas éticas apropiadas, fundadas en un amplio debate público. 23. Que la prosecución de la ciencia y el uso del saber científico deben respetar y preservar todas las formas de vida y los sistemas de sustentación de la vida de nuestro planeta. 24. Que existe un desequilibrio tradicional en la participación de hombres y mujeres en todas las actividades relacionadas con la ciencia. 25. Que existen obstáculos que han impedido la plena participación de otros grupos, de ambos sexos, entre otros las personas discapacitadas, los pueblos indígenas y las minorías étnicas, denominados en adelante grupos desfavorecidos. 18. Las recomendaciones de las grandes conferencias convocadas por las organizaciones del sistema de las Naciones Unidas y otras entidades y de las reuniones asociadas a la Conferencia Mundial sobre la Ciencia. 19. Que la investigación científica y el uso del saber científico deben respetar los derechos humanos y la dignidad de los seres humanos, en consonancia con la Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 67 �Declaración sobre la ciencia y el uso del saber científico. Parte I 26. Que los sistemas tradicionales y locales de conocimiento, como expresiones dinámicas de la percepción y la comprensión del mundo, pueden aportar, y lo han hecho en el curso de la historia, una valiosa contribución a la ciencia y la tecnología, y que es menester preservar, proteger, investigar y promover ese patrimonio cultural y ese saber empírico. 27. Que son necesarias unas nuevas relaciones entre la ciencia y la sociedad para resolver apremiantes problemas mundiales como la pobreza, la degradación del medio ambiente, la insuficiencia de los servicios de salud pública, y la seguridad del suministro de alimentos y agua, especialmente relacionados con el crecimiento demográfico. 28. La necesidad de que los gobiernos, la sociedad civil y el sector de la producción asuman un compromiso firme con la ciencia y de que los investigadores científicos asuman igualmente un firme compromiso en pro del bienestar de la sociedad, Proclamamos lo siguiente: I. LA CIENCIA AL SERVICIO DEL CONOCIMIENTO; EL CONOCIMIENTO AL SERVICIO DEL PROGRESO 29. La función inherente al quehacer científico consiste en estudiar de manera sistemática y profunda la naturaleza y la sociedad para obtener nuevos conocimientos. Estos nuevos conocimientos, fuente de enriquecimiento educativo, cultural e intelectual, generan avances tecnológicos y beneficios económicos. La promoción de la investigación fundamental y orientada hacia los problemas es esencial para alcanzar un desarrollo y un progreso endógenos. 30. Mediante políticas nacionales de ciencia y como catalizadores que facilitan la interacción y la comunicación entre las partes interesadas, los gobiernos deben reconocer la función esencial que desempeña la investigación científica en la adquisición del saber, la 68 formación de científicos y la educación de los ciudadanos. La investigación científica financiada por el sector privado se ha convertido en un factor clave del desarrollo socioeconómico, pero no puede excluir la necesidad de la investigación financiada con fondos públicos. Ambos sectores deben colaborar estrechamente y considerarse complementarios para financiar las investigaciones científicas que persigan objetivos a largo plazo. II. LA CIENCIA AL SERVICIO DE LA PAZ 31. En esencia, el pensamiento científico consiste en la capacidad de examinar los problemas desde distintas perspectivas y en buscar explicaciones a los fenómenos naturales y sociales, sometidos constantemente a análisis críticos. La ciencia se basa, pues, en una reflexión crítica y libre, fundamental en un mundo democrático. La comunidad científica, que desde hace largo tiempo comparte una tradición que trasciende las naciones, las religiones o las etnias, tiene el deber, como afirma la Constitución de la UNESCO, de promover la “solidaridad intelectual y moral de la humanidad”, base de una cultura de paz. La cooperación entre los investigadores de todo el mundo es una aportación valiosa y constructiva a la seguridad mundial y al establecimiento de relaciones pacíficas entre las diferentes naciones, sociedades y culturas, y puede fomentar la adopción de nuevas medidas en pro del desarme, comprendido el desarme nuclear. 32. Los gobiernos y la sociedad en general deben tener conciencia de la necesidad de usar las ciencias naturales y sociales y la tecnología como herramientas para atacar las causas profundas y los efectos de los conflictos. Hay que aumentar las inversiones en las investigaciones científicas sobre esas cuestiones. En el siguiente número de INGENIERÍAS se publicará la parte final de esta declaración. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �La FIME de la UANL cumple 54 años José Luis Arredondo Díaz* La FIME celebró, del 20 al 26 de Octubre del 2001, el quincuagésimo cuarto aniversario de su fundación con una serie de actividades académicas, culturales, deportivas y sociales. El día 20 se realizó el almuerzo de la Fraternidad en el restaurante Regio Gonzalitos, en donde convivieron ex–alumnos de las distintas generaciones, el cual fue presidido por el Director Ing. Cástulo E. Vela Villarreal; en dicho evento se reconoció a tres integrantes de la 1ª Generación por sus 50 años de haber egresado de las aulas de nuestra Facultad. El Ingeniero Cástulo E. Vela Villarreal, Director de la FIME, dirigiendo un mensaje a los asistentes al almuerzo de la Fraternidad, el día 20 de Octubre de 2001. Reconocimiento a ex-alumnos de la primera generación de egresados de nuestra facultad. El día 22 se inició un Simposium sobre Educación, Ciencia y Tecnología, siendo sede la Biblioteca Uni- Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 versitaria “Raúl Rangel Frías”, en donde se desarrollaron 2 páneles, uno sobre Investigación y otro sobre Vinculación, participando en el primero los destacados investigadores: Dra. Julia Verde Star, Dr. Rodolfo Quintero Ramírez, Dr. Pablo Longoria Treviño e Ing. José G. Bocanegra Rojas, y en el panel sobre Vinculación Universidad-Industria el Dr. Paul Burgo, el Ing. Ricardo Benavides Pérez, el Ing. Fernando Echeagaray Moreno y el Dr. Tushar Kanti Das Roy. Participantes del panel de Vinculación Escuela-Industria. Del martes 23 de Octubre al viernes 26, se desarrollaron dentro de las instalaciones de la Facultad, conferencias sobre diversos tópicos que tienen relación con la Ingeniería, como: «Microelectrónica y sus aplicaciones», «Mantenimiento industrial», «Administración de proyectos», «El encuentro del joven ingeniero y la empresa», «Factores de éxito en la vida profesional del ingeniero», entre otras, dichas conferencias fueron disertadas por destacados profesionistas del sector productivo nacional e internacional. Dentro de las actividades deportivas se desarrollaron varios encuentros de las diferentes disciplinas, destacando el partido de Futbol soccer entre los tigres de 1ª “A” y los Osos de Mecánica; así como la entrega del Trofeo Universidad. * Secretario de Relaciones Públicas de la FIME-UANL. 69 �La FIME de la UANL cumple 54 años En los Auditorios de FIME se desarrollaron varios páneles como: el de «La presencia de la mujer en la sociedad», donde estuvieron como panelistas la Lic. Ninfa Delia Domínguez, Silvia Graciano de Andonie, Ing. Ma. Eugenia Cavazos (1ª maestra de la Facultad), Ing. Adela M. González (Ex–alumna que se desarrolla en el sector Empresarial) y Lic. Mayela Gpe. Rodríguez González y como moderadora Lic. Ma. Elena Meza Gutiérrez (Conductora y productora de noticias de Multimedios Estrellas de Oro). El Ingeniero Cástulo E. Vela Villarreal mostrando orgullosamente el trofeo Universidad. También se realizó el tradicional certamen FIMECANTA, en donde los alumnos participantes presentaron una melodía creada por ellos mismos. El jurado estuvo integrado por elementos del grupo la FIRMA, de la Rondalla de FIME, y otras personalidades del medio musical siendo la ganadora la Srita. Adela Padilla Cervantes, quien cursa el 4º Semestre de la carrera de Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones, con la canción creada e interpretada por ella misma y titulada “mi amor por ti”. Otro panel que se llevó a cabo fue el “Por qué obtener un doctorado” participando destacados Doctores, algunos egresados de la propia Facultad, cuyo objetivo fue interesar e invitar a los alumnos a seguir preparándose para contribuir en una forma más destacada en el desarrollo del País. Panel «Por qué obtener un doctorado» realizado en el auditorio Dr. Raúl G. Quintero Flores. La ganadora del concurso FIME-CANTA versión 2001, flanqueada por autoridades de FIME y miembros del jurado calificador. 70 El viernes 26 de Octubre se realizó la Clausura del 54 Aniversario en el Auditorio Dr. Raúl G. Quintero Flores, a cargo del Ing. Rogelio G. Garza Rivera Subdirector de FIME, acompañado de diversas autoridades de la misma Facultad. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Reconocimientos Luis Manuel Martínez Villarreal* Fernando Javier Elizondo Garza* I. MENCIONES HONORÍFICAS FEB-JUL ´2001 Por su desempeño académico, el 25 de octubre del 2001, recibieron una Mención Honorífica los siguientes alumnos. Se indica también la carrera y su calificación promedio. Luis Gerardo Díaz Samaniego Alfonso Dávila Márquez Carlos Alberto de la Cruz Segura Cesar Andrei Méndez Saldaña Eduardo Domínguez Gámez Mirla Elena González Solís Liliana Karina Garza Martínez Jonathan Sánchez Cárdenas Cristian Iván Flores Mascorro IME IME IME IME IME IMA IMA IMA IMA 95.56 95.30 94.88 94.81 94.31 95.93 94.68 93.54 93.38 Daniel Jaime Perales González Luis Ángel de León Almazán Claudia Lizbeth Martínez Ascencio IMA IEC IEC 92.83 91.61 91.22 II. MÉRITO ACADÉMICO FEB-JUL ´2001 En ceremonia realizada el 25 de octubre del 2001 se entregaron también los Reconocimientos al Mérito Académico a los alumnos que a continuación se listan. Javier Alejandro Aparicio Ramírez Irma Isabel Reyes Robledo Javier Antonio Vázquez Machuca Rosa Idolina López Solís Leonardo Chávez Guerrero IME IMA IEC IAS IMM 95.58 95.95 93.70 93.73 90.69 Alumnos que recibieron Reconocimientos al Mérito Académico y Mención Honorífica, acompañados de Directivos de FIME. * Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, UANL. 71 �Reconocimientos III. TECNOS 2001: MÉRITO AL DESARROLLO TECNOLÓGICO El 7 de noviembre del 2001en CINTERMEX se llevó a cabo la novena entrega del Reconocimiento al Mérito al Desarrollo Tecnológico en un evento presidido por el C. Gobernador Constitucional del Estado de Nuevo León, Lic. Fernando Canales Clariond. Este galardón es ofrecido anualmente por instituciones que contribuyen y participan activamente en el desarrollo tecnológico de la región y del país. En esta ocasión la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL, se hizo acreedora al «Premio Tecnos 2001» en la rama de «Tecnos Educativo», por el libro de «Prácticas de laboratorio de electrónica lógica I» elaborado por el equipo integrado por M.C. Juan Ángel Garza Garza, M.C. Guadalupe Ignacio Cantú Garza, Sergio Martínez Luna y Julián Hernández Venegas. Este libro de Prácticas fue diseñado de tal forma que permita al estudiante reforzar los objetivos de la clase y, al mismo tiempo, desarrollar habilidades y actitudes. Además del libro, el paquete didáctico incluye un CD que contiene documentos didácticos de apoyo tales como: foto, videos, presentaciones, información técnica, de tal manera que se ofrece un espa- El equipo de catedráticos de la FIME ganador del premio Tecnos acompañados del Gobernador, Rector y Director. cio adicional de aprendizaje con lo cual el estudiante continúa aprendiendo fuera del salón de clase, desarrollando la habilidad del autoaprendizaje. El libro surge de la experiencia adquirida por más de 24 años de trabajo en la docencia y el diseño de sistemas digitales. Presidium de la entrega de los premios Tecnos 2001. 72 Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Titulados a nivel Maestría en la FIME Enero–Agosto 2001 Roberto Villarreal Garza* Martha Verónica Valdez Macías, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “Instrumentos de crédito”, 26 de Enero del 2001. Tomás Salinas Rodríguez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Diseño Mecánico, “Diseño de un transportador de carga”, 25 de Abril de 2001 Patricia Elke Rodríguez, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Análisis de las causas de deserción en los estudios de licenciatura en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica y estrategias para su abatimiento”, 1 de Febrero del 2001. Mónica Alejandra Mireles Cano, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Evaluación de los instrumentos de selección de estudiantes para el ingreso en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica”, 1 de Febrero del 2001. Jesús Herrera Bocanegra, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Influencia de los concentradores de esfuerzo sobre un acero AlSi 1045 tratado térmicamente”, 30 de Marzo de 2001. Xavier Enrique Guerrero Dib, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Propagación de grietas autoafines en una aleación de aluminio: caso bidimiensional”, 3 de Abril de 2001 Hilario García González, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Protección contra sobretensiones de una subestación eléctrica en 400 kv localizada en la planta de HYLSA “, 5 de Abril de 2001. Oscar Alfonso Reyes Martínez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Desarrollo de un modelo de generador síncrono con transformador saturable para el análisis de sobre voltajes transitorios en sistemas de mediana tensión”, 6 de Abril de 2001. Minerva C. Puente Valdivia, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Guía para la creación de un programa de marketing organizado en torno a las necesidades y objetivos de las pequeñas y medianas empresas”, 23 de Abril de 2001. Joel Puente Sánchez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Diseño Mecánico, “diseño de un transportador de carga“, 25 de Abril de 2001 Daniel Eduardo Salazar Tamez, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “Administración operativa del centro de cómputo: en una empresa manufacturera mexicana”, 24 de Abril de 2001. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Jorge R. Martínez Navarro, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Creación de un departamento de mantenimiento para una planta de alta tecnología”, 30 de Abril de 2001. Julián Rodríguez Hernández, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad materiales, “Propagación de grietas en un acero inoxidable AISI 304 recubierto con una aleación resistente al desgaste”, 10 de Mayo de 2001. Manuel Guadalupe Rodríguez Rodríguez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Caracterización térmica y visioplástica de aceros”, 11 de Mayo de 2001. Adolfo Omaña Garza, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia “Determinación y análisis de ahorro de energía en Industrias del Alcali, S.A. de C. V.”, 11 de Mayo de 2001. Aminta Garza Pinal, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Control, “Estudio comparativo de contralores para procesos de galvanización”, 14 de Mayo de 2001. Mario Sánchez Monroy, M.C. Ingeniería, especialidad Telecomunicaciones, “Codificación de voz en subbandas”, 14 de Mayo de 2001 Marco Antonio L. Hernández Rodríguez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Fases intermetálicas en aleación ASTM F-75 para prótesis”, 23 de mayo de 2001. * Sub-Director de Postgrado de la FIME-UANL. 73 �Titulados a nivel Maestría en la FIME. Enero-Agosto 2001 Omar García Rincón, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad en Materiales, “Influencia del tratamiento térmico en el comportamiento tribológico de las aleaciones CO-CR-MO-C para usos en implantes”, 31 de mayo de 2001. Javier Rodrigo González López, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Efecto de la temperatura sobre las propiedades físicas de moldes y corazones producidos por el proceso fenol-uretano en caja fría”, 1 de junio de 2001. Ricardo Joel Salazar Garza, M.C. Ingeniería Mecánica con especialidad en Térmica y Fluidos, “Compresores centrífugos”, 5 de Junio de 2001. Carlos Eduardo Gamboa Mireles, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “Estudio de los factores críticos de éxito para la función de informática en el sector gubernamental”, 6 de junio de 2001. Luis Enrique Hernández Castillo, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Modelo bidimensional del enfriamiento de cinta de acero laminada en caliente” 7 de junio de 2001. Rodolfo Arrieta Tamez, M.C. Administración, especialidad Producción y calidad, “Maquila de compresores herméticos para refrigeración en una industria metal mecánica y su impacto en calidad, producción y costo”, 7 de junio de 2001. Elda Carolina Cantú Martínez, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “Aplicación de la tecnología como base para la simplificación de procesos administrativos”, 8 de junio de 2001. José Ramírez Lozano, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Diseño Mecánico, “Diseño de elementos flexibles para la transmisión de potencia mecánica”, 11 de junio de 2001. 74 Javier Alonso López Cavazos, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Simulación del proceso de formado de tubos sin costura por el método de elemento finito”, 14 de junio de 2001. Ramón Lara Cerda, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Manual de administración y fortalecimiento de competencias medulares”, 18 de junio de 2001. Rigoberto Américo Garza López, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Estudio del ejercicio en una empresa petroquímica”, 18 de junio de 2001. Arturo Báez Villarreal, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “La producción y el control de calidad de una empresa fabricante de película plástica coextruida para empaque de alimentos”, 18 de junio de 2001. Anabell Garza Leal, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Estrategias motivacionales para el personal de las empresas”, 20 de junio de 2001. Nahielly Alejandra Marín González, M.C. Administración especialidad Relaciones Industriales, “El perfil del líder académico en la facultad de arquitectura”, 23 de mayo de 2001. Graciano González Alaniz, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Productividad y calidad de vida en una empresa cementera de clase mundial”, 22 de junio de 2001. Jesús Evaristo Ramírez Rodríguez, M.C. Ingeniería, especialidad Telecomunicaciones, “Tecnología e interconexiones de redes de telecomunicaciones”, 29 de junio de 2001. Carlos A. Campos Garza, M.C. Ingeniería Mecánica con especialidad en materiales, “Variables que afectan las propiedades de soldabilidad e integridad del recubrimiento de galvanneal en un acero IF”, fecha: 2 de julio de 2001. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Roberto Villarreal Garza Andrés Fernando Rodríguez Jasso, M.C. Ingeniería Mecánica con especialidad Materiales,“análisis microestructural de una aleación Al-Si del tipo A319”, 3 de julio de 2001. Jesús Rodolfo Benavides Ortiz, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Caracterización mecánica en aluminio, acero y latón”, 3 de julio de 2001. Pedro Álvarez Reyna, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Caracterización mecánica en aluminio, acero y latón”, 3 de julio de 2001. Joel Pérez Padrón, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Control, “Seguimiento de trayectoria por esquema difuso takagi-sugeno: un enfoque de control óptimo inverso”, 6 de julio de 2001. Guillermo Nieto Dávalos, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Diseño, “Desarrollo e implementación de un programa de diseño mecánico para transformadores de potencia”, 11 de julio de 2001. Erika Liliana Morales González, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Modelo de aseguramiento de calidad para una empresa productora de envases”, 16 de julio de 2001. David Garza Castaño, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “La contaminación industrial y la comunidad”, 2 de Agosto de 2001. Antonio Luis Galicia Cavazos, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Modelo de atención al personal para una industria del ramo del vidrio localizada en el área metropolitana de Monterrey”, 6 de agosto de 2001. José Iván Suárez Gutiérrez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Estudios de deformación cíclica en una aleación Al-Si tipo A319” 6 de Agosto de 2001. Jacobo Hernández Sandoval, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Calentamiento adiabático en una aleación termotratable de aluminio”, 9 de Agosto de 2001. Mario Alberto González De León, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Propuesta de reglamentación de la aplicación del gasto en la U.A.N.L.”, 16 de Agosto de 2001. José Abelardo Araiza González, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Electrónica, “Diseño de una interfaz eléctrica aplicada a la transmisión de datos”, 19 de julio de 2001. Mireya Medina Villanueva, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Administración de personal del departamento de sistemas de la facultad de organización deportiva de la U.A.N.L.”, 16 de Agosto de 2001. Gil Villarreal Garza, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Una planta de manufactura de clase mundial: cómo hacerlo en la planta Carrier“, 2 de agosto de 2001. Yasmina Angélica Zozaya Torres, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Modelo de aseguramiento de calidad para una empresa productora de dulces”, 16 de Agosto de 2001. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 75 �Acuse de recibo Revista SCIENTIFIC AMERICAN Revista T3 MEXICO El número especial de Scientific American dedicado a la nanotecnología («el estudio y la manufactura de estructuras y dispositivos del tamaño de una molécula») merece nuestra atención, pues esta disciplina tiene un gran potencial tecnológico, el que ha sido reconocido por el gobierno norteamericano, el cual ha destinado una suma considerable a la «Iniciativa Norteamericana para la Nanotecnología». En dicho país ya existen más de treinta centros de investigación dedicados a la nanotecnología y ya existen diversas empresas privadas comercializando productos como nanoalambres, nanotransistores, nanochips y hasta filtros solares para la piel que contienen nanopartículas. T3 México, la versión en español de Tomorrow’s Technology Today, es una revista mensual concebida para informar de una manera resumida sobre las novedades tecnológicas que son puestas en el mercado comercial. Por ejemplo, una chamarra con equipo de sonido «surround» integrado, el último video microscópico Sony o un «mouse» de computadora con teléfono. G. Whiteside y C. Love presentan una perspectiva sobre los procesos de nanolitografía, donde los átomos son manipulados uno por uno mediante la punta de un microscopio de sondeo atómico. Los «puntos cuánticos» prometen espectaculares aplicaciones en biotecnología. Como contrapeso, el premio Nobel Richard Smalley alerta contra el excesivo entusiasmo asegurando que los robots nanométricos que actualmente se proyectan simplemente nunca funcionarán. www.sciam.com (MHR) 76 La publicación ofrece secciones fijas donde revisa las novedades y tendencias tecnológicas en áreas como audio, telefonía, video, hogar, por mencionar sólo algunas. También presenta la evaluación tecnológica de diferentes equipos donde, además de describirlos y comentar sus cualidades y defectos, presenta un resumen de sus características, información de costos y un veredicto de los mismos. En resumen, se trata de una publicación para los que gustan de las novedades tecnológicas, presentando la información de las mismas en forma muy compacta y atractiva visualmente. La página en Internet de esta publicación es: www.minaeditores.com.mx/t3.htm (FJEG) Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Acuse de recibo Revista 21st CENTURY & TECHNOLOGY Revista MRS BULLETIN Es grato descubrir que el contenido de esta revista, que se publica en inglés cuatro veces al año, va mucho más allá de lo que su título sugiere. El lenguaje que utiliza es claro, preciso y ameno, en tanto que la manera en que promueve el interés por conocer los desarrollos científicos vigentes seguramente será del agrado de aquellos que buscan algo más que la divulgación cotidiana y ligera. La sección de cartas es una demostración de la objetividad de esta publicación, mostrando por igual los comentarios y las réplicas de los colaboradores y los lectores. MRS Bulletin es una publicación de la Materials Research Society que permite conocer las tendencias de vanguardia en el mundo de la investigación en materiales. En su último ejemplar (Verano 2001) sobresale la leyenda “Dejen que las piedras hablen” haciendo referencia a un artículo sobre el trabajo de descifrar escrituras realmente antiguas. En otras secciones se tocan temas ambientales, el uso de la energía nuclear y estudios astronómicos. No se deben pasar por alto las discusiones sobre las teorías modernas en las que aún se trabaja intensamente y que ya cumplen su primer centenario como la relatividad y la cuántica. Esta publicación está orientada a la divulgación de la ciencia cubriendo los aspectos básicos y presentada de modo entendible y práctico. Se puede encontrar mas información y artículos de muestra en la dirección: www.21stcenturysciencetech.com/ El número de Septiembre de 2001 tiene como tópico central los retos en la investigación de materiales radiactivos como el plutonio y otros actínidos. S. Hecker, del laboratorio de los Alamos, da un panorama general de este tópico en el artículo The Complex World of Plutonium Science. Podemos enterarnos que los vidrios y cerámicos pueden emplearse como solución a los problemas de contaminación relacionados con estos materiales en el artículo Plutonium in Cristalline Ceramics and Glasses. La sección «Material Challenges for the Next Century» balancea el contenido presentando análisis de interés estratégico, escritos por expertos. En este número se incluyen tambien los Abstracts del Journal of Materials Research de octubre 2001. Más información en: www.mrs.org (MHR) (JAAG) Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 77 �Colaboradores Aguilar Garib, Juan Antonio Profesor investigador del Programa Doctoral en Ingeniería de Materiales de la UANL. Obtuvo su licenciatura y su maestría en el Instituto Tecnológico de Saltillo y el doctorado en Ingeniería de Materiales en la UANL. Realizó una estancia de investigación en el Centro para Recursos Energéticos y Ambientales de la Universidad de Texas en Austin. Es miembro del SNI nivel I. Aldaco Castañeda, Jorge A. Ingeniero Mecánico Administrador con Maestría en Ingeniería de Materiales, ganador del premio a la mejor tesis de maestría UANL 2000. Cursa actualmente su doctorado en la FIME. Altuve Ferrer, Héctor Jorge Ingeniero Electricista por la Universidad Central de las Villas, Cuba. Doctor en Ingeniería Eléctrica por el Instituto Politécnico de Kiev, URSS. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores y Senior Member del IEEE. Actualmente es Profesor Investigador del Doctorado en Ingeniería Eléctrica de la FIME y Senior Research Engineer en Schweitzer Engineering Laboratories en Monterrey, México. Arredondo Díaz, José Luis Ingeniero Mecánico Administrador por FIME, UANL. Maestría en Ciencias de la Administración con especialidad en relaciones industriales. Ha sido maestro en FIME desde 1980. Actualmente es Secretario de Relaciones Públicas en la misma facultad. Bocîi, Liviu Sebastián Ingeniero Mecánico por el Instituto Politécnico “Traian Vuia” de Timisoara, Rumania. Doctor Ingeniero en Ciencias Técnicas, por la Universidad Politécnica de Timisoara. Fue Profesor Visitante en la Universidad del País Vasco/ EHU, donde realizó especialización en el dominio de Relaciones Internacionales. Actualmente es Catedrático de la Universidad “Aurel Vlaicu” de Arad, en Rumania. Canales Santos, Enrique Realizó maestría y doctorado en la Universidad de Houston, Texas, USA, con especialización en Organización de Cen- 78 tros de Investigación y en Procesos de Innovación Tecnológica. Consultor de empresas (Cemex, Vitro, Mátalas, Frisa, Cydsa, Prolec, etc.) en el campo de Administración de Tecnología. Cantú Martínez, Pedro César Doctorado en Ciencias Biológicas con especialidad en Ecología por la UANL. Maestro en la Facultad de Salud Pública y Nutrición, UANL. Sus áreas de investigación se refieren a impacto, riesgo, auditoría y salud ambiental, así como calidad de vida y desarrollo humano. Actualmente es Coordinador General de Investigación en la FSPYN de la UANL. Chacón Mondragón, Óscar Leonel Ingeniero Químico por la UANL. Obtuvo su Maestría en Ciencias en la Universidad de Houston. Doctorado en la Universidad de Texas en Austin. Actualmente es Profesor Investigador en el Doctorado en Ingeniería de Sistemas de la FIME. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores, del IEEE y de INFORMS. Sus áreas de investigación son la optimización e inteligencia artificial aplicadas a sistemas eléctricos de potencia. Coutiño Ozuna, Josué R. Ingeniero Industrial en Eléctrica por el Instituto Tecnológico de Tuxtla Gutiérrez y estudia la Maestría en Ingeniería Eléctrica, en la Universidad Autónoma de Nuevo León. Actualmente trabaja en la Comisión Federal de Electricidad. Elizondo Garza, Fernando Javier Ingeniero Mecánico Electricista egresado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Diplomado en Administración de Tecnología en el CINVESTAV del IPN. Estudios de maestría en Ingeniería Ambiental en la Facultad de Ingeniería Civil de la UANL. Es catedrático y consultor de la FIME y director de la revista Ingenierías. Hinojosa Rivera, Moisés Egresado de la FIME-UANL, obtuvo maestría y doctorado en Ingeniería de Materiales en la misma institución. Postdoctorado en el Instituto de Estudios e Investigaciones Aeroespaciales de Francia. Ganador del Premio de Investigación UANL 1996. Es investigador de tiempo completo en la FIME desde 1998. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 �Colaboradores Kharissova, Oxana Vasilievna Ramírez Valencia, Ricardo Graduada como Geoquímica con especialidad en cristalografía en la Universidad Estatal de Moscú, donde realizó su maestría en la misma especialidad. Realizó su doctorado en Ingeniería de Materiales en la FIME-UANL. Desde Agosto de 2001 es investigadora de la FCFM de la UANL. Estudiante de la carrera de Ingeniero Mecánico Electricista, en la FIME-UANL, ha colaborado de becario en el laboratorio de Acústica de la FIME desde 1999, pertenece a la Sociedad de Estudiantes de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Ledezma Ramírez, Diego Francisco Estudiante de la carrera de Ingeniero Mecánico Electricista, en la FIME-UANL, ha colaborado de becario en el laboratorio de Acústica de la FIME desde 2000, pertenece a la Sociedad de Estudiantes de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. López Guerrero, Fco. Eugenio Ingeniero Mecánico Electricista e Ingeniero en Control y Computación por la UANL. Maestro en Ciencias de la Administración con especialidad en Sistemas por la UANL, Maestro la FIME-UANL. Actualmente desarrolla su tesis doctoral en Máquinas-Herramienta en el Programa Doctoral de Materiales de la FIME en conjunto con la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania. Loverde, Lorin Obtuvo Licenciaturas en Filosofía y Psicología en la Universidad de Wisconsin en 1965. Maestría en Artes por la San Francisco State University en el área de Creative Writing en 1968. Estudios de Doctorado ABD en Filosofía Religiosa en la Columbia University. Ha sido profesor en la University of Maryland Campus Heidelberg en Alemania, en el Schiller College en Heidelberg en Alemania, en el Pratt Institute en Nueva York, en la California Lutheran University. Actualmente es profesor del ITESM y director de la empresa Express English. Martínez Villarreal, Luis Manuel Ingeniero Mecánico Electricista por la FIME-UANL. Maestro en Ingeniería Eléctrica con especialidad en Potencia, asistió a cursos y Diplomado en Calidad Total y Diplomado en Recursos Humanos. Ha realizado evaluaciones de programas en varias universidades del país. Actualmente es Secretario Administrativo de la FIME y miembro del CIEES. Ingenierías, Enero-Marzo 2002, Vol. V, No. 14 Ruiz Silva, Miguel Ángel Estudiante de la carrera Ingeniero Mecánico Administrador. Miembro de la Asociación de Refrigeración ASHRAE y becario de la Asociación Internacional IASTE. Realizó prácticas profesionales en la empresa Fábricas Monterrey y una estancia académica en Alemania. Actualmente desarrolla su tesis de licenciatura en Máquinas-Herramienta en la empresa BOSCH GmBH, en Stuttgart, Alemania. Vázquez Martínez, Ernesto Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones con Maestría y Doctorado en Ingeniería Eléctrica por la UANL. Desde 1996 es Profesor Investigador del Doctorado en Ingeniería Eléctrica de la UANL y es responsable del laboratorio de sistemas eléctricos de potencia y protecciones. Es Miembro del Instituto de Ingenieros en Electricidad y Electrónica de Estados Unidos. Su área de investigación es la aplicación de inteligencia artificial en sistemas eléctricos de potencia. Villarreal Garza, Roberto Ingeniero Mecánico Electricista por la FIME-UANL, 1970. Maestro en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Especialidad en Térmica y Fluidos. Reconocimiento por parte de la American Society of Mechanical Engineers como Faculty Advisor. Catedrático de la FIME-UANL desde 1969. Profesor de la División de Estudios de Postgrado desde 1977. Actualmente es Sub-Director de Postgrado de la FIME-UANL. Zavala López, Eder Estudiante de la licenciatura de Física de la Faculdad de Ciencias Físico- Matemáticas, UANL. Su aréa de interés es la ciencia de materiales y diversos tópicos de física en general. 79 �� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2002 Volumen Volumen de la revista 5 Número Número de la revista 14 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Marzo Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2002, Vol 5, No 14, Enero-Marzo Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Méndez Cavazos, Julio César, Editor Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/2002 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020777 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Aleación aluminio-silicio Fullerenos Historia de Vitro Nanotubos Oscilaciones de potencia https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20738/Ingenierias_2002_Vol_5_No_15_Abril-Junio.pdf e26def59b32b8104d0d73940e881da2c PDF Text Text ���Editorial Nuevos incentivos para el desarrollo tecnológico de las empresas Raúl G. Quintero Flores* De acuerdo a estándares internacionales de medición, se considera que un país tiene un grado de desarrollo medio cuando invierte en investigación y desarrollo tecnológico más del 1% de su producto interno bruto, y un desarrollo avanzado cuando tal inversión sobrepasa el 2%. México durante las décadas pasadas ha invertido cifras que fueron avanzando lentamente hasta llegar al valor de 0.4% durante el año 2001, lo que nos coloca aún en categoría de país de bajo desarrollo. El gobierno del pasado sexenio propuso en su plan nacional de desarrollo que se elevase la cifra de 0.30 a 0.70%, con inversión principal de las empresas privadas, pero sólo se logró llegar al 0.40%. La razón es muy sencilla, no se dio ningún incentivo a las empresas para invertir en este rubro y los recursos gubernamentales solamente pudieron incrementarse ligeramente durante todo el sexenio. Diversos organismos e instituciones, entre los cuales destaca de manera importante la ADIAT (Asociación Mexicana de Directivos de la Investigación Aplicada y el Desarrollo Tecnológico, A. C.) lucharon por modificar la legislación existente para que se crearan incentivos fiscales, créditos blandos y otros mecanismos que dieran al empresario un incentivo para invertir en su propio desarrollo tecnológico.1 Esto debido a la urgente necesidad de hacer a las empresas más eficientes y competitivas ante el peligro de sucumbir dada la competencia internacional que trajo consigo la firma de los tratados de libre comercio con diversos países. Los resultados obtenidos fueron muy pobres, logrando sólo que se modificara la ley para otorgar incentivos fiscales a las empresas para el incremento en gasto e inversión en desarrollo tecnológico con respecto a lo que hubieran hecho los 3 años anteriores. Gracias a eso sólo se logró en el último año pasar del 0.35 al 0.4% la inversión en este concepto. * Director General de la División Tecnología de HYLSAMEX. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 3 �Nuevos incentivos para el desarrollo tecnológico de las empresas No fue sino hasta el presente sexenio, a fines del año pasado, cuando gracias al empuje de CONACYT, secundado por los esfuerzos de ADIAT y otras organizaciones profesionales, se lleva a cabo la aprobación de una nueva legislación2,3 relacionada con ciencia y tecnología en la que se establecen, ahora sí, incentivos importantes al desarrollo tecnológico de las empresas. Creemos firmemente que con estos apoyos lograremos llegar al 1% del producto interno bruto el año 2006, como ha sido declarado en el nuevo plan de desarrollo. La nueva ley establece un crédito fiscal a las empresas por un 30% de su gasto e inversión en desarrollo tecnológico. Asimismo, se establecen mecanismos de apoyo directo para llevar a cabo proyectos de desarrollo tecnológico encaminados a mejorar su nivel de competitividad para luchar en mejores circunstancias en el mundo globalizado en el que ahora nos desenvolvemos. 4 Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Raúl G. Quintero Flores Exhortamos a las empresas a aprovechar estos nuevos incentivos para modernizarse y eficientarse tecnológicamente. Mis felicitaciones a CONACYT por liderar estas propuestas. Mis felicitaciones también a las Cámaras de Diputados y de Senadores, quienes aprobaron la nueva legislación, y al Gobierno Federal en general por su propósito de mejorar las condiciones para que la planta productiva compita con mejores armas en este nuevo milenio, y así México pueda alcanzar el nivel de desarrollo y la calidad de vida que deseamos los mexicanos. REFERENCIAS 1. Ley para el fomento de la investigación científica y tecnologíca. Publicada en el Diario Oficial de la Federación del 21 de mayo 1999. 2. Decreto por el que se adiciona el artículo 163 a la Ley del Impuesto sobre la Renta. Publicado en el Diario Oficial de la Federación del 13 de diciembre de 2001. 3. Reglas generales para la aplicación del estímulo fiscal a la investigación y desarrollo de tecnología y creación y funcionamiento del Comité Interinstitucional. Publicado en el Diario Oficial de la Federación del 21 de diciembre de 2001. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 5 �La energía nuclear, una solución al problema de los energéticos Rubén Morones I., Ayax Santos, Claudio D. Gutiérrez* “Cuando uno puede medir aquello de lo que está hablando y expresarlo en números, sabe algo acerca de ello; pero cuando no puede expresarlo en números, su conocimiento es escaso e insatisfactorio; podrá ser un principio de conocimiento pero escasamente habrá avanzado este conocimiento a la etapa de una ciencia.” Lord Kelvin Abstract Modern civilization is borne out on the use of energy. Fossil fuels like coal, oil and natural gas are the most common energy sources nowadays. But oil and natural gas will last only for about 40 or 50 years, and even though the coal resources can supply energy during more than 600 years, burning coal causes serious damage to the environment. Nuclear energy is a real option to supply clean energy on enough amounts. Nuclear reactors can satisfy the needs for energy for about ten thousand years. Unfortunately there are political groups that are against the use of nuclear fuels adducing very simple arguments making some people follow them. It is important to inform to society with reasonable arguments in order to create a technological culture that allow people to realize that if we do not find new technologies or new fuels in a short period of time, the humankind can suffer a big retrocession in comfort and well being. Keywords: Nuclear energy, fission, nuclear reactor. INTRODUCCIÓN La importancia de la energía en el mundo moderno es indiscutible y el desarrollo tecnológico de la civilización actual no puede ser concebido sin el uso de fuentes de energía. El consumo de los energéticos ha ido aumentando de manera continua desde que el hombre descubrió el fuego. El incremento en la po- 6 Fig. 1. Vista parcial de la planta nuclear del Cañón del Diablo, en San Luis Obispo, California, E.U.A. blación mundial, la utilización cada vez mayor de productos tecnológicos y el crecimiento económico demandan un aumento constante en el suministro de energía. Se plantea entonces para el futuro inmediato el problema de satisfacer esta demanda. Dado que las fuentes principales de energía en el presente son los hidrocarburos y el carbón, que se estima que las reservas de hidrocarburos se agotarán en un plazo de entre 40 o 50 años1 y que el carbón es altamente contaminante, se pone de manifiesto la urgente necesidad de encontrar fuentes alternativas de energía. Antes de plantear el uso de la energía nuclear en la generación de energía eléctrica es conveniente hacer algunas observaciones acerca del carbón y los hidrocarburos como combustibles. Al quemar carbón o hidrocarburos se desprende bióxido de carbono, el cual, al ser agregado al que ya existe en la atmósfera trae como consecuencia un aumento en la temperatura promedio de la tierra; esto es lo que se conoce como efecto invernadero. En caso de ocurrir este aumento de temperatura, provocaría catástrofes ecológicas en todo el planeta, parte del hielo polar se derretiría ocasionando un aumento en el nivel del mar inundando muchas * Doctorado en Ingeniería Física Industrial, Facultad Ciencias Físico-Matemáticas UANL. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Rubén Morones, Ayax Santos, Claudio D. Gutiérrez ciudades costeras, además de provocar cambios climáticos considerables. Otro de los efectos serios sobre el medio ambiente causados por la combustión de hidrocarburos y principalmente del carbón, es el de la lluvia ácida. Esta es ocasionada por la presencia en la atmósfera de dióxido de azufre y óxido de nitrógeno, productos de la combustión tanto de los hidrocarburos como del carbón, que al combinarse con el vapor de agua en las nubes forman ácido sulfúrico y ácido nítrico. Disueltos estos ácidos en gotas de agua caerán en forma de lluvia; esto es lo que se conoce como lluvia ácida. Debido a esta lluvia ácida, las aguas en muchos ríos y lagos han aumentado su acidez, dañando la vida acuática, la agricultura, la vegetación y los bosques. Es sabido que en cientos de lagos de Estados Unidos no hay peces debido a la excesiva acidez del agua y algo similar ocurre en otras partes del mundo, lo cual es ocasionado por la lluvia ácida.2 ligros como veremos posteriormente. En realidad ninguna de las fuentes de energía, incluyendo la solar y la hidráulica, está exenta de riesgos. Tabla 1. Comparación de la cantidad de desechos entre diversos combustibles (toneladas). Contaminante Bióxido de carbono Gas natural Carbón Derivados del Nuclear petróleo 13,000,000 5,000,000 5,500,000 Oxidos de azufre 140,000 14 53,000 0 Oxidos de nitrógeno 20,800 12,200 21,800 0 Monóxido de Carbono 522 0 9 0 Hidrocarburos 209 0 667 0 Para generar 1000 MW, durante un año se requieren las cantidades de los combustibles que se indican: Gas natural 1,900,000,000 m3 SITUACIÓN ACTUAL Carbón 3,600,000 ton Una central térmica de carbón quema en un año un millón de toneladas de carbón y los productos de esta combustión se arrojan a la atmósfera; polvo, azufre, centenares de compuestos químicos a veces perniciosos y hasta débilmente radioactivos, se dispersan en la atmósfera disolviéndose en las gotas de lluvia y de niebla que caerán después como lluvia ácida o serán respirados por millones de personas. Como las reservas de carbón en el mundo son enormes (se calcula que alcanzaría para 600 años atendiendo la demanda de electricidad al ritmo creciente actual),3 el problema de los energéticos en el presente se relaciona más bien con problemas ambientales y de salud y no propiamente de escasez. Derivados del petróleo 2,000,000 ton En la tabla I se ilustran las cantidades de algunas substancias altamente contaminantes que se producen con cada uno de los combustibles indicados. Se ha incluido a manera de comparación los combustibles nucleares que, como se observa, no presentan este tipo de riesgos, pero que presentan otros pe- Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 0 Nuclear 155 ton Y son arrojadas al ambiente anualmente las cantidades de contaminantes (en toneladas), según cada tipo de central 4 indicadas en la tabla I. El problema actual de la disyuntiva entre la contaminación ambiental y la necesidad de aumentar la producción de energía tiene una solución real si consideramos la opción de la energía nuclear. Una planta nucleoeléctrica permite generar energía eléctrica en grandes cantidades y la tecnología de la que se dispone en la actualidad está bastante desarrollada. LA ENERGÍA NUCLEAR La energía nuclear, como su nombre lo indica, es la energía obtenida o liberada en las reacciones nucleares. Existen tres tipos de reacciones nucleares que liberan energía, estas son: a) la desintegración 7 �La energía nuclear, una solución al problema de los energéticos radiactiva, b) la fisión nuclear y c) la fusión nuclear. La desintegración nuclear o decaimiento radiactivo es el proceso mediante el cual un núcleo atómico emite partículas espontáneamente. Este proceso ocurre debido a la tendencia de todos los sistemas de la naturaleza hacia la mayor estabilidad, es decir, hacia estados de menor energía. En el fenómeno de la desintegración radiactiva, los núcleos liberan energía y pasan a estados más estables. La fisión nuclear es un fenómeno que ocurre cuando un núcleo captura un neutrón y pasa a un estado inestable donde se produce la escisión del núcleo (fisión) en dos fragmentos (muy raramente en tres). En el laboratorio, en los reactores nucleares y en la bomba atómica la fisión nuclear (figura 2) se consigue al bombardear núcleos pesados, como el U-235 o el Plutonio-239 con neutrones. Si un núcleo captura uno de estos neutrones el núcleo se vuelve inestable, rompiéndose o fisionándose, en dos núcleos más ligeros y algunos neutrones. Si sumamos las masas de los núcleos y las partículas productos de la fisión, obtendremos que ésta es menor que la masa del núcleo original. La masa faltante se ha convertido en energía de acuerdo con la famosa fórmula de Einstein E = mc2. Fig. 2. Esquema de la fisión del uranio. 8 Fig. 3. Albert Einstein. Su famosa fórmula E=mc2 explica la liberación de energía en las reacciones nucleares. En el proceso de fisión del U-235 se libera una cantidad de energía del orden de 200 MeV (megaelectronvolt, 1MeV = 4.45×10 -20 kilowatthora, kWh) por cada núcleo fisionado. Comparado con la energía liberada por átomo en la combustión química que es del orden de 4 eV nos damos cuenta de la enorme cantidad de energía almacenada en el núcleo, la que resulta ser millones de veces mayor que la energía química de combustibles como el petróleo o carbón. La fisión nuclear es una reacción que en la actualidad puede controlarse. Genera una cantidad de calor tan grande que es capaz de evaporar en poco tiempo considerables volúmenes de agua, y es precisamente este vapor el que activa inmensos dínamos generadores de electricidad. Esto ha solucionado el problema de energía en países no agraciados con recursos naturales, entre los que destaca Francia, en el cual la energía nuclear representa el 70 por ciento de la producción energética total del país. En 1986 se estimó que la energía nuclear genera el 15 por ciento de la producción mundial.5 Se han construido en todo el mun- Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Rubén Morones, Ayax Santos, Claudio D. Gutiérrez Fig. 4. El físico italiano Enrico Fermi, logró la primera reacción de fisión nuclear autosostenida. do reactores nucleares capaces de producir hasta 1,200 megawatts de potencia, como el que está ubicado en Creys Malville, cerca de Grenoble en Francia. En cuanto a la reacción de fusión nuclear, este es el tipo de reacciones que ocurren en el sol y las estrellas, cuya energía liberada se expulsa al espacio en forma de calor y radiación. La fusión nuclear ha sido utilizada por el hombre en forma no controlada en la bomba de hidrógeno o bomba H, pero no ha sido posible utilizarla en forma controlada. Actualmente se trabaja intensamente en muchas partes del mundo, para lograr un reactor de fusión nuclear. Si esto se logra, la humanidad dispondría de una fuente de energía prácticamente inagotable que le permitiría asegurar en el futuro el mejoramiento del nivel de vida de la sociedad humana. LOS RIESGOS Y EL POTENCIAL Aun cuando la tecnología nuclear está en la actualidad suficientemente desarrollada, existen en el presente problemas sociales y políticos que han obstacu- Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 lizado su uso en la generación de energía eléctrica. La falta de información acerca de los riesgos y beneficios de la energía nuclear ha dado origen a la formación de grupos que, preocupados por la preservación del medio ambiente, se oponen al uso pacífico de la energía nuclear. Los temores que en el presente existen sobre el uso de plantas nucleares para generar electricidad, son realmente exagerados. La tecnología nuclear es hoy por hoy una de las tecnologías más seguras, sin embargo, como cualquiera otra de las tecnologías existen riesgos al utilizarla, pero estos resultan minúsculos al compararlos con la amenaza que representa para el medio ambiente el uso de otras fuentes de energía como la del petróleo o la del carbón. La generación de energía eléctrica mediante plantas nucleares es uno de los procesos más limpios y eficientes que se conocen y usan en la actualidad. Es importante que se proporcione al público información veraz, objetiva y fundamentada y no una información manipulada, que desoriente o cree temores infundados ni tampoco que se promuevan conductas irresponsables respecto a la tecnología nuclear. Es necesario sensibilizar a la población y crear conciencia en ella sobre la importancia que tiene para el desarrollo industrial y el progreso social, contar con fuentes de energía limpias, seguras y en cantidades adecuadas. La escasez de energéticos no deja, por el momento, ninguna otra opción viable mas que la energía nuclear. Esta permitirá satisfacer la demanda creciente de energéticos por varios miles de años. Una de las causas por las cuales la energía nuclear es tan temida por la población general es porque se le asocia con la bomba atómica. La sociedad tuvo la primera información sobre la energía atómica a través de las horribles explosiones de las bombas atómicas al final de la segunda guerra mundial. Este hecho marcó negativamente el desarrollo de la energía nuclear. La población identifica radiación nuclear con muerte, sin embargo la aplicación pacífica de la radiación ha salvado y prolongado la vida a millones de 9 �La energía nuclear, una solución al problema de los energéticos personas. Las aplicaciones pacíficas de la tecnología nuclear han producido bienestar y mejoramiento en la calidad de vida del ser humano. Por otra parte, el hombre y todos los seres vivos, estamos expuestos permanentemente a la radiación natural. La radiación natural en la tierra se debe parcialmente a la radiación cósmica, que consiste de partículas de muy alta energía, principalmente protones que provienen del espacio exterior, en su mayor parte del sol, y de los núcleos radiactivos que están presentes en casi todas las substancias de la tierra, incluyendo el aire que respiramos y los alimentos que consumimos. La unidad de radiación que toma en cuenta sus efectos biológicos es el rem (roentgen equivalent in man). Un milirem se abrevia mrem. Para tener una idea comparativa de la exposición a la radiación en diferentes situaciones se citan los siguientes ejemplos: la radiactividad natural es de 200 mrem por año. Cuando una persona se toma una radiografía de tórax recibe una dosis de radiación de 40 mrem y en una radiografía dental recibe 20 mrem.6 Debido a que la atmósfera absorbe los rayos cósmicos, a mayor altura tendremos mayor radiación cósmica y en un vuelo de 10 horas en jet se reciben 5 mrem de este tipo de radiación.7 Las normas internacionales establecidas por la Comisión Internacional de Protección Radiológica especifican como límite máximo de dosis absorbida de radiación 0.5 rem por año para el público en general y de 5 rem para personas que trabajan con radiaciones ionizantes,8 para el caso de una persona que se encuentre junto a un reactor, el límite es de 5 mrem anuales.6 Estas cantidades dan una idea de los controles de seguridad y las condiciones de operación de los reactores nucleares. En cuanto a los riesgos del uso de la energía nuclear, el accidente más impresionante que ha ocurrido en la industria nuclear ha sido el del reactor de Chernobyl, en Ucrania en la madrugada del 26 de abril de 1986. Las causas del accidente fueron debidas a una sucesión de errores humanos y al hecho de que 10 Fig. 5. Fachada de una planta nucleoeléctrica en Japón. este reactor no contaba con un contenedor primario, el cual es una barrera de concreto reforzado. El peor desastre que puede ocurrir en un reactor nuclear es el derretimiento de su recipiente. En este caso la temperatura del reactor sale fuera de control derritiendo su recipiente o contenedor y expulsando hacia el exterior el combustible nuclear. Esta explosión, que no es una explosión nuclear sino una liberación de gases debido a que el recipiente que los contiene se ha fundido, se conoce como “el desastre final”. En el caso de Chernobyl, donde se produjo un accidente de este tipo, al no tener el reactor un contenedor primario, estos gases escaparon a la atmósfera causando un desastre de proporciones mundiales. Este accidente no debe minimizarse, pero debemos estar conscientes que la tecnología de ese reactor era ya obsoleta y debió haberse cancelado su funcionamiento desde mucho antes del accidente. Tampoco debemos caer en el miedo irracional hacia lo nuclear, ni en el manejo irresponsable de la información y de los riesgos. Francia cuenta actualmente con cuarenta centrales nucleares y jamás ha tenido un accidente. Para hablar en forma sensata de los riesgos del uso de la energía nuclear necesitamos cuantificarlos y compararlos con los de otras fuentes de energía. Al hacer una evaluación objetiva y cuantitativa de la probabi- Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Rubén Morones, Ayax Santos, Claudio D. Gutiérrez lidad y la magnitud de los accidentes, la utilización del carbón o el petróleo resultan mucho más perjudiciales para la salud y el medio ambiente que los combustibles nucleares. Comparativamente la energía nuclear resultaría una fuente de energía limpia y muy eficiente. Los desastres ecológicos ocasionados por derrames de petróleo han causado más daño al medio ambiente que el peor desastre en plantas nucleares, como el de Chernobyl. En cuanto al carbón, los accidentes ocurridos en su extracción suman varios cientos anualmente, pero lo peor ocurre a la salud de los mineros, que los hace susceptibles para contraer enfermedades pulmonares mortales. Se ha mencionado ya la contaminación ocasionada por las plantas carboeléctricas que ocasionan serios problemas ambientales y que ya han puesto en peligro los bosques de Alemania y los efectos del isótopo radiactivo del carbono que, ese sí, es expulsado directamente a la atmósfera en la combustión del carbón. Se ha calculado que usando reactores de fisión con la eficiencia de los actuales, y considerando un incremento en la demanda de energía similar al del presente, las reservas de uranio natural en el mundo, durarían aproximadamente para cien años.9 Pero usando reactores regeneradores, que usan el U-239 que se produce cuando un núcleo de U-238 captura un neutrón, ocurre que este núcleo es un combustible mejor, que libera cien veces más energía que el U-235 y para el cual ya existe la tecnología para utilizar su energía. Tendremos así que la energía disponible para usarla en reactores de fisión es suficiente para diez mil años, lo cual representa la solución al problema de los energéticos. La tecnología nuclear ha logrado desarrollar un tipo de reactores nucleares de fisión llamados reactores regenerativos o reproductores, o de cría, los cuales están diseñados para producir más material fisionable que el que ellos consumen. Esta propiedad impresionante, de que un reactor nuclear no tan solo genere electricidad sino que también produzca su propio com- Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 bustible de plutonio, debería ser suficiente para incrementar el interés por el uso de la energía nuclear. Es esta característica de los reactores nucleares regeneradores la que permite garantizar el abasto de combustible nuclear para satisfacer las necesidades energéticas de la humanidad por varios miles de años. EL CASO MÉXICO En México el desarrollo industrial y el crecimiento de la población, están demandando cantidades de energía que aumentan a un ritmo muy acelerado. Las fuentes de energía apoyadas en combustibles fósiles no durarán por mucho tiempo y debe iniciarse un programa para la generación de energía con fuentes alternativas. De acuerdo con los especialistas,10 no es probable que dentro de los próximos cincuenta años se encuentre una fuente alternativa de energía que satisfaga la creciente demanda mundial. Quedará solo como la única, verdadera opción, la energía nuclear. Si no se recurre a ella, una de las consecuencias será el abatimiento en el nivel de vida de la población. La instalación de plantas núcleoeléctricas es una de las opciones reales para enfrentar el problema de escasez de energía en el futuro. No debemos descuidar, por lo tanto, la formación de recursos humanos en las áreas de física e ingeniería nuclear. Una parte de los recursos que el sector energético destinará en los próximos años del sexenio debe invertirse en formación de recursos humanos en las áreas de física nuclear, teórica y experimental, y en ingeniería nuclear. Paralelamente a la formación de recursos humanos en física nuclear, el gobierno debe iniciar una campaña de información hacia la población para crear una especie de cultura nuclear y generar confianza y aceptación de esta tecnología. Dado que las reservas de petróleo en México se calcula que durarán menos de cincuenta años, a la tasa actual de consumo, deberemos estar utilizando otras fuentes de energía a gran escala dentro de un periodo menor a los 20 años, a lo sumo, si queremos mantener los niveles de produc- 11 �La energía nuclear, una solución al problema de los energéticos ción y de vida actuales. En otro orden de ideas, el uso del petróleo como combustible constituye realmente un enorme desperdicio de un recurso no renovable que tiene un elevado valor como materia prima en la petroquímica. Si agotamos los hidrocarburos, no solo tendremos problemas con la escasez de fuentes de energía sino que toda la industria de los plásticos y fibras sintéticas se acabará. Esto significa que no se dispondrá de la materia prima para fabricar aviones, automóviles, computadoras, aparatos electrodomésticos, productos textiles, y una cantidad enorme de artículos de uso cotidiano. En realidad las consecuencias serían desastrosas. Es un hecho conocido que el consumo de energía per cápita de un país está relacionado directamente con la calidad de vida de la población y que a mayor consumo, más elevados son los estándares de bienestar y comodidad de sus habitantes. Es realmente un grave riesgo que grupos politizados se opongan al desarrollo y progreso de la humanidad presentando argumentos simplistas y tendenciosos para descartar el uso de la energía nuclear en la generación de electricidad. Debemos crear una conciencia tecnológica en la sociedad, que esté fundamentada en una educación científica para hacer frente a manipuladores políticos que quieren desorientar y sembrar el terror en la sociedad para conseguir objetivos personales. La ciencia y la tecnología son de las creaciones más grandiosas del ser humano, le han permitido elevar su promedio de vida en más de 25 años en el siglo XX y han mejorado notablemente las condiciones de vida. La electrificación en el mundo ha llevado el progreso a todas partes y aun cuando todavía hay mucho por ha- 12 cer, no cerremos los ojos y neguemos los avances que ha tenido la humanidad. Si los energéticos empiezan a escasear o se sigue contaminando al planeta como se ha hecho hasta ahora, la humanidad sufrirá un grave retroceso o causará desastres ambientales de grandes proporciones. REFERENCIAS 1. Aboites, Vicente, Fusión Nuclear por Medio del Láser, FCE, (1993). 2. Cohen, Bernard L., La Energía Nuclear, Siglo XXI editores, (1993). 3. Britannica Encyclopedia 2001, Deluxe Edition 4. Comisión Nacional de Energía Atómica, República Argentina http://cab.cnea.gov.ar/difusion/ Rey.htm. 5. Rubbia, Carlo, El Dilema Nuclear, Grijalbo (1987). 6. 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The tests were conducted at 1200°C and it was confirmed that temperature measurements were reliable in order to accept that processes conducted both conventionally and under a microwave field were at the same temperature. Tests at 2000°C were also carried out for calculating the activation energy and give kinetic parameters. The results showed that there are differences in the reaction rates between the processes, yet they are far from the commonly reported increments. Palabras clave: Catalytic, effects, spinel, kinetic, microwave. INTRODUCCIÓN Desde hace algunos años se han reportado «efectos catalíticos» de las microondas durante el procesado de materiales utilizando este método como medio para suministrar energía. Existen muchos reportes que muestran evidencia de mejora de materiales sinterizados, e incluso se menciona una reducción en 1,2 la temperatura de sinterización, incremento en la 3-8 rapidez de reacción y reducción de la energía de 1, 3-5 activación. Por ejemplo, para el caso de alúmina, los investigadores de Oak Ridge National Laboratory realizaron una serie de experimentos comparativos entre las 3 maneras de suministrar energía. Las energías de activación que ellos reportan son de 160 KJmol-1 para el caso del sinterizado mediante microondas y 575 KJmol-1 para el caso convencional. Por otra parte para el crecimiento de cristales reportan 480 KJmol-1 y 590 KJ mol-1 para los casos de microondas y convencional respectivamente. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 El conjunto que se observa en esta imagen consiste en un crisol rodeado de material aislante que se encuentra dentro de un horno de microondas. La parte más brillante, localizada al centro, corresponde a la parte del crisol que alcanzó más de 1200ºC. 8 En otro ejemplo, Boch sugiere que las microondas reducen la temperatura de procesamiento de la mulita y del titanato de aluminio en hasta 100°C comparado con el proceso convencional. En la FIME se han desarrollado diversos trabajos relacionados con la obtención de espinel MgAl2O4 9 mediante microondas y se desea conocer si en este caso las microondas además de proporcionar la energía al proceso también tiene la capacidad de favorecer la reacción. Dado lo anterior, el objetivo de este trabajo fue evaluar si las microondas tienen «efecto catalítico» en la formación de espinel MgAl2O4 a partir de MgO y Al2O3, tratando de igualar las condiciones de temperatura entre los procesos convencional y por microondas para llevar a cabo una comparación realista. * Programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales FIME-UANL. 13 �Efecto catalítico de las microondas en la producción de MgAl204 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Mezclas equimolares de MgO y Al2O3 (20 gr) fueron colocadas en un crisol de alúmina para llevar a cabo la siguiente reacción a 1200°C: MgO + Al2O3 → MgAl2O4 Se realizaron dos tipos de prueba, la primera de ellas consistió en calentamiento convencional en un horno de resistencia eléctrica, la temperatura fue tomada directamente con un termopar tipo K insertado dentro de la mezcla. En este caso el crisol se colocó simplemente dentro del horno a una temperatura predeterminada. En el segundo tipo, la mezcla se calentó dentro de una cavidad multimodo con microondas a 2.45GHz y una potencia nominal de 800Watts. Aquí también se utilizó un termopar de la misma clase siguiendo las9 recomendaciones surgidas de la experiencia previa. Una diferencia entre los dos tipos de pruebas, además de la obvia, es que en el caso de las microondas se utilizó un lecho de grafito como auxiliar térmico para llevar los reactivos desde la temperatura ambiente hasta 500°C, que es la temperatura a la que son capa10 ces de absorber energía. entre el suministro de energía y las pérdidas del propio sistema crisol-mezcla. El tiempo de exposición fue variado con la finalidad de poder construir curvas cinéticas. Se tomó una porción del material obtenido de una zona localizada dentro de un centímetro alrededor del termopar y se caracterizaron mediante difracción de rayos X. Se llevó a cabo una calibración cuidadosa de manera que se pudo determinar la cantidad de espinel presente. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Confiabilidad de los termopares La figura 1 muestra el registro de temperatura de las pruebas, ya que es necesario para llevar a cabo una comparación realista entre los métodos de calentamiento. Una manera de estar seguros de las mediciones de temperatura cuando se utilizan microondas es observando las curvas de calentamiento en los momentos en los que el control de temperatura enciende o apaga. En el recuadro de la figura 1 se aprecia la conti- También para este caso el crisol estaba aislado con fibra cerámica para disminuir las pérdidas de calor y propiciar la uniformidad térmica dentro de la mezcla. El control de temperatura se llevó a cabo mediante un sistema de encendido/apagado que se retroalimentaba de la señal del termopar. Dado el tipo de control utilizado y la complejidad con la que el sistema responde a las microondas, se hicieron coincidir, al menos en el intervalo de temperatura en que las reacciones pueden tener lugar, (arriba de 600°C), las temperaturas de las pruebas convencionales y mediante microondas. Adicionalmente se llevaron a cabo pruebas con microondas que alcanzaron los 2000°C, en este caso la temperatura se autocontroló debido al balance 14 Fig.1. Curvas de calentamiento mediante microondas y convencional en un horno de resistencias. Esta prueba de microondas duró 30 minutos a partir de que se llegó a la temperatura de 1200°C. El recuadro es una ampliación de la curva de calentamiento mediante microondas. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Juan A. Aguilar Garib, Zarel Valdez Nava nuidad (sin sobresaltos) que hay en la curva de calentamiento durante los ciclos de encendido y apagado del controlador. Este comportamiento pone en evidencia que el termopar es capaz de registrar la temperatura del medio en contacto con él. Dado que la alúmina no absorbe energía de manera significativa a temperaturas por debajo de los 600°C10, resulta difícil tener un control real por debajo de esta temperatura. La cinética de reacción Una vez que se ha confirmado que la medición de temperatura es confiable se procede a observar el aspecto cinético. Aceptando que el proceso es de naturaleza difusional11 y que sigue la expresión: R2 = 2kt (1) En donde R es la fracción molar de espinel MgAl2O4 formado, k es la constante de reacción y t es el tiempo. Entonces se puede graficar R2 contra el tiempo nominal de prueba, como lo muestran las figuras 2 y 3. Fig.3. Ampliación de la Figura 2 sobre las pruebas llevadas a cabo a 1200°C. Fracción molar de espinel formado al cuadrado contra tiempo. El valor de la pendiente representa 2k, en la Tabla I se presenta el valor de k y tal como se espera, la ordenada al origen no puede ser nula porque el tiempo de prueba se empieza a contar a partir del momento en que la mezcla alcanza los 1200°C y puede haberse presentado formación de espinel al llegar a este punto. Se puede observar que los valores de k son prácticamente los mismos para ambos procesos a 1200°C Tabla I. Constantes de reacción en las diferentes condiciones. Fig. 2. Resultados experimentales y regresiones parabólicas para las diferentes pruebas. Fracción molar de espinel formado al cuadrado contra tiempo. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 Prueba K(seg-1) Ordenada Convencional (1200ºC) 4.0763 x 10-6 0.00640114 Microondas (1200ºC) 4.41935 x 10-6 0.01198263 Microondas (2000ºC) 1.23855 x 10-4 0 15 �Efecto catalítico de las microondas en la producción de MgAl204 lo cual sugiere que las microondas no tienen influencia en el proceso, a reserva de la ordenada al origen, que puede estar relacionada con el hecho de que la mezcla calentada con microondas permaneció a mayor temperatura que el caso convencional antes de haber alcanzado el punto en que se empataran las curvas, tal como se mostró en la figura 1. De cualquier manera la diferencia se encuentra muy alejada de los incrementos en la rapidez de reacción de por lo menos tres veces que comúnmente se reportan. espinel que se tendría a 600°C en 20 horas es de 0.03, lo cual es inferior al límite de detección práctica de la técnica de difracción de rayos X y por lo tanto está de acuerdo con el caso en el que no se observó formación de espinel en ese tiempo. No se esperaba que se presentara alguna diferencia que se pudiera atribuir a las historias térmicas por debajo de los 600°C, ya que se habían realizado pruebas a esta temperatura por 20 horas sin detectar formación de espinel. De hecho, al analizar los resultados en los que se estimó la energía de activación del proceso se corroboró la validez de esta consideración. La figura 4 muestra este cálculo, el tiempo cero está dado al inicio de la prueba y el aspecto interesante es que los valores de k calculados a partir de las pruebas mediante microondas permiten seguir perfectamente la reacción que se llevó a cabo de modo convencional a 1200°C (curva 1). Con los valores encontrados se construye una curva de grado de reacción formación del espinel contra tiempo que incluye la reacción que pudo ocurrir antes de llegar a la temperatura de 1200°C considerando toda la historia térmica. En la tabla I se observa además la k de reacción para el caso de procesamiento mediante microondas a 2000°C. La prueba se llevó a cabo sin control de temperatura y la rapidez de calentamiento fue de tres a cuatro veces mayor, por lo que el tiempo de prueba tiene mejor correspondencia. Esto se aprecia en el hecho de que de modo natural la regresión va al origen. La temperatura se estimó basándose en que la muestra exhibió fusión incipiente, lo que demuestra que en esos lugares la temperatura fue de al menos 2135°C, que corresponde al punto de fusión de este espinel. Con esta prueba ya es posible calcular k como función de la temperatura siguiendo la expresión de Arrhenius: k=Ae-Q/RT (2) En donde T es la temperatura absoluta y utilizando los valores de k para las pruebas de microondas en la tabla I, el valor de Q/R es: -13949.64006 mientras que el de A es 0.0573092144 seg-1. Estos valores permiten decir que la fracción de 16 Fig.4. Gráfica de fracción molar de espinel formado al cuadrado contra tiempo de prueba. La curva 1 corresponde al cálculo del grado de reacción considerando toda la historia térmica y los valores de A y Q/R estimados en este trabajo. La curva 2 corresponde al mismo cálculo pero suponiendo que existe un sobre-calentamiento del 6.4%. Los círculos son las pruebas con microondas y los triángulos son las pruebas convencionales. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Juan A. Aguilar Garib, Zarel Valdez Nava Esta figura es muy interesante porque a pesar de la sugerencia de que las microondas no favorecen la cinética de reacción, en esta gráfica se observa que los puntos obtenidos mediante microondas y sin considerar la gran dispersión de los datos, se encuentran arriba de los convencionales. Esto puede hacer pensar que se debió haber forzado la regresión al origen (y de paso forzando a que las cinéticas sean diferentes), esto obligaría a tener constantes de reacción diferentes, a saber 6.5095 x 10-6 seg-1 para el caso convencional y 8.7025 x 10-6 seg-1 para el caso de las microondas. Lo cual resuelve el asunto del que se ha llamado la atención en la figura 4. Sin embargo, al hacer esto no se está aceptando que al iniciar la prueba ya hay una fracción de la mezcla reaccionada, de manera que la curva de reacción obtenida no satisface ninguna de las pruebas en ninguna de las condiciones, por lo que se puede asegurar que ésta no es la respuesta. el pirómetro óptico solo puede dar lecturas sobre lo que puede ver, el termopar solo lo puede hacer sobre lo que esté tocando directamente. Se debe considerar además que el espinel es un buen absorbedor de microondas y que mejora considerablemente 12 esta capacidad cuando se le calienta a más de 500°C. Debido a la cantidad de variables involucradas en el calentamiento mediante microondas, tales como el acomodo de los polvos, ubicación relativa del termopar, al patrón de formación del espinel y las diferentes cantidades presentes de éste en cada prueba, se tiene un proceso complejo en el que no se puede predecir el perfil térmico como se hace en el método convencional por simple transferencia de calor siguiendo la ley de Fourier. Sin embargo, si las microondas tuvieran un «efecto catalítico» para este caso sería mucho más evidente y todas estas condiciones no impedirían que se manifestara sin lugar a dudas. Dado que los puntos con microondas siguen invitando a pensar que éstas en efecto favorecen la cinética y se sabe que el proceso en cuestión es térmicamente activado se decidió suponer que aunque el termopar es confiable era posible que hubiera un gran gradiente térmico dentro de la muestra que hiciera que la zona analizada hubiera estado sobre-calentada, se hizo un análisis y se encontró que un sobre-calentamiento del 6.4% era capaz de desplazar la cinética calculada hasta la curva 2 en la figura 4. Lo que es importante aquí es que tanto la curva 1 como la curva 2 están construidas con las mismas constantes (Q/R=-13949.64006 y A=0.0573092144 seg-1) la única diferencia es que para la curva 2 se da un sobre-calentamiento de 95 K (95°C) cuando se ha llegado a los 1473 K (1200°C). El 6.4% fue utilizado a lo largo de la evolución térmica de las pruebas mediante microondas. CONCLUSIÓN Entonces es posible que cuando se dice que las microondas tienen «efectos catalíticos» en realidad estén involucrados factores térmicos. Esta situación no desacredita la actuación de los termopares, así como Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 Considerando el objetivo de este trabajo que busca evaluar el posible “efecto catalítico” que pudieran tener las microondas en la reacción para obtención de espinel MgAl2O4 a partir de MgO y Al2O3, se encuentra que suministrar la energía convencionalmente o por microondas es esencialmente lo mismo y que las variaciones que se observan no son de la magnitud que se reportan y pueden ser explicadas fácilmente a través de la consideración de aspectos térmicos. El único argumento que puede justificar un cambio de la energía de activación es un cambio del mecanismo gobernante del proceso. Tal cambio no es evidente en las condiciones en las que se desarrolló este trabajo. Se pone nuevamente en evidencia la importancia crucial que tiene el conocimiento de la temperatura o la consideración de la variación de ésta cuando se hacen análisis cinéticos. Lo que si resultó claro es que el calentamiento mediante microondas permite sobrepasar los límites que la conducción dada por la ley de Fourier impone. 17 �Efecto catalítico de las microondas en la producción MgAl204 REFERENCIAS 1. M. Janney, H. Kimrey, «Ceramic Powder Science II», American Ceramics Society, Westerville OH, 1988, p.919. 2. M. Janney, C. Calhoun, H. Kimrey; «Microwave Theory and Applications in Materials Processing», Ceramics Transactions 21, American Ceramics Society, Westerville OH, 1991, p.311. 3. M. Janney, H. Kimrey, «Microwave Processing of Materials II», Materials Research Society, Proceedings, Vol. 189, 1991, p.215. 4. M. Janney, H. Kimrey, M. Schmidt, O. Kiggans; Journal of the American Society, 74 (1991), 1675, p.215. 5. D. Lewis, «Microwave Processing of Materials III», Materials Research Society Proceedings, Vol. 269, 1992, p.21. 6. J. Katz, R. Blake, H. Kimrey; V. Kenkre; «Microwave Theory and Applications in Materials Proceedings», Ceramics Transactions 21, American Ceramics Society, Westerville OH, 1991, p. 95. 7. M. Willert-Porada, T. Krummel, B. Rohde, D. Moormann «Microwave Processing of Materials III», Materials Research Society Proceedings, Vol. 269, 1992, p. 199. 8. M. Boch, N. Lequeoux, P. Piluso «Microwave 18 Processing of Materials III», Materials Research Society Proceedings, Vol. 269, 1992, p. 211. 9. Z. Valdez, J. Aguilar «Influence of the Al2O3 in the production of spinel MgAl2O4 at 1200°C with microwaves», Proceedings of the 35th International Microwave Power Institute Meeting, Montreal, Canadá, 2000, p. 72. 10. J. Aguilar, J. Pearce; Aguilar «Study of the thermal behavior of materials exposed to microwaves achieving temperatures over 650°C», 33rd Inter. Microwave Power Institute Meeting, Chicago, IL, 1998, p. 47. 11. A. West; «Chemistry of solid state and applications», John Wiley, 1985, p. 5-17. 12. W. Wesphal: Tables of dielectric materials. Vol. IX, Laboratory of Insulation Research, MIT, Cambridge, MA, 1975. AGRADECIMIENTOS Los autores expresan su agradecimiento al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y al Programa de Apoyo a la Investigación Científica y Tecnológica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, por el financiamiento de este trabajo. También se desea reconocer el apoyo del Instituto Tecnológico de Saltillo a través del Dr. Miguel Ángel Cisneros Guerrero y el Dr. Eduardo Valdés Covarrubias. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Influencia del hierro en la morfología de cristales de espinela MgAl2O4 Oxana Vasilievna Kharissova*, Ubaldo Ortiz Méndez** Abstract EXPERIMENTACIÓN The nature of impurities has a complex influence on crystal morphology and thus it cannot be treated according to a single approach. In this work impurities of iron in sintered spinel were characterized by x-ray diffraction, Scanning Electron. Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM) Se realizó una serie de experimentos en los que se utilizó un horno convencional. Una serie de mezclas con diferentes composiciones en el sistema MgOAl2O3-Fe2O3 fueron preparados a partir de los precursores MgO, Al2O3 y Fe2O3. Keywords: Spinel, crystal morphology, atomic force microscopy. INTRODUCCIÓN Las formas de crecimiento de los cristales son muy variadas. Es una consecuencia evidente del gran número de factores externos que influyen en las formas de crecimiento. Los factores más importantes son: • Impurezas. • Temperatura de cristalización. • Sobresaturación de soluciones o vapores. • Sobre-enfriamiento de fases fundidas. • Movimiento de solución o fase fundida cerca de la Las mezclas de 7g fueron calentadas por 15 horas a 1400°C en el horno convencional. Para determinar las fases presentes en las muestras se utilizó difracción de rayos-X. Para estudiar la estructura de la superficie de la espinela obtenida, de la cual depende la cinética superficial de cristalización (mecanismo de crecimiento), se utilizó microscopía electrónica de barrido (MEB) y microscopía de fuerza atómica (MFA). Las imágenes de MFA fueron hechas en el modo de contacto a temperatura y atmósfera ambiente usando diferentes tamaños de barrido, variando la frecuencia, ganancia y fuerza. superficie del cristal en crecimiento. El estudio de las formas de crecimiento de los cristales es muy importante para reconocer las condiciones de aparición de los mismos. Se acepta que las impurezas son, después de la estructura interna, el factor principal que determina la forma del cristal.1 La influencia del medio ambiente es otro factor importante en la forma del cristal2, así como en su uniformidad, y en la formación de la estructura de las superficies. En trabajos anteriores se ha mostrado como la presencia de hierro influye en la sinterización3 y el parámetro de la celda de la espinela.4 Pero es útil e interesante saber como el Fe influye en la morfología del crecimiento de la espinela. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 Imagen de microscopía electrónica de barrido de cristales de espinela. * Facultad Ciencias Físico Matemáticas, UANL. E-mail: ovkharissova@yahoo.com oxanavkh@fcfm.uanl.mx **FIME-UANL. E-mail: uortiz@ccr.dsi.uanl.mx 19 �Influencia del hierro en la morfología de cristales de espinela MgAl204 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Para estudiar la estructura de la superficie de la espinela obtenida, de la cual depende la cinética superficial de cristalización (mecanismo de crecimiento), se hizo uso de la microscopía electrónica de barrido (MEB) y la microscopía de fuerza atómica (MFA). Los estudios están de acuerdo con la teoría cuantitativa de las formas de equilibrio de los cristales del Gibbs y Wulf. Como se sabe, el cristal debe tener la forma que corresponde al mínimo de la suma de la energía superficial a volumen constante. Para la liberación de la energía superficial del cristal no es necesario en principio superar la barrera energética, para que en adelante el proceso pueda seguir solo utilizando Fe2O3. (a) Utilizando MFA y MEB se encontró una estructura celular (resultado del sobreenfriamento que se provoca por la acumulación de impurezas cerca de la superficie). Como se puede ver en la imagen obtenida por microscopía de fuerza atómica, figura 1, el cristal crece mediante pasos repetidos caracterizados por la energía de la unión del escalón ϕ que puede dividirse en tres partes, ϕ´, ϕ´´, ϕ´´´. Así, para un escalón de la superficie figura 2 ϕ = ϕ´ + ϕ´´ + ϕ´´´ (1) Las energías ϕ´ y ϕ´´ están en el plano que es perpendicular a la dirección del crecimiento. La energía ϕ´´´ tiene un ángulo de 90 o con respecto a la superficie dada. Cuando un solo ión empieza a acumularse en la superficie aparece una energía ϕ´´´. Cuando se forma una nueva serie de partículas, ubicada cerca de la serie ya terminada, se produce ϕ´´´ + ϕ´´. 20 Fig.1. Imagen de la MFA con 5%mol de hematita (a) y 15%mol (b). Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Oxana Vasilievna Kharissova, Ubaldo Ortiz Méndez son considerablemente más cortos que en el crecimiento del plano (100). Después de la reunión del primer átomo con la superficie de la capa atómica, ésta sigue creciendo hasta quedar completamente conformada. Los resultados mostraron que solamente los planos del cubo (100) tienen la superficie completamente lisa. Los planos del rombododecaedro (110) y octaedro (111) consisten en superficies con microescalones y pirámides trigonales, cuyos planos se representan por los planos del cubo. Fig. 2. Tres componentes de la energía del escalón. Para comprender cuales planos van a crecer en la espinela dada se calcularon las energías de la unión (Tabla I). Tabla I. Energía de unión calculadas para la espinela. energía plano ϕ1 ϕ2 ϕ3 ϕ´´´´ 100 1 4 4 ϕ´´´´ 110 2 5 2 ϕ´´´´ 111 3 3 4 En el proceso de crecimiento de la espinela los iones se añaden de preferencia en los vértices del cubo, luego en las aristas y solamente en casos excepcionales a la mitad del plano (100). Esto significa que el crecimiento de los planos del octaedro y rombododecaedro no se relaciona con la formación de los núcleos, a diferencia de los planos del cubo. Los planos del rombododecaedro crecen por la adición de capas. Los planos del octaedro crecen por la adición de iones separados. Las fuerzas de unión disminuyen al aumentar la distancia de separación entre los centros de los átomos. Si la distancia con respecto a los vecinos cercanos es r1, y con respecto a los vecinos más distintos es r2, y así sucesivamente, entonces α = ϕ2 / ϕ1 = r16 / r26 = 1/8 β = ϕ3 / ϕ1 = r36 / r26 = 1/27, (2) (3) donde α, β son las razones de las fuerzas de los enlaces. El trabajo total es, ϕ = (n1 + αn2 + βn3), (4) El inicio del crecimiento de la nueva capa de la espinela para los planos (100) y (110) es debido ϕ´´´. donde n1 es número de los vecinos más cercanos, n2 los segundos más cercanos y n3 los terceros. Ya que ϕ´´´ (100) = 1 / 4 / 4, y ϕ´´´( 110) =2 / 5 / 2, la reunión de los átomos en el plano (110) es más fácil que en el plano (100). Los descansos entre los períodos de crecimiento rápido tangencial al plano (110) Calculando para los planos de la espinela el trabajo para la separación de los átomos desde el plano del cristal por el método de Cossel se encuentra, que es más fuerte la unión en el plano (111) y más débil en el Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 21 �Influencia del hierro en la morfología de cristales de espinela MgAl204 plano (100). Utilizando el teorema del Wulf podemos calcular el trabajo para la separación a partir de la energía superficial. σhkl = ϕhkl / 2Fhkl , (5) donde ϕhkl - es el trabajo para la separación de una Utilizando microscopía de fuerza atómica y electrónica de barrido se midieron los tamaños de los granos (figura 3). Se puede observar en la figura que el tamaño de los granos se incrementa al aumentar la cantidad de hematita en la muestra. partícula o una serie de partículas, Fhkl en nuestro caso es el parámetro de la celda elemental. Si los condiciones son que ϕ1> 0; ϕ2,ϕ3 = 0, obtenemos que, σ100= 1/2 . ϕ1/ a2 σ110= 2/ 2 √2 . ϕ1/ a2 σ111 = 3/ 2 √3 . ϕ1/ a2 σ100 : σ110 : σ111 = 1 : √2 : √3 h100 : h110 : h111 = 1 : √2 : √3 Por lo que la forma de equilibrio va a ser el cubo. Los planos del rombo dodecaedro solamente tocan la arista del cubo, los planos del octaedro tocan sus vértices. Si las condiciones son que ϕ1> 0; ϕ2>0,ϕ3 = 0, obtenemos ϕ100 = (1+4α)ϕ1 = 3/4 ϕ1 ϕ110 = (2+ 5α)ϕ1 = 21/8 ϕ1 ϕ111= (3+3α)ϕ1 = 27/8 ϕ1 σ100= 3/4 . ϕ1/ a2 σ110= 21√2 /32 . ϕ1/ a2 σ111 = 9 √3/ 16 . ϕ1/ a2 σ100 : σ110 : σ111 = 1 : 7√2 /8 : 9√3/16 h100 : h110 : h111 = 1 : 7√2 /8 : 9√3/16 Entonces, la forma de equilibrio de la espinela sin hierro en las condiciones dadas es el cubo con el rombo dodecaedro que corta las aristas del cubo en la distancia 7/8 y el octaedro que corta los vértices del cubo en la distancia 9/16 desde el centro del cristal. 22 Fig. 3. Los tamaños y forma de los granos en las muestras con: (a) 5% mol; (b) 10%mol de hematita. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Oxana Vasilievna Kharissova, Ubaldo Ortiz Méndez Observando mediante MFA las superficies de las espinelas obtenidas con 5%mol, 10 %mol, 15 %mol y 20 %mol de Fe2O3 se encontró que con 5% y hasta 10%mol de Fe2O3 la mayoría de los planos son como los de la imagen de la figura 1(a). Al aumentar la cantidad de Fe2O3 la forma de los planos cambia como se puede observar en la figura 1(b). Como se explicó antes, los planos que tienen facilidad de crecimiento son los (111) y (110). El plano (110) en su superficie tiene los cationes que están en los sitios octaédricos y el plano (111) en su superficie tiene los cationes que están en sitios tetraédricos y en los sitios octaédricos. Por la cual podemos decir que el hierro ocupa ambos sitios. El análisis de la superficie mediante espectroscopía de rayos-X en dispersión de energía en las fronteras de granos arrojó una concentración mayor de hierro (Tabla II) que varía según el tipo de plano (Tabla III). Esto explica por que el crecimiento de los planos en su período de formación no es el mismo porque las condiciones externas cambian. En realidad se ve que la frontera entre los planos en la muestra con 10%mol de Fe2O3 es ondulada como se muestra la figura 1.(a). Existen dos tipos diferentes de ondulación de la frontera (figura4). En nuestro caso tenemos la situación que se muestra en la figura 4(a). Tabla II. Análisis de los cristales Mg(Al,Fe)2O4 sinterizados en un horno convencional. Mg%Atómico Fe% atómico 5 6.78 5.96 5.75 5.66 2.27 2.64 2.87 3.79 10 6.73 5.34 6.19 6.27 2.48 2.60 4.11 4.55 15 4.94 4.42 4.43 4.55 9.09 11.85 13.01 15.69 20 4.14 4.63 4.90 4.47 9.08 15.93 17.13 22.12 Fe2O3%mol Tabla III. Análisis de los planos de los cristales Mg(Al,Fe)2O4 sinterizados en un horno convencional con 20%mol de hematita. % Atómi co del Fe en el plano (110) % Atómi co del Fe en el plano (111) 22.54 34.14 25.09 36.27 22.36 35.73 Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 Fig.4. (a) Estructura del cristal con el crecimiento frenándose constantemente en el plano b y absorbiendo intensivamente las impurezas; (b) estructura del cristal con el crecimiento acelerándose constantemente en el plano b, absorbiendo las impurezas. Esto puede tener lugar debido a causas geométricas. Por ejemplo, veamos dos planos cercanos: AB y BC (figura 5) después de un tiempo los planos van a estar en una posición A´O y OC´. Cerca de los puntos B´ y C´ se agrupan todas las impurezas de hierro que están en los intervalos CC´ y BB´. Cerca del punto D´ hay menos impurezas de hierro que están en los intervalos CC´ y BB´. Cerca del punto D´ hay menos impurezas, ya que DD´< BB´. De esta manera, en las zonas que están más cerca de la arista la concentración de hierro es menor que en el plano. 23 �Influencia del hierro en la morfología de cristales de espinela MgAl204 Debido a la simetría de extracción del calor, donde el calor se transmite en la dirección perpendicular al frente de crecimiento, se lleva a cabo un desplazamiento de impurezas de su volumen interior a la periferia. La acumulación de impurezas de hierro cerca de la superficie de las fronteras lleva al sobreenfriamiento que, a su vez, contribuye a la formación de la estructura celular. Durante el crecimiento de los planos, el período de formación no es el mismo y las condiciones externas cambian. Fig. 5. Captura de impurezas al crecer el plano Fig. 1. Imagen de la MFA con 5%mol. de hematita (a) y 15%mol (b). Las impurezas influyen en la velocidad de crecimiento de los planos. El hierro ocupa los sitios tetraédricos y octaédricos e influye en la morfología del cristal durante su crecimiento. El intervalo OB´ tiene menos obstáculos para crecer y por lo tanto va a rebasar el plano. AGRADECIMIENTO Por otra parte, la distribución de las impurezas en los cristales también depende del gradiente de temperatura. En nuestro caso el calor sale del centro hacia el exterior, en direcciones perpendiculares a los frentes de crecimiento. Es por eso que las impurezas se desplazan del centro hacia la periferia. Eso explica también el alto contenido del hierro en las fronteras. Los autores agradecen al PAICYT (Universidad Autónoma de Nuevo León) por el apoyo económico recibido para la realización de este estudio. REFERENCIAS CONCLUSIONES 1. West Anthony R., Solid State Chemistry and its Applications, John Wiley & Sons,1984, p.12. La estructura de la superficie de la espinela se determina por los procesos de cristalización los cuales se caracterizan por una parte, por la naturaleza del fenómeno que tienen lugar en la cristalización (mecanismo del crecimiento), y por otra, por las peculiaridades del equipo (estabilización del régimen de calor). 2. Igor Levin, David Brandon, Metastable Alumina Polymorphs:Cristales and Transition Sequences, J.Am.Ceram.Soc., 1998, 81[8], p.1995-2012. 3. Kharissova O.V., Aguilar J.A., Ortiz U., Effect of Fe on Sintering of Al2O3-MgO-Fe2O3 Spinel , MRS Sym. Proc.,2000, vol.580, p.105 –110. La estructura de la superficie de la espinela es una estructura celular con escalones de crecimiento que indican el grado de desviación del equilibrio químico y termodinámico. 4. Ortiz U.,Aguilar J.,Kharissova O., Effect of iron over the magnesia-alumina spinel lattice, Advances in Technology of Materials and Materials Processing Journal, 2001, vol.2, no.2, p.107-116. 24 Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Business leadership and new structures of consciousness♦ Lorin Loverde* Abstract The proper scope of business includes a higher purpose for the corporate mission. Pursuing a beneficial transcendent purpose is becoming necessary to be competitive among world-class companies. New structures of consciousness can emerge in the new paradigm companies. Indirectly, these new structures of consciousness change what we expect and appreciate as we become more open and creative. Keywords: business ethics, spiritual evolution, organizational development, transformational leadership, structures of consciousness. Max Weber INTRODUCTION This article is written for business people who believe in Capitalism but who also assume that they do not have to make ethical choices about the structures of consciousness required by a successful business. A transcendent purpose was one of the foundations of early Capitalism. Now we need a new transcendent purpose through which business leaders will also have the opportunity to lead the social culture. The preferred performance option will support decentralized organizations that empower distributed leadership for creative and flexible response to dynamic markets. The key to this change is new structures of consciousness, which include personal identity and higher consciousness. It is the new structures of consciousness that will change what people appreciate and indirectly shape standards of art and beauty. Pursuing competitive advantage, we can benefit from such new structures of consciousness. ♦ Extracto del capítulo 9 del Vol. I libro «New planetary culture», en preparación. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 BUSINESS LEADERSHIP AND SPIRITUAL EVOLUTION In addition to John Clancy’s three basic purposes,1 a fourth, transcendent, purpose for business must be articulated and understood. Where does this strange purpose begin? We will look to Max Weber for an early insight into the idea that transcendent religious purpose can support the spanning of a profound contradiction that had blocked the emergence of capitalism as a system. Also in a previous article, I argued that the origin of this transcendent purpose was in the evolutionary developments of capitalism: capitalism in civilization (like the personality level in individual growth) is a mixed blessing. On one hand, positive capitalism pulls together the resources of the society for profit-making purposes and has thereby given the world vast increases in wealth, goods and services. On the other hand, negative capitalism can seek only profit rather narrowly to the detriment of ∗ Business Consultant, Director, Express English Language and Express Business, e-mails: lorinloverde@att.net.mx, and lorinloverde@hotmail.com 25 �Business leadership and new structures of consciousness the quality of life, ecological stability, and equitable distribution of wealth. In a word, capitalism also has a great potential for extreme selfishness on the planet. are three candidates for this higher purpose,3 higher needs of individuals, the common good, and the highest good. Transcendent Purpose Is spiritual evolution a relevant purpose of business? When business was conceptualized as being only an economic function, the business of business was business. Now, we recognize that business is inevitably also a psychological, social, cultural, environmental and moral function. Thereby, business organizations already have cultural impacts and shape the individuals in them. The only question now is what kind of cultural leadership will business exert and toward what purpose. This tacitly spiritual directionality already has been taken. The function of the NPC is to make those megatrends intelligible so transformational leaders can more readily support that transcendent purpose and benefit from it. So, capitalism as a system, (and each particular business leader who implements the system), has to pursue the larger purposes or risk the destructive side, such as ecological collapse, terrorism, or even political revolutions that will prevent it from functioning. Is setting a transcendent purpose for business an irrelevant concept? While business skeptics may reject such a transcendent motive out of hand, they would do well to study again the celebrated work of the sociologist, Max Weber. In his book The Protestant Ethic and the Spirit of Capitalism,2 Weber shows that early capitalism developed in Protestant settings: the religious underpinning was the spanning of a contradiction (gaining wealth but also saving it to have it available for capital reinvestment in business growth). The spanning of the contradiction was achieved by a transcendent purpose: we demonstrated on earth by our economic success that we were predestined to go to heaven after death; thus, our success was a sign of goodness, but we still had to avoid being extremely selfish with extravagant spending and conspicuous consumption so typical of non-Protestant cultures. For millennia societies struggled to establish greater wealth, but their “thisworldly” or material purposes simply did not have the same kind of power to span that vast contradiction of making money but not spending it on yourself. It took a transcendent purpose to achieve the combination of production of capital profit and preservation of capital for future investment. In addition to the three purposes of wealth generation, satisfaction of material needs, and enduring corporate institutions, we can refer the fourth and new transcendent purpose for business as the purpose to lead the culture in spiritual evolution. There 26 New Structures of Consciousness To change structures of consciousness requires (1) balancing the inclusive mode with the exclusive mode, (2) understanding the seven types of personal identity, and shifting the center of personal identity to a higher level.4 To go beyond is “trans” and embodiment is “form.” Thus, the word implies going beyond the form. Indeed, most of what we are is not physical, is not visible. Most of what we are is based on our structures of consciousness. 1. The basic structure of consciousness is the formation of self-centeredness by which the child gains selfawareness in addition to bodily sensation. 2. Then the child develops conscience and becomes capable of feeling guilt, eventually resulting in the moral structure to judge right and wrong. 3. Another structure of consciousness is the ability to use logic to identify independent variables and dependent variables outside of the self (active mind skills). 4. The advanced adult develops the personality Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Lorin Loverde structure of consciousness, which integrates the previous three: body, emotions, and mind, and the personality gains intense focus based on principles of exclusiveness: with strong self-esteem I hold to principles by which I reject what is not important to me and compete to gain what is important to me. 5. The more rare structures of consciousness are difficult but possible goals: strong transformation (i.e., irreversible transformations) by which the spiritual basis of the human being is recognized and developed through what Joel and Michelle Levey called quiet mind skills,5 where receptivity and inclusiveness become the new structures by which I expand what I am and cooperate to gain the common good. Alan T. Belasen As already argued by Michael Ray and others in relation to the new paradigm7 in business, these new interests of business gain benefit from these megatrends towards spiritual evolution: • People are better (innovative, adaptive, creative, trustworthy, dedicated, committed, etc.). • Customers are better (more intelligent, more Joel and Michelle Levey Then a cooperative climate can be sought. A leader must change his or her own personality first in order to be able to see what must be done even though it cannot be proved. Alan Belasen was right to point out how Jack Welch, head of General Electric, emphasized the need to fire effective managers who obtained results through the Theory-X style of aggression, but they did not fit the new culture of cooperation.6 The goal is better human beings, but they must be congruent with the companies’ needs. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 refined, able to appreciate more products and services–although these customers will also be less in need of unnecessary material. consumption and less tolerant of unsustainable growth impacts on the environment and on the society). The spiritually aware people will be less materialistic and less tolerant of inauthentic structures of consciousness. They will be less willing to support businesses that have high social costs of workaholic dedication, such as deterioration of the family, divorce, addiction, decadence, suicide, and similar social problems. Foundations of High Performance What is the “spiritual evolution” that is the purpose of business? First, people have to begin to view the common good in terms of the planet as a whole. Only 27 �Business leadership and new structures of consciousness institutions: to provide worthwhile constructs that serve to expand consciousness. While that may not sound like the function of a business enterprise at first, innovative, adaptive, creative, trustworthy, and dedicated will also serve to expand consciousness. Ikujiro Nonaka went so far as to say many creative efforts probably will not work unless the people are personally committed,10 wich paradoxically is also a prerequisite for achieving transpersonal structures of consciousness. Wayne W. Dyer thus can evolution of humanity proceed. Evolution is considered in the advanced spiritual view to be the progressive improvement of the forms so they have more and more capacity to contain the highest spiritual energies. Spiritual growth, development, aspiration, and new structures of consciousness all mean some kind of expansion of the form which we call the human being. This kind of transformational leadership goes beyond just influencing the beliefs of followers to align with the leader’s own. It requires the leader’s own transformation, which as Wayne Dyer notes means going beyond the materialistic interpretation of the mind/body form8 and takes place in such ways that new structures of consciousness can gain access to and become better containers of higher spiritual energies. Traditional structures of consciousness include personal identity and ego development, while new structures of consciousness include integration of the unconscious, the collective unconscious and access to higher (transpersonal) consciousness.9 This spiritual evolution allows successive generations to be born with more capacities than previous generations. The role of business in this destiny is similar to that of other social-cultural 28 Conversely, expanding consciousness also serves to instill in people those same qualities that are beneficial to business and other organizations. In sum, value-added enterprises can benefit from these spiritual and psychological traits. They are generally higher-order traits, so over the first few centuries of business activities, managers tended to assume that workers were somewhat like machines: mere resources to apply to production. However, as the market became more complex, competitive, and rapidly changing, it became obvious that “workers” were not machines, that high performance meant everyone solving problems, and rapid change meant that people needed stronger integrity. If traditional, charismatic leadership and rigid centralism change into transformational and distributed leadership, then the psychological and spiritual integrity of each worker will became much more important. Laurence Prusak has recognized trust as one of the most important fundamental in organizational integrity and performance.11 Larry Reynolds has linked high trust to a strong demand for responsibility.12 The psychologies of self-actualization, transpersonal psychologies, and now advanced spiritual disclosures of the path of spiritual evolution with their new structures of consciousness are all becoming necessary to remain competitive13 because they result in the following characteristics: 1. Better workers, capable of total quality management. 2. Better managers, capable of distributing leadership Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Lorin Loverde throughout the organization. 3. Better leaders, capable of stepping forward with knowledge-based leadership with situational impact as needed for short-term projects and anticipation of emergent opportunities needed for long-term commitment. 4. Better team players, capable of overcoming tunnelvision and narrow self-interest. monarchies are overthrown, and religions wane. Most world leaders of previous eras made the mistake of trying to impose one principle to reshape the horizon of social reality.15 This attempt to move the world from one point is still a risk as business leaders influence world horizons, but the emphasis has shifted to constant improvement rather than one, eternal solution that is better left to religion. 5. More competitive companies, capable of responding to rapid changes in competition and market conditions. In the current era, for developed nations and newly emerging markets business employs the vast majority of the population, so most of people’s time, attention, sources and purposes of money are involved with business organizations. In our era, each person in the organization has to become like the first four characteristics, supported by new structures of consciousness that allow the characteristics to emerge from the inside. On the other hand, the old morality tried to impose obligations from the outside. Regarding the fifth characteristic, companies certainly have to become better to sustain competitive advantage and improve faster than their competitors. In the past that meant massive size, like the multinational corporations. Now it means worldclass competitiveness in present markets and the ability to anticipate new markets, as Claus Otto Scharmer stated: “The challenge is to develop the capacity for ‘precognition’, the ability to sense and actualize emerging potentials…before they become manifest in the marketplace.”14 The New Business Role Why are businesses taking on this role of cultural evolution now? Before, business was a minor aspect of society–in those eras the driving institutions were political, military, religious, and artistic. In past eras the regions expanded into empires through military conquest. Likewise, the political leaders in the form of despots or monarchs had such vast power that they could drive the society in the direction they desired. Also in the past, religious leaders could exert powerful influence because they could rely upon the faith people had in certain religious tenants. But empires collapse, Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 These purposes are most of people’s worldly satisfactions in the form of products, services, entertainment, leisure, tourism, and continued education that are either produced by or provided by business organizations. Business organizations have taken a leading role in research, so even the old distinction has been softened between pure research in the universities and applied research in companies. Individual companies have become corporate cultures. Corporations embody values that shape the members of that culture hour after hour, day after day, year after year, decade after decade. Finally, other social institutions are failing in the USA and leaving it to business organizations to take the social responsibility for a wider variety of functions, for example: • • • • • Supplementing for parents the daycare for children. Supplementing for parents and government the re-education for high school “graduates” who did not learn in school. Supplementing for social clubs and churches the provision of friendship and fellowship in company-based teams, clubs, and associations. Supplementing for religions the task of providing meaning in life and a basis for self-esteem. Supplementing for churches and charitable 29 �Business leadership and new structures of consciousness organizations the task of helping the community. Supplementing for government the responsibility for cleaning up pollution, maintaining social order, and promoting the state of international peace needed to allow business to be conducted in a normal fashion. Businesses have not taken on these externalities as a self-appointed task; most business people tried to avoid these as unwanted expenses. But businesses simply cannot function well if the children of their employees are in danger home alone, if the new employees cannot perform basic skills (like reading, writing, mathematics, and thinking), if employees are depressed from sitting home alone, if employees are alienated because their society ignores them, if the surrounding community is so dangerous and disruptive that people cannot get to work and company plants are at risk. A key question is how to link personal happiness to the value dimensions of work? We must recognize the social deficits of moneybased values in the ecology of the human species, such as dysfunctional families, many types of neurosis, and decadence. • Of course, businesses should take on the responsibility for curbing their own pollution, and soon they will have to take more responsibility for not exhausting environmental resources. However, businesses are also banding together to attack the larger problems of pollution and clean up in general since an uninhabitable planet will hardly make a good place to do business. In a word, many social institutions are failing in the advanced economies of developed countries like the USA. In many developing countries, they lack the material benefits but they still maintain the traditional values of family and community. Part of our world challenge is to reaffirm, on one hand, the foundations of humanity in the family with social cohesion while promoting, on the other hand, the prosperity that has typically come from specialization in advanced industrialization and an unfortunate breakdown of the family unit. We are already seeing 30 James O’Toole the beginnings of this bridging in the rising importance of teamwork, cooperation, trust and social capital. We cannot achieve business success at the price of family breakdown and personal dysfunction such as addition, decadence, aggressiveness, or suicide. As Patricia Laurent accurately summed up, we must also preserve the ecology of the human species.16 Business is an institution that is thriving and has the wealth and resources, has the time and attention of the people, so businesses are having to take over more and more social functions simply because in some countries there are not sufficient alternatives. James O’Toole has shown how the vanguard business leaders embrace this challenge to serve the common good: Says Levi’s Walter A. Hass, Jr.: ‘Business legitimacy is being questioned on two broad fronts–its conduct, structure, and attitude as an institution, and its performance as a supplier of goods and services to the public. In both areas…what the public hears and sees has created an atmosphere among them that can be described only as one of substantial and growing mistrust...Any American corporation–or American corporations collectively–can reach the end of the trail by failing to respond to the pressures of the Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Lorin Loverde sociopolitical world just as surely and just as fatally as by failing to respond to the pressures of the marketplace.’ ...In general, polls show that Americans feel corporations operate almost exclusively for the benefit of managers and stockholders. When asked who these corporations should serve, the vast majority of Americans say business should also operate for the benefit of customers, employees, and society as a whole.17 This is a view which leaders in world-class corporations recognize, as noted in the above quote about the need for a corporate raison d’être. Performance Options All of the business functions as well as the new social responsibilities of companies can be performed with at least two options as shown in Table I. All of the option-one items in the pairs described above are promoted by the new paradigm in business, what Belasen identified as leadership in the learning organization,18 and TQM; and they also serve the path of spiritual evolution.19 Belasen has also given us an extremely important insight into the balancing required since an organization sometimes requires flexibility and other times more control, equally sometimes it requires internal improvements and other times external market focus. All of Option Two, Minimum Ta b l e I . O p t i o n s f o r f u n c t i o n s a n d r e s p o n s i b i l i t i e s t o b e p e r f o r m e d i n b u s i n e s s Op tio n On e , H ig h P e rfo rma n c e O p t i o n Tw o , M i n i m u m P e r f o r m a n c e P r o m o t e t he hi g he r p u r p o s e o f s p i r i t ua l e vo l ut i o n Ig n o r e h i g h e r p u r p o s e s a n d c o n c e n t r a t e o n b us i ne s s g o a l s E nc o ur a g e a s e ns e o f D e m a nd t ha t e a c h m e r e l y " l o o k o ut f o r num b e r o ne " a nd s t r i ve f o r s e l f - i nt e r e s t i n c e nt r a l i ze d a ut ho r i t y s e r v i c e t o o t he r s E nha nc e c r e a t i v i t y t hr o ug h e d uc a t i o n a nd e m p o w e r m e nt i nd i vi d ua l l y a nd t he l e a r ni ng o r g a ni za t i o n c o l l e c t i ve l y Ig n o r e c r e a t i v i t y b y i m p o s i n g r u l e s , r e g ul a t i o ns , e nc r us t e d l a w s , t r a d i t i o ns , a nd r e s t r i c t i o ns In f u s e l i f e w i t h m e a n i n g t h r o u g h c h a l l e n g e s t o i m p r o v e , g r o w, a n d t r a n s f o r m C o nc e nt r a t e o n t he r o t e , r o ut i ne , a nd r e p e t i t i ve m e c ha ni c a l p r o c e d ur e s E m p o w e r p e o p l e t o c h a n g e a n d g r o w, p r o vi d i ng t he ne c e s s a r y p r e p a r a t i o n a nd s up p o r t , i nc l ud i ng a n e nvi r o nm e nt o f t r us t a nd r e s p o ns i b i l i t y C o ns t r a i n p e o p l e t o c o nt i nue t o p e r f o r m t he s a m e t a s k s e ve n i f t he y b e c o m e c r ys t a l l i ze d i n r o ut i ne , p r e d i c t a b l e , f unc t i o na r y w o r k P r o m o t e t e a m w o r k a nd c o o p e r a t i o n t hr o ug h ho r i zo nt a l i nt e g r a t i o n Is o l a t e p e o p l e i n s p e c i a l i z e d a n d v e r t i c a l l y s e g m e nt e d f unc t i o ns a nd d e p a r t m e nt s E xp a nd i nf o r m a t i o n, d i s t r i b ut i ng i t t hr o ug h b e t t e r k no w l e d g e m a na g e m e nt s ys t e m s a nd c o m m uni c a t i ng w i t h a u t h e n t i c d i a l o g u e , i nc r e a s i ng t he b a s i s f o r t r us t a nd o p e n e xc ha ng e H i d e i nf o r m a t i o n, r e d uc e c o m m uni c a t i o n t o a ne e d - t o - k no w b a s i s , l e a vi ng p e o p l e i s o l a t e d , d e c r e a s i ng t he b a s i s f o r t r us t b ut p r e ve nt i ng p e o p l e f r o m e xp l o i t i ng a ny c o m p a ny s e c r e t s C o nt r i b ut e p h i l a n t h r o p i c a l l y w i t h ti me , m o n e y, a n d e x p e r t i s e t o t h e c o m m o n g o o d f o r a s us t a i na b l e e nvi r o nm e nt a nd ha r m o ni o us p l a ne t a r y c o m m uni t y R e t a i n p r o f i t s f o r s e l f - i nt e r e s t e d p ur p o s e s o r na r r o w l y c o nc e i ve d p r o f i t m a k i ng , s uc h a s o nl y s ha r e ho l d e r i nt e r e s t s S t r e n g t h e n i n t e g r i t y a n d q u a l i t y, l i s t e n t o c r i t i c i s m , us e f a i r p r o c e s s e s t o i nvo l ve a l l c o nc e r ne d i n t o ug h d e c i s i o ns S t r e ng t he n m a s s a nd e c o no m i e s o f s c a l e , vi e w q ua l i t y a s a d i f f i c ul t e xp e ns e , l o o k f o r s ho r t c ut s , s up p r e s s c r i t i c i s m , m a k e t he t o ug h d e c i s i o ns a nd i m p o s e t he m Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 31 �Business leadership and new structures of consciousness Performance, retard spiritual evolution even though they may temporarily promote individual welfare and impose organizational control. Option One, High Performance, can serve the common good, but an exclusive emphasis on economic growth in Option One might doom humanity to destruction of society, destruction of the life-sustaining environment, and destruction of the human spirit. expansion of the Performance Option One will not depend upon romantic altruism but on the competitive advantage gained in world markets. There already exists a basis in current (vanguard) practices for business to promote their competitive advantage and in that process also promote ecological security20 and spiritual evolution. But it is at a crossroads and capitalism as a system could, by the choices made by its business leaders, pursue either option. CAPITALISM AT THE CROSSROADS Gradually, business leaders will learn new and better ways to articulate this fourth purpose of the company. The idea of serving spiritual evolution is indeed too large, too abstract a concept for most of the people in society to understand as an idea. Capitalism as a system is at a crossroads. In the past, it did give great solace to the forces of extreme selfishness on the planet by emphasizing the options of unrestrained growth and has as a result brought us today to a world crisis with high risks and much misery along with its not-too-well distributed material benefits. Capitalism as a system (and business enterprises functioning in it) has not yet by the 21st Century changed to pursue the Option One in mass. The vast majority of the enterprises still pursue the Minimum Performance Option Two, and humanity on a planetary scale suffers the consequences of businesses remaining selfish, centralized, and irresponsible. The vanguard business people are recognizing that the old order has too many risks in itself, especially risks of ecological collapse and/or world revolution, terrorism or paranoia about the dark side of globalization that can reject and attack the worst aspects of the capitalist system. Therefore, the vanguard business people are searching for ways to support necessary personal growth, the common good, and spiritual evolution. The Vanguard Performance Option One is already being pursued by an important number of businesses. These are vanguard enterprises that lead the way to a very different kind of capitalism–if they become the new standard. Again, a major reason for the future 32 Embodiment of Purpose Everyone can understand the specific positive options which businesses can take by using the new paradigm. Instead of wrestling with abstractions, these kinds of concrete actions promote a tangible and attractive version of the more abstract idea of spiritual evolution. Religion can be a powerful vehicle for transcedent purposes as long as it does not become fanatical or a cult-like denial of free will. Here is what I call the opportunity for another era: the Catholic spirit and the ethics of Capitalism. A local exemplar in Monterrey, Mexico, is Juan Guadalupe Marcos Giacoman, founder of Lambi, S.A. de C.V. An international example with an Eastern approach is Konosuke Matsushita, founder of21 the world-wide company Matsushita Electric, Ltd. In this fashion, spiritual aspirants in businesses can seize the moral high ground and offer a transcendent purpose to people in very concrete ways: through enhancement of creativity, innovation, personal growth, learning, flexibility, cooperation, trust, and the many other qualities developed in the new paradigm for business. Business does not lead culture directly by imposing a functional style or a marketplace standard of value; business will lead culture indirectly by supporting the new structures of consciousness. Art and beauty will Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Lorin Loverde obtained off the planet (e.g., asteroid mining, etc.), off-planet cities (e.g., space stations and other planets), as well as new technologies to optimize other materials (e.g., nanotechnology and materials research). Konosuke Matushita. change when the people of the culture appreciate spiritual growth. This will help the appreciation and support for the arts, which is needed as Gabriel Zaid pointed out: on one hand it is not fair for society to expect the artists to support their work only through personal sacrifice, but on the other hand the current marketplace is too tied to tradition to be able to appreciate leading-edge art.22 New structures of consciousness will value and purchase new types of art. Moral Choice The new paradigm for business supports a global consciousness. Part of the question is whether these global companies give people an illusion of an achievable standard of living that the planet cannot support if extended outside highly developed countries to the rest of the world. Surely, sustainability will not allow all nations to have the same standard of living as the USA if we are limited to the resources of the planet. There are too many people. Thus, responsible growth includes alternative technologies (with alternative sources of energy), material resources Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 If all of these alternatives fail, the direction of spiritual evolution has to be prepared to make the moral choice of reducing consumption by the privileged few in order to share with the underprivileged many. On the basis of materialism and self-interest, this option seems impossible; however, the key to the NPC is that our directionality is away from mere self-interest towards the common good. If we do not even believe in the possibility of spiritual evolution, then individual paranoia can overcome the progressive desire to serve human welfare and reassert the regressive desire that each of us falls back to “looking out for number one,” drawing us back to the triumph of the terrorist, the devotion of the fanatic, the will of the despot and the war of all against all. Businesses will improve their operations by promoting spiritual evolution and will gain competitive advantage because spiritual evolution also supports decentralized organizations that empower distributed leadership for flexible response to dynamic markets. In the process of improving their operations, business leaders can also find more creative options to lead us towards the common good, support new structures of consciousness and go even further to envision the highest good. In sum, my thesis is that strong transformations of structures of consciousness will benefit future worldclass competitiveness. Inherent in this level of competition is a strong orientation to the good. REFERENCES 1. Loverde, Lorin, «Business Leadership and Higher Purpose,» Ingenierias: Revista de Divulgación de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, México , Vol. 5, No. 14 . 33 �Business leadership and new structures of consciousness 2. Weber, Max, The Protestant Ethic and the Sprit of Capitalism, Charles Scribner’s Sons, New York: 1958. 12. Reynolds, Larry, The Trust Effect: Creating the High Trust High Performance Organization, Nicholas Brealey Publishing, London: 1997. 3. Op. cit., Loverde, Ingenierias, Vol. V, No. 14. 13. Op. cit., Loverde, Lorin, “Psychological and Moral Foundations” Ingenierias, Vol III, No 7. of Organizational Development,” Ingenierias, UANL, Vol. III, No. 7, April, 2000 (http://www.uanl.mx/ publicaciones/ingenierias) 4. Loverde, , Lorin, “Psychological and Moral Foundations of Organizational Development,” Ingenierías, UANL, Vol. III, No. 7, April, 2000 (http://www.uanl.mx/publicaciones/ingenierias) 5. Levey, Joel and Michelle Levey, “Wisdom at Work: An Inquiry Into the Diumensions of Higher Order Learning,” in The Learning Organization: Developing Cultures for Tomorrow’s Workplace, edited by Chawla, S., and Renesch, Jorh, Productivity Press: Portland, Oregon, 1995. 6. Belasen, Alan T., Leading the Learning Organization, Communication and Competencies for Managing Change, State University of New York Press, Albany: 2000, p. 405. 7. Ray, Michael and Alan Rinzler, eds, The New Paradigm in Business: Emerging Strategies for Leaders and Organizational Change, Jeremy P. Tarcher Books, Putnam Publishing Group, New York: 1993. 8. Dyer, Wayne W., You’ll See it When You Believe It, William Marrow and Company, Inc., New York: 1989. 9. Op. cit., Loverde, Ingenierias, Vol. III, No. 7 10. Nonaka, Ikujiro, “The Knowledge Creating Company,” Harvard Business Review, Nov-Dec 1991. 11. Prusak, Laurence, and Don Cohen, “How To Invest in Social Capital,” Harvard Business Review, June, 2001. Note, I have found Mexican companies have well developed social capital, implying that developed nations have gone too far with the “scientific management” of Theory X that preferred control over relationships. We need the head and the heart. 34 14. Scharmer, Claus Otto, “Self-transcending Knowledge: Sensing and Organizing Around Emergent Opportunities,” Journal of Knowledge Management, Vol. 5, No. 2 (www.emerald-library.com) 15. Loverde, Lorin, “Western Civilization on Trial,” Main Currents in Modern Thought, 29:2, December, 1972, reprint of presentation to the American Association for the Advancement of Science. 16. Laurent Kullick, Patricia, “La separación familiar,” El Norte, 1 Feb 2001, p. 7A. (www.elnorte.com) 17. O’Toole, James, Vanguard Management: Redesigning the Corporate Future, Double Day & Co., Garden City, NY: 1985, p. 340-341. 18. Op. cit, Belasen, p. 34ff. 19. Op. cit., Loverde, Ingenierias, Vol. 3, No. 7 20. Zey, Michael G., Seizing the Future: How the Coming Revolution in Science, Technology, and Industry Will Expand the Frontiers of Human Potential and Reshape the Planet, Simon & Schuster, New York: 1994. 21. Matushita, Konosuke, Not for bread Alone: A Business Ethos, a Management Ethic, PHP Institute, Inc., Kyoto, Tokyo, Japan: 1984 22. Zaid, Gabriel, “Dinero Para La Cultura,” Letras Libres, Jan 2002, No. 37, p. 12 (www.letraslibres.com) Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Algunas reflexiones sobre el profesor de ciencias a nivel superior Manuel Rojas Garcidueñas* Presenciamos profundos cambios en las universidades. No hay qué temer; los hubo en el racionalismo del siglo XVIII y en el XIX por la Revolución Industrial. Pero el concepto básico debe sostenerse: la universidad fue creada para la preservación y el avance del conocimiento. Si se cree en el valor de la ciencia para el bienestar de la humanidad, no habrá duda de la importancia de preservar la universidad, cuya figura central es el profesor. Es imposible discutir la problemática del profesor en pocas páginas, pero no será ocioso hacer algunas reflexiones al respecto. “La universidad es lo que sus profesores son”, es frase a menudo interpretada como “la universidad es tan buena o mala según lo sean sus profesores”; cierto, pero tan obvio que no valdría la pena decirlo. El significado oculto es que los propósitos de la institución se identifican con los de sus miembros en procurar la preservación y el avance del conocimiento. A diferencia de una empresa, donde cada empleado tiene motivaciones personales y la institución debe de alguna manera, encausarlos o aun constreñirlos. De aquí nace la libertad académica bien entendida, pues nadie sabrá mejor que el profesor cómo graduar la importancia de los tópicos en sus cursos, qué metodología es la más apropiada en cada caso, hacia donde orientar sus investigaciones. Él es quien más se preocupará por cumplir los fines institucionales de preservar y avanzar el saber. Tampoco está sujeto al secreto industrial: comunica sus logros en congresos y revistas y expresa sus juicios de manera libre. Tendrá deberes: cumplimiento de programas, exámenes, reportes, pero ello estará acorde con su propósito personal. No hay institución que brinde una libertad comparable a la académica pues es función de la universidad “crear una atmósfera donde los estudiantes descubran sus intereses” (Commoner 1). Bien dice Farson2 que la pregunta ¿Funciona bien? ¿Es útil? no se hace ♦ Publicado en la revista Ciencia UANL, Vol. V. No. 1, Enero-Marzo 2002. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 acerca de cosas realmente importantes como “un noviazgo, una sinfonía o una educación universitaria”, sino de cosas no muy importantes como “productos o programas de entrenamiento”. Actualmente parece haber confusión en el propósito del posgrado, que no pocas veces se toma como una preparación en un área profesional especializada; lo es por cierto, pero es un nivel universitario superior que debe comunicar una mayor comprensión y visión crítica de la ciencia, y una apertura de la mente al pensamiento objetivo, lógico, propio de la ciencia. Es tarea de los profesores evitar que el posgrado se desvirtúe, pasando a ser una especialización y a veces un mero entrenamiento. Existe ahora preocupación por el aspecto cultural de los alumnos, y es plausible. Pero debe considerarse que ser culto significa haber estructurado los valores y conocimientos en un proyecto de vida y tener la capacidad de entender e insertarse en la sociedad, en el lugar y tiempo en que se vive. En el mundo actual la ciencia es un elemento cultural imprescindible, pues vivimos inmersos en la tecnología. Si el profesor es como debiera serlo- un hombre culto, formará discípulos cultos insensiblemente, «de paso» por así decir* Profesor Emérito del ITESM y miembro de la Academia Mexicana de Ciencias. 35 �Algunas reflexiones sobre el profesor de ciencias a nivel superior lo, en la exposición de su curso. Realmente es el conjunto universitario, alumnado y cuerpo docente, el que actúa cultivando y educando, pues «al adiestrar la inteligencia adiestra la voluntad, disciplinando al individuo como un todo» (Blanshard3). La universidad es lo que sus profesores son. Si en el cuerpo docente prevalecen los «escaladores», que solamente se preocupan por el ascenso en la administración, o los que toman la academia como un paraguas que los libra de la lucha por la vida, o quienes, como los presos, van tachando los días que faltan para la jubilación, la universidad será como la mítica de Winnemac: «una fábrica productora de hombres y mujeres que llevan vidas morales, son sociables, son emprendedores en los negocios y de vez en cuando mencionan libros que ya se sabe que no tienen tiempo de leer» (Lewis4 ). Un profesor de ciencias a nivel superior precisa de un conocimiento profundo y actualizado de su materia y tener una doble lealtad: a su institución y a su profesión. Debe sujetarse a cierta disciplina institucional sin duda, pero siempre deberá ser un profesional de su rama. Un profesor de la Sorbona asevera: «El mito de la pedagogía general resulta de una transposición abusiva de la enseñanza primaria a la superior y ha causado estragos, al persuadir que el método de enseñanza es más importante que el contenido de la instrucción» (Kourganoff5). Podría atestiguar con ejemplos observados en mis años de magisterio la verdad de este aserto. Dos peligros acechan al profesor. El primero es la obsolescencia o «fosilización». Cada semestre enfrenta un nuevo grupo que ignora la materia y forzosamente debe repetir información; si no cuida de incluir los conocimientos recientes, aun cuando no sean muy importantes o relevantes para un curso básico profesional, al cabo de unos años recitará cada semestre conocimientos quizá obsoletos o tan conocidos que han pasado a ser tema de niveles educativos inferiores. 36 El segundo peligro es la vanidad. Muchas universidades mexicanas no pueden contar con un amplio cuerpo docente, teniendo solamente un especialista en cada campo específico de ciencia. Sin duda los colegas de otras áreas respetarán el saber del especialista, quien se sentirá cada vez más seguro de sus juicios y aun de sus opiniones y llegará a creerse un gran pensador que al hablar ilumina a la humanidad, por lo cual se cierra a toda objeción e incluso (y he conocido casos) a los nuevos métodos y conocimientos. Para prevenir estos peligros lo mejor es que el profesor no deje de ser un miembro de su profesión, perteneciendo a sociedades científicas, subscribiéndose a revistas de su campo y manteniendo contacto con sus colegas en otras instituciones. También es necesario acudir a cursillos de actualización, sean internos o externos, así como a congresos, si es posible como ponente, o al menos como asistente interesado. Si tiene proyectos de investigación debe publicarlos en revistas adecuadas. En tales situaciones sus juicios serán confrontados y discutidos, compartirá dudas y así su autoestima tomará un nivel adecuado, y su profesionalidad se verá estimulada. Para cumplir su misión de hacer avanzar el conocimiento, la universidad debe investigar; sin embargo, es discutible que todo profesor deba involucrarse en investigación para lograr reconocimiento y promoción en salario o jerarquía, sobre todo a nivel de li- Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Manuel Rojas Garcidueñas cenciatura. La investigación puede ligar al recinto académico con el mundo exterior de la explotación racional de recursos, la producción industrial o agrícola, etc. , cuando se tienen proyectos de ciencia aplicada y de resultados más o menos acorto plazo. Participar en este tipo de proyectos puede ser muy ventajoso para el profesor, pero existen también proyectos de ciencia básica muy valiosos; aunque ahora, por el desarrollismo, se vean un tanto despreciados. No puede haber tecnología de avanzada o desarrollo de las aplicaciones, si se carece de ciencia básica: por eso es básica. Si por sus objetivos muchas instituciones oficiales deben abocarse a resolver los problemas inmediatos de la sociedad, toca a las universidades enfrentar otros problemas quizá no de urgente resolución, pero sí de importancia para el desarrollo del saber. Price6 diferencia entre gran ciencia y pequeña ciencia. La primera se dirige a temas amplios y complejos a veces de gran impacto social, que exigen una estrategia de planeación, la participación de diversos especialistas y generalmente mucho dinero. La pequeña ciencia ataca problemas específicos, pero de valor científico, quizá poco relevantes en sí mismos, pero que al encajar con otros representan un real avance en el conocimiento y que no son muy costosos. Si no hay patrocinio para proyectos de gran ciencia, el profesor siempre encontrará tópicos de pequeña ciencia que puede atacar con la ayuda de algunos alumnos y con poco presupuesto. En todo caso, debe permitirse que el profesor elija los objetivos de su investigación, pues sin libertad difícilmente habrá la creatividad que la investigación demanda. universidad, lo que es una manera de investigar, y desmentirían el juicio denigratorio, según el cual los que saben cómo hacer están en trabajo profesional y los que no saben están enseñando. El tópico de la investigación se liga, para el profesor, con el de la tesis, pero esto queda fuera del alcance de este artículo; el tópico está revisado en un artículo anterior.7 REFERENCIAS 1. Commoner, H. S. Is the university to blame? En: Hard Rains. Ed. R. y Disch y B. Schwartz. Prentice Hall Englewood Cliffs. 1970. 2. Farson, R. Of the world in 1984. En Hard Rains op. cit. 3. Blanshard, B. Los valores; estrella polar de la educación. En: Fines de la Educación Superior. UTEHA. México. 1963. 4. Lewis Sinclair. Arrowsmith. Random House. New York. 1925. 5. Kourganoff, V. La cara oculta de la universidad. EUDEBA (Edit. Univ. de Buenos Aires). 1972. 6. Price, D. J. Hacia una ciencia de la ciencia. Ariel Barcelona. 1973. 7. Rojas Garcidueñas M. Consideraciones sobre la tesis profesional. CiENCiA UANL III(1):21-24. (enero-mayo 2000). El profesor que investiga cumple cabalmente la misión de la universidad y se libra del peligro de la «fosilización». Es también un ejemplo para los alumnos, motivándolos no solamente con sus palabras, sino con sus acciones. Sin embargo, hay excelentes profesores que no sienten el impulso de encontrar cosas nuevas; sería muy deseable que participaran en asesorías técnicas profesionales en su área fuera de la Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 37 �Nucleación y crecimiento unidimensional Parte I: El modelo y su validación Virgilio A. González G.* Carlos A. Guerrero S., Juan A. Aguilar G.* Abstract The development of a one dimension simulation model of nucleation and growth phenomena was done. The model is validated under the scope of the shape of growing curves, the effect of heterogeneous nucleation and the Avrami-Jonson-Mehl equation. The results of the simulation show deviations from de Avrami model that could be taken as imprecision of the model. Keywords: Nucleation, growing, model, Avrami, simulation. INTRODUCCIÓN Innumerables fenómenos físicos, químicos y biológicos se desarrollan mediante un proceso de generación de puntos aislados que crecen paulatinamente, adoptando formas bien definidas hasta cubrir parcial o totalmente el volumen o la superficie donde se desarrollan; algunos ejemplos importantes son: la corrosión de metales, las infecciones en organismos, y la solidificación o cristalización de algunos materiales. Es obvio que la comprensión de dichos fenómenos es de vital importancia en el desarrollo tecnológico de las diversas áreas del conocimiento, ya que implica prever tiempos de fallas en materiales debido a la corrosión, conocer con precisión los tiempos de desarrollo de algunas enfermedades infecciosas o controlar, durante el procesado o transformación las propiedades de los materiales mediante el manejo de su morfología de cristalización. Este trabajo está enfocado al fenómeno de nucleación y crecimiento de cristales para formar granos (metales y cerámicos) o esferulitas (principalmente en polímeros), morfologías que son un factor importante en las propiedades mecánicas que adquieren los materiales. Nuestro interés es esclarecer conceptualmente el fenómeno hasta llegar a modelar la formación de granos o esferulitas en tamaño, número, forma y tiempo de cristalización. 38 Los resultados de este modelo fenomenológico permitirían mejorar los modelos de crecimiento fractal. En esta primera parte se describe el modelo utilizado y el desarrollo del simulador. En una segunda parte se analizarán los resultados de las simulaciones realizadas. ANTECEDENTES Cinética de nucleación y crecimiento Las isotermas de cristalización de cualquier material, expresadas como la fracción volumen de material cristalino “φ(t)” en función del tiempo “t” tienen forma de “S” y el modelo más aceptado para descri1-3 birlas es el de Jonson-Mehl-Avrami, conocido simplemente como el modelo o la ecuación de Avrami, el cual se expresa mediante la ecuación 1: ln (1-φ(t)) = -ktn * (1) Doctorado en Ingeniería de Materiales. F.I.M.E. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Virgilio A. González G., Carlos A. Guerrero S., Juan A. Aguilar G. Dimensionalidad del crecimiento Unidimensional Bidimensional Tridimensional Modo de Nuc. Hetero Homo Cte. de velocidad «k» (A )ρ n Gl «n» 1 (A 2 )Gn Gl 2 Hetero Homo (πE )ρ nGl2 (πE 3)GnGl2 2 Hetero (4π 3 )ρ n Gl3 3 Homo (π 3)G n Gl3 4 3 Tabla I. Valores teóricos o ideales de las constantes de la función de Avrami.4 Donde: A es el área tranversal de la barra en crecimiento, E el espesor del disco, ρn la densidad de nucleación, Gn la rapidez de nucleación y Gl la rapidez de crecimiento lineal de la morfología. En esta expresión, “k” se conoce como la constante de velocidad (aunque debería ser de rapidez) y “n” como el exponente de Avrami, el cual se relaciona con la geometría de crecimiento según se reporta en la tabla I. En esta tabla podemos hacer varias observaciones y precisiones, Primero, el carácter homogéneo o heterogéneo de la nucleación se refiere a que si los núcleos se formaron todos al mismo tiempo al inicio de la cristalización debido a alguna perturbación energética, v.g. ondas de transcurso de la cristalización por efecto exclusivamente de las variables termodinámicas (cristalización homogénea), en este último caso se asume que la rapidez de formación de núcleos “Gn” es constante. Segundo, la dimensionalidad del crecimiento se ejemplifica en la tabla I mediante una barra de sección transversal circular, un disco y una esfera, sin embargo éstas pudieran tener otras geometrías como barras de sección transversal cuadrada, Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 Fig. 1. Ejemplos de diferentes geometrías creciendo en una, dos o tres dimensiones. paralelepípedos, cubos o bien figuras de geometría compleja. En la figura 1 se ejemplifica lo antes dicho. Como se puede apreciar en la figura 1, la geometría del cristal en crecimiento no es determinante de su dimensionalidad, y además las ecuaciones que determinan la constante de rapidez (tabla I), pueden ser generalizadas según las ecuaciones 2 y 3 k = K g ρ nGln k = K g GnGln +1 Nuc. Heterogénea (2) Nuc. Homogénea (3) donde Kg es una constante geométrica que depende de la forma de los cristales y n es la dimensionalidad del crecimiento y que toma valores de 1 para crecimiento unidimensional, 2 bidimensional y 3 tridimensional. Esta dos ecuaciones cubren todas las posibilidades mostradas en la tabla1. Si además definimos “ϕ” como una variable relacionada al tipo de nucleación y que toma el valor de 0 para nucleación heterogénea y 1 para nucleación homogénea, entonces las ecuaciones 2 y 3 las podemos 39 �Nucleación y crecimiento unidimensional Parte I: El modelo y su validación escribir como una sola expresión según la ecuación 4: (4) k = K g ρ n1−ϕ Gnϕ Gln por lo que la ecuación 1 la podemos escribir como: (5) ln(1 − φ (t )) = − K g ρ n1−ϕ Gnϕ Glnt n+ϕ Esta última expresión, tiene la ventaja de hacer una nueva consideración en vías de generalización. Nos referimos a la existencia o ausencia de homogeneidad de la nucleación. De acuerdo a lo que se ha tratado hasta ahora, el valor de ϕ sólo puede tomar valores de 0 y 1; 0 cuando hay una gran perturbación que provoca la formación de una cantidad determinada de núcleos primarios (r n ), aunado a una rapidez de nucleación homogénea suficientemente lenta (Gn pequeña) como para que no se formen nuevos núcleos en el transcurso de la cristalización. El valor de ϕ es 1 en otro caso extremo, cuando no hay formación de núcleos sobre impurezas, agentes de nucleación u otras perturbaciones y por lo tanto todos los núcleos se forman en el transcurso de la cristalización, teniendo como fuerza directora las variables termodinámicas. Fig. 2. Modelo de nucleación heterogénea y crecimiento unidimensional. a) muestra sin núcleos, b) formación de núcleos, c) crecimiento de núcleos, d) representación en “conos de tiempo” etapa de la cristalización (b en la figura 2) y su crecimiento se aprecia en los diferentes tiempos, variable que está representada en las ordenadas (c en la figura 2), este desarrollo de la cristalización se puede representar con lo que se conoce como “conos de tiempo”5 (figura 2d), simplificando así considerablemente el análisis. EL MODELO Ahora podemos plantear la existencia de casos intermedios, es decir situaciones en las que además de formarse núcleos primarios sobre heterogeneidades, todos ellos al inicio de la cristalización, también se forman nuevos núcleos de carácter homogéneo en el transcurso de la cristalización. En este caso es de esperarse que la variable ϕ definida anteriormente tome valores fraccionarios, esto es: 0 < ϕ < 1. En una muestra unidimensional de longitud “1”, se formarán “N” núcleosa un tiempo inicial “t0”; en todas las posiciones de la muestra hay la misma posibilidad de que se forme un núcleo. La rapidez lineal de crecimiento “G1” de los núcleos en la dirección “1i” está dada por la ecuación 6: (6) G = d (l ) d (t ) = ∆l ∆t Para demostrar esta hipótesis se puede plantear un modelo computacional de los fenómenos de nucleación y crecimiento. Para simplificar el problema se limita el crecimiento a una sola dimensión, así tenemos núcleos que se forman como puntos que crecen como segmentos de rectas sobre una muestra también unidimensional, es decir sobre una recta (figura 2). En esta ecuación, ya que todos los núcleos crecen a la misma velocidad, se elimina el subíndice “i” que representa a cada núcleo en particular. De esta forma, la longitud de cada núcleo a un tiempo t > t0 está definido por la ecuación 7: En esta figura se grafica sobre un segmento de recta (recta a) los núcleos que para el caso de nucleación heterogénea se forman al mismo tiempo en la primera 40 l li = Gl (t − t0 ) = 1 2 Gl t + 1 2 Gl t (7) En esta última expresión el tiempo inicial es cero (t 0 = 0) y se ha dividido en la suma de los dos Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Virgilio A. González G., Carlos A. Guerrero S., Juan A. Aguilar G. segmentos de líneas a partir del centro de crecimiento (figura 3). mos, respectivamente. La fracción de longitud de la muestra cubierta al tiempo “t” por los cristales en crecimiento “φ(t)”, está definida por la ecuación 10: N φt = ∑l i (10) i =1 l La simulación concluye al momento en que se cubre toda la muestra con los cristales en crecimiento, es decir cuando φ(t)=1. La figura 4 muestra el diagrama de flujo de la simulación. Fig. 3. Esquema de formación y crecimiento de dos núcleos. En la figura podemos apreciar como a t0=0 se forman dos núcleos (n1 y n 2) que crecen a una velocidad constante de tal suerte que al tiempo t1 su tamaño se puede calcular mediante la expresión de la ecuación 7, pero que una vez que chocan entre sí el cálculo se tiene que hacer mediante la expresión de la ecuación 8: l1 = l2 = 1 2 Gl t + 1 2 x2 − x1 (8) Así mismo, si un núcleo n2 ya no crece debido a que ya ha chocado por ambos lados con los núcleos n1 y n3, su tamaño se calcula mediante la ecuación 9: l2 = 1 2 x2 − x1 + 1 2 x3 − x2 (9) Ahora podemos plantear el modelo de simulación de la siguiente manera: una muestra unidimensional de longitud “l” en la cual a tiempo t0=0 se forman N núcleos en posiciones al azar, teniendo todas ellas la misma probabilidad de que se forme un núcleo; en seguida cada núcleo crece con el tiempo en forma unidimensional un tamaño l i , definido por las ecuaciones 7, 8 o 9 según: a) no choque con otro núcleo o con los límites de la muestra, b) choque solo por uno de sus extremos o c) choque por ambos extre- Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 Fig. 4. Diagrama de flujo del simulador unidimensional de nucleación y crecimiento. Del esquema sólo es necesario mencionar que para la generación de núcleos al azar se utilizó una función que genera los números en base al reloj de la computadora, para la ordenación se tomó como referencia las distancias de los núcleos a uno de los extremos de la recta representando la muestra y para el graficado se escaló la posición y tamaño para una resolución de 640 pixels (unidad de longitud) y 700 pixels (unidad de tiempo). 41 �Nucleación y crecimiento unidimensional Parte I: El modelo y su validación RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la figura 5 se presentan los resultados de simular la nucleación y el crecimiento con las diferentes variantes posibles en cuanto a tipo de nucleación (homogénea, heterogénea o ambas), y delimitando las fronteras de la muestra en las posiciones 0 y 1 o bien muestras de longitud infinita, en donde el extremo de la derecha se supone como conectado al extremo de la izquierda, es decir, podemos imaginar estas muestras como un alambre en forma de anillo, en el cual está sucediendo el fenómeno estudiado, por ejemplo corrosión o bien cristalización. La geometría y las condiciones de operación usadas en la simulación fueron: a)longitud de la muestra l =1, velocidad de crecimiento Gl = 0.003, rapidez de nucleación Gn=0.003, densidad de nucleación rn=42 en nucleación heterogénea y rn=10 cuando coexisten ambos tipos de nucleación. La figura 5 muestra que nuestro simulador está funcionando correctamente, observando que en las simulaciones de nucleación heterogénea (figuras 5a y 5b), todos los núcleos se forman al inicio de la simulación inician a (t = 0). En nucleación homogénea (figuras 5c y 5d) se inicia con un núcleo y el resto se va for- Fig. 5. Simulación de nucleación y crecimiento considerando nucleación heterogénea con rn=10. a) para una muestra acotada, b) para una muestra infinita. 42 mando conforme transcurre el tiempo (los conos inician a diferentes tiempos). Y en las simulaciones donde coexisten ambas formas de nucleación (figuras 5e y 5f) a tiempo cero se forman los 10 núcleos esperados (rn=10) y paulatinamente se forman los demás. Además observamos cómo en las muestras acotadas (figuras 5a, 5c y 5e), los núcleos de los extremos se ven impedidos de crecer por los límites de la muestra, mientras que en las simulaciones donde se consideran muestras infinitas (figuras 5b, 5d y 5f), los núcleos de cada extremo siguen creciendo después de alcanzar el “límite” de la muestra, apareciendo en el extremo contrario hasta chocar con el núcleo en crecimiento más próximo. Otra observación interesante en la figura 5 es que en la nucleación heterogénea (figuras 5a y 5b), la “cristalización” tarda más en completarse (llegar a ft=1), que en las simulaciones donde interviene la nucleación homogénea, fenómeno observable en experimentos de cristalización. Las curvas de las gráficas de fracción de llenado de la muestra por los núcleos (φ(t)) vs. tiempo (t) corresponden a isotermas en la mayoría de los fenómenos de nucleación y crecimiento, y la forma típica de estas isotermas es de una “S”. Como se puede apreciar en la figura 6, los resultados de este modelo tanto Fig. 6. Curvas de nucleación y crecimiento (“isotermas”). Simulación con 30 repeticiones de simulación con Gl = 0.003, a) Nucleación heterogénea con rn=42 y b) Nucleación homogénea con Gn = 0.003 todas con muestra acotada. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Virgilio A. González G., Carlos A. Guerrero S., Juan A. Aguilar G. para nucleación homogénea (figura 6b) como heterogénea (figura 6a) tienen forma de “S” y además se aprecia cómo es que la nucleación heterogénea resulta en tiempos menores necesarios para completar el fenómeno, (para alcanzar φ(t) = 1). Para validar mejor el modelo, ajustamos nuestros datos a la Ecuación 1, graficando ln(-ln(1-φ(t)) v.s. ln(t), esta gráfica se muestra en la figura 7, donde se puede apreciar que la linealidad sólo se mantiene a tiempos cortos, y además la pendiente de las rectas ajustadas por mínimos cuadrados tienen una desviación positiva de los valores esperados (Los resultados se muestran en la misma figura 7), el exponente de Avrami calculado es n=1.2 para las simulaciones de nucleación heterogénea donde de acuerdo a la tabla I debería ser n = 1 mientras que para la nucleación homogénea el resultado es n = 2.29 cuando según la tabla I debería ser 2. Estas desviaciones son generalmente aceptadas en experimentos de caracterización de la cristalización de materiales y suelen redondearse a 1 y 2 respectivamente. Como se verá en la segunda parte de este artículo, estas desviaciones son reales y no debieran ser despreciadas al redondear al entero más cercano. En la segunda entrega se utilizará este modelo de simulación para analizar estas desviaciones haciendo un análisis más detallado y proponiendo un modelo alternativo donde el ajuste a los resultados sea más exacto. CONCLUSIONES Se desarrolló un modelo de nucleación y crecimiento unidimensional confiable, el cual tiene como parámetros el tipo de nucleación (homogénea o heterogénea), el tipo de muestra (acotada o infinita), la densidad de nucleación y la velocidad de crecimiento lineal. El modelo puede ser útil en el análisis de los fenómenos de nucleación y crecimiento y sus desviaciones de la función de Avrami. BIBLIOGRAFÍA 1. Jonson W.A and Mehl R.F., Trans. Amer. Inst. Minning Met. Eng., V135, 426, (1939). 2. Avrami M., J. Phys. Chem. V7, 1103, (1939). 3. Avrami M., J. Phys. Chem. V8, 212, (1940). Fig. 7. Curvas de Avrami. Simulación con 30 repeticiones y Gl = 0.003, a) Nucleación heterogénea con rn=42 y b) Nucleación homogénea con Gn = 0.003 todas con muestra acotada. Se indican las ecuaciones de ajuste por regresión lineal. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 4. Elías. H., Macromolecules Vol. 1, Ed. Plenum Press. New York 1977. 5. Carter W. C., Lecture notes on Nucleation and Grow, Department of Materials Sciences and Technology, MIT. 43 �Calibración de transductores de fuerza de dos componentes en proceso de torneado Francisco Mata Cabrera* Abstract This article summarizes the basic methodologic aspects and the conclusions of a research project conducted at the Polytechnical University School of Almadén (Spain) to develop a procedure of measurement of the tangential and axial components of the cut force in operations of turning based on extensometric techniques. In particular, the foundations of the method will be exposed and applied on a model of dynanometer that we have developed which incorporates an alternative assembly to the wheatstone bridge. Keywords: Calibration, transducer, lathe, cut force. INTRODUCCIÓN Desde hace varios años, en el Departamento de Mecánica Aplicada de la Escuela Universitaria Politécnica de Almadén se está trabajando en el desarrollo de técnicas para medir las fuerzas de corte en procesos de mecanizado con máquinas-herramienta. El conocimiento de estas fuerzas en cada instante permite analizar su variación con los parámetros funcionales del proceso de corte y predecir las condiciones óptimas de utilización de cada tipo de herramienta, sin que lleguen a producirse deformaciones significativas que derivarían en el empeoramiento de la calidad dimensional de las piezas mecanizadas. El objetivo básico de este artículo es mostrar cómo se ha realizado el proceso de calibración de un transductor de fuerzas bidireccional, que permite la medición simultánea de dos de las tres componentes de la fuerza de corte, aplicado sobre la herramienta de un torno convencional. El proceso de calibración que se describe está adaptado a las necesidades y equipamiento de nuestros laboratorios, con el fin de optimizar la utilización de los recursos disponibles. Se convierte así en un procedimiento alternativo que 44 permite realizar la calibración sin necesidad de disponer de complejos y costosos equipos de ensayo que reproduzcan exactamente las condiciones de trabajo de la herramienta en el torno. Fig. 1. Componentes de la fuerza de corte. TRANSDUCTORES DE FUERZA Los transductores de fuerza –comúnmente llamados dinamómetros- son los dispositivos encargados de medir los valores instantáneos de esta magnitud que se aplican, por ejemplo, en un proceso de mecanizado, donde una herramienta incide sobre una superficie virgen y tiene lugar el arranque de viruta que permite dar forma a las piezas proyectadas. El dispositivo, que es sensible a la variación de alguna de las características mecánicas de la herramienta, debe ser capaz de registrar una determinada señal y transformarla en variaciones de fuerza. Pues bien, el principio utilizado en el diseño del transductor que se pretende calibrar es la variación de la resistencia eléctrica de una galga extensométrica al sufrir cierta deformación. La galga o extensómetro es en esencia una resistencia de valor variable en función del grado de deformación que tenga como consecuencia de someterla a determinados esfuerzos. * Escuela Universitaria Politécnica de Almadén, España. E-mail: fr_mata@terra.es Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Francisco Mata Cabrera Una vez pegada estratégicamente en la herramienta y realizadas las conexiones del circuito de medida, se procede a realizar un ensayo de corte, de manera que en la herramienta se generan tensiones, debidas a las fuerzas de corte, que a su vez originan deformaciones. Estas deformaciones se transmiten también a la galga, que modifica su valor de resistencia, y se produce una caída de tensión en el circuito, que se registra mediante la sonda de un osciloscopio o mediante un polímetro digital. Dicho de otra forma, las deformaciones producidas en la galga generan caídas de tensión en el circuito, que se miden directamente. Estos valores de tensión eléctrica, generalmente muy pequeños (del orden de mV), se traducirán posteriormente, como veremos, a valores de fuerza, de manera que el circuito eléctrico permitirá medir indirectamente fuerzas. La realización de una secuencia de ensayos de este tipo sirvió para probar el dispositivo y poner de manifiesto que para conseguir una adecuada sensibilidad en el proceso de medición es necesario reducir la rigidez de las herramientas utilizadas. Para ello, como veremos a continuación, se procedió a calibrar el dinamómetro, entendiendo por tal la determinación de una ley que ofreciese la relación entre fuerza y tensión eléctrica, con el fin de medir directamente fuerzas, que es nuestro objetivo último. obtener la relación buscada. Dado que las condiciones de trabajo de la herramienta en el torno corresponden a un estado en el que existe una carga puntual aplicada en el extremo de un voladizo (“viga empotrada con extremo en voladizo”) y en la práctica nos es imposible reproducir esta situación por no disponer de todo el equipamiento necesario, se recurre a un ensayo de flexión simple con la herramienta (“viga apoyada en los extremos con carga puntual aplicada en el centro del vano”) en una máquina que permite realizar exclusivamente ensayos de tracción, compresión y flexión simple, al objeto de extrapolar los resultados a la situación real de trabajo de la herramienta, con la que se ensayará posteriormente para medir las componentes tangencial y axial de la fuerza de corte. En primer lugar, es preciso justificar la idoneidad de esta forma de proceder examinando las dos situaciones que pretendemos comparar. La figura 2 representa las condiciones de trabajo de la herramienta en el torno. Como se puede apreciar, se encuentra empotrada en el portaherramientas y tiene aplicada una carga puntual en el extremo del voladizo. PROCEDIMIENTO DE CALIBRACIÓN Fundamento Tal y como acabamos de comentar, para que el dispositivo diseñado pueda medir directamente fuerzas es necesario establecer una equivalencia entre la tensión eléctrica que es, realmente, el parámetro leído y la fuerza que se desea medir. Para ello, se ha realizado un ensayo que, si bien no reproduce exactamente las condiciones de trabajo de la herramienta en el torno, nos va a permitir extrapolar sus resultados a la situación real y, en definitiva, Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 Fig. 2. Solicitación de la herramienta en la operación de mecanizado. 45 �Calibración de transductores de fuerza de dos componentes en proceso de torneado El momento flector máximo en el empotramiento Mmax(1) será: M max(1) = F • d1 F´: Fuerza aplicada en el centro del vano d2: Distancia entre apoyos y la tensión admisible σ2 será: siendo: F: fuerza aplicada, que equivale a la componente de la fuerza de corte que se desea medir d1: distancia del empotramiento al extremo del voladizo (“longitud efectiva de la herramienta”) y la tensión admisible σ1 será: σ1 = donde: siendo: M max(1) w1 w1: módulo resistente de la sección La figura 3 representa las condiciones de trabajo de la herramienta durante el ensayo de flexión simple. σ2 = M max( 2) w2 Pretendemos obtener una relación entre F (fuerza que realmente se aplicaría en el torno) y F’ (fuerza aplicada en el ensayo de flexión pura). Para ello, tendremos en cuenta una situación en la que las deformaciones producidas en los dos casos sean idénticas, lo que se traducirá inevitablemente en valores de tensión eléctrica también idénticos. Dado que las herramientas utilizadas en los dos supuestos son iguales (sección, material, módulo de elasticidad, módulo resistente, etc.) se concluye que las tensiones mecánicas han de ser también iguales. Dicho en otros términos: 1 • a • a3 12 w1 = w2 = a 2 siendo “a” la dimensión del lado de la herramienta. Por tanto: σ1 = σ2 = Fig. 3. Solicitación de la herramienta en el ensayo de flexión. El momento máximo en el centro del vano Mmax(2) será: M max( 2 ) = 46 F ´•d 2 4 M max (1) w1 M max ( 2) w2 = F • d1 w1 F´• = d2 4 w2 e igualando las expresiones de las tensiones se tiene: F • d1 = w1 F ´• d2 4 w2 De manera que la relación de fuerzas buscada es: Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Francisco Mata Cabrera F= F´•d 2 4 • d1 y particularizando los valores de las distancias, d1 = 55 mm y d2 = 100 mm se tiene: F = 0.45 • F´ Esta relación es específica para las condiciones fijadas (longitud efectiva de la herramienta y distancia entre apoyos en el ensayo de flexión simple) aunque es fácilmente aplicable a otras situaciones siempre y cuando se trabaje con herramientas idénticas tanto en la operación de corte como en el ensayo de flexión. Se puede apreciar también que el resultado es independiente de la sección de la herramienta considerada. Resultados Para realizar el ensayo de flexión simple sobre la herramienta se pone a punto en primer lugar la máquina de ensayo (figura 4) y se coloca en la herramienta una galga de las mismas características que las utilizadas en el proceso de corte, en el punto de aplicación de la fuerza, en la cara opuesta al contacto con el percutor. A continuación, se realizan las conexiones con el equipo de medida y se procede a registrar los valores de tensión eléctrica que se generan como consecuencia de la aplicación de fuerzas sucesivas de valor creciente. Los resultados del ensayo de flexión pura se reflejan en la tabla I: Ta b l a I. L e c t u r a s d e t e n s i ó n e l é c t r i c a e n e l e n s a yo d e f l e xi ó n F ue r za a p l i c a d a ( N ) Te n s i ó n e l é c t r i c a ( m V ) 2 ,0 0 0 900 4 ,0 0 0 1 ,8 0 0 6 ,0 0 0 2 ,7 0 0 8 ,0 0 0 3 ,6 0 0 1 0 ,0 0 0 4 ,5 0 0 Pues bien, aplicando la ecuación deducida anteriormente, se obtienen los valores de la fuerza de corte equivalente (F´) que se registrarían durante la operación de mecanizado y que provocarían las mismas deformaciones, esto es: Tabla II. Valor de las fuerzas equivalentes en la operación de torneado Fig.4. Ensayo de referencia de flexión simple. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 Valor de F (N) Valor de F`(N) 2,000 900 4,000 1,800 6,000 2,700 8,000 3,600 10,000 4,500 En consecuencia, los valores de fuerzas y tensiones eléctricas equivalentes leídas durante el proceso de mecanizado en el torno serán los siguientes: 47 �Calibración de transductores de fuerza de dos componentes en proceso de torneado Ta b l a I I I . V a l o r e s d e t e n s i ó n e l é c t r i c a y fue r za d e c o r te Podemos, pues, concluir que la ley de variación de la fuerza con la tensión eléctrica determinada en este trabajo concuerda con otras experiencias realizadas en esta materia, a pesar de no haber reproducido de manera fiel las condiciones de trabajo de la herramienta en el torno. F ue r za d e c o r te ( N) Te n s i ó n e l é c t r i c a ( m V ) 900 600 1,800 790 2,700 2,070 APLICACIÓN PRÁCTICA 3,600 3,300 4,500 3,550 Con el fin de comprobar la eficacia del transductor de fuerza, se procedió a realizar diversos ensayos para medir la fuerza de corte (figura 5) y analizar su variación respecto a las condiciones de trabajo fijadas (profundidad de pasada, velocidad de corte y velocidad de avance). Si se relacionan los valores anteriores se obtiene una buena aproximación lineal dada por la ecuación: F ´= 13,287 • v − 4,598 Siendo “v” la tensión eléctrica leída en el dispositivo en mV. Esta es la expresión buscada y permite, de manera sencilla mediante una hoja de cálculo, transformar las lecturas de tensión eléctrica a valores de fuerza. Validación con experiencias previas Dado que la relación tensión eléctrica-fuerza se ha determinado experimentalmente a partir de un ensayo de referencia, es necesario contrastar los resultados obtenidos con los de experiencias previas realizados en condiciones similares. Pues bien, se ha podido comprobar que, por lo general, la relación tensión eléctrica-fuerza se puede expresar por una línea recta con pendiente 1: 1 según demuestran, por ejemplo, J. Agullo y M. Borras, del Laboratorio de cálculo y mecánica de la E. T.S.I.I. de Barcelona. Otros autores también llegan a resultados parecidos, pero, en todo caso, se ha de tener en cuenta que las condiciones fijadas en los ensayos no siempre son comparables, en cuanto al tipo transductores utilizados, herramientas, condiciones de corte, etc. 48 Fig. 5. Medida de la fuerza de corte en operación de cilindrado exterior. La gráfica representada en la figura 6 corresponde a la evolución de la fuerza de corte con la profundidad de pasada. Resulta evidente que al aumentar este parámetro debe hacerlo también la fuerza aplicada, como así sucede en la realidad. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Francisco Mata Cabrera obtenidos concuerdan con los de otros trabajos similares. Por ejemplo, se ha comprobado en la práctica que la fuerza de corte es entre 4 y 5 veces mayor que la fuerza de avance, tal como se puede demostrar de forma teórica. Cabe decir, por tanto, que el procedimiento presentado ofrece garantías suficientes para ser aplicado tanto en procesos industriales como en la realización de trabajos de investigación que requieran medir el valor de la fuerza de corte. Fig. 6. Evolución de la fuerza de corte con la profundidad de pasada. Por otra parte, se pudo probar que la sensibilidad del dispositivo calibrado es mayor si se aplica sobre herramientas menos rígidas, circunstancia que se puede resolver practicando unas ranuras perimetrales de diferente profundidad. REFERENCIAS 1. Pizarro Delgado, Mª Castillo, Mata Cabrera, Francisco, De la Cruz Gómez, Carlos, “Análisis, desarrollo y construcción de un dinamómetro bidireccional para la medida de fuerzas en el torno, basado en técnicas extensométricas” Servicio de Publicaciones. E.U.P. Almadén, 2001. CONCLUSIONES 2. Fuentes del Burgo, Joaquín, “Técnicas extensométricas”, Ediciones Copy-Expres, Almadén, 1995. Ha sido la utilización del dispositivo en la medida de las fuerzas de corte bajo diferentes condiciones de trabajo lo que, finalmente, nos ha demostrado su validez y eficacia, en tanto en cuanto los resultados 4. Martín Batlle, M, “Extensometría”, Editorial Díaz de Santos, Madrid, 1992. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 3. Ortiz, L., “Resistencia de materiales”, Editorial Mx Graw Hill, Madrid, 1991. 49 �Análisis autoafín de superficies de fractura de polipropileno y vidrio opalino♦ Moisés Hinojosa R., Edgar Reyes M.* Carlos Guerrero S., Ubaldo Ortiz M.* Abstract We report the self-affinity analysis of the fracture surfaces of isotactic polypropylene (i-PP) and opal glass. In the case of i-PP, samples with different spherulite sizes were broken in bend test after being immersed in liquid nitrogen. For of the opal glass, samples with different sizes of the opacifying particles, obtained by different thermal treatments, were broken in a punch test. The fracture surfaces were analyzed by both Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM) in the contact mode. Self-affinity analysis was performed by the variable bandwidth method. The roughness exponents are close to ζ = 0.8 with the correlation length corresponding to the size of the spherulites in the plastic material and to the size of the opacifying particles in the opal glass. Keywords: Fracture, fractals, self-affinity, correlation length, roughness exponent. INTRODUCCION Las superficies de fractura son fractales naturales anisotrópicos, actualmente su carácter autoafín es aceptado casi universalmente. La primera descripción cuantitativa de estas superficies irregulares empleando geometría fractal fue publicada en 1984 por Mandelbrot1, sus resultados sugerían una correlación entre la dimensión fractal de las superficies de fractura y la energía de impacto en muestras de aceros maraging2 con diferentes tratamientos térmicos. Posteriores experimentos3 más refinados en una variedad de materiales no confirmaron tal correlación entre la dimensión fractal y las propiedades mecánicas. Se ♦ Adaptado de “Self-Affinity Analysis of the Fracture Surfaces of Polypropylene and Opal Glass” Publicado en MRS Symposium Proceedings V. 653, “Multiscale Modeling of Materials”, Materials Research Society, 2001. 50 Topografía de la zona especular en la superficie de fractura de un vidrio observada mediante microscopía de fuerza atómica estableció que el llamado exponente de rugosidad ζ es un parámetro más apropiado para describir las superficies de fractura. Estudiando las superficies de fractura obtenidas en condiciones cinéticas rápidas y analizadas principalmente mediante microscopía electrónica de barrido (MEB), Bouchaud4 propuso la idea de un exponente de rugosidad universal, ζ = 0.78, independiente de la microestructura y las propiedades. Esta universalidad fue seriamente cuestionada por el descubrimiento de otro régimen autoafín caracterizado por un exponente de rugosidad ζ = 0.5 para las superficies de fractura generadas en condiciones lentas de propagación de grietas y/o analizadas en escalas nanométricas empleando microscopía de fuerza atómica (MFA) o de tunelaje. Recientemente se ha reportado la coexistencia de ambos regímenes en distintos materiales.5-6 Estos regímenes se cruzan en una llamada longitud de quiebre, que parece ser dependiente de las condiciones cinéticas. Se han realizado intentos por relacionar esta longitud de quiebre con los parámetros microestructurales de algunos materiales.7 * Doctorado FIME-UANL. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Moisés Hinojosa Rivera, Edgar Reyes Melo, Carlos Guerrero Salazar, Ubaldo Ortiz Méndez En 1998 Hinojosa8-9 demostró que la llamada longitud de correlación está estrechamente relacionada con el tamaño de grano en superaleaciones de níquel. Este resultado apoya la idea de que el frente de grieta, visualizado como una línea, interactúa con los diferentes obstáculos presentes en la microestructura y de esta manera las mayores heterogeneidades son las que deben determinar la longitud de correlación. Más recientemente se reportó10 que este parámetro está relacionado al tamaño característico de las dendritas y granos en aleaciones de aluminio vaciado. Considerando estos antecedentes el presente trabajo tiene el propósito de aportar más evidencia para apoyar la mencionada hipótesis que establece que la longitud de correlación de las superficies de fractura de los materiales heterogéneos queda determinada por las mayores heterogeneidades que caracterizan la microestructura y que esto es válido no solo para materiales metálicos, sino también para materiales cerámicos y poliméricos. EXPERIMENTACION Los materiales cuyas superficies de fractura se analizaron en este trabajo son representativos de los materiales plásticos y los materiales cerámicos. El material polimérico seleccionado para el análisis fue una muestra de polipropileno isotáctico (i-PP) parcialmente cristalino. Este material fue seleccionado debido a su facilidad para cristalizar. La caracterización de este material11 mediante cromatografía de permeación en gel mostró que el peso molecular numérico promedio fue de 60, 359 y que el índice de polidispersidad fue de 5.1. La temperatura de fusión y el grado de cristalinidad original fueron de 165.4 oC y 46.7 %, respectivamente según mediciones de calorimetría diferencial de barrido. Dos muestras en forma de discos pequeños de 10 mm de diámetro y 1 mm de espesor se fundieron y enfriaron a diferentes rapideces con el propósito de alterar el proceso de cristalización. Se Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 obtuvieron dos tamaños esferulíticos distintos, esferulitas pequeñas y esferulitas gruesas. El tamaño esferulítico se midió mediante microscopía óptica y análisis de imágenes, así como mediante microscopía de fuerza atómica en el modo de contacto. Las muestras se enfriaron en nitrógeno líquido durante 15 minutos antes de ser sometidas a ruptura en modo de flexión. En el caso de los vidrios, se analizaron dos muestras de vidrio opalino comercial de similar composición química. Como resultado de diferentes tratamientos durante el proceso de manufactura, las muestras poseían partículas opacificantes de diferentes tamaños. Las muestras planas se fracturaron mediante un punzón. El tamaño de las partículas opacificantes se midió por observación de las superficies de fractura en MEB y en MFA. Para ambos materiales, el análisis fractográfico se realizó por MEB, para tal efecto las muestras se recubrieron con oro. El estudio fractométrico se llevó a cabo empleando MFA en el modo de contacto para ambos materiales. El tamaño máximo de barrido fue de 10 micrómetros y la mejor resolución obtenida en las imágenes de 512 x 512 pixeles fue de alrededor de 10 nm. Las superficies analizadas por MFA no fueron recubiertas. Se obtuvieron perfiles de alturas a partir de las imágenes de MFA, se registraron por lo menos 30 perfiles para cada muestra. El exponente de rugosidad promedio y la longitud de correlación se estimaron construyendo las curvas de autoafinidad. El análisis autoafín se efectuó usando el método de ventanas de ancho variable.12 Se calcularon las cantidades w2(r) y Zmax(r). Zmax(r) es la diferencia entre la altura máxima y la altura mínima Z dentro de la ventana de tamaño (r), promediada en todos los posibles orígenes x de la ventana. w2(r) es el segundo momento o la desviación estándar de la distribución de alturas dentro de la 51 �Análisis autoafín de superficies de fractura de polipropileno y vidrio opalino ventana. Estas cantidades siguen un escalamiento de ley de potencia: ζ, w2(r) α r Z (r) α r ζ max Puesto que el uso del segundo momento w2(r) permite una determinación más precisa de la longitud de correlación, solo se muestran los resultados obtenidos mediante este método. RESULTADOS El análisis fractográfico y fractométrico corrobora que las superficies de fractura del polipropileno isotáctico y del vidrio opalino son objetos autoafines, los resultados para cada material se detallan a continuación. Fig. 1a. Imagen de MEB de la superficie de fractura en el polipropileno con esferulitas gruesas. Polipropileno Isotáctico Los tamaños esferulíticos se estimaron en 0.34 y 0.96 µm para las muestras con esferulitas finas y esferulitas gruesas, respectivamente. Las figuras 1(a) y 1(b) muestran la superficie de fractura de la muestra con esferulitas gruesas según se observa en MEB, figura 1(a), y en MFA, figura 1(b). Las observaciones cualitativas del MEB muestran líneas curvas irregulares, que son llamadas marcas de Chevron. Se sabe que estas líneas parten del punto donde inició la grieta e indican la dirección de propagación. Estas características se observan también en la muestra con esferulitas finas. En todas las imágenes de MEB registradas, la superficie de fractura muestra similares formaciones a diferentes niveles de magnificación, lo que se puede considerar como una evidencia cualitativa de autoafinidad. Los resultados del análisis de autoafinidad se muestran en la figura 2. Las curvas no muestran un comportamiento estricto de ley de potencia, parecen ser perturbadas por efectos reológicos ya que es posible que el frente de grieta provoque deformación viscoelástica local al avanzar. El exponente de rugosidad estimado mediante regresión tiene un valor 52 Fig. 1b.- La misma superficie de 1a) observada mediante MFA. de ζ=0.83 para las muestras con esferulitas finas y ζ=0.84 para la muestra con esferulitas gruesas. Es evidente que el exponente de rugosidad no parece depender del tamaño de las esferulitas. Las longitudes de correlación no están claramente definidas, pero ciertamente son diferentes y pueden estimarse en alrededor de 0.7 µm y 1.1 µm para las esferulitas finas y para las esferulitas gruesas, respectivamente, estos valores son proporcionales y aproximados a los tamaños promedio de las esferulitas indicados anteriormente (0.34 y 0.96 µm). Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Moisés Hinojosa Rivera, Edgar Reyes Melo, Carlos Guerrero Salazar, Ubaldo Ortiz Méndez Fig. 2.- Curvas de autoafinidad para las muestras de polipropileno. Fig. 3a.- Imagen de MEB una superficie de fractura de vidrio mostrando las tres zonas características. Vidrio Opalino Los resultados de la medición de las partículas opacificantes indicaron que una de las muestras poseía una distribución homogénea de partículas finas de tamaño promedio de 0.34 µm, la otra muestra contenía una población de partículas gruesas de aproximadamente 4 µm y una población de partículas finas de tamaño promedio de 0.47 µm. La figura 3(a) muestra una superficie de fractura típica observada mediante MEB. Pueden observarse claramente las zonas especular, difusa y fibrosa que caracterizan las fracturas de los vidrios. Las observaciones de MFA se concentraron en la región especular para ambas muestras analizadas. La figura 3 (b) es una imagen de MFA que muestra algunas partículas en la superficie de fractura. Los resultados del análisis autoafín se muestran en la figura 4. En el caso de la muestra con partículas finas el exponente de rugosidad tiene un valor de 0.8 y la longitud de correlación se detecta claramente en un valor de aproximadamente 0.3 µm, que concuerda con el tamaño de las partículas opacificantes. Para la muestra con partículas gruesas, el régimen autoafín parece ser perturbado por la presencia de las dos po- Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 Fig. 3b.- Imagen de MFA en la zona especular del vidrio ópalo mostrando partículas opacificantes. Fig. 4.- Curvas de autoafinidad para las muestras de vidrio ópalo. 53 �Análisis autoafín de superficies de fractura de polipropileno y vidrio opalino blaciones de partículas. En todo caso, el exponente de rugosidad se estima en un valor de 0.78 y la longitud de correlación posee un valor de cerca de 3.5 µm, que nuevamente concuerda con el tamaño de las partículas gruesas. En la figura 4 la flecha indica la región donde el régimen autoafín correspondiente a las partículas gruesas es perturbado presumiblemente por la presencia de las partículas finas. CONCLUSIONES Los resultados cualitativos y cuantitativos mostrados en esta investigación corroboran el carácter autoafín de las superficies de fractura del polipropileno isotáctico y del vidrio opalino. Se muestra que la longitud de correlación queda determinada por el tamaño característico de las mayores heterogeneidades relevantes en la microestructura: las esferulitas en el caso del polipropileno isotáctico y las partículas opacificantes en el vidrio ópalo. En todos los casos el exponente de rugosidad fue estimado en un valor de aproximadamente 0.8, lo que concuerda con valores reportados para condiciones cinéticas similares de propagación en otros materiales. AGRADECIMIENTOS Este trabajo fue apoyado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y el Programa de Apoyo a la Investigación Científica y Tecnológica de la UANL. V. Garza, L. Chávez, J. Aldaco, F. Garza, E. Cárdenas y O. Garza proporcionaron su valiosa ayuda en diferentes etapas del proyecto del que se derivó este trabajo. REFERENCIAS Y NOTAS 1. B.B. Mandelbrot, D.E. Passoja and A.J. Paullay, “Fractal Character of Fracture Surfaces of Metals”, Nature, 308, pp 721-722 (1984). 54 2. Son aceros de bajo carbono con adiciones de níquel, cobalto, molideno y titanio. Forman martensitas suaves y durante el revenido la precipitación de intermetálicos les proporciona alta resistencia y ductilidad. 3. E. Bouchaud, “Scaling Properties of Cracks”, J. Phys.:Condens. Matter 9 (1997) 4319-4344. 4. E. Bouchaud, G. Lapasset and J. Planés, Europhys Lett., 13, pp 73 (1990). 5. P. Daguier, B. Nghiem, E. Bouchaud and F. Creuzet, “Pinning and Depinning of Crack Fronts in Heterogeneous Materials”, Phys. Rev Lett. , 78, pp 1062 (1997). 6. P. Daguier, S. Hénaux, E. Bouchaud, and F. Creuzet, “Quantitative Analysis of a Fracture Surface by Atomic Force Microscopy”, Phys. Rev. E, 53, 5637 (1996). 7. P. Daguier, Ph. D. thesis, Université Paris 6 (en francés), Noviembre 1997. 8. M. Hinojosa, E. Bouchaud and B. Nghiem. Materials Research Society Symposium Proceedings, Volume 539, Materials Research Society, Warrendale Pennsylvania, pp. 203-208, 1999. 9. Moisés Hinojosa, Elisabeht. Bouchaud y Bernard Nghiem, “Rugosidad a Larga Distancia en Superficies de Fractura de Materiales Heterogéneos”, Ingenierías, Vol. III, No. 7, pp. 27-33, Abril-Junio 2001. 10. M. Hinojosa, J. Aldaco, U. Ortiz, and V. González, “Roughness exponent of the fracture surface of AlSi Alloy”. Aluminum Transactions Volume 3. No.1. pp.53-57, 2000. 11. Edgar Reyes, Master Thesis, Universidad Autónoma de Nuevo Leon, México, 1999. 12. J. Schmittbuhl, J.P. Vilotte. S. Roux, “Reliability of self-affine measurements”, Phys. Rev. E, 51 131 (1995). Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Documentos Declaración sobre la ciencia y el uso del saber científico Parte II ♦ III. LA CIENCIA AL SERVICIO DEL DESARROLLO 33. Hoy más que nunca, la ciencia y sus aplicaciones son indispensables al desarrollo. Mediante los apropiados programas de educación e investigación, las autoridades, sea cual fuere su ámbito de actuación, y el sector privado deben prestar más apoyo a la construcción de una capacidad científica y tecnológica adecuada y compartida de manera equitativa, fundamento indispensable de un desarrollo económico, social, cultural y ambiental racional. Esta necesidad es especialmente apremiante en los países en desarrollo. El desarrollo tecnológico exige una base científica sólida y debe orientarse resueltamente hacia modos de producción seguros y no contaminantes, una utilización de los recursos más eficaz y productos más inocuos para el medio ambiente. La ciencia y la tecnología también deben orientarse decididamente hacia perspectivas que mejoren el empleo, la competitividad y la justicia social. Hay que aumentar las inversiones en ciencia y tecnología encaminadas a estos objetivos y a conocer y proteger mejor la base de recursos naturales del planeta, la diversidad biológica y los sistemas de sustentación de la vida. El objetivo debe ser avanzar hacia unas estrategias de desarrollo sostenible mediante la integración de las dimensiones económicas, sociales, culturales y ambientales. 34. La enseñanza científica, en sentido amplio, sin discriminación y que abarque todos los niveles y modalidades es un requisito previo esencial de la democracia y el desarrollo sostenible. En los últimos años ♦ Por considerarlo de singular interés e importancia, transcribimos este documento que recoge parte de las conclusiones de la Conferencia Mundial de la Ciencia, organizada por la UNESCO y el Consejo Internacional para la Ciencia (ICSU) y llevada a cabo los días del 26 de junio al 1º de Julio de 1999 en Budapest, Hungría. La primera parte de esta declaración fue publicada en el No. 14 Vol. V de la revista Ingenierías. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 se han tomado medidas en todo el mundo para promover la enseñanza básica para todos. Es esencial que se reconozca el papel primordial desempeñado por las mujeres en la aplicación del perfeccionamiento del saber científico a la producción de alimentos y la atención de salud y que se desplieguen esfuerzos para mejorar su comprensión de los progresos científicos alcanzados en esos terrenos. La enseñanza, la transmisión y la divulgación de la ciencia deben construirse sobre esta base. Los grupos marginados aún requieren una atención especial. Hoy más que nunca es necesario fomentar y difundir la alfabetización científica en todas las culturas y todos los sectores de la sociedad así como las capacidades de razonamiento y las competencias prácticas y una apreciación de los principios éticos, a fin de mejorar la participación de los ciudadanos en la adopción de decisiones relativas a la aplicación de los nuevos conocimientos. Habida cuenta de los progresos científicos, es especialmente importante la función de las universidades en la promoción y la modernización de la enseñanza de la ciencia y su coordinación en todos los niveles del ciclo educativo. En todos los países, especialmente en los países en desarrollo, es preciso reforzar la investigación científica en los programas de enseñanza superior y de estudios de posgrado tomando en cuenta las prioridades nacionales. 35. La creación de capacidades científicas deberá contar con el apoyo de la cooperación regional e internacional a fin de alcanzar un desarrollo equitativo y la difusión y la utilización de la creatividad humana sin discriminación de ningún tipo contra países, grupos o individuos. La cooperación entre los países desarrollados y los países en desarrollo debe llevarse a cabo ateniéndose a los principios de pleno y libre acceso a 55 �Declaración sobre la ciencia y el uso del saber científico. Parte II la información, equidad y beneficio mutuo. En todas las actividades de cooperación es menester prestar la debida atención a la diversidad de tradiciones y culturas. El mundo desarrollado tiene el deber de acrecentar las actividades de cooperación con los países en desarrollo y los países en transición en el ámbito de la ciencia. Es particularmente importante ayudar a los pequeños Estados y los países menos adelantados a crear una masa crítica de investigación nacional en ciencias mediante la cooperación regional e internacional. La existencia de estructuras científicas, como las universidades, es un elemento esencial para la capacitación del personal en su propio país, con miras a una carrera profesional ulterior en él. Mediante estos y otros esfuerzos se deberán crear condiciones que contribuyan a reducir el éxodo de profesionales o a invertir esa tendencia. Ahora bien, ninguna medida debería cercenar la libre circulación de los científicos. 36. El progreso científico requiere varios tipos de cooperación en los planos intergubernamental, gubernamental y no gubernamental y entre ellos, como: proyectos multilaterales; redes de investigación, en especial entre países del Sur; relaciones de colaboración entre las comunidades científicas de los países desarrollados y en desarrollo para satisfacer las necesidades de todos los países y favorecer su progreso; becas y subvenciones y el fomento de investigaciones conjuntas; programas que faciliten el intercambio de conocimientos; la creación de centros de investigación de reconocido prestigio internacional, en particular en países en desarrollo; acuerdos internacionales para promover, evaluar y financiar conjuntamente grandes proyectos y facilitar un amplio acceso a ellos; grupos internacionales para que evalúen científicamente problemas complejos, y acuerdos internacionales que impulsen la formación de posgrado. Se deben poner en marcha nuevas iniciativas de colaboración interdisciplinaria. Se debe reforzar la índole internacional de la investigación básica, aumentando consi- 56 derablemente el apoyo a los proyectos de investigación a largo plazo, especialmente los de alcance mundial. Al respecto, se debe prestar particular atención a la necesidad de continuidad en el apoyo a la investigación. Debe facilitarse activamente el acceso de los investigadores de los países en desarrollo a estas estructuras, que deberían estar abiertas a todos en función de la capacidad científica. Es menester ampliar la utilización de la tecnología de la información y la comunicación, en especial mediante la creación de redes, a fin de fomentar la libre circulación de los conocimientos. Al mismo tiempo, se debe velar por que la utilización de estas tecnologías no conduzca a negar ni a limitar la riqueza de las distintas culturas y los diferentes medios de expresión. 37. Para que todos los países se atengan a los objetivos que se determinan en esta Declaración, paralelamente a los enfoques internacionales, se deberían establecer en primer lugar y en el plano regional estrategias, mecanismos institucionales y sistemas de financiación, o revisar los que existen, a fin de fortalecer el papel de las ciencias en el desarrollo sostenible en el nuevo contexto. Concretamente, deberían consistir en: una política nacional de ciencia a largo plazo, que se ha de elaborar conjuntamente con los principales actores de los sectores público y privado; el apoyo a la enseñanza y la investigación científicas; la instauración de una cooperación entre organismos de investigación y desarrollo, universidades y empresas en el marco de los sistemas nacionales de innovación; la creación y el mantenimiento de instituciones nacionales encargadas de la evaluación y la gestión de los riesgos, la reducción de la vulnerabilidad a éstos y la seguridad y la salud; e incentivos para favorecer las inversiones, investigaciones e innovaciones. Se debe invitar a los parlamentos y a los gobiernos a establecer una base jurídica, institucional y económica que propicie el desarrollo de las capacidades científicas y tecnológicas en los sectores público y privado, y facilite su interacción. La adopción de decisiones y la de- Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Declaración sobre la ciencia y el uso del saber científico. Parte II terminación de prioridades en materia de ciencia deben formar parte del planeamiento global del desarrollo y de la formulación de estrategias de desarrollo sostenible. En este contexto, la reciente medida adoptada por los principales países acreedores del grupo G8 para iniciar un proceso de reducción de la deuda de determinados países en desarrollo favorecerá un esfuerzo conjunto de los países en desarrollo y de los países desarrollados enderezado a crear mecanismos adecuados de financiación de la ciencia con miras a fortalecer los sistemas nacionales y regionales de investigación científica y tecnológica. 38. Es preciso proteger adecuadamente los derechos de propiedad intelectual a escala mundial, y el acceso a los datos e informaciones es fundamental para llevar a cabo la labor científica y plasmar los resultados de la investigación científica en beneficios tangibles para la sociedad. Habrá que adoptar medidas para reforzar las relaciones mutuamente complementarias entre la protección de los derechos de propiedad intelectual y la difusión de los conocimientos científicos. Es preciso considerar el ámbito, el alcance y la aplicación de los derechos de propiedad intelectual en relación con la elaboración, la distribución y el uso equitativos del saber. También es necesario desarrollar aún más los adecuados marcos jurídicos nacionales para satisfacer las exigencias específicas de los países en desarrollo y tener en cuenta el saber, las fuentes y los productos tradicionales, velar por su reconocimiento y protección apropiados, basados en el consentimiento fundado de los propietarios consuetudinarios o tradicionales de ese saber. IV. LA CIENCIA EN LA SOCIEDAD Y LA CIENCIA PARA LA SOCIEDAD 39. La práctica de la investigación científica y la utilización del saber derivado de esa investigación debería tener siempre estos objetivos: lograr el bienestar de la humanidad, comprendida la reducción de la pobreza; respetar la dignidad y los derechos de los seres Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 humanos, así como el medio ambiente del planeta; y tener plenamente en cuenta la responsabilidad que nos incumbe con respecto a las generaciones presentes y futuras. Todas las partes interesadas deben asumir un nuevo compromiso con estos importantes principios. 40. Habría que garantizar la libre circulación de la información sobre todas las utilizaciones y consecuencias posibles de los nuevos descubrimientos y tecnologías, a fin de que las cuestiones éticas se puedan debatir de modo apropiado. Todos los países deben adoptar medidas adecuadas en relación con los aspectos éticos de la práctica científica y del uso del conocimiento científico y sus aplicaciones. Dichas medidas deberían incluir las debidas garantías procesales para que los casos de desacuerdo sean tratados con equidad y consideración. La Comisión Mundial de Ética del Conocimiento Científico y la Tecnología de la UNESCO puede ofrecer un medio de interacción a este respecto. 41. Todos los investigadores deberían comprometerse a acatar normas éticas estrictas y habría que elaborar para las profesiones científicas un código de deontología basado en los principios pertinentes consagrados en los instrumentos internacionales relativos a los derechos humanos. La responsabilidad social que incumbe a los investigadores exige que mantengan en un alto grado la honradez y el control de calidad profesionales, difundan sus conocimientos, los comuni- 57 �Declaración sobre la ciencia y el uso del saber científico. Parte II quen al público y formen a las jóvenes generaciones. Las autoridades políticas deberían respetar la acción de los científicos a este respecto. Los programas de estudios científicos deberían incluir la ética de la ciencia, así como una formación relativa a la historia, la filosofía y las repercusiones culturales de la ciencia. 42. La igualdad de acceso a la ciencia no sólo es una exigencia social y ética para el desarrollo humano, sino que además constituye una necesidad para explotar plenamente el potencial de las comunidades científicas de todo el mundo y orientar el progreso científico de manera que se satisfagan las necesidades de la humanidad. Habría que resolver con urgencia los problemas con que las mujeres, que constituyen más de la mitad de la población mundial, tienen que enfrentarse para emprender carreras científicas, proseguirlas, obtener promociones en ellas y participar en la adopción de decisiones en materia de ciencia y tecnología. Asimismo, urge tratar de resolver las dificultades que suponen obstáculos para los grupos desfavorecidos e impiden su plena y efectiva participación. 43. Los gobiernos y científicos del mundo entero deben abordar los problemas complejos planteados por la salud de las poblaciones pobres, así como las disparidades crecientes en materia de salud que se dan entre países y entre comunidades de un mismo país, con miras a lograr un nivel de salud mejor y más equitativo, y también un suministro de asistencia sanitaria de calidad para todos. Esto se debe llevar a cabo mediante la educación, la utilización de los adelantos científicos y tecnológicos, la creación de sólidas asociaciones a largo plazo entre las partes interesadas, y el aprovechamiento de programas encaminados a ese fin. 58 44. Nosotros, los participantes en la Conferencia Mundial sobre “La Ciencia para el Siglo XXI: Un Nuevo Compromiso”, nos comprometemos a hacer todo lo posible para promover el diálogo entre la comunidad científica y la sociedad, a actuar con ética y espíritu de cooperación en nuestras esferas de responsabilidad respectivas a fin de consolidar la cultura científica y su aplicación con fines pacíficos en todo el mundo, y a fomentar la utilización del saber científico en pro del bienestar de las poblaciones y de la paz y el desarrollo sostenibles, teniendo en cuenta los principios sociales y éticos mencionados. 45. Consideramos que el documento de la Conferencia Programa en pro de la Ciencia: Marco General de Acción plasma un nuevo compromiso con la ciencia y puede servir de guía estratégica para establecer relaciones de cooperación en el seno del sistema de las Naciones Unidas y entre todos los interesados en la actividad científica durante los años venideros. 46. En consecuencia, adoptamos la presente Declaración sobre la Ciencia y el Uso del Saber Científico y nos adherimos de común acuerdo al Programa en pro de la Ciencia: Marco General de Acción, como medio de alcanzar los objetivos expuestos en la Declaración. Asimismo pedimos a la UNESCO y al ICSU que presenten ambos documentos a su Conferencia General y a su Asamblea General respectivas para que los examinen. El objetivo perseguido es que ambas organizaciones definan y apliquen una actividad de seguimiento en sus respectivos programas, y movilicen también el apoyo de todos los protagonistas de la cooperación, especialmente los pertenecientes al sistema de las Naciones Unidas, con miras a fortalecer la coordinación y cooperación internacionales en la esfera científica. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Reconocimientos Fernando J. Elizondo Garza* José Luis Arredondo Díaz** El martes 5 de marzo de 2002, en las instalaciones de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, con la presencia del Dr. Luis J. Galán Wong, Rector de la UANL; José Antonio González, Secretario General de la UANL; Cástulo Vela Villarreal, Director de la FIME; José Galván, Director de Operaciones en México de TÜV América y Fernando Ocampo Canaval, Presidente del Consejo Directivo del Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería (CACEI), se realizó la ceremonia oficial de entrega de los documentos que avalan que la FIME-UANL fue Certificada de acuerdo a la Norma Internacional de la Administración de la Calidad ISO 9001-2000 y que 5 de sus carreras a nivel licenciatura fueron acreditadas por parte del CACEI. CERTIFICACIÓN ISO 9001-2000. A mediados del año 2001, la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica decidió cristalizar el sueño de muchos años: que la administracion del proceso enseñanza-aprendizaje fuera certificada de acuerdo a la norma internacional de calidad ISO. TÜV América de México, con 132 años de experiencia y con sede en Munich, Alemania, fue la institución certificadora que seleccionó la FIME para lograr el reconocimiento internacional ISO 9001-2000. José Galván Garza, Director de Operaciones en México de TÜV, institución que trabaja en 150 países del mundo explicó: «Fue en febrero cuando se terminó el proceso de certificación con la realización de una auditoría cuyo resultado indicó que la FIMEUANL cumple con los requisitos para ser certificada de acuerdo a ISO 9001:2000 en todas las áreas que se sujetaron a auditoria, estas son: Académica, Administrativa, Servicios Financieros, Servicios Generales, Relaciones Públicas, Proyectos Especiales, Calidad, Dirección y Subdirección». Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 José Galván, Director de Operaciones en México de TÜV América hace entrega al Dr. Luis J. Galán Wong, Rector de la UANL y al MC Cástulo Vela Villarreal, Director de la FIME de la Certificacion ISO 9001:2000 a la FIME. Es así como TÜV América de México se convierte en un aval o fedatario público, con reconocimiento internacional, que da fe de que el sistema de administración de la calidad de FIME cumple con lo especificado en la norma internacional. El director de la FIME, MC Cástulo Vela Villarreal, indicó que «este logro es el resultado de la colaboración de todos: maestros, alumnos y administrativos», a quienes extendió su agradecimiento y agregó que «cada año deberá venir una delegación de la institución certificadora a constatar que se mantenga y mejore nuestro sistema de calidad». Con este reconocimiento La Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL se convirtió en la primera institución de educación superior en América que logra la certificación. * Secretario de Proyectos Especiales. FIME-UANL. ** Secretario de Relaciones Públicas. FIME-UANL. 59 �Reconocimientos ACREDITACIÓN LA FIME DE CARRERAS DE En tiempos en que la evaluación de programas educativos es clave en la búsqueda de la eficiencia en la formación de los egresados, la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica consiguió que cinco de sus siete carreras fueran acreditadas por el Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería, A.C. El CACEI, organismo público descentralizado, reconoció las carreras de Ingeniero Mecánico Electricista, Ingeniero Mecánico Administrador, Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones, Ingeniero en Electrónica y Automatizaciones e Ingeniero Administrador de Sistemas. «La acreditación es un reconocimiento público, de que un programa cumple con un conjunto de estándares y parámetros de buena calidad del quehacer académico cuyo objetivo fundamental es contribuir a mejorar la calidad en la educación superior de este país», señaló Fernando Ocampo Canaval. El presidente del Consejo Directivo del organismo entregó al Rector de la UANL, Dr. Luis J. Galán Wong y al MC Cástulo E. Vela Villarreal, Director de FIME, las constancias de acreditación de cada una de las carreras. Fernando Ocampo Canaval, Presidente del Consejo Directivo del Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería (CACEI) hace entrega, al MC Cástulo Vela Villarreal, Director de la FIME y al Dr. Luis J. Galán Wong, Rector de la UANL, de las constancias de acreditación de las carreras ofrecidas por la FIME a nivel licenciatura. Entre los beneficios de la acreditacion se puede mencionar que dado que ésta avala el cumplimiento de altos estándares de calidad tanto en el quehacer educativo como en la infraestructura y administración de escuelas de ingeniería, los profesionales egresados son reconocidos por el sector empresarial. Para otorgar el reconocimiento, durante el mes de noviembre del 2001, integrantes de los Comités de Pares Académicos, conformados por evaluadores del CACEI, visitaron las instalaciones de FlME. Durante el proceso se revisaron los planes y programas de estudio, además realizaron entrevistas a directivos, profesores, administrativos, estudiantes y egresados, también se inspeccionaron los laboratorios, bibliotecas, salas de cómputo, instalaciones deportivas, entre otras. Cabe señalar que las otras dos carreras que imparte la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica: Ingeniero en Manufactura e Ingeniero en Materiales, son de reciente creación (2000), por lo que aún no cuentan con indicadores que justifiquen su acreditación. 60 El MC Cástulo Vela Villarreal, Director de la FIME-UANL agradeciendo a los alumnos, maestros y administrativos que hicieran posible obtener la Certificación ISO 9001:2000 y la acreditación de CACEI. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Titulados a nivel Maestría en la FIME Agosto-Noviembre 2001 Roberto Villarreal Garza* Olimpia Guadalupe García Suárez, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “El funcionamiento de la educación superior”, 24 de Agosto de 2001. Pavel Valero Esparza, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Comportamiento en sistemas de potencia ante colapso de voltaje”, 4 de Septiembre de 2001. Miguel Ángel Ortega Vázquez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Modelado y simulación dinámica de esquemas de cogeneración”, 24 de Agosto de 2001. Enrique Sotelo Gallardo, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Electrónica, “Diseño de balastras electrónicas con un alto factor de potencia”, 8 de Septiembre de 2001. Sandra Elizabeth Del Río Muñoz, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Investigación de mercados con desarrollo sustentado en software y tecnología”, 27 de Agosto de 2001. Margarito Segura Obregón, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Térmica y Fluidos, “Diseño de equipos de transferencia de calor”, 18 de Septiembre de 2001. Juan Luis Gámez Lozano, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Control, “Análisis de la falta de detectibilidad de fallas de los métodos de diagnóstico basado en observadores de estado”, 28 de Agosto de 2001. José Fernando Salazar Valdez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Térmica y Fluidos, “Diseño de equipos de transferencia de calor”, 29 de Agosto de 2001. Edith Moreno Vargas, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Perfil del catedrático universitario ante una nueva formación de emprendedores”, 30 de agosto de 2001. Pedro Francisco Alor Sandoval, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Control, “Análisis de estabilidad de sistemas lineales invariantes en el tiempo”, 31 de Agosto de 2001. Daniel González Garza, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “Sistemas de costo industrial”, 1 de septiembre de 2001. Ricardo Cabello Arredondo, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Electrónica, “Nueva administración de proyectos eléctricos de precio firme”, 24 de Septiembre de 2001. Teresa Ara Ground Romo, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “La asistencia, un factor importante para lograr la productividad”, 10 Octubre de 2001. Adriana Salas Zamarripa, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Simulación por elemento finito del comportamiento plástico de un acero de bajo carbono galvanizado” 12 de Octubre de 2001. José González Casanova, M.C. Administración, especialidad Investigación de Operaciones, “Manufactura esbelta en el sector maquilador”, 12 de Octubre de 2001. Javier Ismael Martínez, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Capacitación del personal para empresas del nuevo milenio”, 12 de Octubre de 2001. Juan Luis Gámez Lozano, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “Sistemas de costo industrial”, 1 de septiembre de 2001. * Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 Sub-Director de Postgrado de la FIME-UANL. 61 �Titulados a nivel Maestría en la FIME. Agosto-Noviembre 2001 Alejandro Rojas de León, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “Creación y aplicación de un modelo de administración de proyectos y sus beneficios financieros y administrativos en una empresa de tecnología de información”, 25 de Octubre de 2001. Liborio A. Manjarrez Santos, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Implementación de lean manufacturing en la línea número 7 de la compañía Hoffman planta Reynosa”, 29 de Octubre de 2001. Arnulfo Pérez Rivera, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Conducción del desarrollo profesional de liderazgo en las organizaciones”, 29 de octubre de 2001. Martina Elia Guajardo Pérez, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “El impacto académico de las fallas de las computadoras en el nivel medio superior”, 29 de Octubre de 2001. Armando Tijerina Rodríguez, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “El impacto académico de las fallas de las computadoras en el nivel medio superior”, 29 de Octubre de 2001. 62 Juan José Rodríguez Salinas, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Control, “Modelos matemáticos del sida”, 30 de Octubre de 2001. Everardo García Montelongo, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Calidad de vida en el estudiante universitario”, 30 de Octubre de 2001. Francisco Javier Camacho Villanueva, M.C. Ingeniería Mecánica especialidad Materiales, “Estudio electroquímico de aceros aleados al manganeso embebidos en mortero para la determinación de resistencia a la corrosión”, 31 de Octubre de 2001. Omar Méndez Zamora, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Modelado de elementos en sistemas eléctricos de potencia para estudios sobre energización”, 2 de Noviembre de 2001. Eliut López Toledo, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Control, “Diseño de un observador backstepping para un robot con articulación rotatoria flexible”, 9 de Noviembre del 2001. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Titulados a nivel Doctorado en la FIME DRA. OXANA VASILIEVNA KHARISSOVA Nombre de la tesis: Influencia del hierro en la estructura del espinel en el sistema MgO-Al2O3-Fe2O3 sinterizado en horno convencional y mediante microondas. Fecha de examen: 13 de Julio 2001 Asesor: Dr. Ubaldo Ortiz Méndez Nació en la URSS el 25 de febrero de 1969 En 1993 obtiene la Licenciatura en Geoquímica con Especialidad de Cristalografía, en la Universidad Estatal de Moscú de M. V. Lomonosov. Título de la tesis: Crecimiento de cristales de heptatantaloniobatos en fase “fundida-sólida”. Obtuvo la Maestría en Ciencia de la Cristalografía en 1994, en la Universidad Estatal de Moscú de M. V. Lomonosov. Título de la tesis: Cristalización de la “solución-fundida”del corundum. De 1994 a 1995 fue Investigadora en la Universidad Estatal de Moscú de M.V. Lomonosov. Desde 2001 es Profesora-Investigadora, en la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas de la UANL. Título obtenido: Doctorado en Ingeniería de Materiales. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 Resumen: La obtención y estudio de materiales refractarios es muy importante, porque estos materiales se utilizan en estructuras capaces de soportar altas temperaturas. La eficiencia en los procesos actualmente exige condiciones de operación cada vez más severas en la industria del acero. En este trabajo se realizaron los estudios de un material refractario al que llamamos espinela (MgAl2O4) con la presencia de hematita durante el procesamiento. Además se estudió la influencia de la energía aportada de manera convencional o mediante microondas sobre esta interacción hierro-espinela. Las muestras fueron analizadas mediante difracción de rayos-X, microscopía electrónica de barrido (MEB) y microscopía de fuerza atómica (MFA). En todos los casos la producción de espinela en el horno convencional y mediante microondas se mejora con la presencia de hierro, hasta una concentración y un tiempo de procesamiento que depende del modo de calentamiento. Los resultados obtenidos muestran que la presencia de hematita permite un mayor sinterizado de la espinela para ambos tipos de calentamiento y en el calentamiento de las muestras mediante microondas permite alcanzar una temperatura más alta en un tiempo menor. Se observó que la producción de espinela MgAl2O4 en un horno convencional está influenciada por la presencia de hematita y se manifiesta por una variación del parámetro de la celda que va de 8.00831Å a 8.030Å. 63 �Titulados a nivel Doctorado en la FIME DRA. ANA MARÍA GUZMÁN HERNÁNDEZ Egresada de la carrera de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México en enero de 1989. Ingresó al Departamento de Ciencia de Materiales de la Escuela Superior de Física y Matemáticas del Instituto Politécnico Nacional donde obtuvo el título de Maestra en Ciencias con Especialidad en Ciencia de los Materiales en agosto de 1993. Ha laborado en Investigacion y Desarrollo en las empresas Refractarios Mexicanos, S.A de C.V (19951997). Título obtenido: Doctor en Ingeniería de Materiales. Nombre de la tesis: Sinterización de Materiales Refractarios base Alúmina-Zirconia-Sílice. Fecha de examen: 5 de Abril de 2001. Asesor: Dra. Patricia Rodríguez López Resumen: El trabajo se ha enfocado en la sinterización de formulaciones refractarias base AZS con bajo contenido de ZrO2, con el propósito de obtener un refractario de menor costo con propiedades 64 semejantes a las de los productos actuales. En el laboratorio se sinterizó una serie de composiciones AZS variando la cantidad de ZrO2 y tomando en cuenta a la composición comercial (37% ZrO2), por otro lado, se utilizaron SiC, TiC y MgO. La experimentación se llevó a cabo en cuatro etapas: en la primera, se desarrollaron 7 formulaciones entre las que se incluyeron adiciones de SiC, TiC y MgO, sinterizadas a 1200 y 1450ºC durante 12, 18, 24 y 48 horas para optimizar temperaturas y tiempos de reacción, favorecer el proceso de sinterizado y, por lo tanto, la formación de fases refractarias como mullita (3Al 2O 3.2SiO 2) en la formulación AZS con ZrO2, menor al 37%. En la seguda etapa, se prepararon muestras AZS con dos materiales (arcilla y methocel) cuya función es favorecer la liga o unión entre las partículas de las materias primas; se cambió la fuente de sílice, de arena sílica (de 150µm) a sílica fume (<45µm) para conocer como influye el tamaño de partícula durante el prensado y la sinterizaciòn. A partir de los resultados obtenidos, se realizó una tercera etapa en la que se trabajó con 3 formulaciones con alto y bajo contenido de ZrO2, así como con adiciones de SiC para realizar una prueba estática de penetración y ataque por vidrio fundido observándose un buen comportamiento con el material con bajo contenido deZrO2. Durante la cuarta etapa se prepararon 2 formulaciones modificando las proporciones de alúmina, zirconia y sílica fume, para evaluar el comportamiento de esto se realizó una prueba estática de penetración y ataque por vidrio fundido observándose, nuevamente, un buen comportamiento con el producto de bajo contenido de ZrO2, por lo que se considera que este puede ser utilizado como revestimiento refractario en hornos para fusión. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Titulados a nivel Doctorado en la FIME DR. CARLOS JAVIER LIZCANO ZULAICA Resumen: Los resultados de un proyecto de desarrollo de aceros doble fase para mejorar la resistencia a la corrosión de la varilla de refuerzo en estructuras de concreto promovieron la profundización en el trabajo con un nuevo enfoque de carácter mecánico. Los aceros doble fase, cuya microestructura consiste de una matriz de ferrita con partículas de martensita, han recibido una gran atención debido a su útil combinación de alta resistencia y buena ductilidad. Sin embargo, muy poco estudio se ha realizado para clarificar el factor controlante que afecta las propiedades mecánicas de la estructura. Nació el 24 de julio de 1951 en Monterrey, N. L., México. Licenciatura 1968-1973. Egresado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León en 1973 como Ingeniero Mecánico Electricista. Obtuvo la maestría en Ciencias en Ingeniero Mecánico con especialidad en Materiales en 1996. Posee vasta experiencia en la industria siderúrgica y ha sido catedrático de la FIME en el área de Diseño y Resistencia de Materiales. Título obtenido: Doctor en Ingeniería de Materiales Nombre de la tesis: Comportamiento mecánico y microestrutural de aceros doble fase. Fecha de examen: 1 de Junio de 2001. Asesor: Dr. Rafael Colás Ortíz Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 No se ha puesto atención al hecho de que estos materiales tienen un alto límite de proporcionalidad y endurecen en frío inmediatamente sin exhibir el fenómeno discontinuo de cedencia. Por eso, la solución al problema es desarrollar una fórmula empírica en la cual sean consideradas las propiedades anteriores. El objetivo del trabajo es la caracterización de las propiedades mecánicas de dos nuevas familias de aceros aleados al silicio y al manganeso, así como el desarrollo de un modelo predictivo de las propiedades mecánicas en función de la microestructura. Las hipótesis planteadas son: La aplicación del análisis modificado Crassard-Jaoul basado en la fórmula de Swift, permite describir el comportamiento deformación-endurecimiento. El comportamiento mecánico puede caracterizarse por medio de una ley de las mezclas y puede explicarse por medio de correlación múltiple con las características de las fases metalográficas. 65 �Titulados a nivel Doctorado en la FIME DR. FRANCISCO ROMAN ANGEL BELLO ACOSTA Nacido en Ciego de Ávila, Cuba e1 29 de Octubre de 1961. Es egresado de la Universidad Estatal de Daguestán, Rusia. Grados obtenidos: Licenciado en Matemáticas y Maestro en Ciencias Físico-Matemáticas con especialidad en Ecuaciones Diferenciales, en 1985. Experiencia profesional: Maestro de Tiempo Completo del Departamento de Matemáticas de la Universidad de Camagüey desde 1985 hasta 1997. Profesor Invitado en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Angola, desde 1988 hasta 1990. Actualmente profesor de planta del departamento de Ingeniería Industrial del ITESM, Campus Monterrey. Título obtenido: Doctor en Ingeniería con Especialidad en Ingeniería de Sistemas Nombre de la tesis: Nuevo enfoque en el diseño y entrenamiento de redes neuronales para la clasificación. Fecha examen: 9 de febrero 2001 Asesor: Dr. José Luis Martínez Flores 66 Resumen: En este trabajo se tratan tres de los problemas fundamentales en el aprendizaje de redes neuronales artificiales de propagación hacia adelante: 1) Determinar la cantidad de neuronas en la capa oculta para que una red neuronal pueda clasificar un conjunto de patrones, 2) Obtener un algoritmo de entrenamiento, con menor cantidad de operaciones de punto flotante que las diferentes variantes del algoritmo de retropropagación del error y 3) Desarrollar un algoritmo de entrenamiento para redes neuronales clasificadoras de memoria entera. Como solución al primer problema, a partir del análisis de los espacios de patrones y de pesos, se diseñó un algoritmo que determina la cantidad de neuronas en la capa oculta para clasificar un conjunto no contradictorio de patrones en dos clases. Se determina, en cada iteración, un hiperplano que separa la mayor cantidad de patrones de una misma clase. Para resolver el segundo problema, se diseñó un algoritmo para entrenar una red con funciones continuas de activación con un número de operaciones muy inferior al de las diferentes variantes del algoritmo de retropropagación del error. Se toma como memoria inicial, la obtenida de la red del problema anterior y es aplicable al filtrado de señales, donde el objetivo es minimizar una función de error cuadrático. Por último, se estudia el problema de entrenamiento de una red neuronal de memoria entera para clasificar un conjunto de patrones en dos clases. Utilizando los procedimientos se desarrollaron para el diseño de la red, se obtienen diferentes hiperplanos separadores y se selecciona el hiperplano que separa la mayor cantidad de patrones de una misma clase. La importancia de este algoritmo de entrenamiento está en que las redes de memoria entera son muy económicas en sus diferentes formas de implementación. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Acuse de recibo Revista BOLETIN INDUSTRIAL Revista SCIENCE Editorial Nova publica mensualmente Boletín Industrial “Publicidad de empresa a empresa” la cual contiene anuncios de una gran variedad de productos dirigidos al ámbito industrial. El formato de esta publicación; basado en anuncios con imágenes descriptivas, y un índice de productoempresa, permite su rápida revisión, pudiéndose solicitar la información de su interés devolviendo la “tarjeta de servicio al lector” con sus datos y el número correspondiente al producto, o contactando directamente al anunciante, dado que cada empresa proporciona su teléfono, fax, e-mail y/o página de Internet. El número 5557 (8 febrero 2002) de Science ofrece como tópico central los últimos adelatos en Biónica en el dossier Bodybuilding: The Bionic Human. La reseña histórica que abre la serie de artículos abarca desde el desarrollo de la primera prótesis de mano con dedos articulados hecha de hierro en 1504, hasta la reciente implantación exitosa del primer corazón artificial en 2001. L. Hench y J. Polak discuten los Biomateriales de tercera generación, que actualmente se diseñan para estimular respuestas celulares específicas a nivel molecular, entre estos revolucionarios materiales se cuentan vidrios bioactivos para reparar defectos óseos. Este boletín de gran utilidad para estar al día, en cuanto a maquinaria y equipos industriales se distribuye gratuitamente y puede solicitar información sobre la misma vía e-mail en la dirección bolind@iwm.com.mx o en la página www.boletinindustrial.com donde también puede encontrar este boletín en versión electrónica. Entre los artículos de investigación de vanguardia, Evans y coautores reportan el desarrollo de una microsonda magnética de difracción de rayos-X que permite visualizar la estructura y evolución de dominios magnéticos individuales en monocristales de cromo a escala micrométrica. www.sciencemag.org (FJEG) (MHR) Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 67 �Colaboradores Aguilar Garib, Juan Antonio Profesor investigador del Programa Doctoral en Ingeniería de Materiales de la UANL. Obtuvo su licenciatura y su maestría en el Instituto Tecnológico de Saltillo y el doctorado en Ingeniería de Materiales en la UANL. Realizó una estancia de investigación en el Centro para Recursos Energéticos y Ambientales de la Universidad de Texas en Austin. Es miembro del SNI nivel I. Arredondo Díaz, José Luis Ingeniero Mecánico Administrador por FIME, UANL. Maestría en Ciencias de la Administración con especialidad en relaciones industriales. Ha sido maestro en FIME desde 1980. Actualmente es Secretario de Relaciones Públicas en la misma facultad. Elizondo Garza, Fernando Javier Ingeniero Mecánico Electricista egresado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Diplomado en Administración de Tecnología en el CINVESTAV del IPN. Maestría en Ingeniería Ambiental en la Facultad de Ingeniería Civil de la UANL. Es catedrático y consultor de la FIME y director de la revista Ingenierías. Guerrero Salazar, Carlos Alberto Es egresado de la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL, donde también estudió la Maestría en Ciencias. Doctor en Ingeniería Química por la Ecole Politecnique de Canadá. Miembro del SNI nivel 1. Asesora a diferentes industrias de Monterrey en el área de plásticos y vidrio. Es Maestro de la FIME de la UANL. Ganador del Premio de Investigación UANL 1999 en el área de Ingeniería y Tecnología. González González, Virgilio A. Egresado de la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL. Maestría en química orgánica y doctorado en ingeniería de materiales. Ha sido jefe del Departamento de Macromoléculas y del de Fisicoquímica en el Centro de Investigaciones en Química Aplicada de Saltillo, Coahuila. Es profesor de tiempo completo en la FIME. 68 Gutiérrez Lazos, Claudio Davet Estudió la carrera de Licenciado en Ciencias Físico Matemáticas en la Universidad Autónoma de San Luis Potosí y la Maestría en Ciencias en el Departamento de Física del Centro de Investigaciones y de Estudios Avanzados en Zacatenco. Actualmente es estudiante del Doctorado en Ingeniería Física Industrial de la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas de la UANL. Hinojosa Rivera, Moisés Egresado de la FIME-UANL, obtuvo maestría y doctorado en Ingeniería de Materiales en la misma institución. Postdoctorado en el Instituto de Estudios e Investigaciones Aeroespaciales de Francia. Ganador del Premio de Investigación UANL 1996. Es investigador de tiempo completo en la FIME desde 1998. Kharissova, Oxana Vasilievna Graduada como Geoquímica con especialidad en cristalografía en la Universidad Estatal de Moscú, donde realizó su maestría en la misma especialidad. Realizó su doctorado en Ingeniería de Materiales en la FIME-UANL. Desde Agosto de 2001 es investigadora de la FCFM de la UANL. Loverde, Lorin Obtuvo Licenciaturas en Filosofía y Psicología en la Universidad de Wisconsin en 1965. Maestría en Artes por la San Francisco State University en el área de Creative Writing en 1968. Estudios de Doctorado ABD en Filosofía Religiosa en la Columbia University. Ha sido profesor en la University of Maryland Campus Heidelberg en Alemania, en el Schiller College en Heidelberg en Alemania, en el Pratt Institute en Nueva York, en la California Lutheran University. Actualmente es profesor del ITESM y director de la empresa Express English. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �Colaboradores Mata Cabrera, Francisco Ingeniero Industrial e Ingeniero Técnico de Minas por la Universidad de Castilla-La Mancha. Diplomado en Ingeniería de materiales por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Master en Evaluación de Impacto Ambiental por el Instituto de Investigaciones Ecológicas de Málaga, Experto Universitario en Educación por la UNED. Es profesor Asociado en el Área de Ingeniería Mecánica en la Escuela Universitaria Politécnica de Almadén. Morones Ibarra, J. Rubén Licenciado en Ciencias Físico Matemáticas por la UANL. Obtuvo su doctorado en Física en el área de Física Nuclear Teórica en la University of South Carolina, USA. Actualmente es maestro de la Facultad de Ciencias Físico-Matemátias de la UANL. Ortiz Méndez, Ubaldo Egresado de la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas de la UANL, obtuvo su DEA en Ciencia de Materiales en la Universidad Claude Bernard de Lyon, Francia y su doctorado en Ingeniería de Materiales en el INSA de Lyon. Es investigador de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL, y miembro del SNI nivel 1. Recientemente obtuvo el Reconocimiento al Mérito Tecnológico TECNOS 2000. Quintero Flores, Raúl Gerardo Ingeniero Mecánico Electricista egresado de la UANL. También es licenciado en Matemáticas por la misma institución. Ha cursado las maestrías en Ciencias en Ingeniería Eléctrica y en Ciencias en Ingeniería Mecánica en el Massachusetts Institute of Technology. En honor a sus contribuciones a la tecnología y a la Educación, la UANL lo distinguió con el grado de «Doctor en Ingeniería Honoris Causa». Fue Fundador y Director de la Escuela de Graduados de la FIMEUANL. Es director general de la División de Tecnología de HYLSA. Es miembro del Consejo de la Fundación México-Estados Unidos para la Ciencia. Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 Reyes Melo, Martín Edgar Ingeniero en Industrias Alimentarias, egresado de la Facultad de Agronomía de la UANL. Maestro en Ciencias de la Ingeniería Mecánica especialidad en Materiales por la FIME-UANL, donde actualmente realiza un Doctorado en Ingeniería de Materiales. Ganador del Premio a la Mejor Tesis de Maestría UANL 1999 y ganador del premio de Investigación UANL 1999, ambos en el área de Ingeniería y Tecnología. Rojas Garcidueñas Manuel Biólogo egresado de la UNAM. M Sc por la University of Minnesota; profesor emérito del ITESM. Ha sido profesor de fisiología vegetal. Autor de varios libros de su especialidad, de una historia de la ciencia y un libro de difusión: De la vida de los planetas y de los hombres, así como de más de 30 artículos de investigación y académicos. Ha sido profesor en la Facultad de Biología de la UANL. Pertenece a la Academia Mexicana de Ciencias. Santos Guevara, Ayax Ingeniero Físico Industrial del ITESM. Actualmente es estudiante del doctorado en la Facultad de Ciencias Físico- Matemáticas de la UANL. Areas de interés: mecánica cuántica y física matemáticas. Valdez Nava, Zarel Ingeniero Mecánico Metalúrgico, por la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Premio a la mejor tesis de licenciatura de 1999 en el área de Ingeniería y Tecnología. Obtuvo el grado de Maestro en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales en diciembre de 2001. Actualmente realiza sus estudios de Doctorado en la FIME. Villarreal Garza, Roberto Ingeniero Mecánico Electricista por la FIME-UANL, 1970. Maestro en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Especialidad en Térmica y Fluidos. Reconocimiento por parte de la American Society of Mechanical Engineers como Faculty Advisor. Catedrático de la FIME-UANL desde 1969. Profesor de la División de Estudios de Postgrado desde 1977. Actualmente es Sub-Director de Postgrado de la FIME-UANL. 69 �Información para colaboradores Se invita a profesores e investigadores de las diferentes áreas de la ingeniería a colaborar en la Revista Ingenierías con: artículos de divulgación científica y tecnológica, artículos sobre los aspectos humanísticos del quehacer ingenieril, reportes de investigación, reportajes de eventos, convocatorias, etc. Los artículos deben incluir un resumen tanto en español como en inglés, de no más de 100 palabras. Deberán incluirse un máximo de 5 palabras clave tanto en español como inglés. Las referencias irán numeradas en el orden que fueron citadas en el texto. Las colaboraciones deberán estar escritas en un lenguaje claro, didáctico y accesible. No deberá ser en primera persona. Las fichas bibliográficas incluirán los siguientes datos: Autores o editores, título del artículo, nombre del libro o de la revista, lugar, empresa editorial, año de publicación, volumen y número de páginas. Solamente se aceptarán trabajos en inglés de personas cuyo primer idioma no sea el español. Deben incluirse al menos 3 imágenes o gráficas en blanco y negro, originales. Todos los artículos recibidos serán sujetos a arbitraje tipo doble anónimo siendo inapelable el veredicto de los revisores. Los criterios aplicables a la selección de textos serán: originalidad, rigor científico, precisión de la información, el interés general del tema expuesto y la claridad del lenguaje. Para cualquier comentario o duda estamos a disposición de los interesados en: Los artículos aprobados serán sujetos a revisión de estilo. Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Edificio del CEDIMI, 3er. piso. Tel.: 8376-8580 y 8376-1614 Ext. 131 Fax: 8376-2963 y 8332-0904 E-mail: fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx LINEAMIENTOS EDITORIALES Es requisito enviar, para su consideración editorial, un original y copia del artículo, así como un disquete de 3 ½” con el archivo del mismo en formato .doc de Word, originales de material gráfico, y fichas biográficas de cada autor con un máximo de 100 palabras. Los artículos deben remitirse a Revista Ingenierías, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Edificio del CEDIMI, 3er. piso, A. P. 076 “F”, Cd. Universitaria, San Nicolás, C.P. 66450, N.L., México. El título del artículo no debe exceder de 80 caracteres. El número máximo de autores por artículo es cuatro. La extensión de los artículos no deberá exceder de 7 páginas tamaño carta (incluyendo gráficas y fotos) en tipografía Times New Roman de 11 puntos a espacio sencillo. 70 Ingenierías, Abril-Junio 2002, Vol. V, No. 15 �� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2002 Volumen Volumen de la revista 5 Número Número de la revista 15 Mes de publicación Mes cuando se publicó Abril-Junio Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2002, Vol 5, No 15, Abril-Junio Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Hinojosa Rivera, Moisés, Editor Méndez Cavazos, Julio César, Coordinador Editorial Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/04/2002 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020778 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Efecto catalítico Energía nuclear Morfología de cristales Nucleación Transductores de fuerza https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20739/Ingenierias_2002_Vol_5_No_16_Julio-Septiembre.pdf 7845a0ba155fd71b1cf407f7a8b25d01 PDF Text Text ���Editorial LiderazgoS Óscar Leonel Chacón Mondragón* En cualquier proceso de cambio en el cual se ve involucrado un conjunto de personas, el despliegue de un liderazgo efectivo favorece el desarrollo del grupo y propicia oportunidades de crecimiento personal y profesional para cada uno de los elementos. El líder es el portador y artífice del liderazgo, coordina, usando su capacidad y experiencia, las acciones de los elementos de un grupo de tal manera que todos ellos coadyuven al logro del fin buscado. Así, el liderazgo se ejerce en espacio y tiempo pertinentes, conjugando lo mejor de cada uno de los integrantes, permitiéndoles innovaciones en sus actividades, alentando su disposición y elevando su autoestima. El liderazgo se comparte entre los miembros del grupo en tiempo y forma. En un contexto administrativo existe el así llamado líder o responsable formal del grupo, pero su caracterización como tal se restringe al aspecto organizacional solamente. El liderazgo en un sentido más amplio permitirá que cualquier miembro del grupo, el de mayor capacidad y experiencia, tome la posición de coordinador de actividades para una acción determinada. Un buen líder, en el contexto administrativo, compartirá la función de líder en las actividades específicas, pero no así la responsabilidad del buen funcionamiento del grupo. Un elemento importante en el ejercicio del liderazgo es el compartir la visión sobre el grupo y su actuación. Es importante que cada elemento participe en la discusión de la misión del conjunto y se genere el compromiso individual hacia éste. Es una realidad que el intento de controlar al individuo en base a * División de Postgrado en Ingeniería de Sistemas, FIME-UANL. E-mail: ochacon@uanl.mx Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 3 �LiderazgoS normas o reglas establecidas por la visión de un solo elemento produce el efecto contrario: el desorden, el caos. La generación de una visión de grupo compartida produce su propio orden y un medio donde existe gran confianza. Esta actividad se transforma en un hábito deseable para la toma de decisiones y permite que todos y cada uno de los elementos se conviertan en partes que contribuyen a un todo más grande: se pueden construir legados superiores actuando juntos. Un buen líder no sólo promueve la claridad en los objetivos y metas por alcanzar, promueve además la evaluación de las actividades realizadas y los logros obtenidos. El líder fortalece el ambiente de confianza al vigilar el cumplimiento de los objetivos y las metas establecidas en conjunto, mediante un proceso de evaluación de las actividades realizadas que incluya tanto reconocimiento de los logros como acciones correctivas, en el caso necesario. Por su desempeño, siempre un buen líder avanza en su desarrollo profesional con el reconocimiento del trabajo realizado; sin embargo, el reconocimiento debe extenderse a todos los otros miembros: la realidad es que es el trabajo del conjunto el que recibe el reconocimiento y es un buen líder aquel que logra que esto suceda. 4 Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Una introducción a las aleaciones con memoria de forma Parte I Enrique López Cuéllar* ABSTRACT Shape Memory Alloys (SMA) present a very different behavior from usual materials. These metallic alloys have the remarkable property for recuperate its original shape by simple heating after being «plastically» deformed. Other properties such as superelastic effect, rubber-like effect and a high damping capacity are exhibited in these alloys. For these reasons, SMAs are considered in the new generation materials, as «smart» materials. However they are not well known to the engineering public. The aim of this paper is to give to the engineering public an introduction about the mechanism related to the shape memory alloys and their different thermomechanical properties. This paper will be also the beginning of a paper series related to a study of the shape memory alloy Ti-Ni-Cu that will be published in this literary review. Keywords: memoria de forma, transformación martensítica, martensita termoelástica, variantes martensíticas, fenómeno de autoacomodamiento. INTRODUCCIÓN Las aleaciones con memoria de forma (AMF) presentan un comportamiento completamente distinto al de los materiales usuales. Por ejemplo, mientras que se considera que la gran mayoría de los metales comienzan a deformarse plásticamente a partir de un 0.2 % de elongación cuando son sometidos a un ensayo de tensión, las aleaciones con memoria de forma policristalinas pueden ser deformadas hasta un 5 % sin llegar a su plasticidad. Podemos decir que una aleación metálica posee memoria de forma si después de una deformación permanente a baja temperatura, esta recupera su forma inicial con un simple calentamiento,1 como lo indica la figura 1. El efecto de memoria de forma esta ligado a una transformación martensítica displasiva, que se produce entre una Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 Fig. 1. Esquema representativo del efecto memoria de forma en el modo de flexión. temperatura baja a la cual el material es deformado y una temperatura alta a la cual el material recupera su forma inicial. Otras de las propiedades encontradas en este tipo de aleaciones son el efecto superelástico, el efecto cauchótico y una capacidad elevada de amortiguamiento. Por estas razones las AMF están consideradas dentro de una nueva clase de materiales: los materiales inteligentes. Existe un gran número de sistemas de aleación susceptibles de presentar el efecto de memoria de forma: Ag-Cd, Au-Cd, Cu-Zn-X (X = Si, Sn, Al, Ga), Cu-Al, Cu-Al-Ni, Cu-Sn, Ni-Al, Ti-Ni, Ti-Ni-X (X = Al, Fe, Cu, Pd, Zr, Hf, etc), Fe-Pt, Fe-Mn-Si, etc. Sin embargo, las más utilizadas son las de la familia TiNi y las de base Cu, siendo las de la familia Ti-Ni las que presentan mayores ventajas como mejores propiedades mecánicas, mejor resistencia a la corrosión o su biocompatibilidad. Sus aplicaciones incluyen activadores eléctricos y térmicos, aparatos médicos, motores, procesos de soldadura especiales, etc. * Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica UANL. E-mail: enlopez_73@yahoo.com 5 �Una introducción a las aleaciones con memoria de forma. Parte I Al principio el término martensita designaba solamente al producto del temple en el acero, su nombre se debe al metalurgista Adolf Martens. Más tarde se mostrará que la martensita es el resultado de una transformación de la red cristalográfica de los átomos de hierro que tiene lugar sin difusión atómica.2 Este artículo estará concentrado en los fenómenos ligados a las aleaciones con memoria de forma, sin embargo la nomenclatura utilizada será la misma que la de los aceros, es decir, la fase a baja temperatura será llamada martensita y la de alta temperatura será llamada austenita. DEFINICIÓN En el estado sólido, los cambios de fase pueden ser de dos tipos: con o sin difusión. La transformación martensítica se produce en ausencia de difusión atómica y se caracteriza esencialmente por un cizallamiento homogéneo de la red. Esto implica que el movimiento de los átomos no se da en distancias relativamente grandes y que tanto la fase inicial como el producto de la transformación tienen la misma composición química. Las transformaciones por cizallamiento se propagan generalmente de manera independiente del tiempo, por un movimiento de la frontera que separa a ambas fases. Como en general en este tipo de transformaciones, la cantidad de la nueva fase depende solamente del nivel de la temperatura y no del tiempo en el que se mantuvo a esta temperatura, son llamadas transformaciones atérmicas. Durante la transformación martensítica, la martensita aparece en forma de plaquetas con diferentes orientaciones bien definidas en el seno de la matriz de austenita, en lugares repartidos al azar. Una muestra pulida en la fase austenítica, y que después es enfriada hasta la fase martensítica va a presentar una superficie deformada que puede ser observada a la escala del microscopio óptico. Esta deformación se debe al cizallamiento de las diferentes plaquetas de 6 martensita. La figura 2 representa esquemáticamente una plaqueta de martensita que se forma a partir de un monocristal de austenita y muestra que una raya trazada sobre la superficie en fase austenítica sufre un cizallamiento después de la aparición de la martensita.3 Durante el intervalo de temperatura de la transformación, existe la coexistencia de ambas fases. La interfase entre la plaqueta de martensita y el cristal de austenita es llamada plano de «coexistencia» y se trata de un plano bien definido cristalográficamente. El cizallamiento se produce en una dirección paralela a este plano y esta interfase o plano de «coexistencia» se mueve con facilidad. El crecimiento de las plaquetas de martensita se produce por el desplazamiento de estas interfases. Fig. 2. Aspecto macroscópico esquemático de una plaqueta de martensita en un monocristal de fase austenítica. La transformación martensítica en este trabajo será definida como «una transformación de fase sin difusión atómica, engendrada por nucleación y crecimiento, caracterizada por una deformación homogénea de la red que consiste principalmente en un cizallamiento».4 MARTENSITA TERMOELÁSTICA La diferencia entre las martensitas termoelásticas y las no-termoelásticas radica en los mecanismos de crecimiento. Las plaquetas de martensita normalmente se crean en la fase austenítica mediante un enfriamien- Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Enrique López Cuéllar to. En el caso de los aceros como en la mayoría de las aleaciones base hierro, la transformación tiene muy a menudo un carácter explosivo y se acompaña de un cambio de volumen considerable, lo que crea una deformación plástica importante en la austenita. Tan pronto una plaqueta se forma hasta un cierto tamaño después de ser enfriada, ésta deja de crecer incluso si el enfriamiento continúa, la interfase entonces se ha hecho inmóvil. La transformación inversa no se produce por un movimiento de regreso de la interfase, sino por germinación de la austenita en el seno de las plaquetas de martensita. Finalmente la fase inicial (austenita) no recupera su orientación original. Por el contrario, en el caso de la martensita termoelástica, la transformación se produce mediante un crecimiento continuo de la fase martensítica durante el enfriamiento. Si el enfriamiento se detiene, la transformación y el crecimiento de las plaquetas se interrumpe también. Si el enfriamiento continúa de nuevo, el crecimiento de las plaquetas continuará. La transformación inversa durante el calentamiento, en son el origen del efecto de memoria de forma en numerosas aleaciones no-ferrosas. Tabla I. Descripción de los puntos de transformación. Punta de transformaci ón D escri pci ón MS Te mp e ra tura d e l i ni c i o d e la tra ns fo rma c i ó n d i re c ta (austeni ta→martensi ta) Mf Te m p e r a t u r a d e l f i n d e l a transformaci ón di recta M50 Te m p e r a t u r a a 5 0 % d e l a transformaci ón di recta AS Te mp e ra tura d e l i ni c i o d e la tr a ns fo r m a c i ó n i nve r s a (martensi ta→austeni ta) Af Te m p e r a t u r a d e l f i n d e l a transformaci ón i nversa A 50 Te m p e r a t u r a a 5 0 % d e l a transformaci ón i nversa Ht Hi sté re si s té rmi ca d e la transformaci ón ASPECTOS TERMODINÁMICOS DE LA TRANSFORMACIÓN Antes de entrar en detalle a los aspectos termodinámicos, es importante definir los puntos de transformación (temperaturas) y otros parámetros importantes de la misma. Estos se muestran en la figura 3 y se describen en la tabla I. Fig. 3. Curva de transformación martensítica en función de la temperatura. este caso sí se produce por el movimiento de regreso de la interfase y por consecuencia se recupera la orientación original.2 Las transformaciones termoelásticas involucran únicamente deformaciones elásticas que Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 La figura 4 presenta la energía libre de Gibbs en función de la temperatura. La transformación martensítica se produce cuando la energía libre de la martensita (Gm) es inferior a la de la austenita (Gb), es decir para las temperaturas inferiores a la temperatura crítica T0. A T0, la diferencia de energía libre DG m-b entre las dos fases es nula y el equilibrio termodinámico se establece como: 7 �Una introducción a las aleaciones con memoria de forma. Parte I Ecuación 1: ∆Gm − β = ∆Gm − ∆Gβ = 0 a T=T0 Una primera estimación de T0 puede ser dada por la ecuación 2. Ecuación 2: T0 = (M s + Af ) 2 Sin embargo, en la práctica la transformación martensítica comienza a una temperatura Ms, que es ligeramente inferior a T0. Este sub-enfriamiento es necesario a fin de superar los efectos ligados a contribuciones no químicas. Esta energía suplementaria se debe al acomodo elástico de los cambios de forma y de volumen así como a la presencia de algunas contri- temperatura inferior a Mf, la transformación inversa comenzará a la temperatura As y terminará a la temperatura Af (ver la figura 3). En la figura 3, las diferencias de temperaturas (MsMf) o (Af-As) son principalmente debidas a la energía elástica almacenada durante la transformación. Y las diferencias entre las temperaturas de principio y fin de la transformación (As-Mf y Af-Ms) se deben a la existencia de una cierta energía disipada, siendo la responsable de la histéresis de la transformación. De esta manera, los términos elásticos y disipativos (contribución irreversible) deben de ser considerados en la condición de equilibrio (ecuación 1). Si la transformación avanza por una sucesión de estados de equilibrio metaestables, el balance de energía para una transformación termoelástica es:5 Ecuación 3: dGtot = (Gm − Gβ ) dα + dGel dGdiss dα + dα dα dα Dónde a representa la fracción de la martensita (figura 3) Gel la energía de deformación elástica Gdiss la energía disipada por el sistema La condición de equilibrio representada por la Fig. 4. Energía libre de la fase austenita (Gb) y martensita (Gm) en función de la temperatura. buciones irreversibles. Estas contribuciones están normalmente asociadas a esfuerzos de cizallamiento necesarios para desplazar las interfaces, a cambios de energía ligados a la introducción de defectos provocados por la transformación y al acomodo parcial de deformaciones plásticas. La transformación martensítica se produce durante el enfriamiento hasta la temperatura Mf. Si el calentamiento comienza a una 8 Fig. 5. Representación de variantes de martensita autoacomodadas. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Enrique López Cuéllar ecuación 3 separa las tres contribuciones de energía: el calor de transformación, la energía elástica almacenada en el material y el trabajo irreversible que se utiliza principalmente en el movimiento de las interfaces. Para obtener mayor información y profundizar sobre este tema, se puede consultar la literatura de Olson y Cohen6 o bien de Ortin y Planes.7-8 FENÓMENO DE AUTOACOMODAMIENTO Las transformaciones martensíticas poseen la propiedad particular de asociar un cambio de forma al cambio de estructura cristalina. Este fenómeno es provocado por una deformación creada por el cizallamiento a lo largo del plano de coexistencia. Durante el enfriamiento de un monocristal de austenita, se produce un cierto numero de dominios de martensita, teniendo cada uno de ellos diferentes índices de planos de coexistencia y de cizallamiento. Estos dominios martensíticos son llamados variantes. Las variantes son estrictamente de la misma estructura y difieren sólo en su orientación y planos de coexistencia. Durante la transformación estas variantes son equiprobables y sus deformaciones se compensan de tal manera que el cambio de forma es nulo. A esto se le conoce como el fenómeno de autoacomodamiento (figura 5).9-10 riante V1 se convierte en dominante cuando s es aplicado. Una deformación aparentemente plástica persiste. Si esta martensita deformada es calentada por encima de Af, el estado inicial austenítico es recuperado y por consecuencia la muestra vuelve a la forma inicial. Este fenómeno es llamado efecto memoria de forma.11 · Si el esfuerzo es aplicado sobre una muestra en fase austenítica, ligeramente arriba de la temperatura M s, puede provocarse la transformación martensítica. Sin embargo durante la transformación se observa la aparición preferencial de una o de un número limitado de variantes, que son las que se encuentran mejor orientadas para acomodarse y provocar así el cambio de forma.9 Esto se explica considerando que la transformación martensítica es análoga a un cizallamiento, en donde los esfuerzos externos actúan de ésta manera para favorecer la deformación. Ahora bien, desde un punto de vista termodinámico, este esfuerzo modifica el equilibrio por la adición de la energía mecánica a la energía libre que acompaña la transformación martensítica y permite a ésta llevarse a cabo. Esto significa que el esfuerzo hace aumentar la temperatura Ms. De esta forma la transformación se manifiesta a una temperatura Ms(s)>Ms. APLICACIÓN DE UN ESFUERZO La aplicación de un esfuerzo sobre una aleación con memoria de forma tiene diferentes consecuencia si el esfuerzo es aplicado en fase martensita o austenita: · Si el esfuerzo (s) es aplicado sobre una martensita autoacomodada (figura 6), algunas variantes serán favorecidas, produciendo una deformación en el sentido del esfuerzo. Esto en perjuicio de las variantes desfavorecidas. La muestra sufrirá entonces una deformación macroscópica importante (e), como lo muestra la figura 6. En este caso la va- Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 Fig. 6. Efecto de un esfuerzo (s) aplicado sobre una martensita auto-acomodada. 9 �Una introducción a las aleaciones con memoria de forma. Parte I RECAPITULACIÓN En este artículo se definió lo que es una aleación con memoria de forma, así como la martensita termoelástica. Se analizaron además algunos aspectos termodinámicos de la transformación martensítica y se explicó el fenómeno de autoacomodación. Por último se abordó el efecto de un esfuerzo sobre una martensita termoelástica autoacomodada. En la parte II de este artículo se analizarán las propiedades termomecánicas de las aleaciones con memoria de forma. Fig. 7. Representación esquemática del diagrama de fases esfuerzo-temperatura y los dominios existenciales de la superelasticidad y el efecto memoria de forma. Este comportamiento se ilustra en la figura 7. En este caso el esfuerzo actúa como una variable termodinámica y nos lleva a una relación de tipo ley de Clausius-Clayperon,5 y 7 entre el esfuerzo (s) y la temperatura de equilibrio T0. Esta ley está dada por la ecuación 4 y en general ha sido verificada experimentalmente con una buena aproximación para casi todas las aleaciones con memoria de forma. Ecuación 4: dσ ∆H A→M ⋅ ρ = dT0 T0 ⋅ε Dónde DHA® M es la entalpía de la transformación directa, e es la deformación macroscópica asociada a la transformación directa de una transformación total mediante un esfuerzo y r es la densidad. Sin embargo, si la temperatura es muy elevada, comienza a haber una competencia entre el proceso de la transformación martensítica y el de la introducción de la deformación plástica en la fase austenítica. A esta temperatura se le conoce como Md. Por arriba de ésta, la transformación martensítica no puede llevarse acabo.12 10 REFERENCIAS 1. Norme Francaise. Alliage à mémoire de forme (AMF) – Vocabulaire et mesures. NF A 51-080, 1991, 23p. 2. Van Humbeeck J. La transformation martensitique. Patoor, E., Berveiller. Technologie des alliages à mémoire de forme. Paris : Hermès, 1994. p. 63-87 ISBN 2-86601-426-X. 3. Guenin G. Contribution à l’étude de la nucléation des transformations martensitique thermoélastiques. Cas de l’alliage ternaire Cu-ZnAl. Thèse d’Etat, INSA de Lyon , Lyon I, 1979, 164p. 4. Cristian J. W., Olson G. B., Cohen M. Classification of displacive transformations : What is a martensitic transformation ?. Lausanne – Suisse, 1995. Journal de physique IV, colloque C8, supplément au Journal de Physique III, 1995, vol 5, p. 3-10. 5. Ortin J. Thermodynamics and kinetics of martensitic transformations. In proceedings of international conference on the martensitic transformation. Monterey, California, USA, 1992. P. 305-316. 6. Olson G. B., Cohen M. Thermoelastic behavior in martensitic transformations. Scripta Mettallurgica, 1975, vol. 9, p. 1247-1254. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Enrique López Cuéllar 7. Ortin J., Planes A. Thermodynamics analysis of thermal measurements in thermoelastic martensitic transformations. Acta metall., 1988, vol. 36, N° 8, p. 1873-1889 8. Ortin J., Planes A. Thermodynamics and hysteresis behavior of thermoelastic martensitic transformations. In proceedings of the European symposium on martensitic transformation and shape memory properties. Aussois – France 1991. Journal de physique IV, colloque C4, supplément au Journal de Physique III, 1991, vol 1, n° 11, p. 13-23. 9. Van Humbeeck J. Aspect microstructuraux : relations entre la transformation martensitique et les propriétés thermomécanqiues. Patoor, E., Berveiller. Technologie des alliages à mémoire de forme. Paris : Hermès, 1994. 89-101 p. ISBN 2-86601-426-X 10. Guenin G. Martensitic transformation phenomenology and the origin of Tow-Way Memory Effect. Phase Transitions, 1989, Vol. 14, p. 165-175. 11. López-Cuellar Enrique. Fatigue par cyclage thermique sous contrainte de fils à mémoire de forme Ti-Ni-Cu après différents traitements thermomécaniques. Thèse d’Etat, INSA de Lyon , Lyon I, 2002, 180p. 12. Berveiller M., Patoor E. Comportement thermomécanique des matériaux usuels et des alliages à mémoire de forme. Patoor, E., Berveiller. Technologie des alliages à mémoire de forme. Paris : Hermès, 1994. 43-59p. ISBN 2-86601-426-X. Information: Mexican Institute of Acoustics Sergio Beristáin -President E-mail: sberista@hotmail.com Fernando J. Elizondo Garza E-mail: fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 11 �Evaluación de condiciones de maquinado por medio de emisiones infrarrojas F. Eugenio López G., Miguel A. Ruiz S., Lionel S. Méndez P.* ABSTRACT Requirements of high-quality standards have become essential in manufacturing technology. Thus, the conditions of the process must be related with the surface finish achieved. One of those conditions is the thermal energy generated during the machining process. This energy can be measured in terms of temperature increments and depends of the feed, depth of cut and tool cutting speed. As a complement for the series of experiments exposed in the preceding articles this work presents the theoretical fundamentals and experiments based in the effects of tool feed on the temperature behavior during the machining process. Keywords: thermal energy, cutting speed, tool feed. Fig. 1. Medidor de emisión infrarroja acoplado en la máquina-herramienta. INTRODUCCIÓN peratura se pueden inferir los límites de uso y vida útil de la herramienta de corte. En los procesos actuales de manufactura se requiere de acabados precisos, de características superficiales específicas y de tolerancias cada vez menores para las piezas maquinadas. Son varios los factores que intervienen en estos procesos que están relacionados con las características finales de la pieza. Uno de estos factores es la temperatura generada. Como complemento de los experimentos y conclusiones presentadas en los artículos anteriores sobre la trayectoria de herramienta1 y el espesor de viruta,2 el presente trabajo se enfoca en el comportamiento de la energía térmica generada durante el fresado, proponiendo un método que relaciona el avance de la herramienta con la temperatura registrada durante la remoción de material. Es deseable conocer el comportamiento de la temperatura durante el maquinado para asociarla con las probables características de acabado superficial de la pieza, ya que las altas temperaturas ocasionan alteraciones de la superficie.1 Además, a través de la tem- 12 A lo largo del proceso de maquinado, aproximadamente el 98% de la energía utilizada se transforma en energía térmica,3, 4 el resto es absorbido por el material de trabajo en forma de deformación plástica. El conocer los niveles de energía térmica permite seleccionar adecuadamente los materiales y las herramientas para diferentes tipos de trabajos. Esta energía puede ser determinada con base a los cambios de temperatura medidos (figura 1) en un punto de referencia determinado. A continuación se exponen las bases teórica y experimental dirigidas a encontrar y justificar una relación entre el avance de la herramienta de corte y la temperatura registrada durante el maquinado, así como la metodología y resultados obtenidos. * Sistemas Integrados de Manufactura, División de Ingeniería Mecánica, FIME-UANL, México. E-mail: elopez@uanl.mx Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �F. Eugenio López G., Miguel A. Ruiz S., Lionel S. Méndez P. OBJETIVOS donde: Los objetivos que este trabajo pretende alcanzar son: P: Potencia emisiva de la superficie en W/m2. a) Establecer una relación entre la temperatura registrada en el proceso y el avance fijado para la herramienta de corte. e: Emitancia del material. b) Predecir el comportamiento de los cambios de temperatura para diferentes avances por medio de un modelo validado experimentalmente. T: Temperatura de la superficie del cuerpo en K. σ = 5 . 67010 −8 W m2K 4 (3) c) Establecer las bases para determinar posteriormente la relación entre la temperatura registrada y la calidad superficial del material así como los parámetros óptimos de maquinado. MARCO TEÓRICO A la capacidad de un cuerpo de emitir energía radiante se le conoce como emisividad. A un cuerpo con emisividad igual a uno se le conoce como cuerpo negro. A la capacidad de un cuerpo real de emitir energía respecto al cuerpo negro se le conoce como emitancia. Esta propiedad difiere en cada cuerpo y depende de la estructura y características del mismo. ε = Jr J cn (1) donde: Jr: Densidad de flujo radiante del material. Jcn: Densidad de flujo radiante del cuerpo negro. 5 La ley de Stefan-Boltzman propone el cálculo de la cantidad de radiación emitida en todas direcciones y sobre todas las longitudes de onda simplemente a partir del conocimiento de la temperatura de un cuerpo utilizando su emitancia e y la constante s denominada “constante de Stefan-Boltzman”. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 Conociendo el rango de temperaturas a las que se somete un material, es posible graficar el comportamiento de su potencia emisiva. En la figura 2 se representa este comportamiento para el caso del aluminio puro, el cual tiene una emitancia6 de 0.25. Así, despejando de (2) y con la conversión adecuada de la cantidad de radiación puede conocerse la temperatura a la cual se emite esa energía. e: Emitancia. P (T ) = εσ T 4 Fig. 2. Potencia emisiva del aluminio puro a temperaturas de emisión entre 25 y 100oC. (2) Debido a que la zona del espectro infrarrojo abarca un amplio rango de longitudes de onda de la radiación térmica (desde los 0.78mm hasta los 500mm), es de gran utilidad para el registro de energía térmica emitida en cualquier material, ya que la radiación de ondas aumenta con la temperatura. Las siguientes condiciones se consideran en la experimentación para relacionar la potencia emisiva espectral7 con la temperatura: 13 �Evaluación de condiciones de maquinado por medio de emisiones infrarrojas 1. La radiación emitida varía en forma continua con la longitud de onda. 2. En cualquier longitud de onda la magnitud de la radiación emitida aumenta con la temperatura. 3. La región espectral en la que la radiación se concentra depende de la temperatura. 4. Para temperaturas menores o iguales a 527oC, la emisión se encuentra de manera predominante en la región infrarroja del espectro y no es visible para el ojo humano. La fórmula (4) desarrollada por Cook9 puede ser utilizada para predecir el incremento de temperatura de la interfase herramienta-viruta durante el proceso de maquinado. Se deriva del análisis dimensional y de datos experimentales de torneado de diferentes materiales para establecer los valores constantes de la ecuación: h 0 .4U  ∆ T (Vc ) =  (Vc ⋅  ρc  α 0 .33 (4) donde: DT: Incremento de temperatura en la interfase en oC. Vc: Velocidad de corte en m/s. U: Energía específica de remoción de material en N- m/mm3. r: Densidad del material en gm/cm3. C: Espesor de viruta en mm. Al incremento de temperatura obtenido por esta ecuación debe sumarse la temperatura de referencia, considerada en este experimento como la temperatura ambiente a 25oC. T (Vc ) = ∆T (Vc) + TReferencia donde: T: Temperatura media del proceso. 14 Las mediciones se efectuaron en las instalaciones del Centro de Manufactura Integrada por Computadora y del Programa Doctoral de Materiales de la FIME UANL. Se utilizaron los siguientes equipos: · Centro de Maquinado EMCO VMC 300. · Termómetro de Emisiones Infrarrojas Raytek modelo Raygner MX4. Considerando las condiciones experimentales de potencia emisiva mencionadas en el marco teórico, se utilizó un espectrómetro infrarrojo para el registro de la temperatura, el cual se colocó dentro del centro de maquinado en la posición más cercana a la zona de remoción para obtener una captación completa de las ondas emitidas por el material (figura 1). Los datos registrados por el espectrómetro se almacenaron en archivos de computadora y se procesaron con software Raytek Graphic. El material usado en los ensayos fue un perfil extruído de aluminio comercial para maquinado. El análisis electroquímico identificó el material como aluminio 6063 de acuerdo a las tablas del Manual de Aluminios de la ASM. Los resultados de las pruebas de tensión revelan que el material es una aleación de aluminio 6063 con tratamiento térmico clase T6 ó T8. Calor específico en J/kg-oC. a: Difusividad térmica en m2/s. h: METODOLOGÍA EXPERIMENTAL (5) G 55 R1=12.5 T3 D3 L96 M03 S1500 F13 G53 G00 Z200 G00 X -10 Y -21 G00 Z=R1 21 G01 Z=R1-2.54 G01 X60 G53 G00 Z200 G55 G00 X300 M30 Origen del usuario Plano de referencia Cambio de herramienta Giro del husillo, velocidad y avance Movimiento en coordenadas absolutas Posición inicial Acercamiento Profundidad de corte Movimiento de corte Retiro de herramienta Movimiento de mesa Fin de programa Fig. 3.- Programa de CNC para el maquinado utilizado en la experimentación. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �F. Eugenio López G., Miguel A. Ruiz S., Lionel S. Méndez P. CONDICIONES DE MAQUINADO Se realizaron cinco ensayos a diferentes velocidades de corte, las cuales se muestran en la tabla II. Para los ensayos se maquinó la barra de aluminio con condiciones de corte fijas utilizando un programa de CNC (figura 3) en el centro de maquinado EMCO VMC 300. Tabla II. Veloci dades de corte para ensayo. E nsayos El corte se hizo a 2.54 mm ( 0.1 in). No se utilizó refrigerante. El resto de los valores de corte experimentales se muestran en la tabla I. Veloci dad de corte (mm/mi n) 1 2 3 4 5 10 50 70 90 120 Tabla I. Valores de corte uti li zados en los ensayos. Número de álabes N 2 Radi o de la herrami enta (mm) r 8 Veloci dad de gi ro (rpm) S 1500 Profundi dad de corte (mm) t 2.54 RESULTADOS OBTENIDOS Después de procesar los datos registrados y ajustarlos a curvas, se obtiene el comportamiento característico de temperatura de cada ensayo, los cuales se muestran en la figura 4. 4.c. 4.b. 4.a. 4.d. 4.e. Fig. 4.- Gráficas del comportamiento de la temperatura en los 5 ensayos realizados. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 15 �Evaluación de condiciones de maquinado por medio de emisiones infrarrojas Este ajuste corresponde a una ecuación exponencial de la forma: T (t ) = k ⋅ t n (6) donde: T: Temperatura del proceso. t: Número de muestreos. k: Coeficiente del ensayo. n: Exponente del ensayo. Ajustando a una curva conveniente los valores de temperatura en el punto terminal de cada ensayo, se obtiene una ecuación experimental (5). Esta ecuación de tipo exponencial coincide con las conclusiones obtenidas por Trigger8 en su trabajo referido al comportamiento de la temperatura. TAl 6063 (Vc ) = 107 ⋅ Vc 0.086 _____ Temperatura experimental ------- Temperatura teórica Fig. 5. Comparación de las temperaturas de acuerdo a la ecuación de Cook y la obtenida experimentalmente. (7) CONCLUSIONES La ecuación (7) es característica de la temperatura del proceso para la muestra de material Al6063. Sustituyendo en (4) y (5) las propiedades térmicas correspondientes y la densidad de la aleación Al6063 para espesor de viruta de 1mm y energía específica de: U = 0 .56 N m mm 3 (8) se obtiene el comportamiento teórico de la temperatura de la aleación Al6063 para cualquier valor de velocidad de corte. Las ecuaciones (5) y (7) pueden compararse para obtener una referencia del comportamiento teórico y experimental de la temperatura en el proceso de maquinado (figura 5). 16 La temperatura generada durante el maquinado permite evaluar condiciones determinantes del proceso. La interpretación del comportamiento implica que: 1. La temperatura tiende a alcanzar un estado de estabilidad. 2. La temperatura del proceso se incrementa al incrementarse la velocidad de corte. 3. Existe una relación del comportamiento de la temperatura entre cada ensayo. 4. Algunas variables determinantes del proceso pueden calcularse con la metodología mostrada. 5. El análisis mostrado sobre la relación temperaturavelocidad de avance es similar a trabajos publicados referidos al tema y muestra los mismos resultados. La metodología presenta la ventaja de ser fácilmente implementable en un laboratorio, pero no lo es en un tren productivo. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �F. Eugenio López G., Miguel A. Ruiz S., Lionel S. Méndez P. MEJORAS A DESARROLLAR REFERENCIAS Se propone la comprobación de los valores de emitancia de los materiales involucrados. 1. López, E., Ruiz, M.A., Colás, R., “Modelaje de la viruta en el proceso de maquinado 1ª Parte”, Ingenierías, Vol. IV, No. 13, pp. 40-47, Diciembre 2001. 2. López, E., Ruiz, M.A., “Modelaje de la viruta en el proceso de maquinado 2ª Parte”, Ingenierías, Vol. V, No. 14, pp. 36-41, Marzo 2002. 3. Metals Handbook, 9th edition, Vol. 16 “Machining”, ASM International, 1989. 4. Groover, Mikell P., “Fundamen-tals of Modern Manufacturing”, Ed. Pretince-Hall, 1996. 5. Incropera, F., DeWitt, David P., “Fundamentos de Transferencia de Calor”, 9a. Edición, Ed. McGrawHill, 1999. 6. John E. Hatch, “Aluminum: Properties and Physical Metallurgy”, ASM, 1984. 7. Planck, M., “The Theory of Heat Radiation”, Dover Publications, Nueva York, 1959. 8. Trigger, K.J., “Progress Report No.2 on Tool-Chip Interface Temperatures”, ASME Transac-tions, Vol. 71, No. 2, pp. 163-174, Febrero1949. 9. Cook, N., “Tool Wear and Tool Life”, ASME Transactions, J. Engrg. for Industry, Vol. 95, pp. 931-938, Noviembre 1973. Se recomienda repetir la experimentación bajo otros criterios que permitan evaluar las condiciones de maquinado para diferentes materiales y/o herramientas de corte. Como complemento es deseable realizar un registro de la rugosidad superficial de la pieza en cada ensayo para buscar una relación entre la temperatura del proceso y la calidad superficial de la pieza maquinada. RECONOCIMIENTOS El presente trabajo fue realizado por los autores como parte de su proyecto de investigación en el Doctorado de Materiales FIME-UANL bajo el apoyo de PROMEP, PAICYT 2001 (contrato CA556-01) y CONACYT (clave 37668-U). Los autores agradecen la colaboración del ingeniero José Luis Castillo Ocañas y la Dra. Patricia Zambrano de la Coordinación de Automatización así como al Dr. Alan Castillo y al Dr. Juan Antonio Aguilar Garib del programa doctoral de materiales de la FIME. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 17 �Breve y parcial historia de los engranes Manuel G. Rodríguez R., Moisés Hinojosa R., Ubaldo Ortiz M. * Abstract This article briefly discusses both the historical development of gears and the role of materials engineering in the evolution of these machine elements. Historical applications of gears include the inventions of Arquimedes, clock mechanisms and modern highprecision machine elements. This brief and partial review also analyzes some of the oldest documents that register the use of devices that can be considered as gears according to arqueological findings. Keywords: gears, machine elements, history of technology. INTRODUCCIÓN Entre los mecanismos de transmisión de movimiento, uno de los más exitosos es el basado en engranes, ya que se consiguen movimientos de manera continua, semicontinua o alternada y provee una amplia gama de posibilidades de transmisión gracias a los diferentes tipos de diseños posibles. Como complemento al conocimiento técnico, es deseable conocer un poco de donde provienen estos elementos de máquinas. En este artículo se hace una revisión para estimar en qué punto de la historia se inicia el desarrollo de esta tecnología, el papel que jugó dentro del progreso de los pueblos antiguos y se remarcará el hallazgo arqueológico más antiguo encontrado, que data del 80 A.C., figura 1, que evidencia la existencia de esta tecnología en épocas antiquísimas que al paso de los siglos ha evolucionado y ha encontrado un lugar muy destacado dentro del desarrollo industrial de nuestra era. LOS ENGRANES EN LA MITOLOGÍA Nadie sabe a ciencia cierta donde se inventaron los engranajes, sin embargo han estado transmitiendo movimiento de una manera u otra por mucho tiempo. 18 Fig. 1. Elemento del «Mecanismo de Anticitera», El mecanismo de engranes más antiguo preservado (80 A.C.). Los registros más antiguos de posibles diseños de engranajes provienen de la literatura de la antigua China, Grecia y Turquía,1 en específico de la ciudad de Antioquía y de Siria, en especial de Damasco su capital, famosa por sus armas blancas. De cualquier manera, muchas de estas referencias son vagas y de poco fiar, ya que en los textos de esa época es difícil, si no imposible, identificar donde comienza el relato a ser historia y donde deja de ser mitología. La mayoría de los relatos son descripciones de batallas libradas contra el enemigo o de guerras de conquista, y por supuesto son relatos en donde los derrotados describen a sus enemigos como guerreros de fuerza extrema, capaces de cargar rocas de cien veces su peso con un solo movimiento de su mano y que podían lanzarlas tan lejos como querían. En la actualidad, y en base al conocimiento que se tiene, eso hace referencia a que utilizaron algún tipo * Doctorado en Ingeniería de Materiales FIME-UANL. E-mail: man76_2000@yahoo.com Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Manuel G. Rodríguez, Moisés Hinojosa R., Ubaldo Ortiz M. de mecanismo, sin embargo los relatos lo describen como algo mágico o sobrenatural.2 Por si fuera poco, los vencedores de la batalla relatan su historia jactándose de la superioridad ante sus enemigos, y de cuan fácil fue vencerlos con el simple movimiento de su mano. Para complicar aún más este asunto, los mecanismos citados en la literatura antigua solo contienen descripciones textuales de los dispositivos, en los cuales se puede o no utilizar engranes en su funcionamiento, ya que alternativamente pueden haberse empleado poleas o ruedas de fricción, sin embargo no se ha encontrado evidencia física de su existencia. EVOLUCIÓN DE LOS MATERIALES PARA LOS ENGRANES Juzgar mediante la historia escrita en los libros es una cosa, encontrar evidencia palpable de los engranajes es otra. El mayor problema en encontrar evidencia arqueológica de engranajes radica en que los primeros engranes fueron hechos de madera tallada (figura 2), con lo cual es más que evidente que al paso del tiempo se degradan completamente y difícilmente dejan rastros debido al tipo de material empleado. Por otro lado en los registros bíblicos antiquísimos se encuentra que los metales se trabajaban desde el 4000 A.C. y menciona a un Tubal-Caín como el artífice del hierro y del bronce.3 Así que bajo esta evidencia teórica bien pudo haber sido factible que se fabricaran engranajes de bronce o hierro, aunque es necesario recordar que el uso de dichos materiales se encontraba restringido por las limitadas cantidades que se podían obtener y que sólo eran destinadas como obsequio a reyes y faraones. Tal es el caso de una cuña de metal forjado que data del 3000 A.C., encontrada en la gran pirámide de Keops, rey de Egipto de la IV dinastía. Actualmente esta pieza arqueológica se encuentra en el museo Británico5 y es una prueba palpable de que el hierro ya se Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 Fig. 2. Prototipo de engrane de madera utilizado en la antigüedad para transmitir movimiento.4 trabajaba en esas épocas. Sin embargo dicho hallazgo también fortalece la hipótesis de que verdaderamente sólo se utilizaban para artículos religiosos u obsequios para reyes y difícilmente se utilizarían para fabricar engranes, si es que ya existían en esa época. Ya para el año 2000 A.C. cuando la civilización asiria empezaba a formarse, aún bajo la opresión de Caldea y Egipto,6 la metalurgia del hierro comenzaba a desarrollarse con mayor fuerza. Los asirios fueron quienes primero consiguieron producir a gran escala hierro y bronce,5 perfeccionando los métodos y logrando, con ayuda de esta ventaja técnica, su libertad como pueblo para el 1300 A.C. bajo el reinado de Teglatfalasar.6 Ya como pueblo en libertad hacia el 800 A.C. bajo el reinado de Salmanasar habían formado un verdadero imperio y hacia el año 730 A.C. al mando de Salmanasar V habían invadido Caldea, que para ese entonces ya se conocía como Babilonia, además del territorio Egipcio, extendiendo así su imperio desde el Mediterráneo hasta el mar Caspio, y del sur del mar Negro al Golfo Pérsico. Su grandeza: su rey Salmanasar V, su fama: el dominio del hierro y el bronce, su orgullo: el imperio formado (figura 3). 19 �Breve y parcial historia de los engranes Los mejores artesanos del hierro se formaron durante el imperio Asirio y su acentuación se dió en Damasco. Al paso de los siglos lograrían un dominio sobre el arte de la metalurgia a tal grado que las armas blancas que fabricaban extendieran su fama hasta los primeros siglos de la era cristiana.7 Hasta este punto de la historia no se ha encontrado evidencia textual y mucho menos física de la existencia de engranajes, sin embargo ya existía la materia prima necesaria para fabricarlos en bronce o en hierro. ARISTÓTELES Y LA EVIDENCIA TEXTUAL DEL ENGRANE Hacia el año 700 A.C. el imperio Asirio colindaba hacia el mar Caspio con el imperio Medo, y hacia el mediterráneo superior con el imperio Persa, en el año 612 A.C. se formó la coalición entre medos y babilonios, tomando Nínive, la ciudad capital de Asiria, mientras los Persas bajo el mando de Ciro tomaron Macedonia, y avanzaron hasta conquistar todo el imperio asirio y medo extendiéndose hasta la India, ya bajo el mando de Darío I en el año 500 A.C. Por más de cien años, los Persas se mantuvieron firmes en su intento de conquista de Grecia, sin lograrlo. Sin embargo, hacia el 595 A.C. perdieron el territorio de Macedonia a manos de Filipo quien gobernó del 400 al 356 A.C. fecha en que tomo posesión del reinado su hijo Alejandro Magno, discípulo de Aristóteles quien conocía y dominaba la tecnología y filosofía helénica. Esto le dio a su discípulo hacia el 335 A.C. la conquista de Grecia, nombrándose Generalísimo del ejercito Helénico, con quienes combatió y derrotó al imperio persa, apoderándose de Egipto, en donde en su honor fundó la ciudad de Alejandría hacia el 330 A.C.,6 su imperio se extendió hasta el Mar Caspio y Pérsico. Fig. 3.- El Imperio Asirio hacia el 700 A.C. 20 Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Manuel G. Rodríguez, Moisés Hinojosa R., Ubaldo Ortiz M. En este contexto, cabe destacar que el registro más antiguo de la posible descripción de un mecanismo de engranaje proviene de la escuela de Aristóteles de un trabajo titulado “ Problemas de Mecánica”, alrededor del 300 A.C.1 En él se describe un mecanismo de ruedas entrelazadas, nuevamente no haciendo referencia especifica a ruedas dentadas, por lo que pudieron ser ruedas de fricción con ondulación grande en su periferia. De ser así se estaría hablando del prototipo de rueda dentada, ya que se entrelazan las dos ruedas por bordes en alto y bajo relieve (figura 4) a los que nombraremos dientes del engrane, que aunque aún no poseían una dimensión determinada cumplen con el objetivo de transmitir movimiento entrelazando dos ruedas. viene del mediterráneo oriental. Remarcando que en ese tiempo Sicilia, en donde vivía Arquímedes (300 al 212 A.C), pertenecía a la Macedonia Griega.6 Para estos tiempos se sabe que ya existían los engranes, de hecho a Arquímedes se le atribuye el mecanismo de tornillo, el cual es el principio del mecanismo de corona sinfín (figura 5) y es de quien se tiene la evidencia del uso práctico de los engranes.1 También se sabe que la metalurgia de hierro y de otros metales ya era bien conocida y dominada por los distintos pueblos, desde lo que actualmente conocemos como Turquía y medio oriente hasta Europa. Fig. 5. Diseño de engrane corona y tornillo sinfín atribuido a Arquímedes. Fig. 4. Prototipo de engrane de madera con bordes en alto y bajo relieve.8 EL DISEÑO MÁS ANTIGUO Paralelamente, con la muerte de Aristóteles su escuela entró en decadencia hacia el 322 A.C.6 y el imperio macedonio se dividió entre los generales de Alejandro.6 Nuevamente centraremos la atención en el Mediterráneo, haciendo notar que la evidencia más clara y palpable del diseño más antiguo de un engrane Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 A partir de esta fecha (300 A.C) ya se encuentran escritos con evidencia clara y concisa de que los engranes ya existían y su uso era bien entendido y empleado por los habitantes de la época.1 Vitrubio reporta hacia el 25 A.C1 que en la época de Arquímedes se fabricaban relojes de agua en los que se incluían engranes y cremalleras en su maquinaria, figura 6, convirtiéndolos en instrumentos de gran precisión. Tal es el caso de un gran inventor de esa época, Ctesbios de Alejandría, quien era peluquero de oficio y cuyos inventos incluían engranajes (figura 7).1 21 �Breve y parcial historia de los engranes Fig. 6 . Dispositivo de engrane y cremallera. Fig. 8. Reconstrucción del Mecanismo de Anticitera. (“The Antikythera Mechanism”). Carta celeste para calcular la posición solar y lunar. actualmente se sabe que éste era un instrumento astronómico o carta celeste. Por su complejidad no fue sino hasta 1974 que se escribió el reporte definitivo de su uso y su diseño total.1 Fig. 7. Reloj de agua diseñado por Ctesbios de Alejandría en el que se utilizan engranes.8 Este dispositivo contiene más de 30 engranajes arreglados en un complejo tren diferencial y fue utilizado para calcular la posición solar y lunar. RASTROS ARQUEOLÓGICOS DE LOS ENGRANES El mecanismo más antiguo del que se tiene conocimiento, y que aún sobrevive en nuestra era, es el mecanismo de Anticitera, figura 8, denominado así por la zona donde fue encontrado. Es un dispositivo de precisión probablemente fabricado hacia el 80 A.C. 1 Este instrumento permaneció intacto desde hace siglos en las orillas de Anticitera, una diminuta isla del mediterráneo, en un navío naufragado cargado de mármol, estatuas de bronce y otros tesoros. Durante mucho tiempo permaneció en duda su uso, 22 ULTIMOS COMENTARIOS Aunque los arqueólogos fechen el mecanismo de anticitera hacia el 80 A.C.1 este dispositivo astronómico es más complejo que cualquier otro descrito antes en la literatura de ese periodo. Probablemente el inicio de este desarrollo date desde la época de Arquímedes, a quien también se le atribuye haber sido uno de los primeros diseñadores del reloj astronómico, o bien, pudo tener sus inicios en la escuela Aristotélica. De ser así es muy probable que el desarrollo de los engranajes para estas culturas se haya Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Manuel G. Rodríguez, Moisés Hinojosa R., Ubaldo Ortiz M. mantenido en secreto, ya que les brindaban ventaja militar sobre otras culturas, de la misma manera como lo hizo el dominio de la metalurgia del hierro en épocas anteriores. Según cuentan los relatos griegos, se sabe que en el 250 A.C. era Arquímedes quien diseñaba y construía la maquinaria de guerra que hacía la diferencia entre ganar o perder.6 Esto lo conseguían gracias a los mecanismos dispuestos en las maquinas diseñadas, o en la facilidad de mover o cargar objetos pesados en un tiempo bastante corto.2 Ya para el 60 D.C. está bien clara la existencia de los engranes, así como también se sabe que habían sido ampliamente aceptados como un medio para transmitir movimiento. Éste es el tiempo de Herón de Alejandría (Matemático y físico Egipcio).6 Él describe el uso de un tren de engranes de ejes paralelos para levantar una carga pesada aplicando una fuerza pequeña. También incorporó el mecanismo de tornillo sinfín de Arquímedes a su odómetro (dispositivo para medir distancias reales recorridas en un mapa). A partir de esta fecha hasta la actualidad la ingeniería de los engranes, así como la de los materiales, ha estado en gran desarrollo. La nueva maquinaria y las necesidad de transmitir movimiento con mayor diversidad, eficiencia, durabilidad, precisión y exactitud ha dado lugar al desarrollo de una gran diversidad de engranes que para lograr su construcción se ha empleado el ingenio de muchos. Por más que avance el desarrollo de nuevos engranes, siempre se tendrá en mente que en sus inicios esta tecnología fue desarrollada con la finalidad de transmitir movimiento de manera continua, siendo éste el mismo principio en el que se basa el diseño actual. Sin embargo, no se debe olvidar que fue para uso científico su primera aplicación, en un afán por correlacionar y coordinar movimientos y que poste- Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 riormente se hizo uso de la cualidad de transmisión de potencia. Es por todo esto que el engrane no deja de ser una joya de la ingeniería antigua y moderna.10 AGRADECIMIENTOS Los autores quieren agradecer los valiosos comentarios del Ing. Fernando J. Elizondo Garza. BIBLIOGRAFÍA 1.- Price, Derek de Solla. Gears from the Greeks: The Antikythera Mechanism, a Calendar Computer From ca. 80 B.C. Science History Publications, a div. of Neale Watson Academic Publications, Inc., New York, NY, 1974. 2.- Lionel Casson, Great Ages of Man, Ed. Time Incorporated Inc., 1965. 3.- La Biblia, Sociedad bíblicas unidas, Génesis 4.22, 1960. 4.- James Burke, Connections, Ed. Little, Brown and Co., 1978. 5.- L. W. Spring, Non-Technical Chats on Iron and Steel and their applications to modern Industry, Cap 1 (1917). 6.- J. E. Safra, J. E. Goulka, Enciclopedia Británica, 1997. 7.- L. M. Gómez, Acero, La ciencia para todos, Fondo de Cultura Económica, 1997. 8.- Siguard Strandh, A Histry of Machine, Ed. A&W Publishers, Inc. N.Y., 1979. 9.- John Baines & Jaromir Nálek, Egipto, Dioses, Templos y Faraones., Atlas Culturales del Mundo, Ed. Folio S.A., 1989. 10.- Simulation of the Antikythera Mechanism. http:/ /etl.uom.gr/mr/Antikythera/ 23 �El desarrollo de la química en México:¨ Físico-Química y áreas afines Leopoldo García-Colín Scherer* RESUMEN Se hace un análisis crítico sobre cómo la fisicoquímica y áreas afines han evolucionado en el país durante el pasado siglo XX. La conclusión más relevante de dicho análisis es que dentro del ya raquítico desarrollo nacional de la química como una ciencia pura, la físico-química está realmente en pañales. Si esta situación tiene o no una solución a mediano plazo es dudoso sobre todo por la pobre enseñanza de la materia en los ciclos básico y medio. Palabras clave: Fisico-química, química, desarrollo, educación y enseñanza, industria e investigación. INTRODUCCIÓN Este artículo tiene como principal objetivo el dar una visión, muy personal, de cual ha sido el desarrollo de la química en México durante el siglo XX, fundamentalmente en la rama de la físico-química y algunas otras afines a ésta. Debe quedar muy claro al lector que por personal se implica claramente que mis opiniones, sobre todo durante estos últimos quince años, son producto única y exclusivamente de contactos puntuales con instituciones y personas que trabajan en investigación y enseñanza alrededor de estos temas. No he dedicado el menor esfuerzo a consultar, por ejemplo, los indicadores del CONACYT para dar cifras precisas sobre número de investigadores, instituciones, áreas específicas de trabajo y otros desgloses, éstas las puede ver el lector interesado en las publicaciones correspondientes. A manera de preámbulo y con objeto de dar las bases para esta exposición, he reproducido un estudio sobre la situación de la química en México hasta 1985 para ubicar al lector dentro del contexto de las ideas que surgieron después de haber dedicado varios años a la formación de un grupo de investigación interdisciplinario en varias áreas de la química, petroquímica y físico-química, fundamentalmente. A partir de ahí es posible considerar el desarrollo posterior de estas disciplinas en el país, hasta hoy, el umbral del siglo XXI. Debo insistir ahora en que, durante el periodo 19852000, personalmente dejé de realizar tareas de investigación y desarrollo en temas conectados con la química. De ahí que mis puntos de vista pueden no coincidir con los de los otros científicos mucho más arraigados en esta disciplina, pero tengo la seguridad en que cualitativamente no habrá desacuerdos radicales. Al final del escrito expondré algunas conclusiones personales y lo que a mi juicio, debe tomarse como un objetivo para el futuro desarrollo de esta ciencia. LA QUÍMICA EN MÉXICO: 1916-1985 Es frecuente encontrarse la afirmación de que la enseñanza formal de la química en México se inició el 23 de septiembre de 19161 con la fundación de la Escuela Nacional de Química Industrial, antecesora de la Facultad de Química de la UNAM. Su contenido es, a la vez que ilustrativo, un tanto ilusorio. En efecto, la afirmación exhibe con toda claridad cómo desde entonces, la química fue concebida en México ¨ Artículo publicado en la Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 45, No. 3, Julio-Septiembre del 2001. Reproducido con autorización de la Sociedad Química de México. 24 * Departamento de Física, Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, México 09340, D. F. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Leopoldo García-Colín Scherer con un carácter utilitario y práctico, característica que, lamentablemente persiste hasta la fecha, y es ilusorio porque en muchos aspectos, la enseñanza formal de la química como una ciencia básica todavía no se ha iniciado, ni siquiera a escala apreciable, en las instituciones de educación superior del país. Así pues, hablar del desarrollo de esta ciencia en México es un proceso complejo, escabroso y un tanto controvertido.2,3 Como un breve preámbulo a esta sección, vale la pena señalar que México es la sede de la industria petrolera (nacionalizada en 1938) más importante de toda Latinoamérica, además de ser por excelencia un país agrícola y minero. Sus recursos naturales renovables y no renovables constituyen una fuente de riqueza cuya exploración y sobre todo su explotación y aprovechamiento, están estrechamente ligados al desarrollo tecnológico basado en la química moderna. Además, se cuenta en el país con importantes industrias de biocidas, fertilizantes, productos farmacéuticos, alimenticia y otras cuya operación está fuertemente apoyada en la química. Es evidente que ante este panorama, el desarrollo de esta ciencia debió jugar un papel prioritario. Sin embargo, las cifras asociadas a las inversiones extranjeras muestran que no fue así. Hasta hace unos cuantos años esta inversión era del 94% en la industria farmacéutica, 90% en la alimenticia, 80% en la del hule y aunque en la del petróleo y sus derivados se ocultan las cifras, la cantidad de miles de dólares que se pagan anualmente por conceptos de compra de tecnología, asesoramiento, regalías y otros renglones similares es una fracción importante del presupuesto del IMP, el centro de investigación y desarrollo ligado a PEMEX. La consecuencia más grave que se ha derivado de esta alta dependencia tecnológica de la industria química establecida en el país, es que la química ha proliferado en nuestro medio como un quehacer técnico al servicio de la operación, el mantenimiento, la administración y la venta de productos de las grandes empresas que aquí operan. Como ciencia, según veremos en Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 seguida, el subdesarrollo es aún más notable que en el caso de la física y las matemáticas. Existen en México un número grande de universidades y escuelas profesionales que bajo su seno amparan la existencia de otras tantas escuelas y en menor grado facultades de química e ingeniería química, y de las que prácticamente ninguna ofrece un carrera de licenciatura en química concebida como una actividad científica. De hecho, hasta donde el autor sabe, la única excepción se encuentra en el Departamento de Química de la UAM-I, y fue creada ¡en 1974! Todas las restantes generan egresados que a pesar de los varios títulos de ingeniero químico, químico industrial, metalurgista, farmaco-biólogo, etc., sólo son técnicos en química medianamente calificados para llevar a cabo los servicios analíticos y las otras tareas de rutina ya señaladas en el párrafo anterior. No es pues sorprendente saber que de las decenas de miles de estos técnicos que se han formado en los últimos treinta años, escasamente un 15% desempeña su trabajo profesional como tales, esto es, en la industria.3 Por otra parte, la proliferación de muchas actividades económico-administrativas que ha surgido de las necesidades derivadas de la optimización, organización y administración de la industria química establecida en el país, han dado lugar a varias “maestrías” en química cuyo contenido científico es prácticamente nulo, y el técnico juega un papel secundario frente al aspecto administrativo. De ahí que citar el número de químicos e ingenieros químicos con grado de maestría resultaría no sólo incierto, sino también engañoso. Un estudio reciente3 muestra que el número de personas con el grado de maestro que se ocupan de tareas científicas no llega a cien y quizás otros tantos se ocupen de labores docentes y/o pedagógicas. Es, sin embargo, a nivel del doctorado donde se pone de manifiesto la paupérrima situación de esta ciencia en un país, que en principio, tanto la necesita. El número estimado de doctores en química en México es alrededor de 200 pero el número de ellos activos en investigación pura y aplicada, ¡apenas excede 25 �El desarrollo de la química en México: Físico-Química y áreas afines a cien! Con base en el preámbulo presentado al principio de esta sección, esta cifra sólo puede calificarse de risible o de miserable. Esto quiere decir que México cuenta con un doctor en química por cada 700,000 habitantes, en tanto que en EUA hay uno por cada 6,000 habitantes.4 La conclusión obvia que podemos extraer de aquí es que como ciencia, el desarrollo de la química, si se le puede calificar como tal, ha sido casuístico. Dado lo complejo de la materia en sí, resulta en este caso mucho más sencillo describir lo poco que se hace en química que intentar un perfil ocupacional como se ha hecho en otros casos. La primera institución que se creó en México destinada a la investigación en química fue el Instituto de Química de UNAM, fundado en 1941. Ahí floreció la química orgánica particularmente enfocada al estudio de productos naturales de México, en especial algunos relacionados con la producción de hormonas. A pesar de esto, no existe prácticamente nada de investigación en el país sobre productos naturales tan importantes como el 26 azúcar, celulosa, papel, madera, hule natural, azufre, metales estratégicos, etc.3 En la actualidad dicho Instituto cuenta además con uno de los pocos (¿tres?) grupos que hacen investigación en química inorgánica y un grupo incipiente en química teórica. Al final de la década de los cuarenta y principios de los cincuenta se crearon los Laboratorios Nacionales de Fomento Industrial y el Instituto Mexicano de Investigaciones Tecnolológicas con la idea de promover la investigación tecnológica en áreas afines a la química que fueran de importancia nacional. Sin embargo, por la falta misma de una infraestructura sólida en esta ciencia, su desarrollo y alcances han sido muy limitados. La década de los sesenta contempló el nacimiento de dos grandes centros de investigación en el Distrito Federal, uno el CINVESTAV ya citado y otro, el IMP, ambos relacionados con la investigación en química. El primero junto con la UAMI, cuentan con los mejores departamentos de química que hay en el país. En ellos existen grupos de gran prestigio que realizan investigación básica y aplicada en temas de química moderna: química cuántica, electroquímica, catálisis homogénea y heterogénea, espectroscopía, complejos inorgánicos, química de superficies, química de compuestos boro-fósforo, etc. El Instituto Mexicano del Petróleo merece una crítica aparte4 que está fuera del contexto de este trabajo. Durante la primera década de su existencia (19651975) contó con uno de los mejores grupos de investigación interdisciplinaria en química, físico-química e ingeniería que se hayan integrado en una institución nacional. En áreas de la química como la cátalisis, cinética química, termodinámica, síntesis de catalizadores, espectroscopías de rayos-X, resonancia paramagnética del electrón, síntesis orgánica, se produjeron trabajos relevantes y varias patentes que aún capitaliza la institución para su prestigio y beneficio. Lamentablemente la demagogia, la política y la ignorancia pesan en este país mucho más que la razón, y en un santiamén las entonces autoridades del Instituto se encargaron de destruir este grupo que ter- Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Leopoldo García-Colín Scherer minó por emigrar a otras instituciones y en algunos casos, fuera del país. Baste mencionar que en la actualidad el IMP cuenta con una planta de más de 5000 empleados de los cuales escasamente 200 (el 4%) posee un grado mayor que la licenciatura y de ellos no llegan a una docena los que tienen un grado de doctor en química o ciencias afines. Claramente es difícil calificarlo como un centro de investigación. Esta situación debe contrastarse con el hecho de que en el país, aún hasta la fecha, todavía no se realiza investigación científica en la química del petróleo y sus derivados. Las consecuencias que esto tiene sobre la tan sobada “autosuficiencia” de nuestra industria petrolera se dejan como ejercicio al inteligente lector.5 En la década de los setenta aparecen en el panorama científico de la química el Departamento de Química de la UAM-Iztapalapa, el Centro de Investigación en Química Aplicada en Saltillo, Coahuila, y se consolida en cuanto a sus actividades de investigación, la División de Estudios Superiores de la Facultad de Química de la UNAM. En estas tres Instituciones hay grupos de excelencia en varias áreas de la química básica que son de vital importancia para el desarrollo de esta ciencia en México. Del primero ya hablamos con anterioridad, en el segundo se llevan a cabo estudios para el aprovechamiento industrial del guayule y otros productos naturales, y en la tercera hay una gama extensa de grupos entre los cuales destacan muy en particular el de fisicoquímica, teórica y experimental y el de química cuántica. Conviene insistir en que sólo en ésta institución, en la UAM-I y en el CINVESTAV existen programas de maestría y doctorado en química estrictamente concebidos desde un punto de vista científico. Por otra parte, este documento dejaría de ser útil si no es realista y para ello es necesario completar el panorama actual de esta ciencia en el país exhibiendo, si no todas por lo menos nuestras carencias más agudas. En particular debo hacer hincapié en muchas de ellas estrechamente conectadas con nuestro desarrollo industrial. Ellas son: Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 1. Química analítica (de la cual somos estrictamente usuarios) 2. Química de polímeros y macromoléculas 3. Físico química en general 4. Química Farmacéutica 5. Química y la ciencia de materiales 6. Química biomimética 7. Petroquímica y ciencias afines 8. Química de semiconductores 9. Química de procesos extractivos 10. Química de superficies Para finalizar esta sección, conviene subrayar un hecho que hasta hoy, el umbral del siglo XX, es deplorable. En los archivos nacionales a la Química se le sigue considerando como apéndice de las Ciencias Biológicas. ¿Cuánto tiempo deberá transcurrir para que se le dé su lugar como lo que es, una ciencia básica de igual jerarquía que la física y las matemáticas? ¡Los funcionarios del CONACyT, SNI y otros organismos oficiales ya podrían reconocer este hecho! LA QUÍMICA EN MÉXICO: 1985-2000 Antes de considerar algún tipo de pronóstico, dos comentarios preliminares son muy deseables. El primero toca precisamente la definición del tema: ¿qué es la físico-química? Una posible respuesta es que esta disciplina versa con el estudio de procesos químicos bajo la óptica de las leyes de la física. Pero otra respuesta más drástica todavía, afirma que es la aplicación de las leyes de la física al estudio de fenómenos químicos. Con esta última simpatizaría más P. A. M. Dirac que alguna vez afirmó que una vez establecida la mecánica cuántica, la química se convertía en una mera aplicación de las leyes de la física (cuántica, desde luego). Esto no es del todo correcto. Pero ambas posturas tienen mucho en común aunque su intersección no es el todo. Para ejemplificar, tomemos las dos revistas norteamericanas de investigación en el tema y de mayor impacto en el medio. El Journal of 27 �El desarrollo de la química en México: Físico-Química y áreas afines Chemical Physics, editado por el American Institute of Physics y el Journal of Physical Chemistry, editado por la American Chemical Society. Cada una proyecta con mucha claridad cada una de las dos posturas. Para los propósitos de este escrito, voy a tomar a la físico-química en cualquiera de sus dos acepciones; esto le dará mucho más generalidad a las opiniones sobre esta área de la química. El segundo comentario es un tanto regional. Hace aproximadamente cuarenta años cuando yo era estudiante de doctorado una buena parte del trabajo de investigación contenido en el aspecto más físico del problema (Chemical Phisycs) se llevaba a cabo en departamentos de Física en tanto que la Fisicoquímica convencional era del dominio de los departamentos de química. En los EUA hoy en día eso ha cambiado radicalmente; prácticamente todas aquellas áreas de investigación que conforman uno u otro enfoque se confinan a departamentos de química, Ingeniería Química y Ciencias de Materiales; es muy raro encontrar áreas de investigación de esta índole en departamentos de física. Esto, ciertamente, no ha ocurrido en México. Una buena parte de la investigación que yo clasificaría bajo el rubro de química-física se lleva a cabo en grupos de investigación asociados a institutos y/o departamentos de física. Aunque uno puede, en primera instancia, asociar este fenómeno en los países avanzados a la enorme demanda que existe por estos temas en la industria moderna y su clarísima relación con los grupos de investigación en química, no voy a profundizar más en las razones subyacentes. Baste simplemente mencionar en nuestro medio al tremendo divorcio que hay en la industria petrolera de México, especialmente en la controvertida área de la petroquímica y la investigación básica en esta materia, en la físico-química y en la química de polímeros. Sobre esto ya se ha hablado y escrito in extenso en el pasado no muy lejano,5 la situación no ha cambiado un ápice, a pesar de la demagogia oficial, y el lector 28 interesado encontrará toda la información en la obra arriba citada. Con esto en mente podemos ahora pasar al tema principal, ¿cómo se ha desarrollado la físico-química en México en los últimos quince años? Voy a dividir la respuesta en tres partes dependiendo de la naturaleza de la institución donde se ha llevado a cabo la investigación. La primera parte concierne a la solidez de los grupos de físico-química en escuelas o institutos de química, que salvo algunas excepciones, son los que ya existían desde hace más de veinticinco años. En el D. F. ello son los departamentos de química del CINVESTAV y la UAM-Iztapalapa a juicio del autor no sólo en físico-química sino en química, dos de los mejores con que cuenta el país. La Facultad de Química y el Instituto de Química ambos de la UNAM cuentan, la primera con excelentes grupos de investigación en las áreas de termodinámica y química cuántica muy consolidados después de tantos años y en el Instituto parece haberse roto la vieja tradición de que sólo es un químico respetable aquel que solo realiza actividades experimentales en el laboratorio, al haberse integrado grupos teóricos trabajando en diversos aspectos de la físico-química de los fluidos. Fuera del D. F. la gran excepción es la Universidad de Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Leopoldo García-Colín Scherer Guadalajara donde bajo una relación interdisciplinaria con la ingeniería Química se ha desarrollado un excelente grupo de investigación en el área de lo que hoy llamaríamos fluido complejos. En el Instituto Tecnológico de Celaya, sede de otro de los tres “grandes” en investigación en Ingeniería Química podría existir una situación similar, ciertamente tienen la infraestructura. También deben mencionarse dos departamentos de química en Puebla, uno en la Universidad de las Américas y otro en la BUAP que ya cuentan con algunos grupos de investigación en el tema, aunque desconozco las especialidades precisas. Algo similar ocurre en la Universidad de Guanajuato pero también desconozco los detalles. Posiblemente existan más en el país, de antemano pido disculpas por posibles omisiones pero al mismo tiempo sirva este pequeño esfuerzo para que los editores puedan obtener más información, el inventario resultante le sería de gran utilidad a la SQM. A estas alturas algún lector curioso se preguntará por qué entre las instituciones de investigación ubicadas en el D. F., no he mencionado el Instituto Mexicano del Petróleo que por su naturaleza, su origen y su relación con la empresa petrolera más poderosa de Latinoamérica PEMEX, debería ocupar sin discusión, el numero uno en la investigación de físicoquímica en el país. La razón es primero, que hasta 1991, a veintiséis años de su creación, el IMP fue no sólo la gran decepción, sino además el fracaso más estrepitoso como institución de investigación de las creadas por el gobierno en la década de los sesenta. La historia de este fracaso está ampliamente relatada.5 Los últimos diez años y sobre todo en las últimas dos administraciones, sus respectivos directores han hecho esfuerzos muy loables para reconstruir aquellos viejos grupos de investigación en muchas áreas de la química que tanto prestigio le dieron a la institución. No obstante hasta hoy los resultados no son muy transparentes pero habrá que esperar más tiempo antes de emitir juicios más sólidos. La segunda parte de la respuesta se refiere a la Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 investigación en físico-química que actualmente se realiza en departamentos e institutos de física en el país. Curiosamente es mucho más compleja por ser más rica en variedad y distribución regional. Esto además implica el riesgo mucho mayor que en el caso anterior, de hacer omisiones así que me limitaré a mencionar superficialmente algunas de dichas instituciones donde me consta que estas actividades se llevan a cabo pero no entrare en detalles de áreas especificas y mucho menos de nombres de investigadores. Sólo en el D. F. en el departamento de física de la UAM-Iztapalapa hay tres grupos de investigación en físico-química teórica. Otros tantos los hay en el Instituto de Física, El Instituto de Estudios Nucleares y el de Investigación en Materiales de la UNAM. El Departamento de Ciencias de la Universidad Iberoamericana tiene algunos proyectos de investigación en físico-química aplicada. En la provincia ciertamente el Instituto de Ciencias de la UASLP, el Instituto de Física de la Universidad de Guanajuato, el centro de Estudios de Materia Condensada de la UNAM en Ensenada, cuentan con grupos de investigación en temas hoy ubicados en la físico-química moderna, y no dudo que haya varios más, sería de mucha utilidad saber de su existencia. La tercera y última parte de la respuesta se refiere a la participación de la industria (no-estatal) en estos quehaceres. Para un científico del área exclusivamente académica esto no es muy fácil de evaluar. Ciertamente el grupo de desarrollo científico y tecnológico del corporativo Grupo Industrial Resistol S.A. (GIRSA), hoy ubicado en Altamira, Tamps, tiene proyectos de físico-química aplicada en la industria del hule. También los tiene el Centro de Desarrollo del Grupo COMEX en Tepexpan, Hgo., Celulosa y Derivados S. A., Industrias Vitro y otros corporativos similares algo han de tener pero es difícil de cuantificar. Es tiempo de que como corolario a este análisis sobre el desarrollo de la Química en este siglo supiéramos más sobre este componente. Este es un ejercicio para el futuro. 29 �El desarrollo de la química en México: Físico-Química y áreas afines CONCLUSIONES Hace quince años se hablaba de que como ciencia, la química era el patito feo en cuanto a su desarrollo comparativo con sus hermanas, la física y las matemáticas. Mencionamos antes que hasta 1985 había aproximadamente 200 doctores en química en el país. Dado que, como ya dijimos, existe el error ancestral de ubicar a la química dentro de las ciencias biológicas, es difícil conocer cifras concretas y precisas. Si esta población se duplicó o triplicó en 15 años hoy serían 600 doctores en química pero sobre una población de 100 millones de habitantes, lo cual daría 3/5 de doctor por cada 100,000 habitantes que es una cifra propia no para un país del tercer mundo, sino para uno de quinto mundo. Extraer de este ejercicio la fracción de químicos dedicados a la físicoquímica no solo es irrisorio, es también inútil. A pesar del incremento en bruto que hemos observado en los últimos quince años, en el número de investigadores, para las características de un país como el nuestro, la química está en el infradesarrollo. No es concebible, aunque evidentemente es posible, que un país con los recursos naturales como el nuestro, no le haya dado un impulso prioritario a esta ciencia desde hace ya cien años. La dichosa “expropiación petrolera” que 30 más ha servido de bandera político-demagógica que de detonador de una planeación científico-tecnológica, no ayudó en nada. En la actualidad, no existe una sola institución de educación superior en el país que ofrezca estudios de postgrado en petroquímica. Este es un hecho vergonzoso, es desastroso. Opaca, obscurece y aniquila la tan sobada frase de que el petróleo es nuestro. ¿De qué nos sirve si sólo sabemos venderlo? Y mejor no hablar de otros muchos recursos naturales no renovables. La pregunta es ¿qué nos ofrece el futuro? En materia tecnológica relacionada con la intervención de la química, ninguno. Mientras no se tomen medidas serias y sanas, primero, para resaltar la importancia de esta ciencia en la vida diaria de un ser humano, desde la cocina, la contaminación y hasta el uso de ella en la manufactura de productos llamados de “beneficio social” y segundo, se haga un esfuerzo notable por hacer de esta ciencia un atractor de estudiantes y no como lo es nuestro medio, un repulsor gracias a su terriblemente deficiente enseñanza, sobre todo a nivel medio, estamos condenados a ser lo que ya somos: esclavos del colonialismo tecnológico y viles exportadores de materias primas.¿Quién quiere saber o apreciar algo de la química? REFERENCIAS 1. Álvarez Luna E.; Escamilla, A.; Flores.; García Rocha, A.; Gollás, M.; Gómez, G.; Grant, J.; Márquez, T.; Ondarza, R.; Pellicer, I.; Sugiura Yamakoto, Y.; Waissbluth, M.; Ciencia y Desarrollo, CONACyT, 1982, 8, 27-83. 2. Mateos J. L. Ciencia y Desarrollo, CONACyT, 1983, 9, 27-31. 3. Contreras, R., et al.; Ciencia y Desarrollo, CONACYT,1985,11,166. 4. García-Colín, L., Rev. Mex. Fis. 1983, 29, 313. 5. García Colín, L., Realidad y Demagogia sobre la Tecnología en México; Premia eds., México D.F. 1989 (distribuido por el Colegio Nacional, México, D.F.). Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Soldadura ultrasónica¨ Fernando J. Elizondo G.* Carlos A. Lara O.,* Jorge A. Cupich G.* ABSTRACT The welding technology has obtained such advance that now its possible to join metals or plastics in a fraction of second by using ultrasonic vibrations. In this lecture the basic aspects of ultrasonic welding will be discussed, whit special emphasis to metal welding. Some industrial applications will be shown. Keywords: Welding, ultrasonic, metals. INTRODUCCIÓN Con el desarrollo de la electrónica, la que se hace presente cada vez en más productos, el número de pequeñas piezas a ser soldadas se ha incrementado notablemente y por lo tanto también la necesidad de mejores métodos de soldadura. Una de las nuevas opciones, disponible ya en el mercado de aplicaciones para la industria, es la soldadura ultrasónica, la cual resulta atractiva para unir piezas pequeñas, películas metálicas muy delgadas, cable plano flexible, metales tanto similares como diferentes e incluso plásticos. La soldadura ultrasónica no utiliza productos consumibles, se realiza rápidamente, consume poca energía, no producen gases ni olores nocivos al ambiente y puede ser controlada electrónicamente para asegurar un control de calidad en la línea de producción. SOLDADURA ULTRASÓNICA Cuando se unen materiales por medio de soldadura ultrasónica, a las partes a ser unidas se les aplican simultáneamente una fuerza estática, la cual mantiene en posición las piezas y facilita la unión, y una fuerza dinámica (vibración ultrasónica), la cual genera la fricción que produce el calor necesario para “sol¨ Adaptado de la ponencia presentada en el 8° Congreso Internacional Mexicano de Acústica realizado en la ciudad de Oaxtepec, Morelos, México, en Noviembre 2001. 14-16 Nov. 2001. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 Fig. 1. Diferencias en los procesos de soldadura ultrasónica. (a) para plásticos, (b) para metales. dar” los materiales a unir. Este procedimiento es usado en las industrias tanto para unir plásticos como para unir metales. SOLDADURA ULTRASÓNICA DE PLÁSTICOS La soldadura ultrasónica de plásticos ha sido usada por muchos años. Cuando se sueldan termoplásticos las vibraciones son introducidas verticalmente. El incremento térmico en el área de unión es producida por la absorción de las vibraciones mecánicas de alta frecuencia (20 a 70kHz), la reflexión de las vibraciones en el área de contacto y la fricción entre las superficies de las partes. En el área de contracción, se produce calor por la fricción de tal manera que el material se plastifica localmente, forjando una conexión entre ambas partes en un corto período de tiempo. El prerrequisito es que ambas piezas de trabajo tengan un punto de fusión cercano. La calidad de la unión es muy uniforme porque la transferencia de energía y el calor interno liberado permanecen constantes y se limitan al área de unión. Para obtener un óptimo resultado las áreas a unir son preparadas para hacerlas adecuadas a la unión ultrasónica. La soldadura ultra* Laboratorio de Acústica. FIME-UANL. E-mail: fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx 31 �Soldadura ultrasónica a alta frecuencia (usualmente 20, 35 o 40 kHz) durante el proceso de soldado. La frecuencia de oscilación más comúnmente usada (frecuencia de trabajo) es 20 kHz. Esta frecuencia está sobre el rango audible del oído humano y permite el mejor uso posible de la energía. Para procesos de soldadura en los que se requiere sólo una pequeña cantidad de energía, puede ser usada una frecuencia de trabajo de 35 ó 40 kHz. Fig. 2. Máquina para soldar plásticos ultrasónicamente, marca STAPLA, modelo K1. sónica puede ser utilizada para unir firmemente o embeber partes de metal con o en plástico. SOLDADURA ULTRASÓNICA DE METALES 1 Mientras que en la unión ultrasónica de plásticos las vibraciones de alta frecuencia son usadas para incrementar la temperatura y así lograr la plastificación del material; la unión ultrasónica de metales es un proceso completamente diferente: las vibraciones mecánicas son introducidas horizontalmente, las partes a ser soldadas no son calentadas hasta el punto de fusión, sino que son conectadas gracias a la aplicación de presión y vibraciones mecánicas de alta frecuencia. El sonotrode y el yunque tienen superficies ásperas o tienen generalmente superficies fresadas con estrías cruzadas para apretar las piezas que se ensamblarán y prevenir deslizamientos indeseables. Se aplica presión estática perpendicularmente a la interfaz a soldar. Luego se sobrepone la fuerza cortante oscilante de alta frecuencia (ultrasonido). Las fuerzas dentro de los objetos deben mantenerse por debajo del límite de elasticidad para que las piezas no se deformen. Si las fuerzas sobrepasan un valor de umbral dado, ocurrirá una deformación local en los materiales a unir. Las piezas se compactan ligeramente en la superficie debido a la fuerza de sujeción antes de conectar Durante la soldadura ultrasónica de metales, un proceso complejo es iniciado el cual involucra fuerzas estáticas, fuerzas cortantes de oscilación y un moderado incremento de temperatura en el área a soldar. La magnitud de estos factores depende del grosor de las piezas a unir, de su estructura superficial y de sus propiedades mecánicas. Las piezas de trabajo son localizadas entre una pieza fija, esto es, el yunque, y el dispositivo generador de las vibraciones ultrasónicas denominado “Sonotrode” o “horn”, el cual oscila horizontalmente 32 Fig. 3. Esquema de un sistema típico de soldadura ultrasónica para metales. 1.- Sonotrode: transductor piezoeléctrico, fuente de la vibración ultrasónica, 2 y 3.Partes a ser unidas, 4.- Yunque: plancha de acero, 5.- área a ser soldada Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Fernando J. Elizondo G., Carlos A. Lara O., Jorge A. Cupich G. Fig. 4. La vibración mecánica ultrasónica mueve una de las piezas a soldar contra la otra fija, todo esto bajo una fuerza de presión estática. la energía ultrasónica; el intervalo durante el cual sucede esto se llama tiempo de exprimido. Después de apagar la energía ultrasónica y aflojar la fuerza de sujeción, se aplica una breve ráfaga de la primera para evitar que el ensamble soldado se pegue a la herramienta o al yunque. Las vibraciones de alta frecuencia inducen fuerzas cortantes que disminuyen la contaminación superficial de los materiales a unir y producen un enlace puro entre los metales en la interfase. La oscilación posterior hace que el área de la soldadura crezca. Al mismo tiempo lleva a cabo una difusión atómica en el área de contacto y el metal se recristaliza en una estructura de grano fino similar al que caracteriza a los metales trabajados en frío. La soldadura ultrasónica del metal es local y limitada a las fuerzas de corte y al desplazamiento de las capas intermedias. Sin embargo, una fusión no ocurre si la fuerza de presión, la amplitud y el tiempo de la soldadura son ajustados correctamente. Los análisis microscópicos usando microscopios ópticos y electrónicos hacen evidente la recristalización, la difusión y otros fenómenos metalúrgicos. Sin embargo, no proporcionan ninguna evidencia de fusión (interfaz fundida). El uso de sensores térmicos altamente sensibles en las capas intermedias muestran un aumento inicial de la temperatura con una posterior disminu- Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 Fig. 5. Máquina marca STAPLA, modelo MINI CONDOR ST3O. ción constante de la misma. La temperatura máxima obtenida depende de los ajustes que se hagan a los controles del equipo de soldadura. Un aumento en la energía ultrasónica conduce a un aumento de la máxima temperatura posible. Un aumento en la fuerza estática conduce a un aumento de la temperatura inicial, pero al mismo tiempo limita la posible temperatura máxima. Por lo tanto, el perfil de temperatura puede ser manejado, dentro de ciertos límites, haciendo los ajustes apropiados en la máquina. Fig. 6. Unidad marca STAPLA modelo UTA3000 para soldar terminales. 33 �Soldadura ultrasónica do que las uniones son sólidas, homogéneas y duraderas. Si, por ejemplo, una hoja de aluminio fina se suelda ultrasónicamente a una hoja de cobre fina, puede ser observada fácilmente que después de cierto tiempo de soldado, las partículas de cobre aparecen en la cara opuesta a la unión de la hoja de aluminio, al tiempo que las partículas de aluminio aparecen en la cara opuesta a la unión de la hoja de cobre. Esto muestra que los materiales se han penetrado uno a otro, siendo este proceso conocido como difusión. Este proceso ocurre dentro de fracciones de segundo. VENTAJAS Y LIMITACIONES A continuación en la tabla I se presentan las principales ventajas y limitaciones de la soldadura ultrasónica según T. Difinizio.2 Tabla I. Ventajas y limitaciones de la soldadura ultrasónica. Ventajas · L a s o l d a d ur a ul t r a s ó ni c a d e m e t a l e s une m uc ha s c o m b i na c i o ne s d e m e ta le s d i s ím i le s , c o m o c o b r e c o n aluminio. · Los tiempos usuales de ciclo son menores de 1 segundo. · La calidad de soldadura es alta y uniforme. Las ligas son no r m a l m e nt e m á s f ue r t e s q ue l a s j unt a s he c ha s c o n soldadura o por resistencia. · No hay efectos adversos al ambiente. · Ne ce si d a d mo d e ra d a d e ha b i li d a d y e ntre na mi e nto d e l operador para producir uniones de alta calidad uniforme. · La soldadura ultrasónica de metales no utiliza consumibles potencialmente peligrosos, como soldadura o fundente. · No hay acumulación de calentamiento ni fusión, de modo que no se provoca fragi li zaci ón ni zonas afectadas por el calor. · La conductividad eléctrica es normalmente superior que la obtenida con conexiones trenzadas o soldadas. · C a nti d a d e s mo d e ra d a s d e o xi d a c i ó n o c o nta mi na c i ó n superficial no afectan la cantidad de la conexión. Limitaciones · L a s o l d a d ur a ul t r a s ó ni c a d e m e t a l e s s e r e s t r i ng e a soldadura de solapa; no puede hacer soldaduras de cordón. · Sólo se pueden soldar piezas con espesores menores a 3mm. · Sólo puede unir superficies planas o con curvatura mínima, excepto para unir alambres. · No es adecuada para unir partes estañadas. · El costo de capi tal es usualmente mayor que para el de soldadura ordinaria. Fig. 7. Proceso de soldadura ultrasónica de metales La temperatura en la capa intermedia es, por supuesto, también una función de las características del material. La regla básica es que la temperatura obtenida es mayor en los materiales con una conductividad térmica baja, tal como el hierro, y menor para los metales con una conductividad térmica más alta, tal como el cobre y el aluminio. Las medidas de temperatura efectuadas en diversos materiales, con puntos de fusión que varían ampliamente, han mostrado que la temperatura máxima en la interfase de la soldadura no excede de un 35 a 50% de la temperatura que derrite al metal individual, cuando se han seleccionado los parámetros de la soldadora apropiadamente. La soldadura ultrasónica de metales no produce una adhesión superficial en los metales. Se ha proba- 34 Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Fernando J. Elizondo G., Carlos A. Lara O., Jorge A. Cupich G. APLICACIONES ULTRASÓNICA DE LA SOLDADURA Las aplicaciones de la soldadura ultrasónica crecen y la oferta en el mercado de máquinas adecuadas al uso industrial aumenta cada año. A manera de ejemplo presentamos a continuación una serie aplicaciones ya consolidadas a nivel industrial de la soldadura ultrasónica de metales.3 Industria: Automotriz. Cable de cobre unido a terminal de cobre. Industria: Aparatos domésticos. Disco de aluminio unido a elemento de calentamiento de aluminio. Industria: Automotriz. Cable de cobre 20 AWG unido a una terminal de latón recubierta de níquel. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 Industria: Automotriz. Cable de cobre 20 AWG unido a un cable de cinta plana. Industria: Eléctrica-comunicaciones. Cable de cobre 12 AWG unido a una placa de latón recubierta de níquel. 35 �Soldadura ultrasónica Industria: Acero/fundición. Alambre de cobre unido a un anillo de cobre. Industria: Comunicaciones. Alambres de cobre 18 AWG unidos a terminales de placas de latón recubiertas de oro. Industria: Electrónica-cableado. Alambre de cobre 10 AWG unidos a terminales de latón. Industria: Electrónica-cableado. Alambre de cobre 14 AWG unido a terminal de cobre. 36 Industria: Eléctrica. Cable trenzado de cobre unido a brazo de contacto de latón. Industria: Solar. Intercambiador de calor. Aletas de cobre unidas a tubos de cobre. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Fernando J. Elizondo G., Carlos A. Lara O., Jorge A. Cupich G. COMENTARIOS FINALES Como los sistemas de soldadura ultrasónica tienen bajas demandas de energía, no utilizan productos consumibles, no necesitan agua de enfriamiento y ocupan poco espacio, pueden ofrecer soluciones rentables y ecológicamente inocuas para aquellas aplicaciones que están dentro de sus rangos de aplicabilidad. Industria: Electrónica-capacitores. Hojas múltiples de aluminio unidas a remache de aluminio. Que la soldadura ultrasónica de metales sea apropiada para una aplicación específica depende de los materiales, la tasa de producción, el tiempo de proceso, el tamaño de las piezas, las demandas energéticas y el costo del equipo, el cual deberá descender durante los próximos años. Dado que ésta es una tecnología emergente, en el futuro veremos aparecer nuevas aplicaciones, mayores rangos de aplicación tanto en materiales como en tamaño, máquinas más portátiles, mayor facilidad de operación, más fabricantes y proveedores de equipos y costos más bajos. Industria: Eléctica. Cable de cobre 6 AWG unido a barra de latón recubierta de níquel. BIBLIOGRAFÍA 1. “Ultrasonic metal Welding: Principles and application of high-grade bonding technology”, Libro electrónico editado por STAPLA Ultrasonics Corporation. 2. Tony Difinizio. “Soldadura: Uniones ultrasónicas”, Manufactura, año 7, número 67, enero 2001, México, D.F. 3. Homepage de STAPLA Ultrasonics Corporation http://staplaultrasonics.com/company.htm 4. Homepage de SONITEK. Sonic & Thermal Technologies, Inc. http://www.sonitek.com/home.htm Industria: Refrigeración. Corte y soldado de tubos de cobre. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 5. Homepage de Branson Ultrasonic Corporation, Applied Technologies Group http://www.branson-plasticsjoin.com/bpj/ index.html 37 �Diagnóstico de fallas usando observadores no lineales: Un caso de estudio Efraín Alcorta García* ABSTRACT In this work is reported the application of fault detection methods to a hydraulic actuator. A nonlinear observer is used to generate a signal that only depends on the faults. This signal is called residual. An analysis of the generated residual has to de done in order to determinate if a fault is present. Two kinds of fault are under consideration: component faults and additive faults. In both cases simulation results of the detection are provided. Key words: fault detection, analytical redundancy, nonlinear observers, linear matrix inequalities. INTRODUCCIÓN La naturaleza física de los sistemas de control hace que estos sean vulnerables a fallas de sus componentes. Estas fallas pueden producir desde una reducción considerable del desempeño hasta cuantiosas pérdidas económicas. La posibilidad de evitar un accidente o de reducir las pérdidas relacionadas con fallas en sistemas representa una motivación para el desarrollo de sistemas de detección y corrección. En los últimos años el desarrollo de algoritmos para la detección y localización de fallas en sistemas dinámicos ha sido investigado muy intensamente 1, 2, 3, 4, 5. Los algoritmos más poderosos hacen uso explícito del modelo matemático del sistema bajo consideración. El proceso de detección se realiza en dos pasos, primero son generadas señales que contienen sólo información sobre las fallas (llamadas residuos). El segundo paso consiste en la evaluación y análisis de los residuos. Uno de los métodos más efectivos para la generación de residuos es el basado en observadores. En la literatura se dispone de diferentes resultados para la generación de residuos basada en observadores para modelos lineales de los sistemas. Una idea semejan- 38 Los observadores no lineales estan siendo usados en la aviación moderna para el diagnóstico de fallas. te, basada en observadores se puede también aplicar a sistemas con modelo no lineal, sin embargo, el problema se vuelve más complicado, pues la observación de sistemas no lineales es un problema difícil aún y cuando se conozca el modelo a perfección. En este trabajo se reporta la aplicación de un método de detección de fallas basado en observadores al modelo a un actuador hidráulico. En particular se utiliza un observador no lineal para la construcción de un generador de residuos. El observador se construye sobre la base de un modelo que cuenta con una parte lineal y una no-lineal. La construcción del observador requerido es apoyada con el método de optimización basado en desigualdades matriciales lineales. Dos tipos de fallas son estudiados: fallas de los componentes y fallas aditivas al modelo. En ambos casos los resultados de simulaciones son presentados. La planta sujeta a estudio forma parte de un sistema de control más complejo, sin embargo, sólo la detección de fallas en este componente (que a su vez * División de Estudios de Postgrado, FIME-UANL E-mail: ealcorta@ieee.org Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Efraín Alcorta García define un lazo de control) está siendo considerado. El actuador hidráulico considerado sirve como actuador de la superficie de control en un avión comercial. MODELO DEL SISTEMA La planta bajo consideración es un actuador hidráulico de la superficie de control de un avión. Este tipo de actuador puede ser utilizado donde se requiera mucha fuerza en el elemento final de control.6, 7 En esta sección revisaremos el modelo matemático del actuador. Un diagrama a bloques del sistema en lazo cerrado puede ser visto en la figura 1. x com x - C ontrol posici n del pist n Servo vÆlvula actuado r 1  0  − 6.7431  10 A= − 3.58 × 1010 0   − 1550 0   x    d v  = dt  ∆P    x   v  x     v  A  + f (v, xv , ∆P) ∆P   x   v y = C (x v ∆P xv ) T donde: Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 0 0     0  − 270.27  0 (2) y las variables de estado x es la posición del elemento final del actuador, v es la velocidad del elemento final, DP es la presión diferencial, xv es la posición de la válvula de control del actuador. La función W esta definida por W (µ ) = Enseguida se dará una descripción del actuador hidráulico utilizado como base en este trabajo. Una explicación más detallada del actuador hidráulico puede ser encontrada en 8. Una descripción esquemática del actuador hidráulico es mostrada en el diagrama de lazo cerrado de la figura 2. El correspondiente espacio de estados es: 6.87 × 10 0 −7 0     − 248.98(v v + sin g(v))   f (v, xv, ∆P) =  ∆P    10 xv W  sin g( xv ) −  1.655×10 x0  2 ×107      1550xcom   C = (1 0 0 0) Fig. 1. Sistema en lazo cerrado. Modelo matemático 0 µ |µ| |µ| Note que la matriz de observabilidad para el par (A,C) tiene rango 3. El modo no observable corresponde a la posición de la válvula de control y este es estable. Basado en este modelo, un observador será diseñado usando la teoría descrita en la siguiente sección. se rv o v Ælv u la ref l n eas h id rÆu licas S u p erficie d e co n tro l p ist n (1) A ctu ad o r M e d ici n d e la p o sici n d e l p ist n Fig. 2. Actuador hidráulico en lazo cerrado. 39 �Diagnóstico de fallas usando observadores no lineales: Un caso de estudio DIAGNÓSTICO DE FALLAS BASADO EN OBSERVADORES Una manera de realizar la generación residual es mediante el uso de observadores de la salida. En el caso del actuador, como el modelo matemático es no lineal, es requerido un observador no lineal como el que se presenta en esta sección. La idea básica está representada en la figura 3. En general el diseño de observadores no lineales no es una tarea fácil, a pesar del conocimiento que se tenga de las no linealidades involucradas. Un diseño S istem a A c tua l M o d e lo n om in al reformular el diseño de observadores como un problema de desigualdades lineales matriciales (LMI, por las iniciales en inglés) y entonces aplica métodos poderosos de optimización numérica (basados en el teorema del punto central10) para resolver éste. El software para resolver problemas de LMI puede ser encontrado en el toolbox de LMI de Matlab versión 5. La clase de sistema no lineal considerada es descrita por las siguientes ecuaciones • ε (t ) = Aε (t ) + Ψ (ε (t ), u (t )) + φ ( y (t ), u (t )) y (t ) = Cε (t ), (2) donde y (e(t), u(t)), es una no linealidad Lipschitz con una constante de Lipschitz l, es decir, Ψ (ε (t ), u (t )) − Ψ (ε (t ), u (t )) ≤ λ ε (t ) − ε (t ) (3) y el par (A, B) es detectable. El observador está dado por G e nerad o r d e residu o s • Fig. 3. Estructura de un generador de residuos basado en observadores. disponible para la clase de sistemas con una parte lineal y otra no lineal se puede encontrar en9 y es la que se utilizará en este trabajo. En este caso el actuador tiene una estructura que permite el diseño de un observador que tiene convergencia global independientemente del valor de la entrada (un problema bien conocido para sistemas no lineales en general es que pueden perder la observabilidad para valores específicos de la entrada). El diseño es basado en la parte lineal contenida en el modelo y sobre el valor de la constante de Lipschitz de la función no lineal. Diseño de los residuos En este trabajo se considera el diseño de un observador no lineal descrito en9. La idea consiste en 40 ε (t ) = Aε (t ) + Ψ (ε (t ), u (t )) + φ ( y (t ), u (t )) + + L( y − Cε ). (4) La dinámica del error de observación resulta en • ε~ (t ) = ( A − LC )ε~ (t ) + Ψ (ε (t ), u (t )), (5) donde ε~ (t ) = ε (t ) − ε (t ) . La condiciones suficientes para la convergencia del error de estimación a cero son garantizadas mediante el teorema 1. Teorema 1.9 Sí una matriz L puede ser asignada tal que ( A − LC )T P + P( A − LC ) + λ2 PP + I < 0 (6) para alguna matriz simétrica P, definida positiva, entonces la asignación de L hace al observador del sistema asintóticamente estable. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Efraín Alcorta García Observación 1. Como es mostrado en9, la desigualdad con la condición puede ser re-escrita como una desigualdad lineal matricial (LMI) de la siguiente forma  AT P − C T X T + PA − XC + 1 P   1 <0 P I  λ2  ( L = 2.08 × 10 6 1.31×10 7 (7) con P > 0, X 0 PL. La ecuación (1.27) puede ser resuelta usando técnicas de optimización convexas,2 si la desigualdad de Riccati asociada tiene una solución válida. Aplicación al actuador hidráulico Como se vio en la sub-sección anterior el diseño consiste en encontrar una matriz L que satisfaga las condiciones del teorema 1. Para esto es necesario primero conocer la constante de Lipschitz para la parte no lineal del modelo dado por la ecuación (1). El cálculo numérico de la constante de Lipschitz puede llegar a ser muy complicado si la función bajo consideración es vectorial y depende de muchas variables. La función no lineal de nuestro caso está dada por: f (v, ∆P, xv ) ∂ λ0 = max f (µ ) , µ ∂µ ∆P xv ]. Aquí λ ≤ λ0 . El cálculo 7.24 ×10 6 ) Con esta retroalimentación los polos de A - LC resultan –2.782, -2.87+157i, -2.87-157i. Evaluación de residuos Después de disponer de un generador de residuos, la evaluación de estos puede realizarse en dos pasos: primero es necesario contar con una función de evaluación de residuos, la cual debe de permitir ver con mayor facilidad el efecto de las fallas. Segundo, se requiere de un valor de umbral con el que la función del residuo tiene que ser comparada para decidir si una falla está presente. Función de evaluación En este reporte la función de evaluación usada es la suma de los cuadrados pesados del error. Una forma de obtener esta suma recursivamente es como sigue: k ε K = ∑ λk −i ri 2 i =0 La cota superior es calculada con la ayuda de la derivada parcial de f con respecto a v, xv y DP y encontrando el máximo de la norma de esta función con respecto a los posibles valores de las variables v, xv y DP, en la región de trabajo, esto es: donde µ T = [v Con este valor para la constante de Lipschitz, el cálculo del vector L se realizó utilizando desigualdades lineales. El vector L está dado por: ε K = λε k −1 + r , (8) 2 k donde rk representa la kth muestra del residuo y l es un factor de olvido (valores típicos para lambda son por ejemplo 0.9 ≤ λ < 1 ). Note que si l = 0, la función de evaluación en el paso kth llega a ser ε k = rk2 , es decir, solo depende del valor kth del residuo. Por otra parte, si l = 1, el residuo diverge, a pesar de que no se tengan fallas en el residuo. en Matlab. El resultado final fue λ0 = 1.6 . El umbral es determinado de tal manera que las perturbaciones del sistema no causen falsas alarmas. Una manera de construirlo es determinando cuando la señal obtenida de la función de evaluación del resi- Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 41 del valor de λ0 fue obtenido utilizando un programa �Diagnóstico de fallas usando observadores no lineales: Un caso de estudio duo no cambia con una pendiente mayor a alguna preestablecida. El umbral es definido como sigue: Si el tiempo es menor a 3 seg., el valor de umbral es directamente el residuo más una cantidad arbitraria y pequeña (en la experimentación se utilizó 0.02). Para seg t > 3., el umbral está dado por: c ⋅ ep1k + ep0 ε kth > ε k −1 , ε kth =  1 ε kth ≤ ε k −1  c2 ⋅ ep2 k (9) donde ep1k +1 = c1 ⋅ max(ε k − N +1 , λ1 ⋅ ep1k ) ep 2 k +1 = c2 ⋅ max(λ2 ⋅ ε k −1 , ε k − N ). (10) Los valores numéricos fueron seleccionados a prueba y error de tal forma que no se presentara ninguna falsa alarma, sin embargo, algunas fallas no pueden ser detectadas y algunos retrasos considerables en la detección están también presentes. Un diseño óptimo de los valores debe, en principio, mejorar los resultados obtenidos. Una alternativa para el procedimiento presentado puede ser encontrado en la literatura.11 dos niveles diferentes, perturbaciones del viento con amplitud de 0.1 ó de 0.3 grados, la presión de la fuente de alimentación se modificó de 209 a 160 bar (condición común en la práctica) y 3 tipos de forma de onda de la falla (sinusoidal, triangular y diente de sierra) y. Un ejemplo de la trayectoría que sigue el residuo y el umbral para este tipo de falla puede ser encontrada en la figura 4. La generación de residuos basada en observadores para el diagnóstico de fallas oscilatorias resultó ser un método eficiente, pues las fallas pueden ser detectadas. Excepto en casos donde la combinación de frecuencia y amplitud de una falla (por ejemplo 0.2Hz, y 0.5°) la detección se dificultó. En la mayoría de los casos conteniendo esta combinación la detección no fue posible o solo con un retraso considerable. La detección de fallas que tienen las características antes mencionadas es en principio posible, pero el ajuste de la función de evaluación tiene que reconsiderarse. RESULTADOS Los experimentos fueron desarrollados bajo diferentes escenarios. Se consideró un conjunto de diferentes valores de parámetros, de las condiciones externas (perturbaciones) y de los tipos de falla. Dentro de los diferentes escenarios de prueba para el algoritmo de diagnóstico se encuentra uno en el cual las fallas son tales que la posición del pistón varía de manera oscilatoria independientemente de la señal de control. Este tipo de fallas ha sido reportado en la práctica, vea por ejemplo8. Los escenarios considerados incluyen una falla con las siguientes frecuencias: 0.2, 0.5, 1, 4 y 10 Hz. La amplitud varía como sigue: 0.1 y 1 grados. Además se consideró ruido afectando con 42 Figura 4. Ejemplo de residuo y de valor de umbral en la detección de fallas oscilatorias (con las siguientes condiciones: amplitud 1 gado, frecuencia 1 Hz, 0.1 grados de la perturbación, nivel bajo de ruido, presión de la fuente 209 bar). El resultado muestra la función de evaluación. Un segundo tipo de fallas consideradas dentro de las pruebas fue un cambio de uno de los parámetros del pistón. Este cambio puede ser modelado como un termino aditivo a la ecuación (1) del sistema. Este tipo de fallas resulta relativamente fácil de detectar. Como ejemplo vea la figura 5. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Efraín Alcorta García REFERENCIAS 1. P. M. Frank. Fault diagnosis in dynamic systems using analytical and knowledge-based redundancy - a survey. Automatica, 26:459-474, 1990. 2. J. Gertler. Model based fault diagnosis. ControlTheory and Advanced Technology, 9(1):259-285, 1993. 3. R. Isermann. Process fault detection based on modeling and estimation methods-A survey. Automatica, 20:387-404, 1984. Fig. 5. Comportamiento de los residuos con fallas de los componentes. CONCLUSIÓN El problema de detectar fallas utilizando un método basado en observadores fue considerado en este trabajo. El sistema sujeto a estudio fue un actuador hidráulico, que es utilizado frecuentemente donde se requiere mucha fuerza en el elemento final de control. Primero fue presentado el modelo del actuador. Enseguida se consideró el diseño de un observador no lineal para el modelo del actuador. El método de diagnóstico de fallas está basado en el observador no lineal. Distintos escenarios de prueba fueron considerados para verificar el algoritmo utilizado. Los resultados obtenidos permiten afirmar que los métodos basados en observadores ofrecen una alternativa interesante para el diagnóstico rápido de fallas para esta clase de sistemas. Dos cuestiones pueden ser mejoradas en el presente trabajo, la primera es relativa a la manera de seleccionar los parámetros de la función de evaluación y la segunda es la manera de determinar la función de evaluación y umbral. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 4. R. J. Patton. Robust model-based fault diagnosis: the state of the art. In Proc. IFAC Symp. SAFEPROCESS ’94, Espoo Finland, pages 1-24, June 1994. 5. A. S. Willsky. A survey of design methods for failure detection in dynamic systems. Automatica, 12:601611, 1976. 6. M. Guillon. Hydraulische Regelkreise und Servosteuerungen. Carl Hanser Verlag, München, 1968. 7. H. E. Merritt. Hydraulic Control Systems. John Wiley & Sons, Inc., New York London Sydney, 1967. 8. J. W. Edwards. Analysis of an Electrohydraulic aircraft control-surface servo and comparison with test results. NASA Technical note NASA-TN-D6928, Washington, D. C., 1972. 9. R. Rajamani and Y. Cho. Observer design for nonlinear systems: stability and convergence. In 34rd IEEE Conference on Decision and Control, volume New Orleans, LA USA, pages 93-94, 1995. 10. S. Boyd, S. Ghaoui, L. El, E. Ferron, and V. Balakrishnan. Linear matrix inequalities in system and control theory. Studies in applied mathematics, SIAM, Philadelphia, PA, 1994. 11. X. Ding and P. M. Frank. Frequency domain approach and threshold selector for robust model-based fault detection and isolation. In IFAC/IMACS Symp. SAFEPROCESS, pages 307-312, 1991. 43 �Combustión catalítica de compuestos orgánicos volátiles clorados Javier Rivera de la Rosa, Antonello A. Barresi* ABSTRACT The combustion of chlorinated volatil organic compounds (VOCs) over the perovskites LaFeO3 and La 0.9 MnO 3 catalysts were investigated by employing a monolithic reactor. The two catalysts were individuated from a preliminary screening to test the stability and the influence of nonstoichiometry; a dip coating technique for supporting powder catalyst; was developed and the prepared catalysts were tested in a monolithic reactor. It was studied the catalytic activity of different loadings of perovskite supported on the monolith and was compared the highest loadings with a commercial catalyst, the perovskites resulted efficient catalysts for combustion of aromatic and chlorinated VOCs. Keywords: chlorinated VOCs, perovskite catalysts, monolithic reactor. INTRODUCCIÓN La combustión catalítica es una tecnología de control de costos eficaz para la eliminación de1,2compuestos orgánicos volátiles y emisiones tóxicas. También contra las emisiones de compuestos clorados las ventajas de la combustión catalítica contra la incineración térmica incluyen un consumo de combustible más bajo (bajos costos de operación), menos emisiones de NOx, menos CO y productos de combustión incompleta (PCI) emisiones, y menos CO2 emitido. En todas las etapas de un ciclo de cloración de compuestos, se usan como intermediarios de los productos finales diferentes substancias, como solventes, compuestos en el procesado de plásticos y fármacos, y por ende el reciclaje y la disposición final son acompañados por emisiones al medio ambiente, principalmente compuestos orgánicos volátiles (COVs) clorados. Aún cuando los metales nobles, particularmente platino y paladio son catalizadores activos para 44 Combustor catalítico para eliminar las emisiones contaminantes de la industria que usa haluros como intermediarios. la destrucción de COVs clorados y total oxidación de 2 hidrocarburos, el tiempo de vida de los catalizadores del grupo de los metales del platino es afectado en varios modos en la destrucción de los COVs clorados; los sitios activos pueden ser envenenados, la dispersión de los metales del grupo del platino puede ser afectada por los haluros, estos pueden reaccionar con los metales del grupo3 del platino y con el soporte afectando su integridad. El interés por óxidos del tipo perovskítico como catalizadores fue empezado por Parravano quien notó un efecto catalítico de la mag-4 netita de lantano y estroncio en la oxidación de CO. Los óxidos del tipo perovskítico han sido investiga5 dos extensamente en la combustión catalítica. De hecho la estructura del tipo perovskítico es térmicamente más estable en un rango amplio de presiones parciales de oxígeno y más resistente al envenenamiento que los óxidos simples. Recientemente óxidos del tipo perovskítico han sido propuestos para la destrucción catalítica de emisiones de clorados. Los 6,8 estudios llevados a cabo por Schneider et al., Sinquin * Dipartimento di Scienze dei Materiali e Ingegneria Chimica, Politecnico di Torino, Italia. Javier Rivera: Actualmente es catedrático en la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL. E-mail: j.rivera@tiscali.it Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Javier Rivera de la Rosa, Antonello A. Barresi 9,12 13,14,15,16 et al. y Barresi et al, han demostrado la potencialidad de estas estructuras. Schneider et al. investigaron la total oxidación de clorometano, 1,2diclorometano sobre diferentes perovskitas (LaMnO3, LaCoO3, LaFeO3, LaCrO3 y La0.84Sr0.16Co0.3O3 fueron considerados) evidenciando que sobre la perovskita LaMnO3 pequeñas cantidades de subproductos pueden ser formadas [6, 8]. Sinquin et al. probaron varias perovskitas del tipo ABO3 (A = La, Sm, Gd; B = Co, 10 Mn, Fe, Cr.) en la destrucción de los COVs clorados. Las perovskitas del tipo ABO3 probaron ser termodinámicamente resistentes y estables ante el agua y el bióxido de carbono incluso a alta temperatura. Aparte, la amplia variedad de las combinaciones de A y B (A2+B4+O3 o A3+B3+O3) permite la formación de muchas estructuras cristalinas que pueden mostrar diversas propiedades catalíticas (e.g.: facilidad de disposi-6 ción de oxígeno). En los trabajos por Schneider et al. 10 y Sinquin et al. la siguiente sucesión de actividad es reportada; LaMnO3 > LaFeO3 >LaCrO3, pero la actividad relativa de los diferentes catalizadores depende tanto de las condiciones de preparación y del compuesto probado. Recientes investigaciones han mostrado que el LaFeO3 puede ser más activo que otras perovskitas como consecuencia de la alta superficie específica obtenida de la capa superior; de hecho, temperaturas de calcinación más bajas son requeridas. De 16 Paoli y Barresi demostraron que este catalizador ofrece una buena actividad y una estabilidad satisfactoria a largos tiempos de uso (>200 h) en la combustión de trielina y que la presencia de humedad es favorable. El objetivo del presente trabajo es el desarrollo de catalizadores perovskíticos para la destrucción de COVs clorados y no-clorados. Para este propósito se realiza una prueba de selección preliminar para probar la estabilidad y la influencia de la noestequiometría; se aplica una técnica de revestimiento por inmersión para soportar los polvos catalíticos sobre un monolito de cordierita; y se prueba el catalizador preparado en una planta semi-piloto. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 MÉTODO EXPERIMENTAL Preparación y caracterización de los catalizadores Las perovskítas que contenían hierro y manganeso fueron consideradas, sobre la base de los resulta13,14 dos anteriores. Polvos policristalinos de perovskitas fueron preparados por descomposición térmica de nitratos, usando una variante del método de los citratos. Los precursores para las perovskitas LaFeO 3 y La0.9MnO3 fueron; La(NO3)3·6H2O y Fe(NO3)3·9H2O y Mn(NO3)3·9H2O; (Fluka 99.9% de pureza). Los polvos de los nitratos se disuelven en agua destilada, y glicerol puro, actuando como agente reductor, y se añaden a la solución a punto de ebullición. Se calienta la mezcla hasta la primera aparición de los vapores de NOx de color marrón, y rápidamente se vierten en un plato de acero inoxidable grande y liso previamente calentado a 200 ºC. El plato se mantiene a 200 ºC en aire por 30 minutos; el sólido vítreo y muy frágil se pulveriza en un mortero de ágata, después es calentado a 400 º C en un plato de porcelana por 1 hora, luego calcinado por un largo tiempo (18 a 24 horas) para obtener la estructura perovskítica a 600ºC para el LaFeO3 y 800 ºC para el La0.9MnO3. Perovskitas no-estequiométricas pueden ser obtenidas alterando la relación atómica La/B; (B = Fe, Mn) en la mezcla de los precursores de nitrato. La obtención de la estructura perovskítica fue comprobada por análisis de difracción de rayos X. Más detalles de la preparación y la caracterización de los catalizadores pueden ser 13-16 encontrados en trabajos anteriores. Sistema catalítico y procedimiento para la selección de los catalizadores Un micro-reactor tubular en estado estable insertado en un horno tubular equipado con control de temperatura ha sido usado para la evaluación de la activi16 dad de los catalizadores. Una selección fue llevada a cabo considerando las perovskitas de formula general LaBO3, donde el metal de transición B puede ser Fe, Mn y Cr. También fueron probados compuestos 45 �Combustión catalítica de compuestos orgánicos volátiles clorados no-estequiométricos; La 0.9 FeO 3 , LaFe 0.9 O 3 y La0.9MnO3, los cuales en trabajos anteriores habían sido de los no-estequiométricos los más prometedores. Pruebas de envejecimiento fueron llevadas a cabo al mantener el catalizador en corriente de trielina en aire por 110 h. Se usó una mezcla de trielina en aire (500 ppm por volumen). Preparación del catalizador perovskítico soportado El catalizador fue preparado en polvo donde se tuvo control tanto de la estequiometría, como de la estructura y posteriormente los catalizadores fueron soportados sobre un monolito de cordierita. Se desarrolló una técnica por inmersión para obtener un revestimiento catalítico, fuertemente anclado sobre un monolito celular. Una suspensión de polvo catalítico y etanol se usó como mezcla de revestimiento. Se observó que partículas con 1~ 2 mm de diámetro promedio fueron depositadas y bien ancladas sobre el monolito. Se requirieron períodos de tiempo largos de contacto y algunas renovaciones de la suspensión que fue mantenida en agitación. Más detalles pueden ser encontra17 dos en la tesis de Rivera. En esta investigación el objetivo fue obtener un catalizador soportado para posteriores pruebas. La optimización del procedimiento de revestimiento será el objetivo de un trabajo futuro. Monolitos con diferentes porcentajes de catalizador se prepararon; el máximo porcentaje depositado fue de 16.79% p. Un ejemplo del revestimiento obtenido se muestra en la figura 1. Fig. 1. Imagen de MEB del recubrimiento sobre el monolito de cordierita. La carga del catalizador La0.9MnO3 es de 5.84% p. Las partículas de 1-2 mm pueden ser observadas. como representativos de COVs no-clorados y clorados respectivamente. También se realizó una comparación con un catalizador comercial (VOC-450). Los pruebas se llevaron a cabo usando un reactor catalítico tubular en una planta semi-piloto. La figura 2 muestra el esquema del aparato experimental. Se pasa un flujo de aire comprimido a través de un siste- Pruebas de los monolitos catalíticos Los monolitos preparados con el revestimiento catalítico fueron probados en la oxidación de compuestos orgánicos. El objetivo fue investigar la actividad del catalizador soportado para comprobar la estabilidad química y mecánica del revestimiento catalítico. Tres compuestos fueron seleccionados para este propósito: trielina, que fue ya usada en las pruebas de selección de catalizadores, como representativo de COV alifático clorado; benceno y clorobenceno 46 Fig. 2. Aparato experimental para las pruebas de combustión a escala semi-piloto con catalizadores soportados sobre un monolito. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Javier Rivera de la Rosa, Antonello A. Barresi ma de filtros. El regenerador que purga el gas (usando dos camas de tamiz molecular) puede quitar el CO2 y trazas de hidrocarburos que presenta el aire fluidizado, reduciendo la concentración de CO y CO2 por debajo de 5 ppm. Medidores de flujo másicos fueron necesarios para suministrar una alimentación de aire estable. El flujo total se varió en el rango de 1 - 10 l/min, pero la mayoría de las pruebas fueron llevadas a cabo a 3 l/min correspondiendo a una velocidad espacial de 27 000 h-1. El rango de temperatura fue de 100 a 600 ºC; los experimentos fueron llevados a cabo a presión ambiente. La mezcla del compuesto orgánico y aire fue variada alimentando el COV líquido a través de una jeringa dosificadora que bombea dentro de un tubo Ventury seguida por un contenedor regulador. La evaporación instantánea se lleva a cabo en la sección restringida del tubo de Ventury. La concentración de la mezcla se mide en la entrada del reactor por medio de válvulas de muestreo. El catalizador monolítico se sitúa en la zona central del reactor aislado. La sección transversal útil es de 3.8 cm2, y monolitos de diferentes longitudes pueden ser insertados. La temperatura de gas se mide antes y después del monolito por termopares tipo K. La mezcla del gas alimentada se precalienta con una resistencia eléctrica. Se diseñó un sistema de control de cascada programada, donde la temperatura del tubo precalentado es puesta como función de la temperatura deseada del gas en el reactor; la temperatura del precalentador es regulada por un controlador PID de modulación de tiempo. La composición de entrada y salida de los gases es analizada usando un cromatógrafo de gases de la serie Gas HP 6890 equipado con un detector de ionización de flama. La sensitividad del análisis es de 0.1-1 ppm. El CO2 y CO fueron medidos en línea por un fotómetro NDIR. La sensitividad de este analizador para el CO2 fue 2 ppm en el Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 rango 0 - 900 ppm, y para el CO fue de 5 ppm en el rango 0 - 2000 ppm. El cloro fue medido usando una técnica de espectrofotometría después de absorción en naranja de metilo. Las pruebas fueron llevadas a cabo usando monolitos con diferentes cargas de catalizador seleccionados usando el micro-reactor tubular; LaFeO3 (1.01, 5.55 y 16.79 % p) y La0.9MnO3 (5.84 y 16.07% p). RESULTADOS Y DISCUSIÓN Selección de los catalizadores De la prueba de selección, dos perovskitas fueron elegidas como las más prometedoras: LaFeO 3 y La0.9MnO3. Estos catalizadores fueron elegidos por su buen desempeño en la oxidación de trielina y por su estabilidad. LaFeO3 fue elegido como catalizador prueba de la serie de perovskitas estequiométricas, conteniendo Fe, Mn y Cr respectivamente. La perovskita LaFeO3 fue el catalizador más activo, como una consecuencia también de su alta área específica. El LaCrO3 fue más activo que el LaMnO3, y la diferencia fue significativa especialmente por encima de 375º C. El valor de BET para la perovskita de Cr resultó ser menor que para la perovskita de Mn como una consecuencia de la temperatura más alta de calcinación. Esto significa que la presencia de Cr en la estructura perovskítica realmente mejora el desempeño catalítico. Por consideraciones de toxicidad para compuestos que contienen Cr se sugirió descartar esta perovskita. Considerando la influencia de no estequiometría en perovskitas LaFe, el catalizador La0.9FeO3 presentó mejor desempeño que el LaFeO3 y LaFe0.9O3. Sin embargo, la comparación entre los catalizadores envejecidos mostró que el compuesto estequiométrico es el más estable. La alta actividad observada en los catalizadores perovskíticos noestequiométricos frescos es muy remarcada especialmente a bajas temperaturas, pero después 110 h de uso el catalizador no-estequiométrico fue solo ligera- 47 �Combustión catalítica de compuestos orgánicos volátiles clorados Pruebas en el reactor monolítico Las pruebas fueron llevadas a cabo usando diferentes compuestos; trielina, benceno y clorobenceno. La figura 3 muestra los resultados de la conversión como función de la temperatura en la combustión de la trielina sobre los dos catalizadores a diferentes porcentajes sobre el monolito. La curva de la combustión homogénea es mostrada para evidenciar la actividad catalítica de las perovskitas soportadas. Se observó que para 1.01 % p de LaFeO3 solo un pequeño aumento en los valores de conversión, sugiriendo que este porcentaje depositado fue demasiado bajo para dar resultados apreciables; a porcentajes más altos se observa un buen desempeño del catalizador; así como para la trielina, también se observó que la reactividad relativa de los restantes compuestos probados (benceno y clorobenceno) fue diferente para los dos catalizadores. La figura 4 muestra la influencia del porcentaje de LaFeO3 depositado sobre el monolito en la combustión de la trielina y clorobenceno para valores de conversión menores del 10%. El aumento de la conversión en la combustión de clorobenceno de 5.55% a 16.79% p es poca. Para la trielina el aumento de conversión es más significativa. La figura 5 48 100 Reacci n tØrmica 1.01 % LaFeO3 80 Conversi n, % 5.55 % LaFeO3 16.79 % LaFeO3 60 40 20 0 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Temperatura (”C) 100 Reacci n tØrmica 5.84 % La0.9MnO3 80 16.07 % La0.9MnO3 Conversi n, % mente mejor que el estequiométrico. La gran caída en la actividad observada con el tiempo por las perovskitas no-estequiométricas sugirió escoger el catalizador estequiométrico LaFeO3. Las pruebas de envejecimiento del La0.9MnO3 de otro modo evidenciaron un buen desempeño del catalizador. Se pudo observar que La 0.9 MnO 3 es un ejemplo de noestequiometría estructural; la actividad más alta puede ser explicada con la activación del oxígeno de la red en la oxidación interfacial del ciclo redox. En caso de la no-estequiometría por defectos, como en el La0.9FeO3, el aumento en la actividad catalítica se relaciona principalmente con el área de superficie más grande del material. Esto deriva de la ruta de preparación, que se llevó a cabo a temperatura relativamente más baja. 60 40 20 0 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Temperatura (”C) Fig. 3. Combustión catalítica de trielina sobre catalizadores perovskíticos a diferentes porcentajes depositados sobre el monolito (Centrada del hidrocarburo 500 ppmV). muestra el gráfico semi-logarítmico de la rapidez de reacción en la combustión de los tres compuestos sobre el La0.9MnO3 para valores de conversión menores del 10 % (h= 0.1), como una función del valor inverso de la temperatura absoluta de reacción. La pendiente de la recta de la regresión lineal para los datos para benceno y clorobenceno presentan valores muy similares, para los datos de la trielina la pendiente es más alta. La influencia en la selectividad en la formación de CO2 es mostrada en la figura 5 para trielina y clorobenceno sobre LaFeO3, La0.9MnO3 y el cataliza- Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Javier Rivera de la Rosa, Antonello Barresi 1.00E-06 Rapidez de Reacci n (kgmol/s) Trielina 1.00E-07 175 ”C 205 ”C 250 ”C 1.00E-08 0 5 10 15 % p. depositado de catalizador 20 1.00E-06 Rapidez de Reacci n (kgmol/s) Clorobenceno dor comercial. Es interesante observar que para combustión de la trielina sobre el LaFeO3 al 16.79% p mejora la conversión pero decrece la selectividad en la formación de CO2. Sin embargo, a temperaturas más altas la selectividad aumenta notablemente. Para los otros compuestos la influencia catalítica sobre la selectividad en la formación de CO2 fue muy débil. Los productos de combustión incompleta (PCI) formados en la combustión de la trielina sobre el LaFeO3 se muestran en la figura 7; diferencias significativas no son observadas en las pruebas con diferentes porcentajes de catalizador. PCI fueron observados durante la combustión del benceno y clorobenceno, pero sus 100 1.00E-07 Trielina 202 ”C 80 220 ”C 250 ”C 60 0 5 10 15 % p depositado de catalizador 20 Fig. 4. Efecto del porcentaje del catalizador LaFe0, sobre la cinética. Combustion de trielina y clorobenceno, datos para h= 0.1. 1.0E-07 % Selectividad de CO2 1.00E-08 Reacci n tØrmica 16.79 % LaFeO3 40 16.07 % La0.9MnO 3 VOC-450 20 100 0 100 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Rapidez de Reacci n (kgmol/s -gcat ) 80 60 1.0E-08 40 Clorobenceno 20 1.0E-09 Clorobenceno 0 Trielina 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 Benceno Temperatura (”C) 1.0E-10 1.7 1.8 1.9 2.0 3 2.1 2.2 2.3 -1 1/T x 10 (K ) Fig. 5. Gráfico semi-logarítmico para la rapidez de reacción de la combustión de diferentes COVs sobre La0.9MnO3, datos para h= 0.1. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 Fig. 6. Selectividad de la formación de CO2 para la combustión catalítica de trielina y clorobenceno sobre los catalizadores perovskíticos LaFeO3, La0.9MnO3 y el catalizador comercial. La reacción homogénea es representada por las líneas punteadas. 49 �Combustión catalítica de compuestos orgánicos volátiles clorados 10 Trielina; Reacci n tØrmica Catal tica Clorobenceno; Reacci n tØrmica Catal tica 8 % de Selectividad de Cl2 concentraciones fueron menores que 1 ppmV. La concentración máxima de diclorometano y tetracloroetilene observados en la combustión catalítica fue similar que en el caso de la combustión térmica, pero se observó en un rango de temperaturas más bajo. Los resultados anteriores mostraron que el catalizador LaFeO3 puede favorecer la formación de 14 Cl2 . Así la concentración de Cl2 en los productos se midió y la selectividad se calculó. Los resultados para 5.55% p de catalizador son mostrados en la figura 7. 6 4 2 0 250 300 6 4 b La selectividad para la formación de cloro (sCl2) es definida como: c σCl2 = PCI (ppmV) 1 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Diclorometano 4 3 2 a b c 1 0 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Temperatura (”C) Fig. 7. Formación de PCI en la combustión de trielina sobre el catalizador monolítico LaFeO3 a diferentes porcentajes. a) Combustión térmica, b) 5.55 % LaFeO3, c) 16.79 % LaFeO3. 50 500 a 3 2 450 Fig. 8. Selectividad de la formación de cloro en la reacción catalítica usando el catalizador LaFeO3 (5.55 % p) para trielina y clorobenceno. Las líneas discontinuas son los valores medidos para la reacción térmica. Tetracloroetileno 5 350 400 Temperatura (” C) 2[Cl 2 ] vCOVRe accionado donde n es el número de átomos de cloro en la fórmula química del COV. Los resultados son vistos en la figura 8; la selectividad es baja sobre el catalizador en el rango de temperatura más baja y ligeramente afectada por la temperatura. La formación de PCI en la combustión de la trielina sobre La0.9MnO3 (figura 9) presenta una conducta similar a aquella observada para el catalizador anterior; para el caso del benceno y clorobenceno sus concentraciones fueron debajo de 1 ppmV como sobre LaFeO3. El desempeño de los catalizadores preparados se comparó con un catalizador comercial disponible. La figura 10 compara la conversión de trielina y clorobenceno usando 16.79 % de LaFeO3, 16.07% de La0.9MnO3 y el catalizador comercial VOC-450. El LaFeO3 mostró un mejor desempeño. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Javier Rivera de la Rosa, Antonello A. Barresi 8 100 Reacci n tØrmica 16.79 % LaFeO3 16.07 % La0.9MnO3 VOC-450 Tetracloroetileno 80 6 60 4 a 80 8 150 200 250 300 350 400 450 500 Diclorometano 6 Conversi n, % c 2 PCI (ppmV) Trielina 40 b 20 100 0 100 150 200 250 300 350 400 450 500 250 300 350 400 Temperatura (” C) 450 500 80 60 Clorobenceno 4 40 c 2 b a 20 0 0 150 200 250 300 350 400 450 500 Temperatura (”C) Fig. 9. Formación de PCI para la combustión de la trielina sobre el catalizador monolítico La0.9MnO3 a diferentes porcentajes. a) Combustión térmica, b) 5.84% La MnO3, 0.9 c)16.07% La MnO 0.9 3 CONCLUSIONES Los catalizadores del tipo perovskítico estequiométricos y no-estequiométricos fueron probados en la destrucción de COVs clorados. La técnica de inmersión fue desarrollada para obtener un revestimiento catalítico, fuertemente anclado sobre un monolito celular de cordierita. Este método permitió el control de los polvos catalíticos preparados. Las perovskitas LaFeO 3 y La 0.9 MnO 3 resultaron ser Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 150 200 Fig. 10. Combustión catalítica de trielina y clorobenceno sobre los catalizadores perovskíticos LaFeO3, La0.9MnO3 y el catalizador comercial. La reacción homogénea se representa por las líneas punteadas. catalizadores eficaces para la combustión de COVs clorados. En la formación de PCI, que solo fue significativa para la combustión de la trielina; los resultados fueron comparables al caso de combustión térmica. El desempeño de los catalizadores perovskíticos fue comparable y aún mejor que un catalizador comercial probado. Se discutió la influencia de diferente porcentajes de catalizadores perovskíticos sobre un monolito. 51 �Combustión catalítica de compuestos orgánicos volátiles clorados AGRADECIMIENTOS El soporte financiero del CNR del gobierno italiano y CONACYT de México se agradecen grandemente. REFERENCIAS 1. Freidel M. I., Frost A. C., Herbert K. J., Meyer F. J. 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Politecnico di Torino, February 2002. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �La simetría izquierda-derecha en la naturaleza¨ J. Rubén Morones Ibarra* “La belleza y la verdad son afines”. James Joyce. “Es posible que la leche del mundo del espejo no sea buena para beber”. Lewis Carroll ABSTRACT Symmetry plays a very important role in the human being life. We find symmetry in nature, architecture, art and science. The importance of symmetry in physics, originates from its very close relation with fundamental concepts in physics and their conservation laws. The symmetries that we expect be satisfied by a theory are an excellent guide for the mathematical formulation of the own theory. LeftRight symmetry of the physical laws is taken by guarantee in Classical Physics. Nevertheless, this reflection symmetry is violated in modern physics by one of the fundamental forces of nature, the weak interaction. This amazing result was obtained in a famous experiment, which is known in the physics history as “the overthrow of parity”. Keywords: Parity, symmetry, chirality. Fig. 1. El rectángulo es simétrico respecto a la línea que lo divide en dos partes iguales. bros de texto elementales es la simetría especular. Si tomamos por ejemplo un cuadrado y trazamos una línea recta como la que se muestra en la figura 1, observamos que a ambos lados de la línea y a la misma distancia de ella, encontramos partes correspondientes del cuadrado. Esta línea se dice que es una línea o eje de simetría del cuadrado. Pensando en esta línea como el borde de un espejo plano que se coloca perpendicularmente al plano de la figura, veremos que la imagen en el espejo junto con la parte de la figura frente al espejo, completarán la figura original. De aquí viene el nombre de simetría especular. Toda figura que tenga por lo menos un eje de simetría, es idéntica a su imagen en el sentido de que puede superponerse punto a punto a su imagen en el espejo. La simetría es un concepto asociado con la belleza y la perfección. La más evidente de las simetrías está relacionada con simetrías geométricas o formas geométricas de figuras y cuerpos. Cuando la gente escucha la palabra simetría, le asocia usualmente un significado geométrico, de hecho, la simetría más simple que podemos imaginar y que es enseñada en li- Podemos extender la idea de simetría especular a objetos tridimensionales, introduciendo el concepto de plano de simetría. Cualquier figura tridimensional que pueda ser cortada por un plano de tal forma que a uno y otro lado del plano tengamos partes equivalentes de la figura, en el sentido de que podemos superponer una a la otra, se dice que posee simetría especular. Este plano que biseca a la figura se conoce como plano de simetría de la misma. Diremos que un objeto que posee simetría especular es simétrico o que posee simetría bilateral. ¨ * INTRODUCCIÓN Publicado en la revista CiENCiAUANL, Vol. V. No. 2, Abril-Junio 2002. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, UANL. E-mail: rmorones@fcfm.uanl.mx 53 �La simetría izquierda-derecha en la naturaleza DEL ARTE A LA CIENCIA La forma más primitiva del concepto de belleza que tiene el ser humano está relacionado con la simetría. La belleza de una iglesia o una catedral cuando se contempla de frente desde lejos, proviene del diseño simétrico que esta tiene. Este criterio inconsciente que usamos para juzgar la belleza de una construcción o edificio está basado en la simetría que hemos mencionado. Todas las construcciones antiguas y casi todas las modernas (ya que el arte moderno ha sufrido modificaciones respecto al arte clásico) satisfacen criterios de simetría. Prácticamente todos los objetos de uso común como platos, vasos, aparatos electrodomésticos, etc. poseen simetría bilateral, no tan solo por razones prácticas sino también estéticas. El concepto de simetría ha atraído la atención del ser humano desde siempre. Los antiguos griegos consideraron al círculo y a la esfera como los objetos más perfectos en dos y tres dimensiones, respectivamente. Esto se debe a que el círculo es simétrico respecto a cualquier línea recta que pase por su centro y la esfera lo es respecto a cualquier plano que la corte pasando por su centro. La concepción divina del universo hizo suponer que los cuerpos celestes eran perfectos, teniendo forma esférica y girando en círculos alrededor de la tierra. Esta noción de perfección y simetría continúa presente en la física, con una extensión del concepto de simetría tal que permite incorporar ideas más abstractas que las simples concepciones geométricas. En general, en física se dice que un sistema físico o una teoría posee una determinada simetría si las ecuaciones que describen al sistema o que constituyen la teoría, no cambian al efectuar ciertas transformaciones en sus variables. Esta generalización del concepto de simetría sigue estando asociado a la belleza para quienes entienden las relaciones matemáticas. El distinguido físico teórico británico P.A.M. Dirac señalaba que si una ecuación que se obtenía para representar una ley de la naturaleza, era bella, debería de ser correcta.1 En la actualidad una guía para quie- 54 nes desarrollan modelos matemáticos que representen leyes de la naturaleza es buscar siempre la simetría, lo cual, como ya dijimos, es sinónimo de belleza. La existencia de las simetrías ha permitido que la naturaleza aparezca más simple de lo que aparenta. La importancia de la simetría en la física proviene de sus consecuencias, las cuales están establecidas en un poderoso teorema de la física teórica conocido como Teorema de Noether. Emmy Noether fue una matemática alemana que encontró una relación entre las propiedades de invariancia (simetrías) de una teoría y las cantidades físicas que se conservan en todos los procesos. En la física moderna la simetría está asociada con ciertas operaciones matemáticas las cuales pueden tener un grado elevado de abstracción. Como un ejemplo relativamente sencillo consideremos la ecuación y = x 2 , la cual es simétrica (invariante) ante la transformación x → − x . Esta característica revela muchas propiedades de la función y = x 2 . Y si, por ejemplo, esta relación aparece en la descripción de un sistema físico entonces podemos predecir, sin necesidad de ningún cálculo, algunas características del sistema. Este hecho es de gran importancia en física, cuando se desconoce la forma funcional de las interacciones pero se sabe que deben satisfacerse ciertas simetrías, es entonces cuando estas son una excelente guía para aproximar o proponer modelos para la teoría que describa estas interacciones. SIMETRÍA I-D En este artículo nos ocuparemos de la simetría izquierda-derecha (simetría I-D), también conocida como simetría especular o simetría bilateral. Decimos que una teoría posee simetría I-D cuando las ecuaciones que aparecen en ella son invariantes ante la transformación de coordenadas: x → − x, y → − y , z → − z . Esta transformación es conocida como reflexión de coordenadas o transfor- Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �J. Rubén Morones Ibarra mación de paridad. Desde los inicios del desarrollo sistemático de la física, con Galileo y Newton, ha sido tomada como una hipótesis de trabajo que en la naturaleza no hay distinción entre la derecha y la izquierda. Esto significa que el mundo visto directamente no puede distinguirse experimentalmente del mundo visto a través de un espejo. En el famoso libro de Lewis Carrol “A Través del Espejo”, cuando Alicia atraviesa el espejo y se encuentra en un cuarto donde la disposición de los objetos ha sido invertida respecto a la relación derecha-izquierda, ella reconoce este cambio por su experiencia visual del cuarto del mundo real. Sin embargo, si la colocamos en un cuarto para ella desconocido, no podrá distinguir mediante ningún experimento de física si el mundo donde se encuentra es el real o es el reflejado en el espejo. Una manera formal de decir esto es que las leyes de la naturaleza son invariantes ante una transformación de paridad, o más simplemente, ante reflexiones especulares. En el mundo macroscópico, la simetría I-D asociada a la existencia de un plano de simetría aparentemente no se cumple, como en el caso de Alicia que reconoce la diferencia entre el mundo del espejo porque su cuarto aparece invertido, o en el caso de la imagen en un espejo de una persona que conocemos, si esta tiene un lunar en la mejilla del lado derecho, en el espejo aparecerá el lunar del lado izquierdo, lo cual nos permitirá distinguir la imagen del objeto real. Sin embargo este no es el caso en los fenómenos físicos ya que no existe ningún experimento que nos permita determinar si es el fenómeno real o su imagen especular lo que estamos viendo. Convendremos en establecer que existe simetría I-D en un sistema físico u objeto si al ser observado a través de un espejo es idéntico al sistema u objeto observado directamente. En una forma un poco más abstracta decimos que una teoría posee simetría I-D si las ecuaciones que constituyen la teoría no se alteran en su forma al efectuar una reflexión de las coordenadas. Para darnos una mejor idea de lo que significa la Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 simetría izquierda-derecha pensemos por el momento en el choque de bolas de billar. Para describir estos choques usamos las leyes de la mecánica. Si observamos el fenómeno de los choques no directamente, sino a través de un espejo, la descripción matemática del movimiento de las bolas de billar sería idéntica a aquella hecha en la observación directa. Decimos entonces que ambas observaciones son indistinguibles desde el punto de vista de la física, o que las leyes de la mecánica tienen simetría especular. De hecho, una de las suposiciones de la física clásica es que la izquierda y la derecha son totalmente equivalentes y que el universo no tiene preferencia ni por una ni por la otra. Esta situación que permite usar sin restricciones sistemas de coordenadas izquierdos o derechos, se conoce como La Simetría Izquierda-Derecha del Universo o de la Naturaleza. No obstante la aparente falta de distinción de la naturaleza entre la izquierda y la derecha, existen objetos que son distintos a su imagen especular en el sentido de que el objeto y su imagen no son superponibles. Este tipo de cuerpos se conoce como enantiomorfos y su existencia ha causado desconcierto entre no pocos filósofos. Manuel Kant en su libro «Prolegómenos a toda metafísica del porvenir», muestra su asombro ante esto con las siguientes palabras: “¿qué puede ser más semejante a mi mano o a mi oreja y más igual en todas sus partes que su imagen en el espejo?. Y, sin embargo, yo no puedo colocar la mano que se ve en el espejo en el lugar de la original”.2 Planteamos entonces la pregunta ¿es posible que existan otro tipo de objetos o cosas que sean exactamente iguales en todos sus aspectos y sin embargo ser de alguna manera diferentes? La respuesta es sí. Tenemos el caso de las partículas y las antipartículas o la materia y la antimateria,3 la diferencia se funda en que existen ciertas propiedades, expresadas mediante números cuánticos, que son de valores opuestos en las partículas y las antipartículas. En el caso de la reflexión especular, la diferencia se establece argumen- 55 �La simetría izquierda-derecha en la naturaleza tando que el objeto es de una “mano” (mano izquierda o mano derecha) y su imagen es de la otra “mano”. Objetos enantiomorfos familiares son las manos (ver figura 2), los pies, las orejas, los tornillos, cualquier objeto que posea estructura de hélice, etc. Los compuestos químicos cuyas moléculas no son superponibles a su imagen especular, es decir, aquellas en que no hay manera de que rotando o cambiando de orientación una de ellas podamos superponerla a la otra, reciben el nombre de compuestos enantioméricos. Un par de enantiómeros tienen las mismas propiedades físicas excepto en su comportamiento respecto a la luz polarizada. Decimos que los enantiómeros son ópticamente activos ya que tienen la propiedad de girar el plano de polarización de la luz polarizada. Los compuestos que rotan el plano de luz polarizada hacia la derecha (a favor de las manecillas del reloj) cuando se le mira de frente, hacia la fuente luminosa, se denominan dextrorrotatorios, dextrorsos o dextrógiros (d) o derechos, y los que lo giran en sentido opuesto levorrotatorios o levógiros (l) o izquierdos.4 Las moléculas que existen como enantiómeros se dice que son moléculas quirales (quiral significa mano en griego). Todos los aminoácidos que entran en la composición de las proteínas son invariablemente izquierdos. Los enantiómeros son moléculas asimétricas (no superponibles a su imagen especular) y aunque tienen la misma fórmula molecular, no son la misma molécula. Los seres vivos tienen la capacidad de distin- Fig. 2. La mano izquierda no puede superponerse a la derecha haciendo que coincidan ambas en todos sus puntos. 56 guir un par de enantiómeros, los cuales pueden tener propiedades químicas muy diferentes, siendo detectadas por el olfato o el gusto o metabolizadas de diferente manera, uno puede ser dulce y el otro amargo o uno puede tener propiedades curativas y el otro ser venenoso. H. Weyl, un notable matemático alemán describe en forma dramática la diferencia de propiedades entre un par de enantiómeros. “En el ser humano todos los aminoácidos tienen la misma torsión hacia la izquierda en todos los individuos, lo que se comprueba de manera bastante horripilante por el hecho de que el hombre contrae una enfermedad metabólica llamada fenilcetonuria, que produce amnesia cuando el individuo ingiere alimentos con fenilanina levógira, mientras que la forma dextrógira no tiene estos desastrosos efectos”.5 Otro ejemplo trágico, famoso en la historia de la farmacología, es el de la talidomida, un medicamento ampliamente usado como sedante en la década de 1950. Se observó que contenía moléculas levógiras y dextrógiras, siendo las levógiras causantes de malformaciones fetales en mujeres embarazadas, mientras que las moléculas dextrógiras no eran dañinas.6 Por otra parte, y esta es una buena noticia para quienes se preocupan por el control del peso, los azúcares naturales monosacáridos son dextrorsos, pero se han sintetizado algunos azúcares levógiros que tienen un poder endulzante semejante a los naturales pero con la ventaja de que no son metabolizables y por lo tanto no producen calorías.7 La razón por la que estos azúcares no son digeribles es que nuestras enzimas solo metabolizan compuestos enantiómeros derechos. Sobra decir que en la actualidad hay un gran interés en la producción y comercialización de estos azúcares no nutritivos. En la física siempre se supuso la conservación de la paridad (veremos más adelante que existe un tipo de fenómenos físicos donde no se conserva la paridad), sin embargo, en los fenómenos o procesos biológicos no ocurre lo mismo. Sabemos, por ejemplo, de la asimetría de la posición de algunos órganos como el corazón en los seres humanos, que siempre está al lado izquierdo y el apéndice o el hígado que se en- Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �J. Rubén Morones Ibarra cuentran al lado derecho, pero esto no es mas que un accidente en la evolución de los seres vivos. En todos los casos de producción sintética de moléculas que presentan asimetría especular (enantiómeros), las moléculas de tipo izquierdo y derecho se presentan en proporción de 50% cada una. Esto se debe a la simetría I-D de las fuerzas gravitatoria y electromagnética, (principalmente esta última) que son las que intervienen en el proceso de formación de las moléculas. Puesto que no hay preferencia en I o D, el proceso no favorece la formación de ningún tipo especial de ellas. Pero algo muy diferente ocurre con las moléculas o cadenas de moléculas como los azúcares o proteínas que son formadas a partir de procesos desarrollados en los seres vivos. En todos estos casos se presenta un tipo de asimetría bien definido, sea izquierdo o derecho y por otra parte, en el caso de los aminoácidos, estos siempre son del tipo izquierdo. Esta asimetría fundamental en todos los seres vivos, de preferencia por la mano izquierda, es todavía un misterio, aunque algunos científicos suponen que no es un problema fundamental y es más bien un accidente, como el caso de la disposición de algunos órganos de los seres humanos mencionado arriba, esto evidentemente no es el resultado de que la naturaleza muestre preferencia por una “mano” sino que es el resultado de factores evolutivos de los seres vivos. No existe una razón biológica para pensar que una persona no puede sobrevivir si nace con el corazón del lado derecho. Como veremos más adelante, existe una violación de la simetría I-D por parte de las interacciones débiles y algunos científicos suponen que esta es la causa de la asimetría de los compuestos orgánicos. Se ha reportado que debido a la no-conservación de la paridad de las interacciones débiles los aminoácidos izquierdos son más estables que los derechos, siendo esta la causa de la asimetría.6 Pasando ahora a la aplicación del concepto de simetría I-D en el mundo de los átomos o de las partículas elementales, el concepto que se maneja como equi- Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 valente a la simetría I-D es el de paridad. La paridad es una propiedad estrictamente matemática de los sistemas físicos que se relaciona con el comportamiento de la función matemática que los describe, ante la transformación de coordenadas, x → − x, y → − y , z → − z , la cual puede ser visualizada esquemáticamente como una reflexión del sistema en un espejo. Decimos que la paridad se conserva cuando existe simetría I-D. Habrá conservación de la paridad en un proceso físico si la imagen en el espejo de este proceso se observa en la naturaleza con la misma frecuencia o probabilidad que el fenómeno observado directamente. Podemos poner un ejemplo familiar de esto: si en nuestra casa encontramos un zapato del pie derecho, estamos seguros que en alguna parte debe estar el zapato del pie izquierdo, el cual es la imagen especular del zapato del pie derecho. De una manera semejante, si observamos un fenómeno físico, la conservación de la paridad nos dirá que el fenómeno correspondiente a la imagen en el espejo también debe observarse en la naturaleza. La simetría I-D de todos los procesos fundamentales de la naturaleza era tomada por un hecho hasta antes del año 1956. En este año, los físicos T.D. Lee y T.D. Lee (Izq.) y C.N.Yang físicos chino-norteamericanos ganadores del Premio Nobel en 1957 por sus investigaciones sobre la paridad. 57 �La simetría izquierda-derecha en la naturaleza Ning Yang empezaron a desconfiar de la aplicación del principio de conservación de la paridad en ciertos fenómenos de decaimiento radiactivo. La sospecha de que la paridad era violada se originó en un problema de la física de partículas conocido como enigma TetaTau.8 Este enigma apareció a principios de los años cincuenta y está relacionado con el decaimiento radiactivo beta. Dos partículas conocidas como teta y tau (es costumbre en la física de partículas elementales designar a las partículas con nombres de letras griegas) eran semejantes en todo, podríamos decir que idénticas, solo que una se desintegraba emitiendo dos piones y la otra tres. Aplicando la ley de conservación de la paridad a este fenómeno de desintegración nos lleva a la conclusión de que las partículas teta y tau son diferentes, pues si no lo fueran, el hecho de que decaigan de estas dos maneras implica que la paridad no se conserva. Lee y Yang, dos físicos chinos nacionalizados norteamericanos propusieron la audaz hipótesis de que ambas partículas, teta y tau eran en realidad la misma y que en las interacciones débiles la paridad no se conservaba. Esta alternativa revolucionaria fue confirmada experimentalmente en 1957, en un experimento sugerido por los mismos Lee y Yang, por C. S. Wu, física de origen chino que trabajaba en EUA. EL EXPERIMENTO Cuando se anunció la planeación del experimento para someter a prueba la ley de la conservación de la paridad en las interacciones débiles, uno de los más distinguidos físicos teóricos, Wolfang Pauli, quien tenía la firme convicción de que la naturaleza respetaba la simetría I-D, afirmaba que no era necesario realizar el experimento, pues era evidente que esta ley se cumplía y que estaba dispuesto a apostar a que “El Señor no era zurdo”. Cuando se enteró del resultado del experimento que derrocaba la ley de conservación de la paridad, exclamó: “Dios cometió un error”.10 ¡La naturaleza distingue la derecha de la izquierda!. 58 C.S. Wu Investigadora chino-norteamericana que probó experimentalmente la no-conservación de la paridad en las interacciones débiles. El experimento llevado a cabo por Wu tiene una interpretación muy sencilla. Se colocó una muestra de Cobalto-60, el mismo átomo que se usa en medicina en las bombas de cobalto, en un intenso campo magnético externo con el fin de alinear los espines de los núcleos atómicos y después se enfrió la muestra a la temperatura de 0.01 K. A esta temperatura, un alto porcentaje de los núcleos de 60C0 se encuentran orientados en la dirección del campo magnético externo. El 60C0 es radiactivo y decae mediante la interacción débil por emisión de electrones. Si la paridad se conserva, los electrones serían emitidos en igual proporción tanto en la dirección de la orientación de los espines como en la dirección opuesta, de tal modo que el fenómeno y su imagen especular serían indistinguibles. Sin embargo, el resultado del experimento revela que la mayoría de los electrones son emitidos en la dirección opuesta a la del espín nu9 clear (hacia arriba, como se muestran gráficamente mediante las flechas en la figura 3 (a)). La dirección de rotación de las esferas se ilustra con las flechas que aparecen en el ecuador de ellas. La regla de la mano derecha establece que si con los dedos de la Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �J. Rubén Morones Ibarra mano derecha apuntamos en la dirección de la flecha en el ecuador, entonces el pulgar indicará la dirección del espín. En (a) el espín apunta hacia abajo y en (b) hacia arriba. Este resultado evidentemente destruye la simetría I-D porque cuando se mira la imagen en el espejo de este fenómeno la dirección del espín se invierte, como se muestra en la figura, mientras que la dirección de emisión de los electrones se mantiene igual, resultando en la imagen una mayor proporción de electrones emitidos ahora en la dirección del espín, lo que nunca ocurre cuando se realiza el experimento. recibió una carta de un amigo que trabajaba en el famoso Instituto de Estudios Avanzados de Princeton donde le decía “aquí en Princeton no se habla de otra cosa, dicen que el derrumbamiento de la paridad es el resultado más importante desde el experimento de Michelson y Moreley”. El mismo Frisch en una conferencia en la Universidad de Cambridge comentó: “La extraña frase la paridad no se conserva dio la vuelta al mundo como un nuevo evangelio” 12 El resultado contundente del experimento y la trascendencia del mismo, le valieron a T.D. Lee y Chen Ning Yang el otorgamiento del Premio Nobel de Físi- Un criterio muy sui generis para juzgar una teoría física es su elegancia y su belleza, pero por supuesto que la decisión definitiva proviene del experimento. Sin embargo los físicos piensan que el aspecto estético de una teoría es una buena guía para tomarla en serio debido a que el universo tiene una estructura simétrica, lo cual se identifica con la belleza. Por otra parte, los resultados obtenidos en experimentos sobre fenómenos del micromundo (partículas elementales), indican que nuestro mundo no es tan simétrico como creíamos. El derrocamiento de la paridad y otras simetrías, nos hacen pensar en una ligera falta de simetría total en el universo. Sin embargo los físicos continúan buscando la elegancia y la belleza en sus teorías debido a que esta actitud ha sido muy fructífera en el pasado, permitiendo grandes logros en el conocimiento de la naturaleza. La isotropía y homogeneidad del espacio, así como la homogeneidad del tiempo fueron suposiciones que condujeron a importantes conclusiones sobre el comportamiento de la naturaleza. Teorías abstractas usaron estas hipótesis y permitieron encontrar las leyes de la naturaleza, y describirla con un grado de exactitud impresionante. (a) (b) Fig. 3. En (a) la flecha inferior indica la dirección del espín y las flechas superiores la dirección en la que salen los electrones producto del decaimiento. En (b), que es la imagen especular de (a), la flecha superior indica la dirección del espín y las otras flechas la dirección de los electrones. El proceso (b) no se observa en la naturaleza. ca el mismo año en el que se dio a conocer el resultado. C.S. Wu murió en 1997 y fue considerada una injusticia que no haya recibido el premio Nobel. Con esto se lograba explicar el célebre “enigma teta-tau” y quedaba confirmada la violación de la conservación de la paridad. A este famoso resultado experimental se le conoce como “el derrumbamiento de la paridad”. Fue tan espectacular este resultado que Otto R. Frisch, el físico alemán que junto con Lisa Meitner descubrió la fisión nuclear, relata en su libro Atomic Physics Today que el 16 de enero de 1957 Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 COMENTARIOS FINALES Como Pauli lo hizo notar en su exclamación de que “Dios cometió un error”, la desviación de la naturaleza de la exacta simetría entre I-D, es un misterio para los físicos. Richard Feynman, uno de los físicos más notables del siglo XX, lo describe de la siguiente manera en sus famosas lecciones de física: “Hay una 59 �La simetría izquierda-derecha en la naturaleza puerta en Japón, en Neiko, que los japoneses llaman algunas veces la puerta más hermosa de todo Japón; se construyó en una época en que había una gran influencia del arte chino. Esta puerta es muy ornamentada, con muchos tímpanos y hermosas estatuas y columnas y cabezas de dragones y príncipes esculpidos en los pilares, etc. Pero cuando se mira de cerca se ve que en el dibujo elaborado y complejo de uno de los pilares, uno de los pequeños elementos de diseño está esculpido cabeza abajo; por lo demás, todo es completamente simétrico. Si se pregunta por qué es así, la historia es que se esculpió cabeza abajo para que los dioses no estuviesen celosos de la perfección humana”. Feynman, con la agudeza de pensamiento que lo caracterizó, remata con la siguiente observación, refiriéndose a la violación de la paridad en las interacciones débiles: “Nos gustaría invertir la idea y pensar que la casi simetría de la naturaleza es ésta: ¡ Dios hizo las leyes solamente casi simétricas para que así nosotros no estuviésemos celosos de Su perfección !”.14 Sorprendidos por este comportamiento de las interacciones débiles, los físicos buscaron restaurar la ley de la simetría I-D y propusieron que la forma correcta de la ley de conservación de la paridad debe incluir en la transformación, no solo la reflexión en el espejo de las partículas, sino también la transformación de partículas en antipartículas. Proponían que lo que debía entenderse por reflexión especular era en realidad una doble transformación en un espejo abstracto, al que llamaron CP, que producía la imagen especular ordinaria más un cambio de partícula a antipartícula. Esto pareció resolver el problema pero pronto se encontró una violación a esta nueva forma de expresar la ley de conservación. En el presente se ha incluido una nueva transformación, la inversión del tiempo, designada por T, la cual consiste en tomar el tiempo en reversa. Descriptivamente entendemos a T como la proyección hacia atrás de una película. La inclusión de la transformación T ha logrado que hasta el momento actual no se haya encontrado violación a 60 la combinación sucesiva de transformaciones CPT. El teorema CPT, que establece la invariancia de las leyes de la física ante este conjunto de transformaciones, es uno de los más importantes principios de la física teórica.14 Si entendemos la simetría I-D como el conjunto de transformaciones CPT, entonces el universo no distingue entre izquierda y derecha. REFERENCIAS 1. Davies, P., Superfuerza. Biblioteca Científica Salvat, 1985 2. Kant, Manuel, Prolegómenos a Toda Metafísica del Porvenir, Colección “ Sepan Cuántos” # 246 (1973), Editorial Porrúa, S.A. 3. Morones, R. y Elizondo, N., CIENCIAUANL, III.4, Oct-Dic/2000, P 436 4. Ebbing, D., General Chemistry, Houghton Mifflin, 1990 5. Weyl, H., Symmetry, Princeton University Press, 1952. 6. Jacques, J., The Molecule and its Double, McGrawHill, 1993 7. Badui, S., Química de los Alimentos, Pearson Educación, 1999 8. Griffiths, D., Introduction to Elementary Particles, John Wiley and Sons, 1987 9. http://physics.nist.gov/GenInt/Parity/expt.html 10. Gardner, M., El Universo Ambidiestro, Biblioteca de Divulgación Científica, 1993 11. Kaku, M., Beyond Einstein, Anchor Books, 1995 12. Novick, R., Thirty Years Since Parity Nonconservation, Birkhauser Boston, 1988 13. Feynman, R., Física Vol. I, Fondo Educativo Interamericano, S.A., 1971 14. Perkins, D.H., Introduction to High Energy Physics, Addison-Wesley, 1987 Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Enredándose Legislación nacional: leyes, reglamentos y normas Fernando J. Elizondo Garza* http://www.gobernacion.gob.mx La ciencia, la tecnología y la ingeniería conforman nuestra forma de vivir. Nos permiten mejorar nuestra calidad de vida, pero también pueden producir problemas e incluso pueden devenir en peligros, a veces no tan evidentes. Por lo anterior las leyes y sus correspondientes reglamentos y normas se relacionan cada vez más con los aspectos científico-tecnológicos y por lo tanto se han vuelto parte del quehacer ingenieril. Para acceder a la legislación nacional a través de Internet una opción es, si se dispone de presupuesto, consultar algúno de los bancos de información sobre legislación mexicana como el que ofrece Terra en su página: y luego utilizando el enlace a “Diario Oficial”. En el caso de los estados y municipios el grado de avance en hacer disponible la información en Internet varía mucho y debe buscarse en las páginas de los gobiernos locales. Por ejemplo en el caso del estado de Nuevo León se puede consultar la página: http://www.nl.gob.mx http://www.terra.com.mx dentro de sus “Servicios” en la sección “Diario Oficial” La otra opción es navegar las páginas del gobierno, las cuales cada vez en mayor cantidad nos ofrecen gratuitamente, a texto completo, desde leyes hasta normas técnicas. A continuación se presentan algunas páginas de Internet donde pueden encontrarse, en versión electrónica, diferentes documentos de la legislación mexicana. y luego ir a “Información del gobierno” y en esta subpágina seleccionar la opción “Buscador de Leyes” LEYES A nivel de leyes, la fuente de información principal es la página en Internet de la Cámara de Diputados del H. Congreso de la Unión, la cual se puede encontrar en la dirección: http://www.cddhcu.gob.mx EL DIARIO OFICIAL DE LA FEDERACIÓN La fuente primaria de información sobre la legislación mexicana son el Diario Oficial de la Federación (DOF) y los periódicos y gacetas a nivel estatal. En el caso del Diario Oficial de la Federación la Secretaría de Gobernación ofrece en versión PDF en extenso el DOF desde el ejemplar del día 1 de octubre de 2001, en la dirección Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 En esta página puede encontrar el texto vigente de la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos y sus reformas, así como textos actualizados de * Director de la Revista Ingenierías FIME-UANL. E-mail: fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx 61 �Enredándose. Legislación: Leyes, reglamentos y normas todas las leyes federales. También encontrará accesos a: la Gaceta Parlamentaria, iniciativas, diarios de debates, directorios, etc. Así mismo enlaces a las páginas de los congresos estatales y a otros organismos del gobierno federal. NORMAS Las normas mexicanas en vigor pueden ser obtenidas desde la página de la Dirección General de Normas, cuya dirección electrónica es: http://www.secofi-snci.gob.mx REGLAMENTOS De las leyes se desprenden reglamentos y otros documentos, los cuales por desgracia no se les puede encontrar en forma gratuita juntos: Éstos se encuentran, cada vez en mayor número, en las páginas de las secretarías que promovieron las leyes de las que se derivan y, por lo tanto, deben ser encontrados mediante el uso de un buscador. Por ejemplo, la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales reúne la legislación de su pertinencia en la página: http://www.semarnat.gob.mx/ legislacion_ambiental Desde esta página puede tenerse acceso a través de “Catálogo de Normas”, tanto a las Normas Oficiales Mexicanas (NOM) como a las Normas Mexicanas (NMX), estas últimas de carácter no obligatorio. Además, en su página, la DGN ofrece un listado con enlaces a las organizaciones de normalización de diferentes países así como a las de carácter internacional como ISO (Organización internacional para la normalización) También la DGN ofrece información sobre metrología, normalización, certificación, trámites, etc. 62 Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Discurso de toma de protesta del M.E.C. Rogelio G. Garza Rivera ¨ como Director de la FIME-UANL Rogelio Guillermo Garza Rivera* La historia de la FIME está ligada a la de nuestro Estado, porque siempre hemos participado activamente en el desarrollo de nuestra industria. Ésta ha sido una de nuestras principales fortalezas; por una parte, adecuarnos a nuestro entorno económico y social y por la otra preparar profesionistas e investigadores que contribuyan en la transformación del mismo, proponiendo mejoras continuas en materia de tecnología e investigación. Dentro de los últimos logros de la FIME, destaca la implementación de la cultura de calidad en la gestión académica y administrativa que nos pone en el Instante en que el M.E.C. Rogelio Garza protesta como director de la FIME-UNAL. camino hacia el mejoramiento del nivel educativo, acorde a los criterios del Plan Nacional de Educación, presentado el año pasado por el Secretario de Educación Dr. Reyes Tamez Guerra, amigo y compañero universitario. Asimismo, la certificación bajo la norma internacional ISO 9000 y la acreditación de 5 de nuestros Programas de Licenciatura por el Consejo de Acreditación CACEI, han sido posibles gracias a la participación y convicción de maestros, alumnos y personal administrativo, y por supuesto por el liderazgo del Ing. Cástulo Vela Villarreal; para él también, mi más sincero reconocimiento. El M.E.C. Rogelio Garza Rivera dando lectura a su discurso de toma de protesta en la ceremonia donde se le confiere el honor y la responsabilidad de dirigir a la FIME-UANL. ¨ El día 19 de abril de 2002 se efectuó la ceremonia de toma de protesta como Director de la FIME-UANL, por el período 2002-2005, al M.E.C. Rogelio Garza Rivera. El acto se llevó a cabo ante los miembros de la junta de gobierno de la Universidad Autónoma de Nuevo León, con la presencia del Rector Dr. Luis Galán Wong y el Secretario General M.C. José Antonio González Treviño. La ceremonia se realizó en las instalaciones de la FIME y asistieron maestros y alumnos de la misma, así como invitados de otras instituciones educativas y de empresas. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 El talento, conocimiento, experiencia, creatividad y esfuerzo de todos los que laboramos en la FIME, es nuestro impulso y nuestra mística de desarrollo para seguir en el camino de la mejora continua. Nuestra meta es consolidarnos a la vanguardia de una educación de clase mundial en los programas de licenciatura y posgrado. Por esta razón una de las primeras acciones específicas, es la implementación de un Programa de Efectividad Institucional. Este programa está enfocado a medir el cumplimiento de los objetivos y metas planteados en la misión de la FIME, mediante la determinación y el diagnóstico de los parámetros de desem* Director de la FIME-UANL. 63 �Discurso de toma de protesta del M.E.C. Rogelio G. Garza Rivera como Director de la FIME-UANL peño académico para el mejoramiento de la calidad educativa, atendiendo los criterios del Programa Integral de Fortalecimiento Institucional y de organismos nacionales e internacionales. La mejora continua requiere de la participación y compromiso del personal docente por lo que es fundamental el reforzamiento académico y científico. En este sentido daremos un apoyo especial al Programa de Actualización y Formación de Profesores, para el desarrollo académico y de habilidades docentes; además impulsaremos a los Cuerpos Académicos para lograr su consolidación. Así mismo apoyaremos e impulsaremos a nuestros profesores en la obtención de estudios de posgrado a nivel maestría y doctorado tanto en universidades nacionales como del extranjero, acorde a la Visión 2006 y al Plan Nacional de Educación. En lo que respecta al desarrollo social, nuestro esfuerzo y dedicación están encaminados a formar profesionistas que desarrollen las cualidades necesarias para aprender a ser, conocer, hacer y servir. Por esta razón y de acuerdo al Modelo de Educación para la Vida, crearemos de manera inmediata, el Centro de Desarrollo Estudiantil. El objetivo de este Centro es dar un mejor servicio y atención a los estudiantes para desarrollar en ellos habilidades múltiples y una formación integral para que sean verdaderos agentes de cambio. Nuestro programa de posgrado se distingue por su nivel académico y desarrollo de la investigación aplicada. Sin embargo, debemos aumentar esfuerzos y adecuarnos a los nuevos criterios del sistema SEP, CONACYT en sus Programas del Fortalecimiento al Posgrado Nacional. Por lo anterior pondré a consideración de la H. Junta Directiva de la FIME un nuevo Modelo de la División de Estudios de Posgrado. Asimismo, para promover el desarrollo tecnológico y reforzar la investigación y la vinculación con el sector productivo, se creará el Centro de Innovación y Transferencia de Tecnología (CITT). Este Centro estará sustentado en las actividades de investigación aplicada desarrolladas en la FIME, en los proyectos de investigación y de servicio con la industria nacional y mantendrá una estrecha coordinación con el Centro de Transferencia de Tecnología de la Universidad. Estos programas y acciones concretas son una respuesta a los compromisos establecidos en el Plan de Trabajo presentado ante la Comunidad de la FIME y las autoridades Universitarias. El M.C. Cástulo E. Vela Villarreal, exdirector de la FIME, el Dr. Luis Galán Wong, Rector de la UANL y el M.E.C. Rogelio G. Garza Rivera Director de la FIME antes de la toma de protesta. 64 Para alcanzar nuestros objetivos es fundamental la participación y compromiso de toda la comunidad de la FIME; nadie puede abstraerse de las tareas de superación académica. Somos congruentes con los objetivos de la Visión UANL 2006 y con los del Programa de Educación para la Vida. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Rogelio G. Garza Rivera COMPAÑEROS UNIVERSITARIOS Estoy convencido de que el éxito se alcanza con la participación en equipo y que esto requiere de entusiasmo y compromiso, de compartir una visión y una meta. Nuestra meta es la excelencia académica. Unidos podemos lograrlo. La comunicación y el intercambio de experiencias reafirman la unidad. La unidad fortalece el ánimo, y cuando éste tiene un objetivo, es seguro que se alcance. Nuestro objetivo es que la FIME sea la Facultad de Ingeniería del país que ofrezca la mejor calidad educativa en su área y que tenga una proyección y reconocimiento internacional. Estamos juntos en este proyecto. Sé que cuento con el apoyo de todos ustedes y de un extraordinario equipo de trabajo. Ante mi familia, aquí presente, me comprometo a dar el mejor de mis esfuerzos para enfrentar con éxito este compromiso; porque ellos conocen mi amor por la Facultad y por mi alma mater, El Dr. Luis Galan Wong, Rector de la UANL coloca la medalla «Venera» al M.E.C. Rogelio G. Garza Rivera. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 sé que también cuento, como siempre, con su apoyo incondicional. Duplicaremos esfuerzos, pero sé que la prisa obstruye la razón. Que valorar las acciones en el tiempo engrandecen la cultura del ser humano, de las sociedades y de los pueblos. Veintinueve años de labor académica me han permitido conocer, aprender y actuar durante la evolución y crecimiento en su segunda mitad de existencia de la FIME. La experiencia adquirida me permite valorar los sucesos que año con año han transformado a nuestra Facultad. Unidad y Calidad es mi compromiso. La Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, necesita que desde ahora sea también su compromiso, nuestro compromiso. Muchas gracias. Autoridades universitarias en el presidium durante la ceremonia de toma de protesta de nuevo director de la FIMEUANL. 65 �Titulados a nivel Maestría en la FIME Noviembre 2001-Marzo 2002 Guadalupe A. Castillo Rodríguez* Anand Eleazar Sánchez Orta, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Control, “Estimación y control para procesos de fermentación aeróbicos” 23 de Noviembre del 2001. Oswaldo Gustavo Cruz Garza, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Sincronización de operaciones como estrategia para incrementar la productividad” 26 de Noviembre del 2001. Norma Edith Marín Martínez, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “ Identificación de habilidades requeridas para la educación de los profesionales de sistemas de información” 26 de Noviembre del 2001. Zarel Valdez Nava, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Influencia de la alúmina como absorbedor de microondas en la relación de formación de espinel alúmina-magnesio” 5 de Diciembre del 2001. Irma Guadalupe Uicab Luna, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “El impacto de la omisión de métricas de calidad en el desarrollo del software” 7 de Diciembre del 2001. Ángel Carrillo Chavira , M.C. Administración, especialidad Relaciones industriales, “Formación emprendedora en el desarrollo personal y profesional del universitario” 11 de Diciembre del 2001. María Guadalupe Salazar Navarro, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Implantación del Sistema de Calidad en Alambres y Aceros Navarro” 13 de Diciembre del 2001. Pedro Venancio Peña Zamarrón, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Modelo estratégico de competitividad” 13 de Diciembre del 2001. César Guerra Torres, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Control, “ Diseño de controladores y de observadores discretos para sistemas no-lineales” 14 de Diciembre del 2001. 66 Jorge Luis Arizpe Islas, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, ” Estudio de fluctuaciones de tensión en una red eléctrica industrial por operación de cargas de gran tamaño y de las alternativas para controlarlas” 18 de Diciembre del 2001. Luis Felipe Alemán Espinoza, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Modelo del horno de arco eléctrico utilizando cadenas ocultas de Markou” 18 de Diciembre del 2001. María del Carmen Rodríguez Meléndez, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Aplicación del desarrollo sustentable en una empresa de productos de gráfico” 19 de Diciembre del 2001. Leopoldo Flores Yáñez, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Implementación de un programa de capacitación, adiestramiento y seguridad industrial para una pequeña empresa que trabaja en condiciones críticas” 19 de Diciembre del 2001. Rosa María Ortiz Dávila, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Diagnóstico del clima organizacional para la optimización del recurso humano”, 21 de Enero del 2002. Adriana Lombardo Coronado, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Perfil del Ingeniero Administrador de Sistemas de la F.I.M.E.U.A.N.L., para ser más competitiva.” 31 de Enero del 2002. Adolfo López Escamilla, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Protección de equipo sensible contra sobretensiones”, 6 de Febrero del 2002. Ruby Ángela María Martínez Ochoa, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Implementación de un programa de desarrollo organizacional en una imprenta de la Universidad Autónoma de Nuevo León”, 11 de Febrero del 2002. * Sub-Director de Postgrado de la FIME-UANL. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Guadalupe A. Castillo Rodríguez Arturo Daniel Manzano Muñoz, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Implementación de un programa de desarrollo organizacional en una imprenta de la Universidad Autónoma de Nuevo León”, 11 de Febrero del 2002. Juan Veloz Lozano, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Recuperación de carbón para uso térmico para la generación de la C.F.E. a partir de las pilas de desperdicio en Carbonífera de San Pedro, S.A. de C.V.”, 27 de Febrero del 2002. Edgar Iván Morales Balboa, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Fractografía autoafín 3D en una aleación Al-Si” 11 de Febrero del 2002. José C. Ramos González, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Optimización de operaciones en la línea de producción para incrementar la productividad y disminuir el desperdicio”, 8 de Marzo del 2002. Gabriela Hernández Pallares, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Calidad en el servicio telefónico”, 13 de Febrero del 2002. Alvaro Reyes Martínez, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Texto de apoyo para la materia de sistemas de información III, de la Lic. en ciencias computacionales de la FCFMUANL”, 13 de Febrero del 2002. Karina Ivett Flores González, M.C. Administración, especialidad Producción y calidad, “Implementación de reducción de scrap en la empresa D&O electronics”, 18 de Febrero del 2002. Vivián Gándara García, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Implementación de kaizen y 5‘secretario en áreas de trabajo”, 22 de Febrero del 2002. César Arturo Luna Ruiz, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Sistemas justo a tiempo: administrando la diferencia”, 22 de Febrero del 2002. Brenda Erika Blanco Guajardo, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Registro de un módulo de utilidad en México ante el instituto mexicano de la propiedad industrial”, 25 de Febrero del 2002. Gabriela Meléndez Ibarra, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Como Implementar en DCT-3 productos de una planta manufacturera la administración total de calidad con enfoque en la reducción de desperdicios”, 26 de Febrero del 2002. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 Fidel García Ochoa, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “La enseñanza de la programación de computadoras en el Instituto Tecnológico de Nuevo León al inicio del segundo milenio”, 8 de Marzo del 2002. Francisco Humberto Florenzano Lara, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Control, “Diseño de algoritmos para sistemas multimáquina”,15 de Marzo del 2002. Francisco Humberto González González, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Control, “Diseño de material didáctico para el curso del control digital y sistemas de adquisición de datos basados en computadoras y estrategias básicas de control”, 15 de Marzo del 2002. Marco Antonio Méndez Cavazos, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Análisis de los comportamientos de los principales indicadores”, 19 de Marzo del 2002. César Chávez Bravo, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Protección de estructuras, edificaciones y zonas abiertas mediante pararrayos con dispositivo cerrado”, 20 de Marzo del 2002. Juan Carlos Flores García, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Telecomunicaciones, “Transformación y modernización de la infraestructura educativa en el área de telecomunicaciones en la U.A.N.L.”, 22 de Marzo del 2002. 67 �Titulados a nivel Doctorado en la FIME DRA. ANA MARÍA ARATO TOVAR Título obtenido: Doctor en Ingeniería de Materiales. Nombre de la tesis: Obtención de la espinela aluminato de magnesio sinterizada a baja temperatura. Fecha de examen: 18 de Febrero de 2002. Asesor: Dr. Ubaldo Ortiz Méndez. Nacida en la ciudad de Valle Hermoso, Tamaulipas, el 14 de Enero de 1954. Egresó de la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL donde obtuvo el grado de Ingeniero Químico 1975. Posteriormente en 1985 la Maestría en Administración, especialidad en Administración General. Obtuvo la Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales en la FIMEUANL en 1995. Ganadora del Premio a la Tesis de Maestría de Excelencia en Ciencias e Ingeniería de Materiales 1996, otorgado por la Academia Mexicana de Ciencias de Materiales, A.C., por su investigación titulada “Obtención de Circonia estabilizada con MgO”. De 1975-1998 profesor de tiempo completo de la Universidad Autónoma de Tamaulipas. Actualmente es profesora-investigadora de la Universidad Tecnológica Santa Catarina y Catedrática de la FIME-UANL. 68 Resumen: Los altos costos energéticos, aunados a la contaminación del medio ambiente por los productos que contienen cromo han motivado a los fabricantes de refractarios para recubrimientos de hornos a buscar alternativas de reemplazo para los materiales que representan un riesgo para la salud. La espínela de aluminato de magnesio es una alternativa para sustituir a los productos de cromo en los hornos para la producción de cemento. Este trabajo reporta el efecto de la adición de carbonato de calcio en la obtención de espinela de aluminato de magnesio sinterizada a baja temperatura. Se estudiaron muestras 1:1 molar de carbonato de magnesio y alúmina con diferentes concentraciones de mineralizador. Las pruebas se efectuaron en un horno eléctrico a 1400° C. Se determinaron las fases mediante difractometría óptica, análisis de imágenes y microscopía óptica, análisis de imágenes y miscroscopía electrónica de barrido. Los resultados demostraron que el material consiste principalmente de espinela de aluminato de magnesio y un pequeño porcentaje de aluminato de calcio. Se logró obtener espinela sinterizada con una densidad de 3.19 g/cm3 con un tiempo de calentamiento de 5 horas a 1400° C. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Reconocimientos I. JUBILADOS Durante Junio 2001- Mayo 2002 se jubilaron los siguientes maestros de FIME: Ing. José Luis Barrios Alonso Ing. Juan Arnulfo Barrios Alonso Lic. Francisco Alejo Castañeda Eguía M.C. Jesús Luis de la Torre Saldaña Ing. Sergio Héctor Martínez Elizondo Ing. Francisco Rivera Martínez Ing. Reynold Rodríguez Garza M.C. Adrián Salazar Vargas Ing. Blas Villalonga Roche Ing. Juan Gregorio Zamora Villarreal II. CUMPLIERON 30 AÑOS COMO MAESTROS Dr. Victoriano Francisco Alatorre González M.C. Luis Arciniega Hernández M.C. Delia María Armendáriz Guerrero M.C. Esteban Báez Villarreal Ing. Jose Luis Barrios Alonso Ing. Juan Alberto Barrios Alonso M.C. Arturo Borjas Roacho Ing. José Eleuterio Briones Torres Ing. Rolando Francisco Campos Rodríguez Lic. Francisco Alejo Castañeda Eguía M.C. José Encarnación Castillo Barrera M.C. Jesús Díaz Ayala M.C. Francisco Javier Esparza Ramírez M.C. Juan De Dios Esparza Rentería Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 Ing. Homero Estrada Cortinas M.C. Fernando Estrada Salazar Ing. Francisco Figueroa Martínez M.C. María Elena Garza González Ing. Homero Gómez Zepeda M.C. Arturo Rodolfo González Escamilla M.C. Evelio P. González Flores Ing. María Elena Guerra Torres Ing. Carlos Hernández Tovar M.C. Juan Antonio Herrera Almaguer Ing. Mario Hotema Wong M.C. Antonio Ibarra García M.C. Mario Alberto Martínez Romo M.C. Sergio Javier Pérez Guerra M.C. Humberto Reyes de los Santos Ing. Alberto Ríos Martínez M.C. Rogelio Ramón Rodríguez Alanís M.C. Francisco Roel Rodríguez Herrera M.C. Eulalio Rodríguez Ibarra M.C. Heriberto Ruiz Caballero M.C. José Fernando Salazar Valdez Ing. Luis Eloy Santos Garza M.C. José Saucedo Valdez Ing. José Luis Tijerina Guerra M.C. Rogelio Treviño Garza M.C. José Eloy Vargas Rocha M.C. Cástulo E. Vela Villarreal 69 �Reconocimientos III. “MAESTRO EMPRENDEDOR” El pasado 1° de febrero de 2002, en la Ciudad de Puebla, se entregó el reconocimiento de «Maestro Emprendedor» al Ing. Ricardo Garza Castaño, Director General del Programa Emprendedor en nuestra Universidad y catedrático de la FIME. El Ing. Leonardo Chávez y el Dr. Moisés Hinojosa obtuvieron el primer lugar en el área de Desarrollo Industrial en simposium organizado por el CONACYT. Ing. Ricardo Garza Castaño, obtúvo el reconocimiento de «Maestro Emprendedor» por parte de la organización DESEM. La entrega de dicho reconocimiento se llevó a cabo durante el 1er. Foro Nacional de Presidentes y Consejeros, organizado por el Desarrollo Empresarial Mexicano (DESEM) del 31 de enero al 2 de febrero. El reconocimiento le fue otorgado de manos del Secretario de Educación Pública, el Dr. Reyes S. Tamez Guerra y por las autoridades de DESEM. IV. PREMIO EN EL VII SIMPOSIO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA 2002. Durante los días 16 y 17 de mayo de 2002 se llevó a cabo el VII Simposio de Ciencia y Tecnología organizado por el CONACYT en la biblioteca Raúl Rangel Frías. En este simposio participó la FIME, en el área de Desarrollo Industrial con ocho trabajos de investigación de un total de 18, que se realizaron en las instalaciones de dicha facultad. Entre los autores de los trabajos que pertenecen a FIME se encuentran: Eugenio López, Lionel Méndez, Miguel Ruiz, Raúl 70 Cavazos, Mario Delgado, Moisés Hinojosa, Jonathan Sánchez, Carlos Guerrero, Leonardo Chávez, Jesús Infante, Virgilio González, Laura Ortiz, Yanet Morales, Roger Ríos, Edgar Morales y Naser Mohamed. El premio en esta categoría lo obtuvo el trabajo “Aplicación de la Geometría Fractal a las Superficies del Vidrio Sodocálcico y Opalino” cuyos autores el Ing. Leonardo Chávez Guerrero y el Dr. Moisés Hinojosa Rivera trabajan en el Programa Doctoral en Ingeniería de Materiales (PDIM) de la FIME. Además participaron otras facultades de la U.A.N.L. como Ciencias Biológicas, Ciencias Químicas y el ITESM campus Monterrey. V. EVALUADORES ACREDITADOS. Catedráticos de la FIME-UANL seleccionados para formar parte del Registro CONACYT de Evaluadores Acreditados (RCEA): Aguilar Garib Juan Antonio Colás Ortíz Rafael Chacón Mondragon Óscar Leonel De la O Serna José Antonio De León Morales Jesús Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Reconocimientos González González Virgilio Ángel Guerrero Salazar Carlos Alberto Ortiz Méndez Ubaldo Ríos Mercado Roger Zirahuen Rodríguez López Patricia VI. MÉRITO ACADÉMICO AGO 2001- ENE 2002 Juan Carlos Don Juan López Luis David Martínez Alanis Alma Rosa Obregón Zamudio Belinda del R. González Delgado Daniela González Martínez Carlos Augusto Gandara Cavazos Nelly Deyanira Tamez Castillo Rogelio Antonio Torres Pacheco IEC IEC ICC IAS IAS IAS IAS IAS 95.19 96.36 91.11 95.36 95.27 94.01 93.57 93.52 En ceremonia realizada el 31 de Junio de 2002 se entregaron Reconocimientos al Mérito Académico a los alumnos que a continuación se listan. Se indica también la carrera y su calificación promedio. Flor Oreida Cantú de la Garza IMA David Ramírez Joya IEC Karina Jazmín Guerrero Cavazos IAS Plinio de León Canton ICC Jorge Alberto Gutiérrez espinosa IME Raúl Becerra Favro IM 98.36 96.48 95.47 95.31 92.86 92.42 VIII. PREMIO A LA EXCELENCIA DEL SERVICIO SOCIAL VII. MENCIONES HONORÍFICAS AGO 2001ENE 2002 El día 12 de junio, en el auditorio de la Biblioteca Universitaria «Lic. Raúl Rangel Frías», se efectuó la ceremonia de premiación a los más destacados estudiantes que prestaron su servicio social en el período Agosto 2001 a Febrero 2002. Por parte de la FIME recibió el «Premio a la Excelencia en el Cumplimiento del Servicio Social» el alumno Lionel Sergio Méndez Portillo, quien realizó un trabajo de desarrolló tecnológico dirigido por el M.C. Eugenio López Guerrero. Por su desempeño académico, también el 31 de mayo del 2002, recibieron una Mención honorífica los siguientes alumnos: Selen Jennifer Cantú de la Garza IMA 97.89 Hugo Enrique Ávila Rodríguez IMA 94.52 Sergio Adrián Garza Duarte IMA 93.14 Nancy Margarita Saenz Garza IEC 96.22 Marco Vinicio Trimegisto Sandoval Bolio IEC 95.45 Sarai Carrera Trejo IEC 95.37 Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 El joven Lionel S. Méndez P. ganador del premio a la «Excelencia del Servicio Social» junto a su asesor el M.C. Eugenio López G. 71 �Acuse de recibo Revista SOCIEDAD QUIMICA DE MEXICO Revista SCIENTIFIC AMERICAN La revista que la SQM edita trimestralmente con una gran pulcritud presenta contribuciones originales de investigación en todas las ramas de la teoría y práctica de la química y también publica revisiones, artículos especiales, notas técnicas y comentarios sobre los avances recientes en las áreas activas de la investigación química. La aparición de la revista Scientific American Latinoamérica permite conocer los últimos resultados científicos y los avances de la tecnología en español. Esta publicación no es la simple traducción de la edición en inglés, es un proyecto editorial que busca dar a conocer el punto de vista latinoamericano de la ciencia y la tecnología en nuestro idioma y desde nuestros países. El consejo editorial de esta revista ha sido integrado con prestigiados científicos latinoamericanos. La Rev. Soc. Quim. Mex. es una publicación indizada internacionalmente cuyos artículos son sujetos a un proceso de arbitraje como condición para su publicación. Es de reconocerse lo sucinto de los artículos sin que con ello se pierda información ni calidad. En algunas ocasiones presenta números monográficos, por ejemplo el número 3 del volumen 45 se centra en “El desarrollo de la química en México en el siglo XX”, y vienen una serie de artículos de divulgación de la historia científicotecnológica de nuestro país. La dirección de la Sociedad Química de México es: Barranca del Muerto 26 (esquina Hércules), Col. Crédito Constructor, Delegación Benito Juárez, C.P. 03940. México, D.F. y los teléfonos son: 5662-6823 y 5662-6837. (FJEG) 72 Sin menoscabo de la calidad que caracteriza a Scientific American, la edición Latinoamericana es una nueva opción para que los latinoamericanos comuniquen sus logros. En este primer número, Lisbeth Fog nos presenta el estado de la Ciencia y la Tecnología en Colombia, Eli Yablonovitch (creador del concepto de banda prohibida fotónica) hace una recordatoria del desarrollo de los cristales fotónicos o semiconductores de luz, finalmente Steven K. Feiner presenta sus más recientes resultados sobre cómo mejorar la percepción del mundo a través de sistemas de realidad aumentada. Bienvenida sea Scientific American Latinoamérica. Más información y suscripciones en el teléfono, desde México, 01800 6271167, o vía e-mail en la dirección: sciamla@panorama.com.mx (UOM) Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Colaboradores Alcorta García, Efraín Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones (1989) y Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica con especialidad en Control Automático y Robótica (1992), ambas en la FIME-UANL. El Doctorado lo realizó en el Instituto de Medición y Control de la Universidad Gerhard Mercator –GH- de Duisburgo en Alemania concluyendo en 1999. Ha participado en varios proyectos industriales tanto en México como en Alemania. Barresi, Antonello A. Ingeniero Químico egresado del Politécnico de Turín, Doctorado en Ingeniería Química por el Politécnico de Turín, Italia. Actualmente es Profesor en el Politécnico de Turín, y desarrolla proyectos sobre combustión catalítica. Castillo Rodríguez, Guadalupe Alan En 1989 obtuvo su título de Ingeniero Mecánico Electricista en la FIME-UANL. En 1992 obtuvo el Grado de Maestro en Ciencias de la Ingeniería de Materiales, y en 1997 obtuvo su Grado de Doctor en Ingeniería de Materiales por la FIME-UANL. Trabajó 2 años como investigador en el Instituto de Materiales Cerámicos en la TU Clausthal en Alemania. De 1997 a 1999 trabajó como investigador en el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico Peñoles. Desde 1999 es Profesor de Tiempo Completo en nuestra Facultad. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores. Actualmente es Subdirector de la División de Estudios de Postgrado de la FIME-UANL. Chacón Mondragón, Óscar Leonel Ingeniero Químico por la UANL. Obtuvo su Maestría en Ciencias en la Universidad de Houston. Doctorado en la Universidad de Texas en Austin. Actualmente es Profesor Investigador en el Doctorado en Ingeniería de Sistemas de la FIME. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores, del IEEE y de INFORMS. Sus áreas de investigación Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 son la optimización e inteligencia artificial aplicadas a sistemas eléctricos de potencia. Cupich Guerrero, Jorge A. Estudiante de la carrera de Ingeniero Mecánico Administrador en la FIME-UANL. Ha colaborado en el Laboratorio de Acústica de la FIME desde 1999. Ha participado como coponente en tres congresos internacionales. Elizondo Garza, Fernando Javier Ingeniero Mecánico Electricista egresado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Diplomado en Administración de Tecnología en el CINVESTAV del IPN. Maestría en Ingeniería Ambiental en la Facultad de Ingeniería Civil de la UANL. Es catedrático y consultor de la FIME y director de la revista Ingenierías. García-Colín Scherer, Leopoldo Es ingeniero químico por la Universidad Nacional Autónoma de México (1953), donde también estudió la licenciatura en física (1954). Realizó el doctorado en física en la Universidad de Maryland (1959). Desde 1974 es profesor-investigador de la Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa. La especialidad del doctor García-Colín es la mecánica estadística. Ha escrito decenas de artículos para revistas especializadas en todo el mundo, así como libros. Ha recibido, entre otros reconocimientos, el Premio de Ciencias de la Academia de la Investigación Científica (1965) y en 1988 el Gobierno de la República Mexicana le otorgó el Premio Nacional de Ciencias y Artes, en el área de Ciencias Físico-Matemáticas. Garza Rivera, Rogelio Guillermo Ingeniero Mecánico Electricista por la FIMEUANL, obtuvo la Maestría en la Enseñanza de las Ciencias, con especialidad en Física, en la UANL. Diplomado en Didáctica de la Física. Actualmente es Director de la FIME. 73 �Colaboradores Hinojosa Rivera, Moisés Morones Ibarra, J. Rubén Egresado de la FIME-UANL, obtuvo maestría y doctorado en Ingeniería de Materiales en la misma institución. Postdoctorado en el Instituto de Estudios e Investigaciones Aeroespaciales de Francia. Ganador del Premio de Investigación UANL 1996. Es investigador de tiempo completo en la FIME desde 1998. Licenciado en Ciencias Físico Matemáticas por la UANL. Obtuvo su doctorado en Física en el área de Física Nuclear Teórica en la University of South Carolina, USA. Actualmente es maestro de la Facultad de Ciencias Físico-Matemátias de la UANL. Lara Ochoa, Carlos Amador Egresado de la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas de la UANL, obtuvo su DEA en Ciencia de Materiales en la Universidad Claude Bernard de Lyon, Francia y su doctorado en Ingeniería de Materiales en el INSA de Lyon. Es investigador de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL, y miembro del SNI nivel 1. Recientemente obtuvo el Reconocimiento al Mérito Tecnológico TECNOS 2000. Ingeniero Mecánico Electricista por la FIME-UANL (1995-2000), actualmente es maestro y consultor industrial de la FIME-UANL. Ha presentado dos ponencias en congresos internacionales. López Cuéllar, Enrique Ingeniero Mecánico Electricista y Maestro en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales por la FIME de la UANL. Doctor en Ingeniería de Materiales por el INSA de Lyon, Francia. Fue catedrático en la FIME y coordinador de proyectos de ahorro de energía en DIRAM. López Guerrero, Fco. Eugenio Ingeniero Mecánico Electricista e Ingeniero en Control y Computación por la UANL. Maestro en Ciencias de la Administración con especialidad en Sistemas por la UANL, Maestro en la FIME-UANL. Actualmente desarrolla su tesis doctoral en MáquinasHerramientas en el Programa Doctoral de Materiales de la FIME en conjunto con la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania. Méndez Portillo, Lionel Sergio Estudiante de noveno semestre de la carrera de Ingeniero Mecánico Electricista. Miembro del grupo Talentos de estudiantes de la UANL. Ganador del premio a la excelencia en el servicio social. Actualmente colabora en la División de Ingeniería Mecánica de la FIME-UANL. 74 Ortiz Méndez, Ubaldo Rivera de la Rosa, Javier Ingeniero Químico egresado de la Facultad de Ciencias Químicas, Maestría en Ciencias en Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales por la FIMEUANL. Doctorado en Ingeniería Química en el Politécnico de Turín, Italia. Actualmente profesor investigador en ciencias químicas en la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL. Rodríguez Rodríguez, Manuel G. Maestro en ciencias de la Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales egresado de la facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL donde actualmente cursa el doctorado de Ingeniería de Materiales. Ruiz Silva, Miguel Ángel Estudiante de la carrera de Ingeniero Mecánico Administrador en la FIME-UANL. Actualmente desarrolla su tesis de licenciatura en Máquinas-Herramienta en la empresa BOSCH GmBH, en Stuttgart, Alemania. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 �Información para colaboradores Se invita a profesores e investigadores de las diferentes áreas de la ingeniería a colaborar en la Revista Ingenierías con: artículos de divulgación científica y tecnológica, artículos sobre los aspectos humanísticos del quehacer ingenieril, reportes de investigación, reportajes de eventos, convocatorias, etc. Los artículos deben incluir un resumen tanto en español como en inglés, de no más de 100 palabras. Deberán incluirse un máximo de 5 palabras clave tanto en español como inglés. Las referencias irán numeradas en el orden que fueron citadas en el texto. Las colaboraciones deberán estar escritas en un lenguaje claro, didáctico y accesible. No deberá ser en primera persona. Las fichas bibliográficas incluirán los siguientes datos: Autores o editores, título del artículo, nombre del libro o de la revista, lugar, empresa editorial, año de publicación, volumen y número de páginas. Solamente se aceptarán trabajos en inglés de personas cuyo primer idioma no sea el español. Deben incluirse al menos 3 imágenes o gráficas, originales. Todos los artículos recibidos serán sujetos a arbitraje tipo doble anónimo siendo inapelable el veredicto de los revisores. Los criterios aplicables a la selección de textos serán: originalidad, rigor científico, precisión de la información, el interés general del tema expuesto y la claridad del lenguaje. Para cualquier comentario o duda estamos a disposición de los interesados en: Los artículos aprobados serán sujetos a revisión de estilo. Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Edificio 7, 1er. piso, ala norte. Tel.: 8329-4020 Fax: 8332-0904 E-mail: fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx LINEAMIENTOS EDITORIALES Es requisito enviar, para su consideración editorial, un original y copia del artículo, así como un disquete de 3 ½” con el archivo del mismo en formato .doc de Word, originales de material gráfico, y fichas biográficas de cada autor con un máximo de 100 palabras. Los artículos deben remitirse a: Revista Ingenierías, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, A. P. 076 “F”, Cd. Universitaria, San Nicolás, C.P. 66450, N.L., México. El título del artículo no debe exceder de 80 caracteres. El número máximo de autores por artículo es cuatro. La extensión de los artículos no deberá exceder de 7 páginas tamaño carta (incluyendo gráficas y fotos) en tipografía Times New Roman de 11 puntos a espacio sencillo. Ingenierías, Julio-Septiembre 2002, Vol. V, No. 16 75 �� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2002 Volumen Volumen de la revista 5 Número Número de la revista 16 Mes de publicación Mes cuando se publicó Julio-Septiembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2002, Vol 5, No 16, Julio-Septiembre Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Hinojosa Rivera, Moisés, Editor Méndez Cavazos, Julio César, Coordinador Editorial Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/07/2002 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020779 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Catalizador perovskítico soportado Emisiones infrarrojas Rogelio G. Garza Rivera Soldadura ultrasónica Titulados FIME https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20740/Ingenierias_2002_Vol_5_No_17_Octubre-Diciembre.pdf acda4b3a9f984613b3e52b7ff690c98f PDF Text Text ���Editorial La Academia de Ingeniería, México José Luis Fernández Zayas* La enseñanza de la ingeniería en México se remonta a los tiempos prehispánicos. Se sabe que las sociedades pobladoras del Valle de Anáhuac debieron acordar e implantar algunas de las más avanzadas técnicas de manejo del agua. En ese esfuerzo participaron cientos de ingenieros, a lo largo de varias décadas, quienes se trasmitían los conocimientos de manera rigurosa y formal, siendo el más famoso el también poeta Nezahualcóyotl (1402-1472). Los estudiosos de los antecedentes de la ingeniería mexicana lamentan que, durante los largos años de la conquista, se haya perdido esa tradición constructiva, amorosa y respetuosa de la naturaleza, y se iniciaran las catástrofes tecnológicas que todavía hoy se manifiestan como crisis sistemáticas en el manejo del agua en el valle de México. Como antecedente de la educación actual de la ingeniería en México se puede mencionar que en 1784, a instancias del Virrey de la Nueva España, Antonio María de Bucareli, el rey Carlos III de España emitió nuevas ordenanzas en sustitución de las del siglo XVI, para formalizar la enseñanza del laborío de minas. Ocho años más tarde se inaugura el Real Seminario de Minería, en una casa que se localiza en la actual calle de Guatemala número 90, y poco después, se encarga al arquitecto y escultor valenciano Manuel Tolsá la construcción del edificio definitivo de la minería en México, el Palacio de Minería, con capacidad inicial de hasta 50 alumnos. Este edificio, una de las joyas arquitectónicas de la era colonial, se localiza en la calle de Tacuba número 5, frente al Palacio de las Comunicaciones y la estatua ecuestre de Carlos IV. Actualmente, en el primer piso del Palacio de Minería, sobre la puerta principal, se encuentran las oficinas de la Academia de Ingeniería. Colegio de Minería (1864) Pintura por Casimiro Castro. Muchas son las profesiones que nacieron en el Palacio de Minería, donde además se originan los primeros trabajos de investigación científica del continente americano. Las ingenierías mexicanas nacieron sin duda ahí mismo, y tomaron la forma actual durante el siglo XX. Muchas son las carreras de ingeniería que se imparten en México y en el continente americano, que se han estructurado con atención especial a las carreras pioneras que nacieron, en respuesta responsable a las exigencias de la modernidad, en el Palacio de Minería. * Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 Presidente de la Academia de Ingeniería, México. 3 �La Academia de Ingeniería, México De dicho tronco común nacen en la ciudad de México en 1910 la Facultad de Ingeniería de la UNAM y en 1936 la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del IPN, las que con el tiempo desarrollaron sus propias personalidades y sirvieron como modelo en el desarrollo de las escuelas de ingeniería en el resto del país. LAS ACADEMIAS DE INGENIERÍA En 1974 se formaron, casi al mismo tiempo, la Academia Nacional de Ingeniería, presidida entonces por el doctor Marco Antonio Murray-Lasso, ingeniero mecánico egresado de la UNAM y doctorado en el MIT, y la Academia Mexicana de Ingeniería, cuyo presidente fundador fue el ingeniero Luis Enrique Bracamontes, ingeniero civil graduado en la UNAM y afamado por una muy importante trayectoria profesional en el gobierno federal. La membresía de las academias pronto reflejó las diferentes trayectorias de sus fundadores. Una se caracterizó por incluir a los ingenieros de más alto rango en la investigación y la docencia, y la otra, por hacer lo propio con ingenieros destacados en la práctica profesional, en la empresa privada y pública así como en el gobierno. Con el curso de los años, un grupo de unos 50 académicos resultó electo a ambas academias, y cuestionó la conveniencia de que hubiese en México dos academias de ingeniería, dado que en países como los Estados Unidos hay una sola. Al fin, en 1999, cuando se integró el Foro Consultivo de Ciencia y Tecnología para asesorar en esos temas al Presidente de la República, las academias de ingeniería fueron excluidas por la autoridad federal, bajo la consideración de que dos academias en el mismo foro serían demasiado contrapeso a la Academia Mexicana de Ciencias. Ello bastó para que se emprendiera un esfuerzo serio de unificación, con el compromiso de que no se perdería ningún mérito ni ninguna tradición en el proceso. Así, surgió en febrero de Asamblea de creación de la Academia de Ingeniería, 2002 la academia unificaFebrero 2002. 4 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �José Luis Fernández Zayas da, que con el nombre de Academia de Ingeniería (México, en la correspondencia al extranjero), A.C., integra a los antiguos miembros de ambas academias, la cual ha sido ya reconocida como miembro en pleno derecho en dicho foro consultivo, único organismo que prevé la ley para asesorar al Poder Ejecutivo. Actualmente la Academia de Ingeniería cuenta con unos 850 miembros titulares, correspondientes y de honor, integrados en 22 comisiones de especialidad y seis comisiones interdisciplinarias; se tienen comisiones regionales en proceso de consolidación en Nuevo León, Jalisco, Morelos y Querétaro. FUNCIONES Y ORGANIZACIÓN Además de la muy importante función de asesorar al Poder Ejecutivo en temas de la ingeniería nacional, la Academia de Ingeniería promueve la vocación, la educación, el ejercicio profesional y la investigación en la ingeniería; estimula la formación profesional de ingenieros del más alto nivel, con gran sentido de responsabilidad social, para lo cual reúne en su seno a los ingenieros más destacados, quienes con su vida profesional ejemplar dan testimonio de cómo el país puede ser mejor para todos los mexicanos. El ingreso a la Academia es lento y complejo. Se requiere que al menos cinco académicos recomienden a un candidato, para iniciar un proceso minucioso de selección, que atiende tanto a las características de los aspirantes como a la necesidad de la propia Academia de preservar el equilibrio entre sus áreas. La Academia es al mismo tiempo el lugar idóneo para que se expresen las inquietudes de una ingeniería posmoderna, global y de punta, característica de las sociedades industrializadas más prósperas, y simultáneamente, se atiendan las necesidades de un pueblo que en su gran mayoría no alcanza niveles aceptables de calidad de vida y bienestar. Por ello se dice que la Academia es una organización nacionalista en el sentido moderno del término, pues se le reconoce como institución preocupada por los ingenieros mexicanos de éxito y Presidium del Salón de Actos. Palacio de Minería. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 5 �La Academia de Ingeniería, México por los mexicanos en general, a quienes la ingeniería mexicana puede ofrecerles aliento y esperanza de un mejor futuro, tanto para ellos mismos como para las generaciones venideras. La Academia tiene un presupuesto anual de varios millones de pesos, que obtiene de la cuota anual de sus miembros, de la firma de convenios con organizaciones afines o simétricas, y de donativos de mexicanos prominentes que ayudan a financiar estudios y proyectos de política tecnológica y científica. Con estos recursos la Academia financia cursos, simposia, conferencias magistrales, congresos, mesas redondas y conferencias de búsqueda, en los que participan los propios académicos así como otros expertos, nacionales y extranjeros. Mediante estas acciones, la Academia incide en las prácticas profesionales, universitarias y normativas, entre otras, para alcanzar mejor sus fines. En los últimos años, y en virtud del mal estado de la economía en general, la participación de la Academia se ha hecho más apremiante y es más intensa. Sin embargo, conserva su tradición de cuidar que no se escandalice en torno a estas cuestiones, sino que se haga llegar la información apropiada de manera oportuna a los tomadores de decisiones nacionales. COMENTARIOS FINALES La ingeniería mexicana es un ingrediente esencial para la recuperación de la economía. No sólo se trata de resolver problemas estructurales de la macroeconomía, sino de llevar el beneficio a las familias mexicanas, en la forma de mejores oportunidades de educación y salud, empleo y vivienda, así como ofrecerles un horizonte de desarrollo personal rico y variado. Este nuevo progreso es imposible sin la generación de nuevo conocimiento útil, trascendental, de clase global. En la redefinición de la ingeniería mexicana en el nuevo marco global, la Academia de Ingeniería busca destacar en un sitio de importancia para hacer efectivas las experiencias de los ingenieros mexiDiscurso de inauguración de la Academia de canos más experimentados. Ingeniería. Febrero de 2002. 6 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �El ingeniero civil♦ En su 150 aniversario Henry Petroski* La ingeniería es tan antigua como la civilización, pero el concepto de ingeniero es relativamente moderno en comparación al de arquitecto o al de especialista en construcción. Esto no significa que no existieran ingenieros en el Egipto, Grecia y Roma de la antigüedad. Tal como los «10 libros de arquitectura» de Vitruvius lo indican, individuos de la antigüedad que hoy llamaríamos ingenieros concebían ingeniosos proyectos, diseñaban maquinaria para mover materiales de construcción y para asaltos militares a fortalezas. Tales ingenieros estaban muy relacionados con objetivos militares así como con la organización de fuerzas de trabajo semejantes a las de un ejército. El trabajo de los ingenieros estaba asociado naturalmente con objetivos militares y por ello la cualidad especial para desarrollar la operación y seguridad de ciudades amuralladas era de gran valor militar. En el siglo XVII, los ingenieros militares en Francia estaban organizados como el Corps des Fortifications, también conocido como Corps du Genie. Esta era una organización de élite, con la mayoría de sus miembros pertenecientes a la nobleza francesa. A un ingeniero militar que también estaba involucrado con los proyectos de obra civil se le llamaba Génie Civil. Cuando el término Ingenieur fue establecido en Francia como un medio para distinguir a aquellos servidores públicos que tenían un entrenamiento más científico que el que poseía un técnico, la palabra también se usaba en la milicia para enfatizar las bases teóricas del Corps des Ingenieurs du Genie Militaire. La transición del énfasis militar al civil se completó en 1720 cuando fue formado el Corps des Ingenieurs des Ponts et Chaussées, dedicado especialmente a la construcción de puentes y carreteras. Para mediados del siglo XVIII, se estableció la École Nationale des Ponts et Chaussées, la cual es generalmente considerada como la primera escuela de Ingeniería Civil en el mundo. ♦ Artículo publicado en la revista American Scientist, Vol. 90, pp. 118-122, Marzo-Abril 2002, reproducido con autorización del autor y traducido por Alejandro Durán Herrera y Salvador Villalobos Chapa. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 Fig. 1. John Smeaton fue el primer ingeniero en describirse a si mismo como “Civil”, para diferenciarse de los Ingenieros Militares. También fue punto clave para establecer en 1771 la Sociedad de Ingenieros Civiles en Londres. (Imagen cortesía del Instituto de Ingenieros Civiles). Las bases teóricas altamente estructuradas de la ingeniería francesa contrastaban grandemente con las raíces prácticas de la ingeniería británica contemporánea, la cual fue basada de acuerdo a su experimentada mano de obra y fundada en un sistema de aprendizaje. Uno de los frutos de este sistema fue John Smeaton. Inició como fabricante de instrumentos matemáticos, pero su carrera marcaría un parteaguas en la ingeniería británica. Después de una visita a los países bajos en 1754, donde observó canales, muelles y molinos de viento, Smeaton regreso a Inglaterra con nuevas perspectivas. La reconstrucción que realizó en el faro de Edystone lo llevó a obtener una gran reputación en cuanto a la solución de problemas difíciles, y pronto logró ser reconocido como un Ingeniero que basaba su trabajo en cálculos e investigaciones experimentales en lugar de datos y reglas empíricas. Los artículos científicos que redactó lo condujeron a ser elegido por la Royal Society; su reseña experimental * Duke University E-mail: petroski@duke.edu 7 �El ingeniero civil. En su 150 aniversario acerca de los poderes naturales del agua y el viento sobre los molinos es un documento clásico en el área. En lugar de recibir órdenes dentro de una jerarquía militar, Smeaton se declaró a si mismo como su propio jefe, teniendo como aliados solamente a los principios de la ciencia y la práctica de la Ingeniería. Para diferenciar su trabajo del que realizaban los Ingenieros Militares, Smeaton se auto nombró “Ingeniero Civil”, y para enfatizar su independencia declaró ser un profesional. Asumió el derecho de trabajar en diversas comisiones simultáneamente, y cobraba su trabajo basándose en el tiempo que invertía en cada proyecto en particular. Cuando era contratado por algún cliente, Smeaton estudiaba el problema y elaboraba un reporte de lo que encontraba con sus respectivas recomendaciones. El cliente lo podía contratar para realizar cálculos adicionales detallados, preparar dibujos de diseño y procedimientos. Se elegía un contratista para que ejecutara el trabajo y se asignaba a un Ingeniero residente para supervisarlo. Esta metodología de trabajo, innovadora en su época, es la forma en que trabajan actualmente las consultorías y bufetes de Ingeniería. LA PRIMERA ASOCIACIÓN DE INGENIERIA Para 1770, había un cierto número de Ingenieros practicantes como Smeaton, y debido a que con frecuencia eran necesarias decisiones gubernamentales para llevar a cabo un proyecto, generalmente estaban en Londres presentando y defendiendo sus diseños cuando el parlamento estaba en sesión. Estos ingenieros también atestiguaban ante la corte, y Smeaton era generalmente considerado como el primer testigo experto, su testimonio ingenieril era admitido como una opinión conocedora en lugar de ser desechado como cualquier rumor. Como resultado de la evidente necesidad de conocer y discutir el estado del arte, aparte de otros aspectos de interés y experiencia, en 1771 se formó un Club Social y pronto se dio a conocer como la Sociedad de Ingenieros Civiles. De acuerdo a un miembro de dicho club, quien describió los eventos 8 que ocurrieron en una junta de 1778, los miembros pasaban el tiempo conversando, “canal, hidráulica, matemática, filosófica, mecánica, natural y socialmente”. El Club le debe a Smeaton la mayor parte del éxito y organización, pero con el tiempo él se retiró, y en 1792 el grupo se desintegró. Un año después de la muerte de Smeaton, la Sociedad renació como la Sociedad Smeatoniana de Ingenieros Civiles. En 1817 se convirtió exclusivamente en club social conocido como los Smeatonianos y mucho tiempo después de la muerte de Smeaton los miembros de la sociedad seguían brindando en su memoria. Aún sin una educación formal de Ingeniería establecida en Inglaterra (el primer curso de filosofía mecánica se impartió en el Colegio Universitario de Londres en 1826), los Ingenieros más jóvenes sintieron la necesidad de algo más que solo un Club Social. La situación condujo a un pequeño grupo de ellos a una reunión convocada por el joven de 23 años Henry Robinson Palmer, y a principios de 1818 planteó una propuesta para formar una Sociedad “que facilitara la adquisición del conocimiento necesario en la profesión de Ingeniero Civil y para promover la Filosofía Mecánica”. La Asociación fue pronto nombrada Institution of Civil Engineers, y llevaba a cabo reuniones cada martes cuando el parlamento estaba en sesión. Solamente la guerra interrumpió esta tradición que perduró por muchos años. Como requisito de membresía en la Institución cada miembro debía presentar en una de las juntas un artículo original durante el periodo del año en curso. El aumento de miembros hizo que esto fuera un requisito no viable, y en 1824 se anuló esta regla y a los miembros se les requirió redactar “mínimo un documento original y no publicado cada sesión o presentar un libro, mapa, plano, modelo o instrumento, de lo contrario se cobraba una multa la cual no sería parte de los fondos de la Institución sino utilizada para incrementar su acervo bibliográfico”. Estas condiciones de membresía se fueron haciendo menos estric- Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Henry Petroski tas al paso de los años, pero para ser admitido como miembro corporativo o ser miembro honorable, se seguía requiriendo hasta hace poco tiempo que los Ingenieros donaran un libro o dinero para la biblioteca. Hoy en día, la biblioteca de la Institución posee uno de los más grandes acervos en materia de Ingeniería Civil en el mundo. La membresía de la Institución de Ingenieros Civiles (ICE) era mayor a 150 en 1828, cuando la organización buscaba un estatus que le permitiera ser considerada como parte de la realeza, obteniendo con ello el prestigio y poder para “controlar y guiar a sus miembros hacia el interés público”. (Hasta la fecha es la ICE y no el gobierno quien establece los estatutos de los Ingenieros Británicos profesionales, una práctica también desarrollada en los países de la comunidad Británica). Como requisito para solicitar reconocimiento de la realeza, la profesión tenía que ser definida, y esto llevó a Thomas Tredgold a escribir su famosa definición de Ingeniería Civil como “el arte de dirigir grandes fuentes de energía en la naturaleza para el uso y conveniencia del hombre”. Militares fueron de gran utilidad para diseñar y construir edificios públicos, caminos, puentes canales y todo el trabajo de naturaleza civil. Thomas Jefferson, quien apoyaba la fundación de una academia militar, deseaba que ésta se convirtiera en una escuela nacional para la ciencia. Con su nombramiento en el congreso en 1802, West Point se convirtió en la primera escuela formal de ingeniería en el nuevo mundo, pero no tenía un sistema enfocado a la enseñanza y evaluación sino hasta 1817, cuando Sylvanus Thayer fue nombrado director. Pidió la ayuda de Claudios Crozet, un egresado de la Ecole Polytechnique en 1809, que sin sorprender, adoptó el diseño de uniformes y libros de texto del sistema de educación de los Ingenieros Franceses. A pesar de sus orígenes y propósitos militares, West Point también se convirtió en una fuente de educación general para los jóvenes que no estaban interesados en una carrera militar. Para 1830 era ampliamente reconocido que la educación ingenieril en la academia podía servir para diversos propósitos, incluyendo “dar una sana dirección del espíritu emprendedor” que en aquel entonces se comenzó a difundir en el país. LA INGENIERIA LLEGA A ESTADOS UNIDOS El desarrollo de la Ingeniería Civil en Estados Unidos empleó una combinación única de los modelos Franceses y Británicos. La construcción del sistema de canales de Nueva York, que inició en 1817, le dio la oportunidad a hombres jóvenes y talentosos de aprender trabajando y ascender empezando desde cadenero en una cuadrilla de topografía hasta diseñar cerraduras para compuertas. De hecho, el canal Erie ha sido llamado “la Primera Escuela Americana de Ingeniería Civil” de Estados Unidos, y fue el principal campo de entrenamiento para los Ingenieros Civiles hasta principios de 1830, cuando de una institución basada en el modelo francés egresaban ingenieros con una formación diferente. Entre los argumentos para establecer la academia militar de los Estados Unidos también los Ingenieros Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 Fig. 2. Alden Partridge, graduado de West Point quien fundó en 1820 la Academia Americana Literaria, Científica y Militar. Establecida en 1834 como la Universidad de Norwich, que fue la primer institución académica en ofrecer la cátedra especifica en Ingeniería Civil. (Imagen cortesía de la Universidad de Norwich). 9 �El ingeniero civil. En su 150 aniversario Además se predecía que los alumnos de West Point liberarían al país de la Ingeniería de charlatanes que, en diversas ocasiones provocó profundas heridas al sistema interno de desarrollo. La Secretaría de Guerra apoyaba el hecho de estudiar en la academia beneficiando al joven país en una “época de mejoras” y el Cuerpo de Ingenieros se convirtió en una fuerza importante dándole forma a la infraestructura del país. Pero los Ingenieros del Ejército sólo podían trabajar en las etapas iniciales de los proyectos civiles, y generalmente tenían que renunciar a su comisión militar para poder llevar a cabo cualquier construcción. LA EDUCACIÓN EN INGENIERÍA CIVIL Alden Partridge fue un egresado de West Point que trabajó un proyecto diferente. Él fundó la Academia de Literatura, Ciencia y Milicia que abrió sus puertas en Norwich, Vermont, en 1820 y pugnó por una educación más práctica y menos rígida que los cursos de estudio en West Point. Se opuso a los principios de las fuerzas armadas y formó un ejército de ciudadanos entrenados en escuelas militares a lo largo del país. A mediados de 1820 Partridge veía a su academia como una fuente de «Ingenieros formados para hacerse cargo de dirigir de la mejor manera la obra pública». Rápidamente se distinguió como un profesor de Ingeniería Civil. En 1834 la academia se convirtió en la Universidad de Norwich. A pesar de que la Universidad de Norwich no graduaba tantos ingenieros como West Point, es considerada como la primera escuela de Ingeniería Civil en los Estados Unidos. La escuela que para mediados del siglo XIX se convirtió en un acérrimo rival de West Point en el área de Ingeniería Civil fue Rensselaer. La escuela de Rensselaer fue fundada en 1824 en Troya, Nueva York, por un terrateniente local llamado Stephen Vand Renseelaer, quien quería que la institución “calificara maestros para enseñar a los hijos e hijas de los granje- 10 ros y mecánicos, por medio de clases u otra manera, en la aplicación desde química experimental, filosofía, historia natural, hasta la agricultura, economía doméstica, las artes y manufactura”. Después de aproximadamente una década, bajo el nuevo nombre de Instituto Rensselaer, la institución comenzó su enseñanza en “Ingeniería y Tecnología”. Partridge se dió cuenta que el “ plan de educación práctico” empleado en Rensselaer era similar al suyo en Norwich y observó que ambos estaban cayendo en un enfoque muy teórico como el de West Point, estableciendo que «el claustro comenzaba a rendirse al campo, donde las cosas, no las palabras, son estudiadas». En 1835, Rensseelaer graduó a un grupo de 4 estudiantes con los primeros cuatro títulos de Ingeniería Civil que se hubieran entregado en cualquiera de los países angloparlantes. Algunos de los Ingenieros Civiles más distinguios del siglo XIX fueron graduados de Rensselaer. Durante la década de 1830 el profesorado y las clases de Ingeniería Civil comenzaron a establecerse en otras instituciones educativas de todo el país, pero no solo la ruta académica era la única para distinguirse en ingeniería civil en el siglo XIX. James Buchanan Eads, nacido en 1820 y constructor del primer puente sobre el río Misissippi en San Louis y parte fundamental del proyecto de cómo mantener un canal para navegación en la desembocadura del Río Grande, obtuvo sus conocimientos por sí mismo, como muchos de sus contemporáneos. (No sería hasta 1860 cuando las leyes de garantía de tierra hicieron posible establecer escuelas de agricultura y mecánica en numerosas instituciones educativas especializadas en la formación de Ingenieros Civiles). LA PRIMERA SOCIEDAD AMERICANA DE INGENIEROS CIVILES Sin importar que fueran entrenados en campo o en aulas, se tenía una necesidad perceptiva entre los Ingenieros para compartir las experiencias profesionales y aprender los nuevos desarrollos tecnológicos. La Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Henry Petroski formalización de la Institución Británica de Ingenieros Civiles no pasó desapercibida, y durante la década de 1830 hubo algunos intentos fallidos de iniciar algo similar en los Estados Unidos. El establecimiento de una organización local era una tarea más sencilla. La Sociedad de Ingenieros Civiles de Boston se inició en 1848 y se convirtió en la primera organización permanente de Ingenieros en los Estados Unidos. Su singular éxito era atribuido a la concentración de Ingenieros de los alrededores; sus rigurosos requisitos de membresía, que excluía ingenieros inmaduros, de poco prestigio, e inestables en la práctica profesional; el inmediato establecimiento de una oficina central donde se pudiesen llevar a cabo las reuniones y se contara con una biblioteca; además de actividades sociales y profesionales. Otra ciudad donde se tenía una concentración similar de Ingenieros en circunstancias semejantes era Nueva York, y no es sorprendente que un último esfuerzo exitoso para organizar a los Ingenieros Civiles a nivel nacional haya provenido de este lugar. James Laurie, quien trabajaba como aprendiz de un fabricante de instrumentos, trabajó para un Ingeniero Civil en su natal Escocia antes de emigrar a los Estados Unidos a principios de la década de los años 1830 para trabajar bajo las ordenes de otro Ingeniero escocés llamado James Pugh Kirkwood. Laurie comenzó como un Ingeniero asociado en los ferrocarriles de Norwich y Worcester y ascendió a jefe de ingeniería y director de construcción. En poco tiempo comenzó a hacer trabajos de consultoría para ferrocarriles, canales, presas y compañías constructoras de muelles y puentes. Laurie fue uno de los fundadores de la Sociedad de Ingenieros Civiles de Boston, y cuando cambió su consultoría a Nueva York, se convirtió en la fuerza que impulsó el inicio de una Sociedad de Ingenieros Civiles en esta ciudad: Después de que la idea fue discutida entre algunos de los Ingenieros Civiles locales, se publicó un aviso en el New York Herald en 1852, y los profesionales del área fueron Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 invitados a asistir a una junta con el propósito de hacer arreglos para organizar, en la ciudad de Nueva York, una Sociedad de Ingenieros Civiles y Arquitectos (este nombre nunca fue oficial, ya que no se usó en ningún proceso formal de incorporación). La reunión para organizar la Sociedad a la cual asistieron otros 10 ingenieros, se llevó a cabo en la oficina del Ingeniero Alfred W. Craven, el jefe del Departamento de Acueductos de Croton, quien era responsable de suministrar agua a la ciudad desde una distancia de 41 millas desde la presa del Río Croton. Las oficinas del Departamento se encontraban localizadas en el parque Rotonda, llamado así porque era donde se encontraba un edificio romanesco conocido como La Rotonda, que había sido construido como museo de arte para albergar paisajes pintados por el neoclacisista americano John Vanderlyn, cuyos trabajos también se exhibían en la Rotonda del Capitolio de los Estados Unidos. El edificio se encontraba localizado cerca de lo que sería el inicio de la entrada del puente de Brooklyn en Nueva York. La localización actual se encuentra en los terrenos del parque del Fig. 3 James Laurie fue el primer presidente de lo que se convertiría en la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles, fundada en 1852. (Imagen cortesía de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles). 11 �El ingeniero civil. En su 150 aniversario área administrativa de la ciudad y está identificada con una placa discreta. Sin ser sorprendente, James Laurie fue electo como el primer presidente de la nueva sociedad, que rápidamente contó entre sus miembros invitados al ingeniero en puentes colgantes John A. Roebling, quien después llegaría a ser el diseñador del puente Brooklyn en Nueva York. Pero Roebling y otros prominentes Ingenieros Civiles que se unieron a la nueva Sociedad no se encontraban en Nueva York con regularidad y no se podía contar con ellos en las reuniones o para que sirviesen como oficiales. A las primeras reuniones a veces asistían sólo tres miembros (todos directivos) y como no había fondos para rentar un local, continuaron reuniéndose en las oficinas del Departamento de Acueductos de Croton. Después de tres años, las reuniones pararon y la sociedad se volvió inactiva. Durante este periodo se formó el Instituto Americano de Arquitectos, lo que llevó a los Ingenieros a adoptar el nombre más corto de Sociedad Americana de Ingenieros Civiles. Después de más de una década de inactividad, la Sociedad fue reorganizada y llevó a cabo su primera reunión general de la nueva era en 1867. El presidente Laurie fue sustituido por su maestro, James Kirkwood. En su dirección presidencial, Kirkwood reconoció la perseverancia de Laurie para organizar la Sociedad e hizo una semblanza de su turbulento inicio. Por falta de fondos había sido “una sociedad sin habitantes, sin habitaciones en las cuales los miembros foráneos se pudiesen alojar cuando se encontraran en la ciudad, y en la cual tanto los miembros de la ciudad como los foráneos pudiesen mostrar evidencia de que somos algo más que un pergamino para la sociedad”. También aludió a “la falta de comunicación profesional entre los miembros” y atribuyó esa falta de comunicación a la baja asistencia a las reuniones. Decidió que se emplearían los recursos provenientes de aportaciones monetarias y membresías para el éxito de la Sociedad en la “segunda etapa” de su existencia. 12 Kirkwood estimó que se necesitarían al menos 200 miembros para que la sociedad fuera viable y se dió cuenta que era una meta que se podía lograr. También se dió cuenta que para ese entonces había tantos ingenieros en los Estados Unidos como en Inglaterra y Francia, e Inglaterra tenia dos «florecientes sociedades de Ingenieros» y en Francia existía «por lo menos una». Abogaba por obtener documentos, procedentes ya sea de Nueva York o de miembros foráneos, para publicarlos en memorias que pudieran ser distribuidas leídas por ellos a lo largo y ancho del país. Kirkwood consideraba la difusión de los artículos, o por lo menos los resúmenes de ellos, como una parte esencial de la “continua y exitosa existencia” de la sociedad, y describió los tipos de comunicación por los que él abogaba: «No es necesario que los artículos que deseamos sean muy detallados, que requieran mucho tiempo y trabajo para su elaboracion, sino que sean breves y veraces, ilustrando algún grado de dificultad profesional o un punto de interés hacia el cual se haya enfocado el esfuerzo particular del autor. Nuestros errores en la construcción, los cuales tenemos la libertad de mencionar, siempre serán de más valor para otros que nuestro propio éxito...» Kirkwood era un firme creyente de aprender de los errores, y aún en el esfuerzo de revitalizar a la Sociedad, creía que se deberían enfrentar las dificultades frente a frente, juzgando cómo pudieran evitarse o como enfrentarlas en un futuro. La nueva postura del presidente fue reiterada en un escrito del comité de documentos e impresiones, el que prometía dar arreglo a las lecturas cuando el autor no estuviera presente. Poco después los documentos que eran aceptados por el comité de publicaciones comenzaban a ser distribuidos mensualmente a sus miembros. William Jarvis McAlpine, sucesor de Kirkwood, se dió cuenta de que si no había una Sociedad de Ingenieros establecida, la gente no vería los documentos con carácter profesional real. La meta de la sociedad fue la de ver el distintivo de “M.A.S.C.E.”, siglas Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Henry Petroski de Member of the American Society of Civil Engineers después del nombre del ingeniero para catalogarlo como profesional. Teniendo un control de quién era aceptado como miembro, la sociedad representaba un respaldo para la comunidad. Desafortunadamente, el bajo número de miembros se tornó en contra de la meta fijada porque las consideraciones fiscales no deslindaban del pago a los miembros que se dieran de baja. En 1867 la Institución de Ingenieros Civiles de Londres tenia 1339 miembros de todos los niveles, con fondos equivalentes a 10 veces el costo anual de la publicación de minutas y memorias. Además, el derecho de anexar las siglas ”M.I.C.E.” (Member of the Institution of Civil Engineers) a su nombre era codiciado por los Ingenieros Civiles Británicos, y como las reuniones eran llevadas a cabo en Londres durante las sesiones legislativas, a la ICE se le llegó a referir como el “ Parlamento de los Ingenieros Civiles”. Era el tipo de respeto que buscaban los ingenieros civiles de Estados Unidos. El centésimo aniversario de la ASCE fue la ocasión para que se llevara a cabo una reunión conmemorativa en Chicago en 1952, y fue tomada como la oportunidad para denotar el aniversario número 100 de la profesión de Ingeniero en los Estados Unidos. A pesar de que la Sociedad haya deseado representar a todos los Ingenieros de Estados Unidos ajenos a la milicia, han proliferado sociedades especializadas desde la fundación en 1871 del Instituto Americano de Ingenieros en Minas y en 1880 la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos. El programa del 100 aniversario enlistó no menos de 65 organizaciones participantes, algunas de ellas representando subespecialidades como ingenieros en lubricación e ingenieros en refrigeración. La oficina de correos expidió una estampilla postal conmemorativa por el “100 aniversario de la ingeniería”. La fundación de la ASCE se considera como la ocasión para celebrar el establecimiento de la profesión de ingeniero civil, lo que en el contexto histórico fue apropiado. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 El año 2002 marca el 150 aniversario de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles, que actualmente cuenta con 125,000 miembros y es una de las Sociedades de Ingenieros más sólidas del mundo. Si se hubiera planeado un 150 aniversario de la ingeniería, para destacar la ocasión se hubiera tenido entre los participantes a organizaciones representando Ingenieros Biomédicos, Ingenieros en Computación, Ingenieros en Microelectrónica y de otras nuevas disciplinas de la Ingeniería. A pesar de que tales especialistas también podrían ser llamados Ingenieros Civiles, ha pasado mucho tiempo desde que ese término del siglo XIX ha sido lo suficientemente preciso para referirse a la profesión que al transformarse a sí misma también ha transformado al mundo. BIBLIOGRAFÍA 1. Calhoun, Daniel Hovey. 1960. The American Civil Engineer: Origins and Conflict, Cambridge, Mass Technology Press. 2. Committee on the History and Heritage of American Civil Engineering (ed) 1970. The Civil Engineer- His Origins. New York: America Society of Civil Engineers. 3. Hunt, Charles Warren. 1897. Historical Sketch of the American Society of Civil Engineers. New York: ASCE 4. Straub, Hans. 1964. A History of Civil Engineering: An Outline From Ancient to Modern Times, trans Erwin Rockwell. Cambridge, Mass: MIT Press. 5. Watson, J. G. 1988 The Civils- The Society of the Institution of Civil Engineers. London: Thomas Telford. 6. Wisely, William H., 1974. The American Civil Engineer, 1852-1974: The History, Traditions and Developments of the American Society of Civil Engineers. New York: ASCE. 13 �Una introducción a las aleaciones con memoria de forma Parte II Enrique López Cuéllar* ABSTRACT Shape Memory Alloys (SMA) present a very different behavior from usual materials. These metallic alloys have the remarkable property for recuperate its original shape by simple heating after being «plastically» deformed. Other properties such as superelastic effect, rubber-like effect and a high damping capacity are exhibited in these alloys. For these reasons, SMAs are considered in the new generation materials, as «smart» materials. However they are not well known to the engineering public. The aim of this second part of this paper is to give to the engineering public an introduction to their different thermomechanical properties and their actual applications. Keywords: SMA, shape memory alloys, smart materials, thermomechanical properties. INTRODUCCIÓN Como ya se mencionó en la parte I de este artículo publicada en la edición N° 16,1 las aleaciones con memoria de forma (AMF) presentan propiedades completamente distintas a las de los materiales usuales como: el efecto memoria de forma, el efecto superelástico, el efecto cauchótico y una capacidad de amortiguamiento elevada. En este artículo se describen los distintos comportamientos termomecánicos que las AMF pueden presentar y se hace mención de los sectores de aplicación actuales. Esta segunda parte del artículo pretende ayudar al lector a comprender de una manera simple los campos de aplicación que estas aleaciones pueden tener (figura 1). PROPIEDADES TERMOMECÁNICAS DE LAS ALEACIONES CON MEMORIA DE FORMA Las aleaciones con memoria de forma tienen un comportamiento que depende fuertemente de la temperatura. Por ejemplo, se puede caracterizar a una 14 Fig. 1. Válvula mezcladora utilizando resortes de AMF y convencionales. (a) La posición de la guía y la temperatura del agua mezclada se controlan variando la longitud total del activador linealmente, a partir del ajuste de temperatura en la perilla de control. (b) Representación esquemática del comportamiento lineal de la curva característica de temperatura-deflexión de la AMF empleada en la válvula. (c) Aspecto de la válvula. (Imagen a partir de Otsuka2 y él, a su vez, de Ohkata H.3). AMF por su diagrama de estado (σ, T), como el que se mostró en la figura 6 de la parte I. En éste se indica, en función del esfuerzo y la temperatura, si la aleación se encuentra en domino austenítico, martensítico o bien en una zona de coexistencia de ambas fases. La deformación (ε) de la aleación es afectada también * Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, UANL E-mail: enlopez_73@yahoo.com. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Enrique López Cuellar por la temperatura y el esfuerzo aplicado. Las respuestas obtenidas de ε(σ) o ε(T) son completamente distintas según la trayectoria de carga que la aleación sufra en función de la frontera definida por la línea del esfuerzo crítico de transformación, indicada en la figura 6 parte I.4 Lo anterior se traduce en diferentes comportamientos termomecánicos que pueden agruparse en cinco clases. Los cuales se explican a continuación. Efecto Cauchótico Cuando una AMF es solicitada a una temperatura inferior a M f como se ilustra en la figura 2, la deformación que se obtiene después de la primera aplicación de un esfuerzo (1→2) es parcialmente reversible cuando el esfuerzo es retirado (2→3). Si nuevamente se aplica un esfuerzo, la deformación esta vez sí es reversible (2↔3). Este comportamiento es llamado efecto cauchótico o en ciertos casos por analogía con supertermoelasticidad es llamado efecto seudoelástico por reorientación. La recuperación parcial de la forma se debe a un movimiento reversible de las interfaces martensita-martensita, constituidas esencialmente por los contornos de maclas.5 Fig. 2. Esquema esfuerzo-deformación correspondiente al efecto cauchótico. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 Efecto Superelástico Esta propiedad se obtiene cuando se le aplica a una AMF un esfuerzo a una temperatura constante y superior a A f . En la figura 3 se muestra este comportamiento. La sección AB corresponde solamente a la deformación elástica de la fase austenítica. El punto B corresponde al esfuerzo necesario (σβ−m) para iniciar la introducción de las primeras variantes de martensita. Las variantes introducidas entre B y C, son aquellas a las que el cizallamiento favorece en el sentido del esfuerzo. Se puede observar una deformación importante de aproximadamente 8% (εβ−m) como máximo. En C la transformación finaliza. La pendiente de la línea BC refleja la facilidad del proceso de transformación completa. Para un monocristal favorablemente orientado, la inclinación es pequeña, en tanto que para un policristal, debido a los problemas de compatibilidad en los límites de grano se obtienen pendientes más grandes. Pero este comportamiento depende también de la dirección del esfuerzo (tensión o compresión) y de la dirección cristalina. El punto D es el límite elástico de la martensita transformada (σp), si el esfuerzo aplicado sigue aumentando, la martensita Fig. 3. Representación esquemática de la curva6 esfuerzodeformación del comportamiento superelástico. 15 �Una introducción a las aleaciones con memoria de forma. Parte II se deforma plásticamente y posteriormente se produce la fractura en E.6 Si el esfuerzo es retirado de la muestra antes del punto D, por ejemplo en el punto C, la muestra recuperará su forma inicial en varias etapas. La sección C’F corresponde a la descarga elástica de la martensita. En F (σm−β), comienza la transformación inversa martensita-austenita. La fracción de martensita disminuye hasta que la fase austenítica sea completamente restaurada (G). La sección GH representa la descarga elástica de la austenita. La deformación total puede en algunos casos no ser completamente recuperada, sobre todo durante los primeros ciclos de utilización. Se puede decir entonces, que el efecto superelástico es la traducción macroscópica de la transformación termoelástica inducida por esfuerzo a una temperatura superior a Af. La verificación de este comportamiento a distintas temperaturas T>A f permite trazar los diagramas de tipo σ-T , como el ilustrado en la figura 6 de la parte I.3 Efecto memoria de forma de sentido simple (EMSS) El efecto memoria de forma puede ser definido como el regreso mediante calentamiento a una forma predefinida a alta temperatura a partir de una forma a baja temperatura obtenida por deformación. Lo anterior está detallado en la figura 4. La forma predefinida es la forma en estado austenítico o en alta temperatura (1). Durante un simple enfriamiento hasta el estado martensítico (2) la forma no se modifica, esto se debe al fenómeno de autoacomodamiento. Si se le aplica un esfuerzo a la muestra (3) y después se descarga (4), se produce una deformación permanente. El regreso a la forma inicial se obtiene mediante un simple calentamiento a una T>A f durante la transformación martensita-austenita (1). Finalmente, si se lleva a cabo otro enfriamiento sin esfuerzo aplicado la forma no cambiará. A lo anterior se le 16 Fig. 4. Esquematización del efecto memoria de forma de sentido simple (EMSS). conoce como efecto memoria de forma de sentido simple (EMSS).5 y 7 Efecto memoria de forma de doble sentido asistido (EMDSA). Si el efecto memoria de forma de sentido simple es repetido varias veces y la carga aplicada es mantenida constante durante todo el ciclo de enfriamiento y calentamiento de la muestra, entonces se dice que se ha llevado a cabo el proceso para producir el efecto memoria de forma de doble sentido asistido (EMDSA). La carga aplicada debe de ser lo suficientemente grande para poder estirar la muestra en estado martensítico y debe de ser también limitada para no introducir una deformación plástica que pueda bloquear la transformación.8 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Enrique López Cuellar Efecto memoria de forma de doble sentido (EMDS) o reversible Fig. 5. Esquematización del efecto memoria de forma doble sentido asistido (EMDSA). La figura 5 muestra la esquematización del EMDSA. Como para el caso del EMSS, la forma predefinida es la forma que se tiene al estado austenítico (1). La aplicación de un esfuerzo inferior al límite elástico de la austenita provoca una pequeña deformación elástica (2). Durante el enfriamiento hasta el estado martensítico (3) la muestra sufre una deformación macroscópica gracias a la aparición de las variantes de martensita mejor orientadas en el sentido del esfuerzo. Si después, la muestra es calentada hasta el estado austenítico (T>Af) se provoca el regreso a la forma inicial durante la transformación inversa (2). Esto es el efecto memoria de forma doble sentido asistido. Con el aumento del esfuerzo aplicado se observa un aumento de las temperaturas de transformación o un desplazamiento de la curva mostrada en la figura 5 hacia su derecha. Este incremento, por lo general, sigue un patrón lineal con respecto al esfuerzo, en donde la pendiente corresponde a la ley de Clausius-Clapeyron modificada. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 Las aleaciones con memoria de forma pueden también ser capaces de memorizar una forma en alta temperatura y otra a baja sin necesidad de alguna solicitación mecánica exterior. Este comportamiento puede ser obtenido mediante diferentes tratamientos termomecánicos especiales llamados de “educación”. Los tratamientos pueden consistir por ejemplo, en repetir ciclos térmicos bajo un esfuerzo constante aplicado, o en repetir ciclos superelástico o bien simplemente en introducir una verdadera deformación plástica en el material. Estos tratamientos permiten la creación de sitios privilegiados (precipitación orientada, dislocaciones) que favorecen la nucleación y el crecimiento espontáneo de variantes orientadas de martensita. La figura 6 describe este comportamiento de las AMF: el material es fuertemente deformado al estado martensítico (1), esto introduce dislocaciones que van a estabilizar configuraciones de plaquetas de martensita. Durante el calentamiento de la muestra hasta el estado austenítico (2), ya sin esfuerzo aplicado, las variantes desaparecen pero las dislocaciones se quedan. Durante el enfriamiento (3), las dislocaciones favorecen, mediante su campo de esfuerzo, la misma configuración de variantes de martensita orientadas. Esto provoca un cambio en la forma macroscópica entre las fases a alta y baja temperatura y se le llama efecto memoria de forma doble sentido (EMDS). En tanto que las dislocaciones no desaparezcan por algún otro tratamiento, el EMDS aparecerá de manera repetida durante los ciclos térmicos.5 y 8 APLICACIONES DE LAS AMF Como se ha visto en los 5 puntos anteriores, las AMF poseen propiedades completamente distintas a las de las aleaciones metálicas comunes, además de 17 �Una introducción a las aleaciones con memoria de forma. Parte II Figura 6. Esquematización del efecto memoria de forma doble sentido (EMDS) después de sufrir una educación mediante deformación. su capacidad de amortiguamiento. Por esto, las AMF tienen un alto potencial de aplicaciones. Pero su alto costo de fabricación y las bajas temperaturas de transformación o de degradación limitan su campo de aplicación. A pesar de esto, más de 10,000 patentes han sido presentadas en el pasado.1 Esto hace muy difícil su clasificación. A continuación se hace un esfuerzo en este artículo por agrupar los sectores de aplicación7 y 9 existentes de las AMF: • Conectadores • Activadores Térmicos o Eléctricos • Productos Superelásticos • Amortiguadores • Materiales Inteligentes Cada sector de aplicación utiliza una propiedad termomecánica distinta, por ejemplo, en el sector de los conectadores se utiliza el efecto memoria doble sentido. Siendo este sector el primero en incursionar. Su primera aplicación fue un conectador en el sistema hidráulico de los aviones de combate F-14. El mismo efecto ha sido utilizado en los activadores térmicos o 18 eléctricos, como por ejemplo en las válvulas mezcladoras de agua (figura 1) o en el control de temperatura para el apagado y encendido de freidoras eléctricas o cafeteras. En este mismo sector se utiliza también el EMDSA en ciertas micro-pinzas o en funciones de robótica para realizar algún tipo de trabajo. El sector superelástico ha sido aprovechado en el campo de la medicina como en el alambre guía de catéteres y en los arcos para los frenos utilizados en la ortodoncia. Las antenas en los teléfonos celulares y el armazón en algunos sostenes para damas utilizan esta propiedad. Por último, las AMF son consideradas materiales inteligentes porque cuando son utilizadas como activadores, además de ésta actividad funcionan como sensores. Un ejemplo de aplicación de materiales inteligentes es un material compuesto de pequeñas fibras de Ti-Ni introducidas en una matriz polimérica utilizado para el control de vibraciones en vehículos espaciales ya que la constante elástica de las AMF sufre un importante cambio dentro de los rangos de las temperaturas de transformación.1 Lo visto anteriormente da una perspectiva general al ingeniero sobre las propiedades que pueden ser explotadas de las AMF y los actuales sectores de aplicación. La investigación científica, el mejoramiento de las propiedades y la búsqueda de nuevas aplicaciones de estas aleaciones han sido constantes en algunos países como Japón, Estados Unidos y Suiza. En general se puede concluir que para que una aplicación de este tipo de aleaciones tenga éxito, además de cumplir con los requisitos de dicha demanda, la ganancia encontrada en la aplicación, ya sea económica o de condiciones de operación, debe amortiguar el costo de la aleación. RECAPITULACIÓN En esta segunda parte del artículo se definió cada uno de los cinco comportamientos termomecánicos que presentan las aleaciones con memoria de forma. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Enrique López Cuellar Además se presentó una clasificación de los sectores de aplicación de estas aleaciones y se vieron algunos ejemplos de aplicaciones. REFERENCIAS 1. López Cuellar E. Una introducción a las aleaciones con memoria de forma. Ingenierías, JulioSeptiembre 2002, Vol. V, No. 16, p. 5-11. 2. Otsuka, K., Ren, X. Recent developments in the research of shape memory alloys. Intermetallics 7, 1999, p. 511-528. 3. Ohkata, H., Tamura H. MRS Symp. Proc. 1997, 459, 345. 4. Berveiller M., Patoor E. Comportement thermomécanique des matériaux usuels et des alliages à mémoire de forme. Patoor, E., Berveiller. Technologie des alliages à mémoire de forme. Paris: Hermès, 1994. 43-59p. ISBN 2-86601-426-X. 5. Federzoni L. Etude d’un acier inoxydable à mémoire de forme. Thèse d’Etat, INSA de Lyon , Lyon I, 1993, 266p. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 6. Krishnan R., Delaey H., Tash., Warlimont H. Thermoplasticity, pseudoelasticity and the memory effects associated with martensitic transformations. Journal of Materials Science 1974, Vol. 9. p.15361544. 7. López-Cuellar Enrique. Fatigue par cyclage thermique sous contrainte de fils à mémoire de forme Ti-Ni-Cu après différents traitements thermomécaniques. Thèse d’Etat, INSA de Lyon , Lyon I, 2002, 180p. 8. De Araujo, C. J. Comportement cyclique de fils en alliage à mémoire de forme Ti-Ni-Cu : analyse electro-thermomécanique, dégradation et fatigue par cyclage thermique sous contrainte. Thèse d’Etat, INSA de Lyon , Lyon I, 1999, 177p. 9. Olier P. Alliages à mémoire de forme : Influence du mode de fabrication, de la teneur en oxygène et de l’ajout de zirconium ou d’hafnium sur les caractéristiques métallurgiques et les propriétés thermomécaniques. Thèse d’Etat, Université de Paris-Sud, U.F.R. Scientifique d’Orsay. 1995, p. 21, 230p. 19 �La industria de esteroides en México y un descubrimiento que cambiaría el mundo Luis E. Miramontes Cárdenas* ABSTRACT The events which allowed the creation and development of the steroidal industry in our country are briefly described, as well as the synthesis and patent of norethysterone, the first efficient antiovulatory which allowed the planning of the family. A finding of great impact in the world. Keywords: Steroids, diosgenin, nor-ethysterone, history, Syntex, Marker, Rosenkranz, Djerassi, Pincus. Presenciar y constatar la influencia determinante que ha tenido el descubrimiento del primer antiovulatorio activo por vía oral para romper las viejas barreras ideológicas y transformar valores humanos en el ámbito mundial, constituye tal vez la mayor satisfacción y honor que he recibido en mi carrera como investigador; sin embargo, en muchos países, por desgracia, las cosas no han cambiado. Me considero afortunado, porque el investigador, en su afán, por encontrar la verdad, al iniciar sus trabajos, en muchas ocasiones ignora qué hallará finalmente, y cuál será la magnitud o campo en que repercutirán los resultados. Creo que aunque teníamos una idea de lo que íbamos a encontrar, tanto para la compañía en la que desarrollé la investigación como para mí, el resultado fue sorprendente por sus efectos posteriores. Antes de la Segunda Guerra Mundial, los esfuerzos por producir hormonas sexuales femeninas y masculinas habían culminado en Alemania, donde se había logrado su fabricación a partir de materias primas extraídas de animales sacrificados en los rastros. El procedimiento experimental de la obtención La planta “ cabeza de negro” (Dioscorea macrostaycha). de las hormonas esteroidales era muy complicada y excesivamente costosa: de los cerebros de los animales se extraía el colesterol, a partir del cual, y mediante una síntesis muy compleja y costosa, se fabricaban las hormonas sexuales. Durante la Segunda Guerra Mundial la industria hormonal quedó en suspenso en Alemania y en todo el continente europeo. Inmediatamente se registraron avances en América. El Dr. Russel E. Marker, profesor de la Universidad de Pennsylvania, descubrió que en México existen plantas del género de las dioscóreas que tienen en su raíz o rizoma, una sustancia llamada diosgenina. El Dr. Marker, de una manera genial, encontró el procedimiento para producir progesterona a partir de la diosgenina que obtuvo de la raíz de la planta “ cabeza de negro”(Dioscorea macrostaycha) Tal descubrimiento colocó a México a la vanguardia de la industria hormonal. Durante los años de la posguerra en nuestro país se producían con mucho éxito hormonas esteroidales femeninas y masculinas, las cuales eran exportadas a todo el mundo. ♦ Artículo publicado en la Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 45, No. 3, Julio-Septiembre del 2001. Reproducido con autorización de la Sociedad Química de México. 20 * Colegio Nacional de Ingenieros Químicos y Químicos, A.C. E-mail: lemc@servidor.unam.mx Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Luis E. Miramontes Cárdenas A principios de la década de los 50, la empresa Syntex inició un programa muy ambicioso: esperaba sintetizar corticoesteroides. En aquellos años se consideraba a la cortisona como una panacea, capaz de curar la artritis y todas las enfermedades metabólicas, y la industria farmacéutica mundial se encontraba en una auténtica carrera por obtener un proceso de bajo costo que permitiera la producción de cortisona en el ámbito industrial. Para desarrollar el programa, Syntex contaba con dos destacados químicos de Hungría: los doctores Esteban Kaufman y Jorge Rosenkranz. Además contrataron al Dr. Carl Djerassi, químico norteamericano de ascendencia austriaca. Simultáneamente, un grupo de investigadores mexicanos inicia un programa adicional y de poca importancia para la empresa: tratar de sintetizar 19-nor-esteroides. Finalmente, Syntex perdió la carrera de la síntesis de cortisona; su proceso resultó muy caro como para compartir con otras empresas como Upjohn y Pfizer, quienes combinaron la química con los procesos fermentativos de esteroides. El programa adicional, de los 19-noresteroides, y al que se le concedió poca importancia, presentó resultados notables. Mi trabajo, que originó la planificación familiar, resultó importante. El 11 de octubre de 1951, aislé en el laboratorio de investigación de Syntex los primeros cristales de noretisterona con la esperanza de haber encontrado un fármaco antiabortivo. El futuro demostró que logramos lo que la humanidad realmente necesitaba: un antiovulatorio. La noretisterona se patentó primero en México y en todo el mundo después. La patente norteamericana se concedió el primero de mayo de 1956. fueron científicos y médicos investigadores norteamericanos los que hicieron los estudios toxicológicos y clínicos en la Fundación Worcester de Estados Unidos, a fin de desarrollar una píldora anticonceptiva que se probó Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 primero en Puerto Rico y en Haití con 6,000 mujeres y después en Estados Unidos con 10,000 mujeres voluntarias. En 1960, la Food and Drug Administration aprobó la comercialización de la píldora y en seguida apareció “Norlutin” con el compuesto de Syntex, y casi simultáneamente “Envoid” de Searle. Después salieron varios compuestos similares, unos mejores que otros, pero la noretisterona se sigue empleando en todo el mundo, sobre todo en china. En México existen una media docena de presentaciones farmacéuticos de ese fármaco como píldoras, inyectables y en forma de implantes. Yo no soy el inventor de la píldora anticonceptiva, el inventor fue el Dr. Gregory Pincus a quien conocí y me distinguió con su amistad; yo soy el descubridor del compuesto químico que originó la mencionada píldora. Algunos dicen que somos los padres de la píldora, no los inventores. La alteración de la relación natural entre sexualidad y concepción, a través de este descubrimiento, generó en muchos sectores sociales, profundos y graves cuestionamientos morales y en otros, actitudes obtusas y reaccionarias. Es verdad que paralelamente a la cada vez mayor autosuficiencia económica de la mujer, los anticonceptivos han promovido un cambio en el comportamiento humano, pero éste, desde mi punto de vista, ha sido positivo. Puedo afirmar que la idea que nos alentó durante la investigación no fue inspirada por Herodes, ya que la idea atrás del invento fue desde un principio, profundamente ética. Lograr que todo ser humano nazca sin desventajas, en un medio que permita el desarrollo de todas sus potenciales, es sin duda una meta más del alto valor humanitario. Hacia ello se orientó el resultado de nuestro esfuerzo y pensamos que debe cristalizar de manera importante en un futuro no muy lejano. La aparición de los anticonceptivos modernos presentó 21 �La industria de esteroides en México y un descubrimiento que cambiaría el mundo una opción para la generación de la conducta humana: la paternidad responsable. Su objetivo no fue ni es coartar la necesidad anímica e instintiva de procreación, simplemente ha dado a la pareja la capacidad de prever, determinar y procurar las condiciones propicias para la formación de la familia. Pero la píldora anticonceptiva pone también a nuestro alcance el cumplimiento de una responsabilidad mayor; la preservación de nuestro mundo ecológico, nuestro planeta casa. El desempleo, la desnutrición y la marginación del usufructo de los bienes del desarrollo son algunos de los defectos derivados del desequilibrio entre el aumento de la población y la incapacidad para producir satisfactores fundamentales al mismo ritmo. Actualmente la hambruna afecta a millones de personas y constituye un trágico e inalterable futuro para millones de niños que aún sin nacer, están predestinados al hambre. Los programas de planificación familiar han sido un éxito en casi todo el mundo, pero no así el control demográfico, el número de habitantes sigue creciendo sobre todo en países de Asia, África y América Latina. En el ámbito global, la situación se vuelve peligrosa por el impacto poblacional al planeta. Nuestra civilización ha desarrollado un sistema de vida que no puede prescindir del confort y las maravillas tecnológicas y que usa cantidades enormes de combustibles fósiles para el transporte y la generación de electricidad. Los bosques siguen sufriendo tala inmoderada, la deforestación del planeta avanza y se tiene una elevación de la temperatura global. Debemos apoyar la gran y atrevida idea de Margaret Sanger, una enfermera norteamericana que inventó la expresión “control natal”. Esta valiente mujer fundó Federación Internacional Para la Paternidad Responsable(International Planned Parenthood Federation) en 1950, cuando el control 22 Margaret Sanger, enfermera inventora del término “control natal”, a finales de los años treinta. natal se consideraba un delito en el estado de Massachussets y convenció a Catherine McCormick para financiar una investigación a fin de obtener un contraceptivo efectivo y seguro. Las dos mujeres fueron a ver al doctor Gregory Pincus y pusieron sobre la mesa 180,000.00 dólares para ayudar a la fundación Worcester de Boston a fin de hacer la investigación. El Dr. Pincus tuvo la fortuna de que, tanto en Syntex como Searle, se estaba investigando sobre progesteronas sintéticas y se le proporcionaron las sustancias para sus pruebas farmacológicas. Después el Dr. John Rock dirigió la investigación toxicológica y clínica. El resto es historia conocida. Russell Earl Marker. El profesor Marker fue un distinguido científico multidisciplinario dotado de una creatividad excepcional. Realizó estudios de plantas del género Discorea en los bosques del Norte y Centroamérica en busca de Sapogeninas esteroidales que pudieran transformarse químicamente en Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Luis E. Miramontes Cárdenas hormonas sexuales. Encontró rizomas de dioscóreas en las selvas tropicales del Sureste Mexicano de donde aisló las Diosgenina. Con esta sustancia como materia prima, preparó progesterona, la hormona de la gestación, e inició en México la industria esteroidal asociado con los doctores Emeric Somlo y Frederick Lehman en los laboratorios Syntex, S.A. Sus descubrimientos llevaron a la industria de esteroides a la fabricación masiva de hormonas con reducciones notables de precios y a iniciar múltiples programas de investigación que condujeron a las hormonas corticales y a la “píldora” anticonceptiva. El descubrimiento de las sapogeninas esteroidales y su conversión a hormonas sexuales de Marker no fue accidental, sino el resultado de imaginación creativa y trabajo intenso en química. Los indígenas de la región utilizaban las sapogeninas del barbasco, en forma de suspensión, para pescar; no hay datos fidedignos de que se utilizara como preventivo del embarazo. Marker hizo descubrimientos originales en todos los campos en que trabajó, desarrolló el concepto de número de octano para las gasolinas automotrices e hizo importantes contribuciones en rotación óptica. financieros y humanos. Carl Djerassi. Se le reconoce por su creatividad en química, probablemente su principal logro fue la síntesis de varios esteroides, entre ellos el compuesto que generó la píldora anticonceptiva. Fue contratado por Syntex, con el fin de lograr el objetivo de una síntesis comercial de los cortiesteroides, logró sintetizar químicamente el compuesto ”F” de Reichstein, pero no tuvo éxito comercial frente a la síntesis ayudada por una transformación microbiológica de los esteroles de la semilla de soya que logró y patentó Upjohn. Sin embargo, sus colaboradores del Instituto de Química de la UNAM, entre ellos el Dr. Alberto Sandoval Landázuri y Luis E. Miramontes Cárdenas, lograron sintetizar 19-noresteroides. Ya en Syntex Luis Miramontes logró aislar la noretisterona. En la publicación y la patente aparecen Carl Djessari, Luis E. Miramontes y Jorge Rosenkranz, Director de Investigación, Investigador y Vicepresidente de la empresa respectivamente. Carl Djerassi se enteró del trabajo del Dr. Birch quien publicó la síntesis de la 19-nor-testosterona y Después de varias dificultades con los dueños de Syntex, Russel E. Marker se retiró de la compañía para formar una nueva empresa fabricante de esteroides que no tuvo éxito comparada con Syntex. Los Drs. Somlo y Lehman decidieron contratar a los doctores Jorge Rosenkranz y Esteban Kaufman para continuar con la investigación y producción de esteroides. Posteriormente, se contrató al Dr. Carl Djerassi, a algunos investigadores del Instituto de Química de la UNAM(Alberto Sandoval, Octavio Mancera, José Iriarte, Humberto Flores Beltrán, Jesús Romo Armería y Luis E. Miramontes) y a una pléyade de químicos de diversas partes del mundo. El equipo de Syntex entraba en acción con más recursos, Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 Carl Djerassi, quimico y escritor. 23 �La industria de esteroides en México y un descubrimiento que cambiaría el mundo decidió sintetizar otros 19-noresteroides, entre ellos la noretisterona. Se retiró de Syntex para trasladarse a la Universidad de Lafayette y la investigación se organizó en Palo Alto, California por mayores facilidades para contratar investigadores y mayor facilidad para la compra de reactivos químicos y aparatos científicos; se evitaba la importación. Dr. Gregory Pincus. El Dr. Pincus, endocrinólogo y su colaborador Min Chueh Chang hicieron la investigación básica del uso de los antiovulatorios disponibles en 1951. Recibió la ayuda financiera de la Srita. Catherine Dexter McCormick, heredera de la fortuna de la International Harvester Co., y el El doctor Gregory Pincus, en los años cincuenta, sosteniendo en su mano una píldora anticonceptiva. 24 entusiasmo de la Sra. Margaret Sanger, una ferviente activista de los derechos de la mujer. La investigación clínica fue hecha por el Dr. John Rock, un eminente ginecólogo. En 1960 la Food and Drug Administration aprobó la venta del primer contraceptivo oral. Syntex no pudo aprovechar plenamente su descubrimiento y patente, por carecer de investigación en el área medico-biológica, y por no tener una organización para la comercialización internacional. Puede afirmarse que el pez fue demasiado grande para el pescador. Otras empresas aprovecharon el descubrimiento de Syntex. México se puso a la cabeza de la producción de materias primas esteroidales, pero no fue por mucho tiempo. La investigación en el área se fortaleció en Europa y en los Estados Unidos, y se perdió el liderazgo. Syntex no formó otras empresas químicas mexicanas exitosas. México obtuvo reconocimiento internacional temporal, después aparecieron otras materias primas para la síntesis de hormonas y China encontró una Discorea que es cultivable y que produce Diosgenina de mayor calidad que la mexicana. Finalmente, el gobierno de Luis Echeverría Alvarez formó la empresa Proquivemex para competir con la industria privada, y la producción de barbasco bajó notablemente. Por otro lado, es pertinente resaltar que Syntex contribuyó a la formación de investigadores en el instituto de Química de la UNAM. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �La ciencia y la empresa Juan Manuel Alcocer González* ABSTRACT The success of a country in our increasingly globalized world is related with the competitivity of its companies and products. This ability to compete can be enhanced through the support of the scientific and technological sectors to the productive proccesses. This article discusses the importance of connecting universities and research and development centers with the companies in order to increase their competitivity. Government actions to promote these interactions are also proposed. Keywords: Science, industry, university, R&D, technology. La caída del Muro de Berlín, a fines del año 1989, abrió una nueva etapa en cuanto a cómo enfrentar los desafíos de la prosperidad en la sociedad actual. Cayeron los constructivismos, la ingeniería social, encaminados a someter las voluntades de los individuos, desconociendo su naturaleza esencialmente libre. Se inició así una nueva circunstancia en que se aprecia el valor de la propiedad y de la iniciativa privada y se abren los espacios para el ejercicio de la capacidad empresarial en todos los ámbitos en los cuales ésta cuenta con la debida competencia. Asimismo, en la concepción de la subsidiariedad como principio de orden social, se le reserva al Estado la importante tarea de hacer converger a la sociedad en el objetivo del bien común, satisfaciendo los requerimientos de justicia, defensa y de igualdad de oportunidades. En ese contexto, el mundo contemporáneo se mueve en un marco de nuevos propósitos y de nuevas referencias. Ha surgido con fuerza el concepto de la ♦ Publicado en la revista CiENCiAUANL, Vol. V. No. 3, Julio-Septiembre 2002. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 ventaja competitiva que se aplica a los individuos, a las empresas y a las naciones como un factor esencial para efectos de alcanzar más altos niveles de desarrollo. Allí se ha canalizado, entonces, la presencia de los mercados libres, en los cuales la racionalidad económica de los individuos los conduce a una situación de mayor eficiencia en cuanto al uso de los recursos escasos. LA VENTAJA COMPETITIVA El concepto de la ventaja competitiva, a la cual se le reconoce su doble carácter de ser relativa y dinámica, ha dejado atrás el sello fatalista que circundaba los procesos de desarrollo en el pasado. Si un país no contaba con recursos naturales, estaba fatalmente destinado a no alcanzar estados superiores de desarrollo. Una nueva realidad de intercambio, de apertura y de innovación ha dejado obsoleto ese criterio que impidió a muchos países alcanzar todo su potencial de crecimiento. Además, ha dejado en evidencia que la auténtica fuente de rique* Editor de la revista CiENCiAUANL. E-mail: cienciauanl@hotmail.com 25 �La ciencia y la empresa za en la etapa contemporánea es el conocimiento. Alvin Toffler, en su libro El cambio de poder, nos señala que “de la base territorial del desarrollo, estamos pasando a la base del conocimiento para el desarrollo”. En esa referencia, entonces, la innovación, la capacidad de emprendimiento y una circunstancia de competitividad, permitirán establecer las condiciones para alcanzar mayores niveles de prosperidad. ¿En qué referencias se mueve esta búsqueda de ventajas competitivas? Puedo mencionar, por lo menos, cuatro perspectivas interesantes de destacar. La primera se refiere a la globalización. No cabe duda que el mundo se ha abierto a los flujos de productos de servicios y de capitales. Surge con fuerza una competencia internacional que obliga a los países a enfrentar nuevos desafíos, para efectos de ganar posiciones en un comercio que se ha hecho cada vez más exigente. Los países han enfrentado esta globalización de manera distinta, desde una apertura unilateral, caracterizada en una desgravación arancelaria, hasta la etapa de los acuerdos bilaterales y multilaterales que se observan cada vez con más frecuencia. Cada uno de ellos tiene sus particularidades, sus ventajas y desventajas, pero revelan una clara nueva realidad de la actual sociedad económica: la apertura de los mercados. El segundo aspecto se refiere a que este mundo competitivo quiere resguardar equilibrios vinculados al cuidado de la naturaleza. Ha surgido con fuerza, al igual que la globalización, el tema ambiental, y la advertencia que sólo cabe hacer en esta oportunidad es impedir que la custodia de los requeridos equilibrios ecológicos se transforme en una nueva ideología que coloque trabas al desarrollo. La sabiduría propia de los individuos debe tener la capacidad para lograr la conciliación de propósitos que en algunos surgen como antagónicos. establecidas y consensadas. Se da, entonces, la necesidad de un fundamento moral a la operatoria de los mercados, que dé fuerza ética a la espontaneidad de las conductas económicas. La última referencia es la que se vincula directamente con el tema de este artículo: la innovación tecnológica, que traducida en su dimensión económica tiene relación con el requerimiento de agregar valor a los bienes y los servicios que se ofrezcan hoy día en el comercio internacional. Es este aspecto el que principalmente permite establecer una ventaja competitiva por medio de acciones que estimulen la creatividad dirigida a mejorar los parámetros técnicos y ecónomicos de los productos. Aquí, entonces, se debe establecer una vinculación, muy fuerte entre el mundo de la ciencia, el mundo de la tecnología y el mundo de la empresa. Así como en el pasado los nuevos conocimientos sobre las leyes de la naturaleza nos brindaron la energía del vapor y la eléctrica y, luego, el desarrollo de un nivel de calidad de producción que facilitó las partes intercambiables nos trajo la producción en líneas de ensamblaje y, por último, el desarrollo de los ferrocarriles facilitó la evolución de los mercados masivos, hoy en día, la realidad de la interconectividad casi instantánea está generando una nueva revolución de carácter tecno- La tercera referencia tiene relación con los comportamientos éticos que se esperan de los miembros de la sociedad. La confianza para la preservación de una sociedad de libertades requiere de factores de lealtad de los individuos hacia las reglas del juego que han sido 26 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Juan Manuel Alcocer González lógico, con un notable impacto en la realidad económica. Y todo ello se ha dado en el contexto de la empresa. La revolución, de la cual somos testigos, ha acercado a los consumidores y ha colocado, igualmente, en una situación de contacto instantáneo a las empresas en cuanto a su disponibilidad de insumos. Todo esto está colaborando, de manera cada vez más significativa, al logro de mayor productividad, y ello ha influido, de manera obvia, en la competitividad de las empresas y de los países. LA IMPORTANCIA DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA PARA LAS EMPRESAS Por mucho tiempo, los estudiosos de los procesos económicos han destacado el rol de la innovación en el crecimiento económico de los países y en la competitividad de las empresas. El visionario economista Joseph Schumpeter ya proponía a principios de siglo que el crecimiento económico estaba basado en “destrucciones creativas”, que fue el término que acuñó para referirse a la innovación tecnológica. Para Schumpeter, eran estas “destrucciones creativas”, y no la dotación de factores productivos como lo indicaba la economía clásica, las principales responsables del crecimiento económico. En rigor, sin una innovación sostenida, la tasa de crecimiento de la productividad en una economía queda limitada al crecimiento de los factores de producción y ello, por supuesto, no resulta suficiente para satisfacer las crecientes demandas. Dado que el crecimiento de la productividad es el principal motor de la prosperidad de un país, una situación de ausencia de innovación generará, tarde o temprano, un estancamiento en el desarrollo del país. Por el contrario, un aumento en la capacidad innovadora de un país genera un aumento en su prosperidad. Michael Porter, Profesor de la Escuela de Negocios de la Universidad de Harvard y que ha estudiado en profundidad este tema, muestra en un estudio reciente la relación entre el número de patentes per cápita, tomado como una medida de innovación, y su efecto en el pro- Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 ducto per cápita de un país. Estos postulados a nivel nacional son aplicables al nivel de las empresas, lo cual se ha hecho hoy más evidente dado que el concepto moderno de innovación no sólo se refiere a la ciencia y la tecnología básica, sino a un concepto más amplio de transformar conocimiento en nuevos productos, procesos o servicios. La tecnología ayudará, igualmente, a reducir costos de producción como también al desarrollo de nuevos productos y todo ello, evidentemente, redunda en un mayor grado de competitividad y, por ende, de una mayor perspectiva de crecimiento. Debemos entender, entonces, que la innovación moderna exige de un adecuado desarrollo tecnológico y científico que, vinculado al mundo de la empresa, debe emerger de una inteligente investigación de las necesidades de los clientes, del aporte innovador que pueden hacer los proveedores, como también otros actores de la denominada cadena del valor. Es esta situación la que hoy está llevando a un cambio en las estructuras clásicas de las organizaciones, el cual busca generar una circunstancia en la que el aporte de los científicos signifique la diferenciación que defina la competitividad de la empresa. Se concluye, entonces, que el mundo contemporáneo al reconocer la necesidad de la innovación en la búsqueda de mayor competitividad ha abierto muy interesantes espacios para un encuentro entre la ciencia, la tecnología y la empresa. Pero, además, debe señalarse que la innovación ocurre dentro de un contexto nacional lo cual exige de estímulos y resguardos para la innovación. Así entonces, el fomento de ésta requiere de un nivel de educación, de un talento científico tecnológico, de una protección intelectual, además de empresas que fomenten, sistemáticamente, la innovación. Aquí surge, entonces, como un aspecto concreto de nuestra realidad, el bajo nivel de investigación y de desarrollo que se realiza al interior de las compañías y ello es el resultado de la no presencia de los 27 �La ciencia y la empresa estímulos requeridos. En algunos países latinoamericanos, las empresas financian sólo entre el 20% y el 25% del gasto de investigación y desarrollo que se realiza en el país. Lo cual contrasta notablemente con lo que ocurre en el mundo: en Asia el 70% y en Estados Unidos el 80%. Todo esto se refleja en el caso de nuestro país, el gasto en investigación y el desarrollo alcanza a mucho menos del 1% del PIB, lo cual hace una gran diferencia con países industriales que destinan a esta tarea más del 2% de un producto que, por lo demás, es sustancialmente más alto. La necesidad de investigación y desarrollo para efectos del crecimiento, se observa en el siguiente cuadro: Zona del mundo % mundial del PIB % % mundial del mundial de gasto en I+D publicaciones Unión Europea 27.6 27.6 31.5 USA 24.5 39.0 35.3 Latinoamérica 4.4 0.9 1.5 India 3.9 1.7 2.1 Israel 0.2 0.3 1.0 Japón 10.0 15.9 8.1 De ese cuadro es posible concluir que existe casi una correlación perfecta entre: gasto en investigación y desarrollo, y crecimiento en el producto; lo cual no debería sorprendernos desde el momento en que dicho gasto implica un importante potencial de crecimiento en la productividad. Ante esta realidad cabe formularse la pregunta si es de competencia de las empresas dedicarse a la tarea de la investigación y desarrollo para efectos de la innovación tecnológica. La respuesta es eminentemente afirmativa, lo cual no implica que ésta caiga estrictamente 28 al interior de una específica compañía. La configuración de consorcios y, todavía más importante, la vinculación con la universidad para el cumplimiento de estas tareas específicas, debiera surgir como una inminente necesidad para efectos de fortalecer la investigación y desarrollo, tendiente al logro de la innovación tecnológica, en la cual, como lo hemos dicho, se sustenta una parte significativa de la competitividad de una empresa. POLÍTICA TECNOLÓGICA Surge, entonces, la pregunta de si debe existir una política tecnológica y, una vez evaluada la conveniencia, deben definirse aspectos tan importantes como las siguientes: ¿Quién debe sostener la investigación básica? ¿Cómo influye el régimen de apropiación respecto de la innovación? ¿Qué debiera hacerse para incentivarla? ¿Deben existir sectores de privilegio para efectos de la investigación? ¿Cuál debiera ser el rol de posibles acuerdos entre gobierno, universidades y empresas? No cabe duda que responder estas preguntas excede este artículo. Sin embargo, debemos plantear que en materia de innovación tecnológica es necesaria una coordinación que potencie las tareas que en ese campo realizan el gobierno, las empresas y las universidades o centros de investigación. La motivación por el desarrollo tecnológico debe contar con instrumentos legales que por la vía de las patentes, los derechos de autor y la custodia de los secretos industriales, resguarden o garanticen la debida apropiación de los beneficios de la innovación. Por último, la política tecnológica debiera definir si ésta debe orientarse más en el campo de los procesos productivos, como fue el caso de Japón, o bien, por la vía de los productos, como ha sido el caso de los Estados Unidos. No cabe duda que del punto de vista de la apropiación, la tecnología de procesos tiene un carácter más permanente que aquella referida a la tecnología de productos, que puede ser más fácilmente copiada en el mercado. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Juan Manuel Alcocer González UN SISTEMA INSTITUCIONAL PARA LA INNOVACIÓN Una pregunta que surge con frecuencia es ¿por qué algunas naciones son más innovadoras que otras? La respuesta requiere aislar aquellos factores que influyen la habilidad de las empresas de un país, para identificar el valor económico de nuevos productos, servicios y procesos y desarrollarlos en forma comercial. Llegamos así al tema de la necesidad de un sistema nacional de innovación que podríamos definir como aquel que está integrado por los actores del proceso creativo que, en el ámbito de una nación, se interrelacionan con el fin de llevar adelante un proceso de innovación. ¿Quiénes son los actores? Las empresas, los institutos de investigación, las universidades y el gobierno, en sus funciones de regulador, de comprador de insumos y, por sobre todo, en su rol en cuanto a orientar las políticas económicas, comerciales, el sistema educacional y, por último, los clientes y los proveedores. De acuerdo al planteamiento de Michael Porter, las fuentes del crecimiento de la innovación y la productividad se encuentran en la interacción de cuatro áreas: • La presencia de recursos humanos especializados y de alta calidad. • Un contexto que estimule la inversión en activos suaves y duros, con intensa competencia local. • Presión de una sofisticada demanda doméstica. • La presencia de industrias relacionadas y de apoyo. La innovación envuelve mucho más que la sola ciencia y la tecnología. En el área de los recursos humanos, la búsqueda de la innovación incluye: recursos humanos de alta calidad, especialmente, en ciencia y tecnología; programas de investigación de frontera relevante para los tópicos industriales, un efectivo sistema para comunicar las mejores prácticas y la transferencia de conocimiento. En el área del contexto estratégico de la empresa y la competencia debe mencionarse la protección a la propiedad intelectual, Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 la apertura a la competencia internacional y una muy poderosa legislación antimonopolios. La protección a la propiedad intelectual estimula a la inversión en innovación, mientras que la apertura a la competencia internacional facilita el flujo de ideas y eleva la presión competitiva para un perfeccionamiento. Asimismo, una vigorosa política antimonopolios fortalece a la innovación, por la vía de estimular y preservar la competencia local. Sin embargo, aún con los recursos humanos de alta calidad y la competencia interna, la actividad innovativa sufrirá, a menos que las condiciones de la demanda doméstica también provea señales tempranas respecto a necesidades existentes y futuras, así como una realidad de clientes exigentes que presionen a las empresas para mejorar. Elevando los requerimientos a través de «su elección», los clientes exigentes dirigen las actividades de comercialización hacia las mejores tecnologías y crean un fuerte estímulo para la innovación de mercados. Así también, la presencia de una fuerza de trabajo tecnológicamente sofisticada contribuye a crear clientes exigentes. Lo mismo lo hace un ambiente de regulación que facilita la innovación. Finalmente, el ambiente para la innovación incluye a 29 �La ciencia y la empresa los proveedores y a las industrias relacionadas. Todo esto incentiva el flujo de ideas y provee las habilidades y capacita para poner las innovaciones en práctica. Un sistema de esta naturaleza crea toda una compleja red de intercomunicación en materia tecnológica, lo cual, evidentemente, colaborará a un sistema que en su dinámica competitiva estimulará en forma sostenida el alcanzar mayores niveles de productividad. Para la empresa resulta evidente la necesidad de la investigación científica. Sin embargo, ella en nuestra perspectiva, debiera focalizarse de preferencia en los ámbitos en los cuales tenemos fortalezas ganadas, como son los campos forestales, agrícolas, pesqueros y mineros, donde lo importante es agregar un valor que le dé una característica diferenciadora a los procesos y productos que hoy se observan en el área de los recursos naturales. Podemos entonces, hablar de una infraestructura de innovación, la cual debería incluir a lo menos los siguientes aspectos: • Inversión en investigación básica y en sectores de competencia. • Agregar niveles de educación en la población. • Un pool de científicos en ingeniería. • Infraestructura de información y comunicación. • Protección a la propiedad intelectual. • Política de impuestos para estimular la investigación y desarrollo a nivel de las empresas. • Fuentes de capital de riesgo. • Apertura al comercio internacional y a la inversión internacional. RECOMENDACIONES Concluyamos entonces con algunas recomendaciones de políticas que colaboren a estimular el acercamiento entre las ciencias y las empresas. 1. Imperiosa necesidad de mejoramiento de la educación básica y media que, además de los contenidos adecuados, permita despertar en el niño y en el joven una actitud hacia la innovación. Para ello 30 es absolutamente indispensable, un proceso de formación de profesores que puedan desarrollar su vocación de docencia en un ambiente que estimule su acción del traspaso de conocimiento, reconociendo que ése es el activo más importante en el mundo contemporáneo y que tal vez, sólo sobre él se puede construir un destino de prosperidad. Ese proceso educativo debe, igualmente fortalecer una actitud emprendedora, que reconozca la presencia de riesgos, propios a la existencia humana. 2. Se requiere de una revisión de la política financiera para estimular la estructura del capital de riesgo, el cual ha hecho posible que en Estados Unidos, prácticamente, el tema de la innovación haya adquirido los caracteres de una verdadera industria. El capital de riesgo ha sido la fuente de financiamiento para desarrollar proyectos vinculados a la tecnología y a sus aplicaciones en el campo de la empresa. Un paso siguiente, que debiera constituir un estímulo a los flujos de capital de riesgo, es la iniciativa de eliminar los impuestos a la ganancia de capital que, en ningún caso, debiera discriminar entre los nacionales y los extranjeros. 3. Establecer mecanismos de incentivos tributarios que hagan posible a las empresas contratar científicos para la realización de proyectos definidos. Un financiamiento conjunto abriría expectativas insospechadas para una alianza ciencia-empresa, de la cual se derivarían resultados altamente ventajosos para el país. Este incentivo tributario tiene su justificación en cuanto a las externalidades que genera un proceso de innovación en ciencia y tecnología que, como tal, es percibido por toda la sociedad. En esa misma perspectiva estimo conveniente proponer la constitución de un fondo especial con aportes públicos y privados destinado a financiar exclusivamente estudios superiores de postdoctorado en la referencia de proyectos específicos definidos de manera conjunta. Como Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Juan Manuel Alcocer González del 2%, lo que implica una cifra mínima de US$1.400 millones. El aporte de las empresas a ese gasto debiera subir del 20% a no menos del 60%. Para hacer realidad este logro, una vez más, la política de incentivos tributarios resulta indispensable. COMENTARIOS FINALES complemento a dicho estudio superior, el científico beneficiado debería asumir el compromiso de una asesoría directa por un período determinado de tiempo. 4. El Estado debe continuar impulsando y perfeccionando los mecanismos de apoyo público al desarrollo científico tecnológico, sobre la base de fondos concursables, mayormente focalizados en la demanda de investigación, originada por las propias empresas. Asimismo, debe definir normas que fortalezcan el derecho de propiedad intelectual. 5. A nivel de las empresas, se debe estimular la investigación mediante la contratación de jóvenes profesionales que, animados por un interés de carácter científico o tecnológico, puedan desarrollar al interior de empresas, debidamente seleccionadas, tesis de grado, bajo la conducción de profesores guía. 6. Estimular que en el nivel de las empresas existan contactos de carácter interregional, que hagan posible detectar y conocer las opciones de investigación conjunta que pudieran realizarse. 7. Proponer elevar el gasto global de investigación y desarrollo de un nivel del 0.7% a un nivel del orden Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 Concluimos con la idea de que una política de innovación tecnológica debiera tener como uno de sus objetivos principales el aumento de la competitividad; ello implica, por una parte, generar el entorno adecuado y, por la otra, tener conciencia de que una política de innovación es una parte de la política económica, en la cual inciden aspectos de educativos, financieros institucionales, tanto nacionales como internacionales. El bienestar de los países depende, hoy en día, en un mayor grado de los avances en la tecnología, lo cual implica que es necesario dedicar mayor atención al establecimiento de mecanismos de coordinación entre los actores principales. Es aquí donde se encuentra la justificación y necesidad de la colaboración estrecha entre las Universidades, las instituciones de ciencia y tecnología y el mundo de las empresas. La primera educando los talentos, la segunda explorando los caminos de la innovación y la tercera forjando la capacidad emprendedora. Con el propósito de mejorar la capacidad competitiva de nuestro país, tenemos la obligación de definir formas de apoyo y de colaboración mutuas entre las universidades, los centros de investigación y desarrollo y las empresas. Sin embargo, la base de todo ello, y no está de más reiterarlo, radica por una parte, en el continuo perfeccionamiento del sistema educacional, que desarrolle y estimule la capacidad de innovación y, por la otra, en un marco de referencia que desarrolle y estimule la capacidad emprendedora empresarial. 31 �Uso del método científico experimental en los laboratorios de física de la FIME Gabriel Martínez A., Rogelio G. Garza R., Alfonso González Z.* ABSTRACT The development and application of a didactic methodology based on the Scientific Method for the Physics Laboratory is presented in this work. The results of a survey among the students show that this methodology is considered the most useful for their future professional development. The positive feedback provided by both students and teachers encourage the adoption of this methodology in other laboratories. Keywords: physics, education, laboratory, scientific method. INTRODUCCIÓN La educación científica no debe limitarse a ser la introducción en los cursos sino que, además, ha de acercar al estudiante a los métodos y procedimientos del trabajo científico. Las prácticas de laboratorio de Física pueden y deben constituir un momento propicio para que el estudiante se apropie de las herramientas metodológicas que necesitará en el futuro, tanto para enfrentar actividades de la carrera, como tareas de su actividad profesional, en una sociedad del siglo XXI donde se exige de cada profesionista, una actitud científica. El presente trabajo tiene como objetivo mostrar algunos resultados obtenidos de la aplicación del Método Científico Experimental en las prácticas de laboratorio de Física, correspondientes a las materias de Mecánica Traslacional y Rotacional y a la de Ondas y Calor, de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. DESARROLLO En experiencias realizadas en varios países se pone de manifiesto que cada vez es más frecuente utilizar como guía los pasos del Método Científico Experimental.1 Algunos autores señalan la necesidad de cambiar el enfoque que se da al trabajo práctico proponiendo que los cursos de Física sean más orientados a dar una imagen más real de la naturaleza del trabajo científico.2 Otros autores destacan la necesidad de realizar las prácticas de diferentes tipos, desde “experiencias ilustrativas” hasta “investigaciones” diseñadas para que los estudiantes resuelvan problemas utilizando estrategias científicas.3 Es indiscutible que es una necesidad que al estudiante se le eduque en los métodos para desarrollar investigaciones científicas, tomando en cuenta las necesidades de nuestra sociedad y, las cada vez mayores, exigencias para los futuros graduados. En nuestro criterio las prácticas deben ser guiadas por los pasos del Método Científico Experimental, que sin ser una receta, le permite al estudiante una orientación de cómo debe desarrollar el trabajo para obte* 32 Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, UANL. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Gabriel Martínez Alonso, Rogelio G. Garza Rivera, Alfonso González Zambrano ner determinada regularidad y verificar cierta hipótesis planteada por él mismo. Para los fines de este trabajo tomaremos como pasos del método4 los siguientes: 3. El trabajo en pequeños grupos, con discusiones y elaboraciones conjuntas (aprendizaje colaborativo), pero manteniendo una responsabilidad individual. 1) Planteamiento del problema a investigar. 4. Enfocar las actividades de tal manera que el estudiante pueda «construir» sus propios conocimientos. 2) Formulación de la hipótesis. 3) Diseño del experimento, para comprobar la hipótesis 4) Desarrollo del experimento (observación y mediciones). 5) Elaboración de datos del experimento. 6) Obtención de conclusiones (se cumplió o no la hipótesis planteada). 7) Informe, oral y escrito, de la investigación realizada. Es importante destacar que este no es el único esquema de los pasos del Método Científico Experimental que puede plantearse, pero consideramos que es el indicado para que los estudiantes no relacionados con el mismo, puedan comprender de primera instancia las fases más importantes de una investigación. La forma concreta de desarrollar las prácticas debe hacerse teniendo en cuenta las tendencias modernas para la enseñanza de las Ciencias y la Física en particular, basadas en la mayoría de los casos en la tendencia constructivista,5 influenciada por aspectos de la pedagogía soviética cuyo más reconocido exponente es el psicólogo soviético L. Vigotsky. Entre los aspectos más importantes introducidos por esta tendencia podemos señalar: 1. Darle la posibilidad al estudiante de expresar sus propias ideas y concepciones, que pueden ser o no correctas. 2. La participación activa del estudiante en el proceso de enseñanza aprendizaje. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 Muchos autores de trabajos dedicados a ejemplificar aplicación de estas recomendaciones, nos dan algunas vías para lograr su realización en la práctica docente. Saunders,6 por ejemplo, señala que algunas de estas vías pueden ser el desarrollo de laboratorios de tipo investigativo, donde no hay métodos recetados ni procedimientos preestablecidos para explorar el fenómeno estudiado, donde se permite pensar en voz alta, formular hipótesis alternativas, diseñar experimentos para comprobar estas hipótesis, etc. El diseño de las prácticas, en nuestro caso, fue realizado de forma tal que al estudiante se le informa el problema que tiene que resolver (primer paso del Método) luego, como base orientadora de la acción, se le indican los pasos del método mencionados anteriormente. Teniendo en cuenta que los estudiantes no conocen algunos de los conceptos empleados (hipótesis, problema, etc.) se les proporciona una orientación breve de qué se requería de ellos en cada paso. Luego de ésto se les permite trabajar en pequeños equipos (4 ó 5 estudiantes), para que realicen los siguientes pasos del método. La primera tarea que debían resolver en el equipo era plantear la hipótesis que diera respuesta a la interrogante planteada y que además serviría de guía de trabajo a realizar. Con el planteamiento de hipótesis se busca que los estudiantes: • Pongan en evidencia sus preconcepciones. • Comprueben los conocimientos, sobre el tema estudiado. • Desarrollen el razonamiento, el análisis y la síntesis. • Desarrollen habilidades de solución de problemas. Para la formulación de las hipótesis los equipos de- 33 �Uso del método científico experimental en los laboratorios de física de la FIME ben trabajar en conjunto. Luego de formuladas las hipótesis el equipo debe diseñar el experimento para la comprobación de la misma. El diseño del experimento permite desarrollar una serie de habilidades, como: • Identificación de variables significativas para una situación. • Selección de instrumentos y métodos de medición. • Consolidación de conocimientos teóricos y su eva- luación a través de situaciones experimentales. • Vinculación con los objetivos del ingeniero, pues una de sus funciones es diseñar equipos e instalaciones. Por otra parte, aquí se provoca la necesidad de realizar una u otra medición y por tanto ya no se da el caso de estudiantes que no saben por qué están midiendo tal o cual magnitud, ya que son ellos mismos los que diseñan el esquema de medición. Durante toda esta parte del trabajo el profesor se limita a recorrer los puestos y responder a las interrogantes que le planteen los estudiantes tratando de intervenir lo menos posible. Si alguno de los equipos está detenido en algo, se le puede hacer alguna pregunta sugestiva que les permita continuar el trabajo. No dar demasiadas orientaciones y limitar su intervención a veces resulta difícil para los profesores acostumbrados a decirlo «todo», pero al final resulta mucho más provechoso dejar que el estudiante piense por sí mismo lo que desea «investigar» y cómo piensa hacerlo. plan de introducción de Metodologías de aplicación del Método Científico Experimental, en las prácticas de laboratorio de Física de la FIME, comenzando por el laboratorio de Mecánica Traslacional y Rotacional. En el primer semestre de la aplicación se desarrolló el trabajo de preparación del material escrito de Mecánica Traslacional y Rotacional, que incluye el manual para los estudiantes y un manual de apoyo para los maestros. Estos materiales fueron confeccionados teniendo en cuenta la opinión de los maestros de la academia de dicha materia y su experiencia en la impartición del laboratorio. El planteamiento de las prácticas se hace, siempre que es posible, partiendo de enfrentar al alumno a un problema que debe resolver, en muchos casos un problema de tipo práctico y vinculado con el perfil de Ingeniería. Este puede ser por ejemplo valorar la eficiencia de un sistema mecánico de poleas, determinar la velocidad de rotación de una polea que guía una banda transportadora u otro. Luego se le pide a los alumnos que, en trabajo conjunto con su equipo, formulen una hipótesis posible de respuesta al problema planteado. Aquí se trata de explorar las ideas que tienen los alumnos sobre estas situaciones físicas y ade- Se ha visto entonces como en este diseño de prácticas, se tienen en cuenta las recomendaciones dadas en la tendencia constructivista de permitir al estudiante expresar sus ideas, a través de la formulación de hipótesis, de tener una participación activa, ya que no es guiado constantemente por el profesor, de trabajar en pequeños grupos para desarrollar la práctica y de construir sus propios conocimientos a través de los resultados que logre en la ejecución del trabajo experimental. Desde agosto de 2000 se empezó a desarrollar un 34 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Gabriel Martínez Alonso, Rogelio G. Garza Rivera, Alfonso González Zambrano En el caso del laboratorio de Ondas y Calor, la metodología utilizada fue la misma, con la característica de que en este laboratorio se tratan temas diversos y el equipo utilizado es muy variado. Por ello en este caso se realizaron una serie de seminarios antes de cada ciclo de prácticas donde se les brindó a los maestros la información necesaria para desarrollar cada práctica y se les indicó la forma de operar con el equipamiento disponible en el laboratorio. De la misma forma que se realizó en el semestre anterior se confeccionó un material para los maestros con la información necesaria. Después de un año de aplicación de este método en el laboratorio de Mecánica Traslacional y Rotacional, que por segunda vez aplicó la metodología descrita, y el laboratorio de Ondas y Calor, que lo aplicó por primera vez, era necesario realizar una evaluación de los resultados obtenidos sobre todo para valorar la opinión de los estudiantes en cuanto al método descrito. Se debe señalar que en el laboratorio de Ondas y Calor hubo contratiempos con algún equipamiento, lo cual dificultó la aplicación de la metodología en la forma planeada. La práctica de Sonido no se pudo efectuar por faltar el equipo. EVALUACIÓN DE LOS ESTUDIANTES Para evaluar la percepción de los estudiantes acerca de la metodología aplicada en las prácticas de laboratorio se aplicó una encuesta a estudiantes de ambas asignaturas. En el caso del laboratorio de Mecánica Traslacional y Rotacional se tuvo una muestra de 153 estudiantes y en el caso de Ondas y Calor la muestra fue de 317 estudiantes, que corresponden a un 12% y un 25% del total de estudiantes en cada laboratorio. La encuesta aplicada se diseñó con el objetivo de evaluar: • El tipo de práctica desarrollada, por los estudian- tes, de acuerdo a su criterio. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 • Su papel durante la práctica. • El procedimiento seguido para la formulación de hipótesis. • El tipo de práctica que considera más útiles. • La contribución del laboratorio al aprendizaje de la Física. Al aplicar la encuesta a estudiantes de las dos asignaturas se pudo realizar una comparación de resultados entre ellas, así como entre los diferentes turnos de clase. El siguiente gráfico muestra los resultados en % acerca de la percepción que tienen los alumnos del tipo de prácticas que desarrollaron, en las dos asignaturas. Se plantearon al alumno 4 opciones de respuesta: A) Seguir detalladas instrucciones que le ha dado el profesor. B) Aplicar el Método Científico Experimental. C) Trabajar según las instrucciones dadas en un manual. D) Ninguna de las anteriores. Mec Trasl Tipo de prÆ ctica Ondas Cal 54.2 60.0 50.0 % respuestas más fomentar el trabajo en equipo. 36.0 40.0 30.0 20.0 22.9 16.1 36.9 19.6 11.0 3.3 10.0 0.0 Instruc Prof. Aplicar MCE Instruc. Manual Ninguna anteriores Se observa que en Mecánica Traslacional y Rotacional el 54.2 % de los encuestados plantea que realizó las prácticas aplicando el Método Científico Experimental, mientras que en Ondas y Calor solamente el 36 % da esta respuesta. En el laboratorio de Ondas y Calor la mayoría (36.9 %) responde que siguió instrucciones del manual. Preocupa el hecho que en Ondas y Calor un 11 % de las respuestas es «Ninguna de las anteriores», lo que indica que un número 35 �Uso del método científico experimental en los laboratorios de física de la FIME de alumnos no pudo identificar el tipo de práctica que estaban realizando. La pregunta 2 se refería a la valoración, por parte de los estudiantes, de su papel en el trabajo de laboratorio. Se daban 4 opciones de respuesta: 70.0 64.1 60.0 49.8 Las respuestas dadas en % del total de las muestras se ofrecen en la tabla siguiente. 50.0 40.0 30.0 20.0 23.3 22.2 13.6 M e c á ni c a Tr a n s l . y Rot. O nd a s y C alor P asi vo 9.8 10.7 Observador 36.6 33.1 A cti vo 41.2 39.4 Investi gador 12.4 16.7 Se observa que el % de respuestas de activo es mayoría en ambos laboratorios aún cuando todavía alrededor de un 10 % de los encuestados plantea que su trabajo fue pasivo, lo cual es elevado. Asimismo el % de respuestas de observador es también elevado. Debe trabajarse más en lograr aumentar el trabajo activo o investigador de los estudiantes en los laboratorios. La tercera pregunta estaba referida al procedimiento utilizado para formular hipótesis durante las prácticas. Se incluía una posible respuesta de «Nunca Formulé Hipótesis», para vincularla con aquellos alumnos que no hubieran aplicado el Método Científico Experimental. Las respuestas posibles eran: 36 Hacía una suposición. Pensaba en mis conocimientos anteriores. Nunca formulé hipótesis. Discutía con mi equipo de trabajo y entre todos la formulábamos. 13.2 11.1 10.0 A) B) C) D) Mec Trasl Formulaci n de hip tesis Ondas Cal Pasivo. Observador. Activo. Investigador. % respuestas A) B) C) D) Siendo las respuestas deseables la D, destacando el carácter de trabajo en equipo, y la B para aquellos que trabajaron solos. Las respuestas se muestran en el siguiente gráfico. 2.6 0.0 Suposici n Conoc. Anteriores Nunca formul Disc. Equipo Puede concluirse que en el laboratorio de Mecánica Traslacional y Rotacional la mayoría de los estudiantes (64.1 %) formuló las hipótesis utilizando el trabajo en equipo, mientras que en Ondas y Calor este resultado es menor (49.8 %). Preocupa el hecho de que en el laboratorio de Ondas y Calor, un 13.2 % de los estudiantes responde nunca haber formulado hipótesis, lo cual puede estar relacionado con el 11 % de los estudiantes que en la pregunta 1 no pudieron identificar el tipo de práctica que realizaron. Estos resultados son un indicativo de que en determinados grupos, de este laboratorio, no se aplicó la metodología del Método Científico Experimental. En la pregunta 4 se pide al estudiante que responda qué tipo de prácticas considera más útil para su desarrollo profesional. Aquí se trata de obtener la opinión del estudiante acerca del tipo de práctica que está acostumbrado, que más le agrada y si realmente pudo apreciar la utilidad de las prácticas desarrolladas con esta metodología. Las respuestas posibles eran: A) Aquellas en las que me dicen todo lo que debo hacer. B) Las que me dan una lista detallada de instrucciones a cumplir. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Gabriel Martínez Alonso, Rogelio G. Garza Rivera, Alfonso González Zambrano C) En las que me proponen un problema y me piden piense cómo resolverlo, aplicando el Método Científico Experimental. D) Otras. Las dos primeras respuestas se refieren a un tipo tradicional de las prácticas donde se le dan al estudiante las instrucciones detalladas de lo que debe realizar. La respuesta C corresponde al Método Científico, partiendo de un problema al que debe dar solución. Las respuestas obtenidas en % del total de la muestra, se ofrecen en la tabla siguiente. Mecáni cOndas y a Trasl. y calor Rot. D i cen todo 0 2.5 Li sta detallada 6.5 10.1 Propone problema y apli ca el método ci entífi co 92.8 77.9 Otras 0.7 promiso de continuar la aplicación de esta metodología en laboratorios de materias futuras. Por último se evaluó la opinión de los estudiantes en cuanto a la contribución del laboratorio a su aprendizaje de la Física, dándole las posibles respuestas en: A) B) C) D) Extraordinariamente. Mucho. Poco. Nada. Las respuestas dadas se muestran en el gráfico siguiente, de donde se puede concluir que si bien en ambas materias la mayoría consideró que el laboratorio contribuyó mucho a su aprendizaje de la Física, en el caso de Ondas y Calor se presenta que un 42 % de los encuestados consideró que el laboratorio contribuyó poco o nada a su aprendizaje, lo cual es un porciento elevado, mientras que en Mecánica Traslacional y Rotacional este resultado fue sólo de un 27.5 %. Mec Trasl Contribuci n del lab. al aprendizaje Ondas Cal 9.5 70.0 62.7 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 % respuestas 60.0 Es muy alentador que en la mayoría de los casos las respuestas de los estudiantes coinciden que las prácticas más útiles para su desarrollo profesional, son aquellas en que plantean la aplicación del Método Científico. En el laboratorio de Mecánica Traslacional y Rotacional esta respuesta es de un 92.8 % y en el de Ondas y Calor de un 77.9 %. En este último debe recordarse que la aplicación del Método fue reportada solamente por el 36 % de los estudiantes, lo que parece indicar que aún cuando no todos aplicaron el Método Científico, hay estudiantes que prefieren este tipo de actividad. Obsérvese además que en el caso de Mecánica Traslacional y Rotacional ningún estudiante responde que las prácticas en las cuales le dicen todo lo que debe hacer son las más útiles y sólo el 0.7 % responde que prefiere otras prácticas. El resultado de esta pregunta es muy alentador y plantea un com- 52.1 50.0 40.0 34.7 30.0 21.6 20.0 10.0 9.2 5.9 5.7 7.3 0.0 Extraordinario Mucho Poco Nada En el caso de Mecánica un 71.9% consideró que la contribución a su aprendizaje fue mucha o extraordinaria y sólo un 5.9 % valoró nula la contribución. Podemos relacionar este resultado con la aplicación más efectiva del Método Científico en el Laboratorio de Mecánica Traslacional y Rotacional. Este aspecto puede considerarse como una motivación más para la aplicación de este método en las prácticas de laboratorio, pues cuando se le da más in- 37 �Uso del método científico experimental en los laboratorios de física de la FIME dependencia al estudiante es cuando más útil resulta la actividad para su aprendizaje. 3) Formulación de hipótesis: A) Hacían una suposición. 12.5 % B) Pensaban en sus conocimientos EVALUACIÓN DE LOS MAESTROS Con el objetivo de conocer la opinión de los maestros que impartieron las clases de laboratorio se realizó una encuesta de opinión entre 8 maestros de Mecánica Traslacional y Rotacional y Ondas y Calor. Se le pidió su opinión sobre 4 aspectos similares a la encuesta de los estudiantes. Los resultados se muestran a continuación, con el % de las respuestas en cada caso: 1) Tipo de práctica desarrollado: A) Siguiendo detalladas instrucciones. 37.5% B) Observador. 25 % C) Activo. 25 % D) Investigador. entre todos la formulaban. 37.5 % 12.5 % 75 % 4) Prácticas que considera más útiles para el desarrollo profesional de sus estudiantes: A) Aquellas en las que le dicen todo 0% B) Las que le dan una lista detallada 12.5 % C) En las que le dan un problema y les piden resolverlo con el MCE 12.5 % 0 D) Discutían con su equipo y de instrucciones a cumplir. 62.5% 2) Trabajo de los estudiantes: A) Pasivo. C) Nunca formularon hipótesis. lo que debe hacer. B) Aplicando el Método Científico Experimental anteriores. % D) Otras. 87.5 % 0% Como se observa, las opiniones de los maestros coincide con las de los alumnos , la mayoría plantea que: (1) desarrolló las prácticas siguiendo el Método Científico, (2) evalúan el papel de sus estudiantes entre Investigador y Activo, (3) formulaban las hipótesis en discusión con sus compañeros y (4) consideran las prácticas más útiles para el desarrollo profesional de los estudiantes las que aplican el Método Científico a partir de un problema dado. Preocupa todavía el hecho que un 12.5 % de las respuestas (3) plantea que no se formularon hipótesis y también consideran como las prácticas más útiles (4) aquellas en las que se dan detalladas instrucciones a seguir por los estudiantes. Entre los criterios planteados por los maestros están: 1) Brigadas con un excesivo número de estudiantes lo cual dificultaba el trabajo. 38 Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Gabriel Martínez Alonso, Rogelio G. Garza Rivera, Alfonso González Zambrano 2) Aún los estudiantes tienen problemas con los conocimientos elementales para el desarrollo del trabajo del laboratorio. 3) El manejo del equipo a veces resulta dificultoso. 4) Continuar con los cursos de capacitación a maestros. En general se puede evaluar que la aceptación de los maestros al método de impartición de las prácticas de laboratorio es buena y en algunas encuestas plantean continuar con el método en los siguientes cursos. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Teniendo en cuenta la información presentada podemos llegar a las siguientes conclusiones: 1) La mayoría de los estudiantes desarrollaron las prácticas de laboratorio siguiendo una metodología acorde con el Método Científico Experimental. 2) La opinión de los estudiantes en cuanto al tipo de prácticas que considera más útiles coincide en ser las del tipo de plantearles un problema a resolver aplicando el Método Científico. 3) Es necesario fortalecer aún más el trabajo en esta dirección en ambos laboratorios. 4) Los maestros coinciden con los estudiantes que este tipo de prácticas de laboratorio es más útil para el desarrollo profesional de los estudiantes y se continúe con su aplicación. 5) Debido a lo anterior se recomienda continuar con el seguimiento de esta aplicación en los laboratorios de Mecánica Traslacional, Ondas y Calor, Electromagnetismo y Física Moderna. 6) Implementar el Método Científico Experimental en todos los laboratorios de nuestra Facultad. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 REFERENCIAS 1. García Barros S., Martínez Losada C. y Mondelo Alonso M., “Hacia la Innovación de las Actividades Prácticas desde la Formación del Profesorado”, Enseñanza de las Ciencias, Vol. 16, No. 2, 1998, 353 – 366. 2. Hodson D., “Laboratory work as scientific method: three decades of confusion and distortion”, J. of Curriculum Studies, Vol. 28, No. 2, 1996, 115 – 135. 3. A.H. Johnstone and A. Al-Shuaili, “Learning in the laboratory; some thoughts from the literature”, U. Chem. Educ., No. 5, 2001, 42 – 51. 4. Riveros H., Rosas L., “El Método Científico aplicado a las Ciencias Experimentales”, Ed. Trillas, México, 1991. 5. Crowther D.T., Editorial, Electronic Journal of Science Education, Vol. 2, No. 2, December 1997. 6. Saunders W. “The constructivist perspective: Implications and teaching strategies for science”, School Science and Mathematics, 92 (3) 1992, 136 . 141. 39 �Algunas aplicaciones de los plásticos en las industrias del empaque y automotriz Carlos A. Guerrero S., Virgilio A. González G.* ABSTRACT The role of plastic materials in the packaging and automotive industries is commented. Specific applications such as poly(ethylene-terephtalate) as gas barrier on the soft-drink bottle industry and low density polyethylene on the flexible packaging industry are presented. The use of polypropylene, high density polyethylene and polyamides are also mentioned. Keywords: plastic, packaging industry, automotive industry INTRODUCCIÓN Plásticos, palabra que ya desde el Siglo XIX se utilizaba como adjetivo para denotar cualquier material, natural o sintético, con la capacidad de ser moldeado o formado;1 en la actualidad conserva su significado, sólo que ahora hace referencia a cierto tipo de materiales sintéticos conocidos como Polímeros. Este término, utilizado por primera vez por Berzelius en 1832 para distinguir substancias con igual composición pero propiedades diferentes,2 en nuestro uso contemporáneo se refiere a macromoléculas formadas por un número elevado de unidades repetitivas conocidas como meros.3 En nuestros días y de acuerdo a lo anterior, se puede considerar a los plásticos como polímeros o macromoléculas sintéticas capaces de ser moldeadas por algún proceso de manufactura. En la industria del empaque, las nuevas generaciones están acostumbradas a ver embutidos, jamones, quesos, carnes, frituras, pan, y un sinfín de alimentos empacados en plástico. De igual manera, las bebidas gaseosas, aceites, aderezos, agua purificada, pastillas, y otra gran cantidad de artículos se distribuyen en envases de plástico, ver figura 1. ¿Y qué decir de la industria automotriz? En un pasado próximo, mientras más accesorios metálicos cromados tuviese un coche, 40 Fig. 1. Ejemplos de productos envasados o empacados en plástico. más espectacular. En efecto, carrocería, defensas, accesorios diversos, todos ellos metálicos haciendo del auto un vehículo pesado y con consumos energéticos considerables. Hoy, al transitar por las avenidas de la ciudad, vemos cómo los plásticos han sustituido ampliamente a los metales en los vehículos modernos. Teniendo en mente lo anterior, se plantea como objetivo de este escrito el comentar algunas aplicaciones típicas de los plásticos en las industrias del empaque y automotriz. TERMOPLÁSTICOS Y TERMOFIJOS Retomando la definición de plástico, agregaremos que estos materiales, una vez que se transforman en producto final, son sólidos. Además, en alguna etapa * Doctorado en Ingeniería de Materiales, FIME-UANL. E-mail: cguerrer@ccr.dsi.uanl.mx Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Carlos A. Guerrero Salazar, Virgilio A. González González de su manufactura, se deformaron mediante flujo. Precisamente, dependiendo de su respuesta a la aplicación de una carga térmica y mecánica podemos clasificar a los plásticos en dos tipos: termoplásticos y termofijos. Estados Unidos en el año 2000, así como su aplicación principal. Tabla I. Venta total de polímeros termoplásticos en Estados Unidos en el año 2000.4 Los termofijos son polímeros que se pueden moldear o formar sólo una vez, ya que solidificados se vuelven infusibles e insolubles. Lo que sucede en este ciclo único de calentar-deformar-moldear es de que el material polimérico sufre una reacción química de entrecruzamiento (curado, vulcanizado, reticulado), formándose redes tridimensionales que impiden que el polímero vuelva a fluir al aplicársele una carga térmica. El material de inicio puede ser un polímero que se entrecruzará durante el ciclo, o bien monómeros que se transformarán en macromoléculas entrecruzadas al aumentar la temperatura. La desventaja en el uso de estos materiales estriba en la dificultad que presentan para reciclarlos. Ejemplos de termofijos, también llamados resinas, son: los fenólicos, los epóxicos, poliesteres no saturados, melamina, etc. Los termoplásticos son aquellos materiales poliméricos que bajo la acción de una carga térmica se reblandecen, pudiendo fluir al aplicarles una carga mecánica. Como fluidos, se pueden forzar, bajo presión, y alimentar un molde o pasar a través de un dado y así obtener su forma final. Al cesar la carga térmica se enfrían y solidifican. Para estos materiales se puede repetir varias veces el mismo ciclo, es decir, calentar-hacerlos fluir-alimentar un molde (pasar a través de un dado)-obtener un producto final, el cual no necesariamente tiene que ser igual al del ciclo anterior. Esta característica hace muy atractivos estos materiales, ya que propician su reciclado. Algunos ejemplos de termoplásticos importantes desde el punto de vista industrial son: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo (PVC), poliestireno (PS), politereftalato de etilen-glicol (PET), nylon (PA), etc. La Tabla 1 muestra el consumo de estos materiales en Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 Las aplicaciones que se comentarán en este trabajo utilizan en su mayor parte materiales termoplásticos. INDUSTRIA DEL EMPAQUE El empaque de un artículo cualquiera debe de cumplir al menos con dos objetivos: (a) debe de hacer atractivo el producto a la vista del consumidor. El artículo puede ser de muy buena calidad, pero para el cliente puede pasar desapercibido en el anaquel si el empaque no le llama la atención, (b) debe de proteger al producto del medio ambiente. En muchas ocasiones, un artículo de calidad se descompone por no haber sido empacado en las condiciones o con los materiales adecuados. Centrándonos en el cumplimiento de este último objetivo, se puede considerar al empaque como una barrera entre el producto y el ambiente, tal y como se presenta en la figura 2. 41 �Algunas aplicaciones de los plásticos en las industrias del empaque y automotriz Fig. 2. El empaque como protección del alimento contra el medio ambiente. Los plásticos se utilizan extensivamente como empaque flexible, semi-rígido y rígido, pero debido a su estructura química y morfológica, no todos protegen de la misma manera a los alimentos. Hay algunos que se constituyen en una barrera excelente a la humedad (polietileno de alta densidad), mientras que otros actúan mejor como barrera al O2 y al CO2 gaseosos, v.g., cloruro de polivinilideno, nylon, etileno-alcohol vinílico. Otros guardan el olor y el sabor del alimento empacado, v.g., poliacrilonitrilo, politereftalato de etilen-glicol. Sin embargo, pocos protegen del efecto oxidante de la luz solar. En ese orden de ideas, es claro que no se puede utilizar cualquier plástico para empacar cualquier alimento. Hay que considerar también que para la selección del plástico de barrera adecuado impactan otros factores como las propiedades mecánicas, ópticas, facilidad de procesamiento y sobre todo costo. El poliestireno, que no presenta ninguna barrera contra la humedad, ni contra el O2, se emplea mucho en empaque semi-rígido, sobre todo por sus buenas propiedades ópticas, lo cual implica que los alimentos empacados en este material no estarían muy protegidos contra el medio ambiente. La figura 3 nos muestra el empaque de algunos alimentos con alto contenido de 42 grasas. Para que estos artículos posean una vida de anaquel considerable, se necesita que el plástico con el que se vayan a empacar tenga una barrera excelente al O2 ya que éste, al contacto con los lípidos, tiende a oxidarlos, tomando los alimentos el sabor característico a rancio. El empaque debe de poseer además buena resistencia mecánica, ya que es común que el proceso de empacado se realice al alto vacío. La facilidad con la que se selle la película plástica también es importante. Un plástico que cumple con la mayoría de las características mencionadas es el nylon, sin embargo es un material relativamente caro y muy higroscópico. Esto último afecta fuertemente su propiedad de barrera; además es difícil de procesar y sus temperaturas de sellado son elevadas y están dentro de un rango estrecho. Por el contrario, el polietileno de baja densidad (PEBD) es barato, fácilmente procesable y su sellado no presenta ninguna dificultad; posee buenas propiedades ópticas y presenta una barrera razonable a la humedad. Su gran desventaja es de que es permeable al O2 y a los compuestos orgánicos. Pareciera que una combinación de ambos plásticos solucionaría nuestro problema de empaque. Una de las opciones que utiliza la industria alimenticia para el empaque de alimentos con alto Fig. 3. Alimentos grasosos empacados en película plástica. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Carlos A. Guerrero Salazar, Virgilio A. González González contenido de lípidos es, en efecto, una combinación de PEBD y nylon, proporcionando al producto una vida de anaquel de varias semanas y ¡sin refrigerar! El empaque en este caso, consiste en una estructura formada de varias capas de película plástica de materiales diferentes unidas entre sí formando una especie de sándwich. Para nuestro ejemplo del párrafo anterior, la estructura consta de tres capas. La central es de nylon y posee un espesor tal que proporciona a la estructura las propiedades de barrera. Las otras dos capas, una exterior y la otra interior y en contacto con el alimento, son de PEBD. El sello se realiza sobre esas capas y éstas son las que están en contacto con la maquinaria de manufactura, facilitando de esta manera la operación de empaque. Así, con un empaque laminado o coextruido formando una estructura multicapa, se obtiene la combinación de propiedades necesarias para la aplicación deseada. Ver figura 4. lo demuestra un estudio de mercado realizado por Vitro Envases(5) el cual transcribimos en la Tabla II. En éste se pronosticaba que el consumo de envases desechables de plástico aumentaría hasta un 18% en 1999 y esto a expensas de los retornables de vidrio. No se poseen cifras más recientes, pero si observamos nuestro entorno, creemos que las predicciones anteriores se han cumplido con creces. El plástico más utilizado para envasar bebidas es un poliéster, el politereftalato de etilen-glicol, o simplemente PET, material que posee una barrera excelente a los gases, propiedad que lo posiciona en muy buen lugar en el mercado del envase de bebidas carbonatadas (ver Tabla II). Además posee una muy Tabla II. Proyección sobre la participación en el mercado mexicano, en porcentaje, de los diferentes envases de bebidas carbonatadas.5 Lejanos ya aquellos días en los que la leche y las bebidas gaseosas se encontraban sólo en envases de vidrio y gran parte de la latería en envases de acero. El aluminio, junto con los envases de plástico, han ganado terreno a expensas del vidrio y del acero. Así 1996 1997 1998 1999 Retornables de vi dri o 60 55 52 49 Retornables de poli eti leno* 26 23 18 15 D esechables de vi dri o 4 5.5 7 8 D esechables de poli eti leno* 6 10 15 18 Latas** 4 6.5 8 10 * En el artículo hablan de polietileno como el plástico utilizado en el envase. Sin embargo, el material utilizado es politereftalato de etilen-glicol. ** Las latas son de aluminio. Fig. 4. Salchichas empacadas utilizando una película coextruída en base nylon. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 buena transparencia y estabilidad dimensional lo que permite su utilización en el envasado de otro tipo de productos, tal y como se aprecia en la figura 5.a. 43 �Algunas aplicaciones de los plásticos en las industrias del empaque y automotriz Como comentario general, la diferencia entre el PEBD y el PEAD consiste en su densidad; la del primero situada alrededor de 0.91-0.93 gr/cm3 y la del segundo en un rango de 0.94-0.96 gr/cm3. Esto trae como consecuencia un aumento en el porcentaje de cristalización del PEAD, con el consiguiente aumento en sus propiedades de barrera. INDUSTRIA AUTOMOTRIZ Fig. 5. a. Envasado de productos diversos empleando PET. Otros materiales muy utilizados son el polietileno de alta densidad, PEAD, envasándose en este material agua y leche en presentaciones de galón o medio galón y cloruro de polivinilo, para el sustituto de leche en polvo y aceites, figura 5.b. Fig. 5. b. Aceites envasados en PVC. 44 Desde los 70’s, década en la que se produjo una de las peores crisis de energéticos en el mundo, las tendencias de la industria automotriz se modificaron. Cambios drásticos en el diseño y manufactura de los vehículos automotores condujeron a una mejoría en los procesos de combustión y a una reducción en el peso de los vehículos, lo cual a su vez condujo a una notoria disminución en el uso de combustible. La disminución en el peso se dio de dos maneras, por un lado las dimensiones se redujeron y por el otro se sustituyó el acero por materiales de menor densidad, aluminio y plástico, básicamente. Así, llegamos a los modelos de la década de los 90’s en donde el peso promedio de un auto mediano (Jetta, Cavalier) es del orden de los 1,400 Kg y de ellos, casi el 15% en peso corresponde a materiales plásticos. Esto también se presenta en automóviles de lujo, por ejemplo, un Audi Avant C4 de 1994 pesaba 1396 Kg y de ellos 200 Kg eran de plástico.6 De los 1365 Kg. que pesa un Porsche 911 Carrera del año 1994, el 15.6% eran de plástico. De ahí 154 Kg están en la carrocería, 35 Kg en el sistema eléctrico, 18 Kg, en el motor y 6 Kg en los sistemas de suspensión y dirección.7 Entre los materiales plásticos más utilizados está el polipropileno -alrededor del 2.6% en peso del total de plásticos en el automóvil- el cual se utiliza entre otras cosas, para formar el panel de instrumentos, figura 6, o el ensamble de una sola pieza (que reemplaza a 5 piezas metálicas) formado por la tapa del abanico del radiador, el recipiente para el Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Carlos A. Guerrero Salazar, Virgilio A. González González Fig. 7. Palanca para accionar las direccionales de un vehículo fabricada en Nylon. Fig. 6. Panel de instrumentos de una Mini-Van Dodge construido en Polipropileno. refrigerante, y para el líquido de los limpiadores (delantero y trasero) y el túnel de llenado de estos últimos contenedores. También podemos mencionar al nylon –alrededor del 4.3% en peso del total de plásticos en el automóvil- el cual se emplea como soporte a los espejos laterales, volante de la dirección, tapas en las ruedas, etc. Ver figura 7. El polietileno de alta densidad -0.7% en peso del total de plásticos en el automóvil- se encuentra formando los tanques de una sola pieza para almacenar la gasolina. Otros materiales plásticos como los acrílicos, los policarbonatos, PVC y materiales compuestos, tienen aplicaciones importantes en esta industria, pero limitaciones en cuanto a espacio nos impiden continuar con la descripción. Como conclusión podemos decir que estos materiales sintéticos llamados plásticos, cuya comercialización data de los cercanos 1950’s, han afectado a tal grado nuestro mundo que, tal y como lo conocemos actualmente, difícilmente podría concebirse sin ellos. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 REFERENCIAS 1. Jeffrey L. Meikle, American Plastic. A Cultural History, Rutgers University Press, New Jersey (1997) 2. Herbert Morawetz, Polymers. The Origin and Growth of a Science, Dover Publications, New York (1985) 3. Malcom P. Stevens, Polymer Chemistry. An Introduction, Oxford University Press, New York (1999) 4. APC Year-End Statistics for 2000, American Plastics Council (2001) 5. Havis Dawson, Envases desechables de bebidas, Reportero Industrial, Oct. (1994) 6. S. Schäper, H.G. Haldenwagner; Ecological and energy balance with regard to the various materials used in the automobile industry en Plastics in Automotive Engineers, editada por H.G. Haldenwagner y L. Vollrath, Hanser Publishers, Munich (1994) 7. G. Horsch, Innovative Plastics Applications on the Porsche 911 Carrera, en Plastics in Automotive Engineers, editada por H.G. Haldenwagner y L. Vollrath, Hanser Publishers, Munich (1994) 45 �Nucleación y crecimiento unidimensional Parte II. Análisis de la ecuación de Avrami Virgilio A. González G.* Carlos A. Guerrero S, Juan Aguilar G.* ABSTRACT The application of the Avrami-Johnson-Mehl model to the unidimensional simulations for nucleation and growth phenomena indicate that this model is imprecise, user dependent, and insensible to heterogeneity. These observations imply that the model is useful only as fitting model an not as analytical method for morphological analysis. Palabras clave: Nucleación, crecimiento, modelo, Avrami, simulación. ANTECEDENTES La importancia del modelado de los fenómenos de nucleación y crecimiento tales como cristalización y corrosión quedó establecida en la primera parte de este artículo1. En ella además se presentó el desarrollo de un modelo unidimensional basado en el conocido cono de tiempo2 y su validación. En esta segunda parte se utiliza el modelo para analizar los resultados de simulación de “cristalizaciones” con diferente grados de heterogeneidad y homogeneidad en la nucleación, poniendo a prueba el modelo de Avrami1,3-5 que relaciona a través de la ecuación de Avrami-Jhonson-Mehl (Ecuación 1) la rapidez de crecimiento lineal con la de “cristalización”. ln(1 − φ(t ) ) = −kt n (1) donde φ(t) es la fracción volumen de material transformado al tiempo “t” (Ejemplo cristalizado), k la constante de velocidad y “n” el llamado exponente de Avrami que puede tomar valores entre 1 y 4 de acuerdo a la dimensionalidad del crecimiento y el carácter homogéneo o heterogéneo de la nucleación. Nucleación y crecimiento bidimensional de cristales de isoo polipropileno durante la cristalización isotérmica a 179 C. donde: Kg es una constante geométrica, ρn es la densidad de nucleación de carácter heterogéneo, Gn la rapidez de nucleación homogénea, Gl la rápidez de crecimiento lineal de los “cristales”, el exponente ϕ que puede tomar valores entre 0 y 1, determina el carácter homogéneo (ϕ = 0) o heterogéneo (ϕ = 1) de la nucleación y n es el exponente que toma valores enteros entre 1 y 3 indicando la dimensionalidad del crecimiento. Ya que en nuestro caso la muestra es unidimensional, la variable φ(t) representa la fracción de línea cubierta por los núcleos en crecimiento y los valores que puede tomar “n” en la ecuación 1 o “n+ϕ” en la ecuación 2 son entre 1 y 2. SIMULACIÓN En ese primer artículo se describió el significado de las variables involucradas en la ecuación 1 y se propone que puede escribirse de la siguiente manera: Las simulaciones se hicieron con 250 repeticiones con la finalidad de hacer un análisis estadístico de los resultados. Se mantubieron las rapideces Gl y Gn constantes analizando los resultados de hacer variar el ca- ln(1 − φ(t ) ) = − K g ρ n1−ϕ Gnϕ Glnt n +ϕ * 46 (2) Doctorado en Ingeniería de Materiales, FIME-UANL. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Virgilio A. González González, Carlos A. Guerrero Salazar, Juan A. Aguilar Garib rácter de heterogeneidad de la nucleación (ρn), así como la consideración de tener una muestra acotada o de tamaño infinito. RESULTADOS Y DISCUSIÓN La figura 1, muestra las curvas de las cinéticas de 250 repeticiones considerando unas muestras acotadas de carácter heterogéneo (a) y homogéneo (b). Además de observar que la rápidez de cristalización es mucho mayor cuando la nucleación es heterogénea, se aprecia también que para unas mismas condiciones de cristalización, las curvas pueden variar considerablemente en distintos experimentos. Esta última observación se explica fácilmente: el tiempo al que se alcanza el final de la cristalización (φt = 1), es proporcional a la distancia mayor entre dos núcleos en crecimiento y en las etapas iniciales, el inicio del abatimiento de la pendiente de la curva depende de la distancia más corta entre núcleos en crecimiento y, como la distribución de los núcleos en la muestra es al azar, la forma de las curvas dependerá enteramente de las condiciones iniciales. Fig. 2. Curvas promedio de nucleación y crecimiento (“isotermas”). Simulaciones con 250 repeticiones de simulación con Gl = 0.003, Nucleación homogénea con Gn = 0.003 combinada con heterogénea, indicando a la derecha el número de núcleos iniciales. Esta simple observación es muy importante en experimentos de laboratorio, ya que indica el carácter estadístico de fenómenos como la cristalización, obligando a reportar junto con las variables cinéticas, sus desviaciones estándar. Ya que no se encontraron diferencias significativas entre simulaciones con muestra acotada o infinita, en seguida se reportará sólo los resultados con muestra acotada. Fig. 1. Curvas de nucleación y crecimiento (“isotermas”). Simulación con 30 repeticiones de simulación con Gl = 0.003, a) Nucleación heterogénea con rn=42 y b) Nucleación homogénea con Gn = 0.003 todas con muestra acotada. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 La figura 2 muestra las curvas promedio 250 simulaciones de nucleación combinada homogénea y heterogénea, donde se hizo variar el número de núcleos iniciales, es decir el carácter heterogéneo de la nucleación, el comportamiento es el esperado, la curva de nucleación enteramente homogénea corresponde a la gráfica b) de la figura 1 teniendo una forma de “S” y, conforme aumenta el número de núcleos iniciales la cristalización es más rápida perdiendo la forma de “S”. De acuerdo a la ecuación 1, graficando ln[-ln(1-φ(t))] se calcula el exponente “n” de la pendiente de la cur- 47 �Nucleación y crecimiento unidimensional. Parte II Análisis de la ecuación de Avrami Fig. 3. Gráficas de Avrami para 250 repeticiones de simulación con Gl = 0.003, Nucleación heterogénea con ρn = 48. La línea continua es para la gráfica promedio. va, que para el caso unidimensional con nucleación heterogénea debiera ser de 1. La figura 3 muestra las gráficas de Avrami para 250 repeticiones de la simulación de cristalización heterogénea. Esta gráfica, muestra mucha dispersión de los resultados, la cual se puede cuantificar obteniendo la media y la desviación estándar de los exponentes de Avrami, los resultados muestran una media de n = 1.11 y una desviación estándar de 0.03 Para determinar el mínimo número de simulaciones necesarias para obtener una buena precisión se construyeron para todas las simulaciones con diferente grado de heterogeneidad (Gráficas de la figura 1), las gráficas de ∆n = nf-ni contra el número de repeticiones “i”, donde “nf“ es la media de 250 repeticiones y “ni” son las medias para “i” repeticiones desde i=1 hasta 250. La gráfica se muestra en la figura 4, donde se aprecia que en general con menos de 10 repeticiones la precisión es del orden de ±0.05 y que para obtener precisiones superiores a ±0.01 es necesario más 48 Fig. 4. Precisión en el cálculo del exponente de Avrami en función del número de experimentos. Simulaciones con 250 repeticiones con Gl = 0.003, Nucleación homogénea con Gn = 0.003 combinada con heterogénea, indicando a la derecha el número de núcleos iniciales. de 30 repeticiones, en otras palabras estos resultados sugieren que en la determinación en el laboratorio, cuando se siguen las prácticas comúnmente establecidas de 3 repeticiones y utilizando sólo la gráfica a bajos grados de cristalización (v.g. φ(t) < 0.3), solamente la primera cifra significativa, después del punto decimal, puede ser utilizada La figura 5 muestra las gráficas de Avrami correspondientes a las curvas de la figura 2. aquí se aprecia como la linealidad de las gráficas de Avrami, analizada a simple vista, sólo se mantienen en las primeras etapas de la cristalización y además la pendiente parece aumentar entre menor sea el número de núcleos iniciales, lo cual es coincidente con lo esperado. Calculando el grado de heterogeneidad como la fracción de núcleos iniciales (φh), (Ecuación 3) φh = ρ n ρT (3) Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Virgilio A. González González, Carlos A. Guerrero Salazar, Juan A. Aguilar Garib Fig. 5. Curvas de Avrami promedio. Simulaciones con 250 repeticiones de simulación con Gl = 0.003, Nucleación homogénea con Gn = 0.003 combinada con heterogénea, indicando a la derecha el número de núcleos iniciales. donde ρT es el número total de núcleos al final de la cristalización, y graficando el exponente de Avrami vs. φh resulta la figura 6. Esta gráfica tiene un comportamiento inesperado y lo podríamos calificar de decepcionante, primero porque aún para la simulación en condiciones de nucleación puramente homogénea (primer punto), n no alcanza el valor de 2 predicho por la teoría y principalmente porque el exponente de Avrami no parece ser sensible al grado de heterogeneidad, lo que significa que la Ec. de Avrami solo puede distinguir si el fenómeno de nucleación y crecimiento es puramente homogéneo o no, pero no así entre una nucleación puramente heterogénea y otra en la que también hay formación de núcleos durante la cristalización. Esta observación tiene al menos dos implicaciones, primero que en el análisis de una cristalización el material debe estar muy puro para lograr una Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 Fig. 6. Exponente de Avrami calculado en función del grado de heterogeneidad. nucleación homogénea y segundo si la cristalización es heterogénea será imposible saber si hubo formación de nuevos núcleos durante la cristalización o no. La figura 7 describe el exponente de Avrami calculado con diferentes números de puntos de las gráficas de la figura 4, de nuevo tenemos resultados que restringen la aplicabilidad de la Ec. de Avrami, n depende del número de puntos escogidos para hacer la regresión lineal, siendo esta variación muy grande, por lo tanto la apreciación de quien hace los cálculos es determinante de “n”, y no existe ningún segmento de las curvas de la figura 6 que nos sirva de referencia para salvar este problema. Así podemos decir que para los experimentos realizados con el simulador unidimensional de nucleación y crecimiento, la ecuación de Avrami sólo es útil como un método de ajuste que es difícil de interpretar en términos de dimensionalidad de crecimiento y del carácter homogéneo o heterogéneo del fenómeno. 49 �Nucleación y crecimiento unidimensional. Parte II Análisis de la ecuación de Avrami Se infiere también que el método no es capaz de distinguir diferentes grados de heterogeneidad de la nucleación y que los resultados numéricos dependen fuertemente de la apreciación de quien hace los cálculos. Lo anterior permite concluir que la ecuación de Avrami solo sirve como método de ajuste aproximado de los fenómenos de nucleación y crecimiento. BIBLIOGRAFÍA 1. V. A. González, C.A. Guerrero y J. Aguilar., Ingenierías V15, 38, (2002). Fig. 7. Exponente de Avrami calculado en función del número de puntos utilizados en la regresión. Se indica el número de núcleos iniciales. CONCLUSIONES El modelo unidimensional de nucleación y crecimiento predice correctamente el efecto del carácter heterogéneo u homogéneo en la rapidez de cristalización. Muestra que una alta precisión en el cálculo del exponente de Avrami, requiere de un número grande de experimentos. 50 2. Carter W. C., Lecture notes on Nucleation and Grow, Department of Materials Sciences and Technology, MIT,19 August 2001. 3. Johnson W.A and Mehl R.F., Trans. Amer. Inst. Minning Met. Eng., V135, 426, (1939). 4. Avrami M., J. Phys. Chem. V7, 1103, (1939). 5. Avrami M., J. Phys. Chem. V8, 212, (1940). 6. Elías. H., Macromolecules Vol. 1, Ed. Plenum Press. New York 1977. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Fractal correlation dimensions and discretepseudo-phase-plots of percussion instruments in relation to cultural world view Rolf Bader* Abstract Fractal correlation dimensions C and discretepseudo-phase-plots are presented for four percussion instruments to show basic kinds of persussion instrument behaviour. The xylophone and the churchbell - a small and a large instrument - are two western examples, which are shaped in a way to have - among inharmonicity - at least some harmonic partials. The tibetian zimbel and the javanese gong gede - again a small and a large one - are non-western instruments with just inharmonic overtone structures. The initian of the small instruments have C = 3.5 (xylophone) and C ≈ 6 (zimbel) within the first 25ms respectively 50ms. Then the inharmonicity dies out and it is C = 1 in both cases.The second integration time of the ear, which is about 50ms, makes it impossible for listeners not to perceive these initians as a whole, because of the shortness of the initian. So a real initian like in non-percussion instruments is present here. The large instruments on the other side keep their values throughout the first 400ms. The gong gede is the only instrument examined (which includes also non-percussion instruments in former studies), which can be struck in a way, that no chaoticity appears. The try of western music to have a harmonic structure in partials, which is not present e.g. in indonesian music is interpreted in terms of the different world views of these cultures. Keywords: Percussion instruments, fractal correlation dimensions, discrete-pseudo-phase-plots. INTRODUCTION Initial transients of musical instruments are in many cases cruicial for identification of the instrument class [Reuter 1995,1 Grey 1977,2 Grey & Moorer 1977,3 Wessel 1979,4 Krumhansl 1989,5 Iverson & Krumhansl 1993,6 Mc Adams et al.1995].7 In Multidimensional Scaling Technique (MDS) the similarity judgements of subjects are related to the physical parameters of the sound. It comes out, that three dimensions are enough to explain about 80 % of all judgements. The most Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 ≠ common dimension is the spectral centroid Z, which is z= ∑ frecuency • amplitude( fecuency) ∑ amplitude( frecuency) (1) So after transformation of the time series by FFT or by Wavelet-Transform - the weighted frequencies, renormaliezed by the amplitudes is what is also referred to as brightness. The more higher frequencies with greater amplitudes exist, the brighter is the sound. It is widely agreed, that this is the best identification procedure for instrument sounds during the so called steady-state 8 [Kostek 2001]. This steady-state is reached after about 50ms in general. But this range can vay a lot [Luce & 9 Clark 1965]. So a piano sound has a transient phase, which lasts for about 2ms in a middle pitch region, while an flute organ pipe can take about 300ms to finally reach the steady state. But this steady state is also not totally steady. It is also referred to as a quasi-steady-state. This is because instruments like the violin or the saxophone keep producing the tone after the initian by steady bowing * Musikwissenschaftliches Institut Hamburg Neue Rabenstr. 13, 20354, Hamburg, Germany E-mail: R_Bader@t-online.de 51 �Fractal correlation dimensions and discrete-pseudo-phase-plots of percussion instruments in relation to cultural world view or blowing. So during continuing the sound, there are wide possibilities of controlling it like canges in loudness, or brightness (the centroid) or through vibrato. In MDS experiments this feature comes out to be the second dimension. The instruments where the player is able to continue the sound, have during the continuation in a middle pitch region very good identification possilibities, e.g. the violin can be identified due to the bowing noise which is produced by steady glueing and releasing of the bow on the string. The release break causes a short impulse, which 10 is the cause of the noise [Güth 1995]. The lip- and reed-driven instruments are said to have a formant region, a frequency band, in which the harmonic overtones have always higher amplitudes independent from the played pitch. The reason is a constant closing time of the reed or lip during the vibration over all playable notes of the instrument This causes a frequency band to act as formant, which can be seen by Wavelet-Transforms. But also these instruments are sometines hard to identify. The saxophone is very hard to distinguish from a clarinet in high regions. The fundamentals in the overtone structure get higher than the formats of the instrument. Also the initian is so short, that it can no longer serve as identification. The third dimension in the MDS is the initial transient. It was referred to as inharmonicity. Investigations concerning the ‘chaoticity’ of sounds, namely the fractal correlation dimension and an 11, 12 showed information structure [Bader 2001 a, b] that violins have the most complex initian with dimensions up do D=8. The reed-instruments like the clarinet and the saxophone are in a middle region together with the classical guitar - and have dimensions around D=3. In was shown, that the value of the dimension is related to the overall rules, governing the sound. A harmonic overtone spectrum is D=1. Each inharmonic component above a certain amplitude threshold increases the correlation dimension by one. Also strong amplitude changes are taken as an own rule and again increase the dimension by one. 52 But the pitch and the musical expression of the player change the dimension from sound to sound. There is not a single dimension value for each instrument. This is caused by the fact that music is lively and rich and instruments are built, which have a hughe amount of degrees of freedom. The violin shows an independence of the dimension in regard of pitch, but a variety of possibilities with loudness and attack (hard or soft attack). The guitar on the other side is not so much dependent on loudness, but on pitch, because the lower strings are much more stiff and are not able to vibrate in very complex fashion. Although the clarinet is able to increase the sound continuesly after the initian and so avoids a hard attack, the low initian itself has never just a dimension of D=1, like the steady-state thereafter. But the pianissimo beginning makes the tone sound very smooth even with such an initian. Now the initian of percussion instruments is caused by the most simplest driving mechanism: an impulse. This impulse has the strcture of a gauss distribution 13 with a drift to smaller time values. [Borg 1983]. If the impulse would be a dirac delta impulse, it would have an continous spectrum (or white noise musically speaking). The impulse is not a perfect dirac delta, but serves here in the same way by driving all possible eigenvalues of the vibrating system nearly with the same energy. These eigenvalues or eigenfrequencies of the intrument normally need no more than at least one sinusodial period to be stable and so there is no initian as with the other instruments, which are mostly coupled vibration systems. But nevertheless do percussion instruments have an initial transient. This is because most of the driven modes are damped very fast. They appear just within the first 50ms or so and die out imeadietly. So they do not reach the time border of 50ms (second integration time of the ear) beyond which a clear pitch is percieved. They sometimes not even reach the first integration ear time of 5ms, which is at least needed to built up the critical bands in the coclea. So subjectivly for the listener, there is an initian, which is a ‘conscious unit’, that means, it can Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Rolf Bader not be divided into smaller subpieces in means of perception or even analysed by the listener. But there are also findings, that the initian sometimes is more complex. First, instruments struck by soft mallets can be damped by that mallet, which is not moved away from the surface of the instrument after struck quickly enough. This can be the case with large gongs, like the javanese gamelan gong gede, 14 which is a about 80cm in diameter [Schneider 1998]. The backdriving of the gongs surface after the struck back against the mallet is relatively slow, but as the gong is played in a more meditativly way, the mallet is also moved not too fast. The mallet dampes the initian a bit, which is then expressed in the time series by an short amplitude breakdown after the initian. Then the sound continues with normal amplitude. When interpreting the initian by fractal correlation dimension and discrete pseudo-phase-plots, each frequency component has an own dimensional value. This is, because most percussion instruments do not have an harmonic, but an inharmonic overtone structure. The vibration is one of bending modes, not of transverse vibration. Bending, which mathematically speaking is caused by the fouth derivation of the space variable compared to transverse vibration (of a string, air column etc.), which is the second derivation of the space variable is like the relationship of dependence of the curvature of curvature to just the curvature (because curvature is the second derivation in space). ∂2 y 2 ∂2 y =c ∂t 2 ∂x 2 (2a) ∂2 y E • K 2 ∂4 y =− • 4 ∂t 2 ρ ∂x (2b) In 2b, the partial differential equation of the bending, x and y are the space coordinates, t is time, E is Youngs modulus, ρ is density and K is the radius of Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 gyration. In 2a, the equation of the string vibration, c is the speed of the soundwave. As 2a has as solution a harmonic overtone structure, 2b when applyed e.g. to a rod has an inharmonic overtone structure independent from boundary conditions. These boundary conditions chance the eigenvalues, but they never come to be harmonic. In western tonal music there is nearly always an harmonic overtone structure wanted. From a standpoint of the instrument builder this is much harder to achiev. The strings has to be streched with much tension, a drum skin has to be very thin but must stand strong pressures, when streched. The only easy example is an air column. And this also is the only way to get loud sounds without the use of a resonance body, which again acts with bending modes. So a harmonic overtone structure is much harder to achieve, because one has to overcome the gyration of mater. The only western percussion instrument, which has a nearly harmonic overtone structure is the xylophone. This palisander stick has a cutoff so that the second eigenvalue of the stick is 13 the double octave of the funreviewed in Fletcher & damental. [Borg 1983, 15 Rossing 1999]. Also round percussion instruments, like some drums or cymbals have not only inharmonic relations, but also some harmonic ones, because of the the combination modes of ring- and radialmodes. The used xylophone beam made of Palisol, which is a substitute for the rare wood Palisander. 53 �Fractal correlation dimensions and discrete-pseudo-phase-plots of percussion instruments in relation to cultural world view METHODS Fractal Correlation Dimension Correlation dimensions are well known in fractal geometry and used to calculate a fractal dimension from a time series. The other fractal dimension calculations like the information dimension or the boxcounting dimension are normally only used with twodimensional fields, in which several points (i.e. measurement values) are plotted. There is no timelike relation between the plotted points, what matters is just the spatial distribution. These dimensions could be applied to more than two-dimensional fields, but the calculations are very complicated then (especially with the information dimension). The dimensional-problem does not occur with the correlation dimension. High dimensions can be created easily. We have to keep in mind, that a 2-dimensional field as mentioned above may be i.e. a surface structure of a material and it would make no sense to transform it into a higher dimensional field. Time series on the other hand are originally just one-dimensional. So any higher dimensionality with time series is always artificial. But it is a way to describe the time series content in a more abstract way. To see this, we have to look first at the formalism of higher dimensional embedding. The time series is embedded in a d-dimensional space which is done by forming vectors of length d. Their components are the values of the discrete time series of the sound, staring from time point t and taking the values t + n * δ, (n = 0, 1, 2, 3 .. d-1). δ is called delay variable and in this paper δ = 4 is always used with correlation dimensions. δ = 4 is the minimum value which causes correct results. Greater values can 16 be used, but no smaller ones [Keefe & Laden 1991]. So taking δ = 4 and i.e. d = 5, the fist vector would consist of the amplitudes taken at time points (1, 5, 9, 13, 17). The second vector would be the amplitudes of the time points (2, 5, 10, 14, 18) etc. So in the end for a time series of N points, we have N - δ * d vectors (the last δ vectors cannot be formed, because the time series ends). 54 The reason for this embedding is, that complex time series are made simple (but with the disadvantage of high dimensionality). Would we take a sinusodial time series, in a two dimensional space, a circle would arise. If we add another sinusodial component, in the same two-dimensional space there would be seen a kind of Lissajous figure. But if the take a three dimensional embedding, this figure dissolves into two circles. For more complex time series higher embeddings are used. In theory, for a final fractal correlation dimension d, (2 * d ) + 1 embedding dimensions have to bee used. In practise this is true for time series, which are very long and do not change through time. For transients, which are analysed in this paper with short and changing time series, much higher embedding dimensions are necessary. In short a harmonic overtone structure will result in a fractal correlation dimension of C = 1, no matter how many harmonic components there are. If just one inharmonic component is added, C rises by one. As an example, in Table I there are correlation values for a balinese xylophone with a loud inharmonic overtone structure. P late C i ni ti a n C after 1 6.8 2.5 2 4.4 2.5 3 5.5 2.0 4 3.6 1.5 5 6.5 1.2 6 5.0 1.3 7 6.5 2.5 8 3.5 3.0 9 6.5 3.0 10 6.2 3.5 1s Tabla I. Correlation dimensions of a balinese Gender dasa plates 1 (lowest) - 10 for the transient and at t = 1s after the initian. The value of the dimension is the amout of inharmonic overtones within the spectrum over a certain threshold. As the tone of this bronze xylophone is hearable even a minute after the struck, most of the eigenvalues of the plates are gone short after initian. These fast damped frequencies can be said to be the initial transient of the gender. The time intervall of calculation is both times 50ms. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Rolf Bader size. All points falling into one box are counted, so this is also a kind of box-counting method known from fractal geometry. So each box has a certain value and therefore certain plot methods can be used to show the results (3D plot, density plot, contour-plot etc). Here a contour plot is used for a 3D plot would have to have a viewing angle and therefore the plot may not be represented in a good overall view. The used balinese bronze xylophone Gender dasa, which means Gender with ten plates. The frame is usually with wood-carving. This one was bought by the auther directly from a manifacturer in the town of Sawang, Bali and is a single instrument not used in an orchestra before, a typical practicing instrument used by musicians at home. Now out of the N-d * δ vectors a matrix is built, which represent the distances of each of the vectors from all others. Then the vectors-distances have to be counted, which are larger than a threshold r, N −n•δ N −n•δ 1 = ∑ ∑Θ(r −ν (tk ) −ν (t1)) c(r) = ( N − n • δ ) k =1 1=k (3) 2 and normalized by, as can be seen in (3). The Heavyside function is 1 for the distance of a vector beeing geater than r and otherwise it is 0. The slope of the plot Log C(r) vs. Log r is the correlation dimension. The Log / Log - plot is the usual calculation method for fractal geometry, which seem to be a phaenomenon 17 often found in nature [West 2001]. Discrete pseudo-phase-plot The second method used here is a visual representation, the discrete pseudo-phase-plot. It is based on the calculations of the d - dimensional embedding discussed with the correlation dimension. But here we have only d = 2, because the output should be a two-dimensional graphical representation. Now all the vectors created through the embedding are plotted into a two dimensional grid with a certain box Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 The right box size is cruicial for good results. For a very wide box would have too many points in it, so there would be no good differentiation. On the other hand, boxes that are too narrow may count just a few points (or even just one). This representation would be the same as plotting just the points in a two-dimensional array, which can be helpfull sometimes with time series, which are quite regular. The transient time series used here are more complex and it was found, that the discrete pseudo-phase-plots are a very good graphical representation for them. Wavelet transform Also Wavelet-Transforms are used here. This method is an excellent tool for small time series as transients, as one can zoom into the sound as needed. Also the relation of frequency vs. time accurancy, the problem of the uncertainty principle, can be choosen freely. Here18a complex Morlet Wavelet is used [Haase et al. 2002] in the discrete form, because the input is the discrete sampled sound time series: −1 t2 1 DWf (ω, b) = = ∑ f (t + b) • e ω o 2 eiωt N t (4) Here, the Discrete Wavelet-Transform DWf depends on the frequency ω and the place in the time series (the physical time) for which the transform is done. f is the discrete time function and N is the actual number of time points, which are summerized. ω0 is comparable with the time window in classical FFT. A larger value of ω 0 will separate nearby frequencies, a smaller value will show the detailed amplitude structure and frequency shifts. 55 �Fractal correlation dimensions and discrete-pseudo-phase-plots of percussion instruments in relation to cultural world view RESULTS To show the difference between western and nonwestern percussion instruments in their physical structure and in their sounds, four instruments have been analysed. With the two western instruments there is a small one the western xylophone - and a large one - a churchbell. This idea was also used with the non - western instruments, a small one - the tibetian zimbel - and a large one - the javanese Gong “Gong Gede”. It is shown, that both western instruments are prepared in a way to have a harmonic overtone structure, while the two non-western instruments are not tuned like this. The reason for the - in western eyes - untuned manner of the zimbel and the Gong Gede can not be found in any carless construction. For the Gong Gede is found to be not exactly round, causing a vibrating sound, which represents the quality of the Gong. And the zimbel is made with beautiful handcraft and formed very precise in shape. Tibetian zimbel First we examined a tibetian zimbel, which is usually used in religios context. It is a small handbell and is 9cm in diameter and 7cm in hight without the stick. [For an overview of the vibration of handbells see Rossing 19 2001]. The used handbell, normally used in religious ceremonies, e.g. in tibet. 56 Figure 1 shows the time evolution of the discretespeudo-phase-plott for the first 400ms from initian. It shows up, that the initian itself has a correlation dimension which is about C ≈ 6 but very unstable, so the sound ist really chaotic. This can clearly be seen with the Wavelet - Transform (Figure 2). Fig. 1. Discrete pseudo-phase-plots of a zimbel. Time step: 50ms, last plot up to 400ms. Here C is just approximable for the first 50ms. There are too many frequencies. At least it is about C » 6 but there is too mach ‘chaoticity’ in the initian. But the second 50ms have a clear dimension of C=1.8, which decreases with time up to C=1.0 for a sinusodial. The sound of a zimbel also lasts for about a minute to die out, but here the higher harmonics are just present within the first 50ms over a certain threshold. Fig. 2. Wavelet -Transform of the zimbel sound in the first 400ms. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Rolf Bader The initian has broad bands of frequencies instead of discrete values. This would be very unusual for nonpercussion instruments. But after this initian, the values decrease to between 1 < D < 2, so there is just one strong harmonic partial left. The other partial in figure 2, that can be seen is much lower in amplitude. In higher regions over 10 kHz there are partial dying out very quickly. Also a constant amplitude oscillation can be observed in all partials. This is always the case in any kind of instruments. It may be caused by an interchange of energy between the modes. Western xylophone Next a xylophone beam was examined theoretically and experimentally. For the theoretical values a 13 method of Borg [Borg 1983] was used. It takes the Rung-Kutta method to evaluate the eigenvalues. As the differential equation is fourth order, two RungKutta algorithms are combined. The xylophone has a cutoff (Fig. 3) for tuning the second and third partials to the double octave and the fifth over the third octave (or the middle of the major and minor third over the third octave, which listeners found as the most interesting sound color). The first cutoff tunes the second partial, the second cutoff tunes the third partial. Now this cutoffs cause the radius of gyration to change throughout the beam. This changing can be modelled by the Runge-Kutta method, because this method partitions the beam. Each partition is given his own radius of gyration. For calculation of the correct eigenvalue, a certain value is estimated. This first extimation is not correct, but we increase or decrease this value as long as we found the right one. Now, the Runge-Kutta is calculated twice for one eigenvalue which different boundary conditions. The two curvatures of the beam w can be expressed as a linear combination of the two single versions with two constants C: w( x) = c1w1( x) + c2 w2( x) Now the two curvatures are for the boundarys in x = 0 as w1(0) = 1 and w2(0) = 0. Only when the chosen eigenfrequency is correct, this is also fullfilled with the momenta - second derivation - and the force - third derivation - (which is not the restoring force). The results when reaching the end of the beam can be written in two equations, which only when both are satisfied, if the eigenvalue of. 2 Μ (1) = 0 = C 1( 2 d w1 2 d x ) 2 X = 1 + C 1( F (1) = 0 = C 1( 3 d x 3 2 2 d x 3 d w1 d w1 ) X = 1 3 ) X = 1 + C 1( d w1 3 d x 3 ) X = 1 is correct. Then the determinant of the two equations becomes zero. The algorithm was implemented with the assumption of the first curvature being a sinusodial curve from phase ϕ = 0 to ϕ = π/2. When powered by values p < 1, the curvature becomes more flat. As there is no rule for the curvature, different values of p were used. A pure sine curve seems to fit best. Fig. 3. Shape of the xylophone-beam of length 31 cm with two cutoffs, the large first cutoff and the small second cutoff in the middle. The length from top to the beginn of the cutoff is 8,2 cm, the curvature of the cutoff 3,0 cm, the way to the second cuttoff in the middle is 3,7 cm, the second cuttoff is 1,2 cm. The curvature is sin (x)p. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 But in all cases, there was one mode missing compared to the measured results (Table II). The frequencies f1, f2, f5 and f6 of the theoretical calculations fit satisfying to the measured f1, f2, f6 and f7, but f3 and f4 (theoretical) face f3, f4 and f5 57 �Fractal correlation dimensions and discrete-pseudo-phase-plots of percussion instruments in relation to cultural world view Measured f1 260,1 Hz f2 1055,0 Hz 24,1 cent + 1 Okt f3 2658,1 Hz 423,9 cent + 3 Okt f4 4954,6 Hz 302,0 cent + 4 Okt f5 6496,8 Hz 771,1 cent + 4 Okt f6 8198,1 Hz -26,2 cent + 5 Okt f7 10 324,3 Hz 373,0 cent + 5 Okt Theoretical (p = 1) f1 263,1 Hz f2 1050,4 Hz -3,5 cent + 2Okt f3 2912,3 Hz 561,5 cent + 3 Okt f4 5814,2 Hz 3558,4 cent + 4 Okt f5 8279,1 Hz -29,7 cent + 5Okt f6 10 688,2 Hz -413,1 cent + 5 Okt Theoretical (p = .7) f1 261,9 Hz f2 1030,9 Hz -27,9 cent + 2 Ok t f3 2808,2 Hz 5072,0 cent + 3 Okt f4 5644,4 Hz 3515,7 cent + 4 Okt f5 8245,5 Hz -28,2 cent + 5 Okt f6 10 691,6 Hz 421,6 cent + 5 Okt Theoretical (p = .4) f1 259,6 Hz f2 997,6 Hz -69,3 cent + 2 Okt f3 2648,0 Hz 420,0 cent + 3 Okt f4 5368,9 Hz 444,3 cent + 4 Okt f5 8143,1 Hz -34,5 cent + 5 Okt f6 10 712,2 Hz -4140,2 cent + 5 Okt Tabla II. Measured and calculated eigenvalues of a OrffXylophone beam of length 31 cm. It can be seen, that for all curvatures p = 1, p = .7 and p = .4, there is one mode missing compared to the measured values. This may be caused by a mixed mode of longitudinal and transversal bending. All of the values exept for the fundamental frequency exist just within the first 40 ms after the struck. (experimental) with no clear connection. There seems to be a combination mode along and perpendicular to the beam length, which causes a new eigenvalue. In theory, the beam was assumed just as beam, not as plate which has combined modes. The phase-space in figure 4 shows the time evolution of the xylophone. The fractal correlation dimension is C=2.5 in the first 25ms. Then it decreases to 1 < C < 2. The low value for the initian is explained due to three partials beeing in harmonic relations as mentioned above. A harmonic overtone structure has the Dimension C=1, so here at least 1 more overtone is present in the sound. The second reason here is that the beam was struck as soft as possible. But even then a dimension of C=1 for the initian can not be reached. Fig. 4. Discrete pseudo-phase-plots of a palisander Orffxylophon. Time step50ms. Like in the case of the zimbel, the first 25ms have C=2.5, which is not so much, because the strike was as smooth as possible. But even then there are at least 4 overtones above the threshold, because the xylophon has three harmonic partials, which would rise to a dimension of D=1. But the higher partials die out quickly for only the time interval 25ms < t < 50ms has a dimension of C=1.5. This can clearly be seen by the nearly perfect circle in the second picture of this figure. Also the overall amplitude of the sound decrease quickly. Because of a high sampling frequency of 96kHz, it was possible to calculate a dimension within only 25ms istead of the usual limit of 50ms. The churchbell sounds for a long time. Figure 5 shows the phase-plot evolution. There seems to be no fundamental change through time, which is also expressed in the correlation dimension value of C≈3.5 throughout the 400ms. A churchbell also has a kind of tuned overtone structure with octaves and normally Churchbell After the results for small instruments, here the xylophone and the handbell zimbel, two large vibrating systems, a churchbell and a gamelan gong gede are examined. 58 Fig. 5. Discrete pseudo-phase-plots of a church-bell. Time step: 50ms, last plot up to 400ms. The fractal dimension of C = 3.5 does not change during the sound. Church bells continue their sound long after initian. Because of the finite number of points in a sampled sound interval, it hardly possible to calculate fractal correlation dimensions for time Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Rolf Bader 19 a minor third [minor-third bell see Rossing 2001]. So this value of 3.5 means at least two strong additional overtones added to the harmonic structure. As a characterization of a churchbell it is said, that the initial struck is bright and first the prime tone is heared as a fundamental. But after a while the so called hum tone, which is an octave beneath the fundamental is accepted as the fundamental, because the higher modes died out. But this lasts more then 400ms. So here it can be seen, that compared to the smaller instruments, the compexity of a church bell stays on, as expected. The initial burst of inharmonic high components in a Wavelet-Transform is was found, that this special sound actually do not have an initial struck, the partials are just starting, which itself is heard as a struck. But the sound itself is percieved still as a normal church bell sound. Javenese gong «Gong gede» The last example is that of a javanese gong gede with a diameter of d ≈ 80cm. It is the only instrument we observed which has a correlation dimension value for the initian C < 2, which means there are no large inharmonic overtones or any other chaotic behaviour. figure 6 shows the time evolution in phase-space. The pictures show a clear circle which is getting larger and smaller. This is due to the so called ‘ombak’. The Fig. 6. Discrete pseudo-phase-plotts of a Gamelan Gong Gede. Time step: 50ms, last plot 400ms. The Gong has a strong fundamental frequency and so is one of the few examples, of a correlation dimension of C = 1.3 throughout the initian (a sine tone would have a circle in the phase plot, which is also the case here). The beakdown of amplitude towards picture 7 of this series and again an increase in picture 8 shows the so called ‘ombak’ of this Gong. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 diameters of the gong are not exact equal. So for each diameter there are different mode frequencies, which vary only a bit. The result is an amplitude oscillation, a beat, which is a quality criterion for that gong. But of course this does not change the dimension. It could only do so, if a very large time window would be used for calculation. The listener hears a very low sound with the ombak and without a certain initian just due to the fact, that the sound starts. But in musicology not only the pure sounds have to be analysed. There is also a need of an interpretation in terms of what music means to people. Although a detailed discussion is beyond the scope of this paper, just a few ideas should be presented here. The hermeneutical interpretation of music is derived out of analogies between the structure found in the musical syntax or sound and the structures underlying non-musical terms. [For an analogy between the world view of cultures and 20 the music they use see e.g. Bar-Yosef 2001]. In terms of musical syntax a very widely known concept is that of tention and relaxation, of kinetic21and static energy in the musical flow [Kurth 1931]. A possible analogy in terms of an inharmonic overtone structure is the missing fusion of sounds. [A review of fusion as used by the phenomenology and gestalt22 psychology especially by Stumpf see Schneider 1997]. Fusion means, that in the case of a hamonic structure, the listener is not able to perceive the singel sinusodial components out of the sound. Fusion is a hole of individual components. But these components do not loose their individuality through fusion. Rather without these individualities, fusion would not exist. Inharmonic overtones are not fused. Every component is heard as a single one. The inharmonic structure can be refered to the hindu religios concept of many diversive parts existing next to each other, but without a need of a common rule, for a hindu does percieve god as the nature of all things in all things [which may be compared with Heideggers „Ding an sich“, which means existence 59 �Fractal correlation dimensions and discrete-pseudo-phase-plots of percussion instruments in relation to cultural world view 23 per se]. Just the pure existence is the common rule, not a special individual property. The Western thinking in contrast is hieracically. There is a search of common rules building up the structure, which are found in a common fraction of the sinusodial frequency values. The connection between the harmonic / inharmonic overtone structure and the world view is argued to be through the consious space being the same in both cases. If we hear an inharmonic sound, the conscious space, in which we are in that moment, is one of diversive things existing next to each other without a common denominator. The same thing happens, if we imagine - or have to deal with - different diversive cultures, which are all at once in our consious field. The subjects are different - here overtones, there cultures - but in abstraction, it is the same experience we make. This can also be refered to by the fact, that all sensual information adapted by different senses all end to be activation potentals in the nervous brain system. This may be the cause of many spacious words - derived from vision - in terms of music (high / low pitches etc.). The cultural diversity is more abstract than that, but it may be the same phaenomenon on a higher level. Of course we have to be carefull in this field, because analogies work in some places but can fail in other example. Hindu religion also have a hierarchy of gods and know hierarcical structures. But they also have the world view mentioned above and this can be refered to with the problem of inharmonic spectra. So like in statistical empirical work, just tendencies can be found. In the case of Bali, where I did some field work, the analogy is quite obvious and the hindu concept of accepting foreign ways of thinking is a major part of the incredible continuation of tradition in Bali. For each year there enter the same amount of tourists the island, than it has inhabitants. 60 CONCLUSION There is a try with western percussion instrument to create an harmonic overtone structure by verying the shape of the instruments. This try is not found in indonesian culture among others. The reason could be found in the different world views of these cultures. The hindu thinking of the only common feature of all things being the existence of these things is different from the western view of a hierarcical structure of nature, which is found in the cognitive fusion of harmonic partials in just one not seperatable sound sensation. Also a special behaviour is found with the percussion instruments discussed here compared to non-percussion instruments. Normally non-percussion instruments (as discussed in the introduction of this paper) are not able to start without a kind of chaotic behaviour or a strong complexity. But with one of the here analysed percussion instruments - the Gong Gede - there actually is no such chaos within the initial transient. This is unusual and may be caused by the hugh weight of such a big instrument as a gong, for also the churchbell does not change its correlation dimension value through time. As expected, larger percussion instruments keep their complexity for a much longer time. So their initian - if one should say so - is very long. On the other hand, small percussion instruments have such a short initian, that it is beyond the second integration time of the ear and can just be perceived as a whole. They have a real initian like non-percussion instruments - the violin or the saxophone as discussed in the introduction. Short after the inition, the fractal correlation dimension decreases to 1 < C < 2, so just one strong sinusodial partial is left behind (or only the harmonic overtone structure, when talking in terms of non-percussion instruments). These findings like everything in experimental data in music are just tendencies. There may - and there will - be found exeptions. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Rolf Bader REFERENCES 1. Reuter, Christoph: Der Einschwingvorgang nichtperkussiver Musikinstrumente. Frankfurt a.M. 1995. 2. Grey, J.M.: Multidimensional perceptual scaling of musical timbres. In: JASA, 61/ 5, 1977, S. 1270-1277. 3. 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World Scientific 2002. p. 365-374. 19. Rossing, Th.D.: Science of Percussion Instruments. Singapore 2001. 9. Luce, D. & Clark, M.: Durations of attack transients of nonpercussive orchestral instruments. In: Jour. of the Audio Engineering Society 13, S. 194-199, 1965. 20. Bar-Yosef, A.: Musical Time Organization and Space Concept: A Model of Cross-Cultural Analogy. In: Ethnomusicology, 45,3, 2001, p. 423-442. 10. Güth,W.: Einführung in die Akustik der Streichinstrumente. Stuttgart 1995. 22. Schneider, A.: „Verschmelzung“, Tonal Fusion, and Consonance: Carl Stumpf Revisited. In: Music, Gestalt, and Computing. Leman, M. (ed.) Berlin 1997, p.117-143. 11. Bader, R.: Correlation dimensions of initial transients of musical instruments. Submitted to Akustica. 2001a. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 21. Kurth, E.: Musikpsychologie. Berlin 1931. 23. Heidegger, M: Sein und Zeit, 6. Aufl. 1949. 61 �Reconocimientos y eventos I. PAICYT II. PROVERICYT-UANL En el marco del Programa de Apoyo a la Investigación Científica y Tecnológica, la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL obtuvo la aprobación y apoyo económico para la realización de los siguientes proyectos. El Programa Verano de la Investigación Científica y Tecnología, que por cuarta ocasión organiza la UANL, se realizó durante Julio y Agosto de 2002, con el fin de sembrar entre los mejores estudiantes de preparatorias y facultades el gusto por la investigación y el desarrollo. • • • • • • • • • • • • • • • • 62 Modelos linealizados para optimización de controles en redes eléctricas: Potencia Real Angulo Nodal y Potencia Reactiva-Voltaje. Dr. Salvador Acha Daza. Estudio de la falta de detectabilidad de fallas de los métodos de diagnóstico basados en observadores. Dr. Efraín Alcorta García. Clasificación de fallas y oscilaciones de potencia mediante mecanismos de vectores soporte. Dr. Oscar Leonel Chacón Mondragón. Métodos heurísticos para la optimización de redes de gasoductos. Dr. Roger Z. Ríos Mercado. Análisis de la similitud entre la agregación iterativa y los métodos de puntos interiores. Dr. Igor S. Litvintchev. Fenómenos viscoelásticos en polímeros. Dr. Carlos A. Guerrero Salazar. Fenómenos de cristalización en materiales. Morfología y cristalización dinámica. Dr. Virgilio A. González González. Simulación por elemento finito de procesos de manufactura. Dra. Martha Patricia Guerrero Mata. Control de un servomecanismo hidráulico. Dr. René Galindo Orozco. Desarrollo del prototipo para un refractario de CaZrO3. Dr. Guadalupe Alan Castillo Rodríguez Diseño de controladores para sistemas multimáquinas. Dr. Jesús de León Morales. Recristalización anisotérmica. Dr. Ubaldo Ortiz Méndez. Sinterización de compuestos niquel-manganeso mediante microondas. Dr. Juan Antonio Aguilar Garib. Diseño robusto de red multiproducto con capacidad en las aristas. Dra. Ada M. Álvarez Socarrás. Control de sistemas mecánicos no regulares. Estudio de sistemas con juego dinámico. Dr. Marco T. Mata Jiménez. Sistema interactivo de investigación en microscopía a través de Internet. MC. Alfonso Molina Rodríguez Algunos de los estudiantes participantes en el Verano de la Ciencia 2002 en la FIME-UANL. En esta ocasión la FIME fue el anfitrión de 31 estudiantes quienes se involucraron en investigaciones en las áreas de: materiales, potencia eléctrica, sistemas y control, bajo la asesoría directa de los siguientes investigadores de la FIME Dr. Alan Gpe. Castillo Rodríguez Dr. Carlos A. Guerrero Salazar Dr. Efraín Alcorta García Dr. Igor S. Litvintchev Dr. Jesús de León Morales Dr. Juan Antonio Aguilar Garib Dr. Oscar L. Chacón Mondragón Dr. René Galindo Orozco Dr. Roger Z. Ríos Mendoza Dr. Salvador Acha Daza Dr. Ubaldo Ortiz Méndez Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Reconocimientos y eventos Dr. Virgilio González González Dra. Ada M. Álvarez Socarrás Dra. Martha Patricia Guerrero M. M.C. Alfonso Molina Rodríguez III. 5o.ANIVERSARIO REVISTA CiENCiA UANL El pasado 5 de Agosto de 2002, en el auditorio de la Biblioteca «Raúl Rangel Frías» de la UANL, con motivo de la celebración del V aniversario de la revista CiENCiA UANL, órgano de divulgación científica y tecnológica de la UANL, se efectuó una ceremonia de reconocimiento a los fundadores y colaboradores de la misma. De la FIME-UANL recibieron reconocimientos el Ing. Fernando Javier Elizondo Garza, editor fundador, y el Dr. Ubaldo Ortiz Méndez, miembro fundador del consejo editorial. Los premios a las Mejores Tesis UANL 2001 fueron entregados por el rector de la UANL, el Dr. Luis Galán Wong, quien exhorta a los estudiantes y directores de facultades a promover la realización de tesis como medio de titulación a nivel licenciatura. zaron la tesis, a sus asesores y a los directores de la facultad a la que pertenecen los tesistas. En esta ocasión la FIME obtuvo los premios: «Mejor Tesis de Licenciatura en el área de Ciencias Exactas» con el trabajo “Fractografía y Fractometría del vidrio” desarrollado por el Ing. Leonardo Chávez Guerrero con la asesoría del Dr. Moisés Hinojosa Rivera, y «Mejor Tesis de Maestría en la categoría de Ingeniería y Tecnología» con el trabajo “Influencia de la alúmina como absorbedor de microondas en la reacción de formación de espinel alúmina-magnesia” desarrollada por el Ing. Zarel Valdez bajo la supervisión del Dr. Juan Aguilar Garib. Año 1998. Algunos de los participantes en la ceremonia de fundación de la revista CiENCiAUANL. PREMIO A LA MEJOR TESIS UANL 2001. El día 3 de septiembre de 2002 en la biblioteca Alfonsina se llevó a cabo la premiación a las mejores tesis de licenciatura y maestría realizadas por alumnos de la Universidad Autónoma de Nuevo León. El reconocimiento se otorgó a los estudiantes que reali- Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 Galardonados con el premio a Mejor Tesis UANL 2001. Dr. Juan A. Aguilar G. (asesor), Ing. Zarel Valdez (tesista), MAC Rogelio Garza (Director de la FIME-UANL), Ing. Leonardo Chávez G. (tesista) y Dr. Moisés Hinojosa (asesor). 63 �Reconocimientos y eventos V. RECONOCIMIENTO A PROGRAMAS DE POSGRADO DE LA FIME-UANL Investigadores de la FIME presentaron en el congreso 11 trabajos los cuales se listan a continuación: Tras haber sido sometidos a evaluación por parte del CONACYT, los programas de «Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales» y de «Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica con Especialidad en Potencia y Control» fueron ubicados en el Padrón Nacional de Posgrado en la categoría de «Alto Nivel». Lo anterior implica que los alumnos de tiempo completo de dichos programas podrán seguir contando con becas otorgadas por el CONACYT. • AFM study of multiwalled carbon nanotubes obtained by µW heating. O. V. Kharissova, C. Robledo J., M. Hinojosa R. FCFM y FIME, UANL. • Electrical conductivity of MgAl2O4 with iron additions during sinterizing by microwave heating. E. Zavala, O. V. Kharissova, J. A. Aguilar G., R. Morones, U. Ortiz M. FCFM y FIME, UANL. • Finite element simulation of the forming process of seamless elbows. E. Salas, M. P. Guerrero M., R. Colás, P. Fodor, FIME-UANL. • Growth of carbon nanotubes by microwave heating. O. V. Kharissova, A. Hernández C., J. A. Aguilar, U. Ortiz M. FCFM y FIME, UANL. VI. XI INTERNATIONAL MATERIALS RESEARCH CONGRESS, CANCUN, QR, MX. En la semana del 25 al 29 de Agosto de 2002 se celebró en la Ciudad de Cancún, Q.R., el XI Congreso Internacional de Investigación en Materiales organizado por la Academia Mexicana de Ciencia de Materiales A.C. El congreso consistió de veintiún simposia sobre campos del conocimiento como Procesamiento de cerámicos, ingeniería de superficies y nanotecnología, entre otros. La participación de la FIME-UANL incluyó además la organización del Simposium «Advanced Materials: Ceramics Processing» a cargo de Juan A. Aguilar Garib y Guadalupe Alan Castillo Rodríguez. Algunos participantes del Simposium: Advanced Materials: Ceramics Processing. Mohamed Abatal (izq.) del Intituto de Materiales UNAM, Eulalio Contreras, Guadalupe A. Castillo, Juan A. Aguilar y Edén Rodríguez de la FIME. 64 • On the influence of hercynite in an innovative refractory phases combination based on MgO-CaZrO 3 in presence of alkalis at high temperature. J.E. Contreras, G. A. Castillo, E.A. Rodríguez. FIME-UANL. • On the influence of spinel (MgAl2O4) in an innovative refractory phases combination based on MgO-CaZrO3 in presence of alkalis at high temperature E. A. Rodríguez, G. A. Castillo, J. E. Contreras. FIME-UANL. • Processing of Ni0.60Fe0.82Mn1.57O4 with microwaves. J. Aguilar G., S. Guillemet, Z. Valdez, F. Garza. FIME-UANL, Université Paul Sabatier, Laboratoire de Chimie des Materiaux Inorganiques et Energétiques, France. • Properties of Galvannealed HSLA Steels. J. L. Fuentes-Rabiella, M. P. Guerrero M., R. Colás, R. Garza. FIMEUANL. • Self-affine fractography of aluminum: three directional analysis. E. I. Morales, N. Mohamed, M. Hinojosa R. FIME-UANL • Self-affine properties of fracture surfaces of opal glass. L. Chávez, M. Hinojosa R., V. González G., U. Ortiz M. FIME-UANL. • Synthesis of MgAl2O4 at low temperature with CaCO3 additions J. Aguilar G., A. Arato, M. Hinojosa R., U. Ortiz M. FIME-UANL. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Reconocimientos y eventos VII. CONGRESO CONJUNTO DE INGENIERIA MECANICA, MONTERREY, NL., MX. Durante los días 4, 5 y 6 de Septiembre de 2002 se llevó a cabo el 1er. Gran Congreso de Ingeniería teniendo como temática los «Retos de la ingeniería mecánica en el contexto nacional». Este histórico encuentro fue el producto del trabajo conjunto de tres asociaciones: la AMIME (Asociación Mexicana de Ingenieros Mecánicos y Electricistas, A.C.), la SOMIM (Sociedad Mexicana de Ingeniería, México) y la AI (Academia de Ingeniería-México). Más de trescientos asistentes se dieron cita a los diferentes talleres, cursos, conferencias magistrales y sesiones técnicas, además de una exposición industrial y un concurso de diseño rápido. El evento se llevó a cabo en la Biblioteca Magna Universitaria «Raúl Rangel Frías», con excepción del concurso de diseño y algunos cursos, que se efectuaron en las instalaciones de la FIME. El M.E.C. Rogelio Garza Rivera durante su participación en el panel sobre acreditación de los programas de ingeniería mecánica en México, el cual fue moderado por el M.C. José A. González, Secretario General de la UANL. Destacó el panel sobre la «Acreditación de los Programas de Ingeniería Mecánica en México», moderado por el M.C. José A. González Treviño y donde participó como panelista el Director de la FIME, M.E.C. Rogelio Garza Rivera. Entre los catedráticos de la FIME que participaron como ponentes estuvieron el Dr. Rafael Colás, la Dra. Patricia Zambrano, el M.C. Eugenio López, el Dr. Marco T. Mata, entre otros. También participaron distinguidos catedráticos como moderadores y presidentes de sesión. Directivos de la AMIME, de la SOMIM, de la AI y de la UANL en el presidium durante la ceremonia de inauguración de las actividades del congreso conjunto «Retos de la Ingeniería Mecánica en el contexto nacional» realizada en el auditorio de la Biblioteca Magna de la UANL. Inauguración de la exposición del Congreso Conjunto de Ingeniería Mecánica. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 El módulo de la FIME-UANL en el área de exibición durante el Congreso Conjunto de Ingeniería Mecánica. 65 �Titulados a nivel Maestría en la FIME Abril-Agosto 2002 Guadalupe A. Castillo Rodríguez* Gustavo Moreno Carreón, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Diseño de la metodología para transferir un componente de una empresa a un proveedor” 8 de Abril de 2002. Sergio Arrieta tamez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Ubicación óptima de bancos de capacitores en sistemas de potencia”, 10 de Abril de 2002. Juan Carlos Contreras Hernández, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Diseño Mecánico, “Rediseño de eslabones en el mecanismo de abrir y cerrar moldes de la máquina formadora de envases de vidrio”,11 de Abril de 2002. Celia Iveth García Cervantes, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “El proceso de la administración de recursos humanos”, 12 de Abril de 2002. Alberto Eustacio Ibarra Ramírez, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “Estudio para desarrollar una metodología para la caracterización del sitio contaminado por derrame de hidrocarburo”, 17 de Abril de 2002. José Clemente Cano Cantú, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Administración de la producción empresa «Carolay»”, 17 de Abril de 2002. Demetrio García Salinas, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Elaboración básica de los procesos a nivel 6 sigma”, 17 de Abril de 2002. Guillermina Garibay Martínez, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “Factores que intervienen en el desarrollo de sistemas de información aplicaciones en el área de control de accesos de una empresa”, 17 de Abril de 2002. José Arturo Garza Reyes, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Ingeniería de la manufactura aplicada a nuevos productos”, 18 de Abril de 2002. Ricardo Daniel Mendoza Valadez, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Desa- 66 rrollo de un sistema de control integral de procesos”, 24 de Abril de 2002. Antonio Cayetano Lozano García, M.C. Ingeniería, especialidad Telecomunicaciones, “Sistemas de programación y diseño de antenas enfocados al análisis de enlaces de comunicación”, 25 de Abril de 2002. Ninfa Chávez Hernández, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “Universidad virtual como apoyo a la educación”, 29 de Abril de 2002. Sergio Gerardo García Lozano, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Herramientas computacionales para planeación de la demanda”, 29 de Abril de 2002. Raúl de Jesús García Lozano, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “Creación y desarrollo de un departamento hipotecario en una institucion financiera”, 29 de Abril de 2002. Alberto Martínez Mares, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Análisis y estudio de líneas de transmisión en C. A. Desbalanceadas”, 2 de Mayo de 2002. Ernesto Sanmiguel Garza, M.C. Ingeniería, especialidad Potencia, “Coordinación de protecciones en sistemas eléctricos en Industria del Álcali S. A. C. V.”, 7 de Mayo de 2002. Virginia Yolanda Gallegos Oviedo, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “La aplicación de los sistemas de información como herramienta que genera ventaja competitiva en la planeación estratégica y financiera de una organización del ramo cervecero”, 9 de Mayo de 2002. Rosa María Torres Luévano, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Térmica y Fluidos, “Envejecimiento artificial para el Ba O. Ti O2, utilizado como elemento dieléctrico en un capacitor”, 10 de Mayo de 2002. José Izquierdo Franco, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Estudio de flujos de potencia * Sub-Director de Postgrado de la FIME-UANL. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Guadalupe A. Castillo Rodríguez y análisis de fallas en sistemas eléctricos de distribución radial”, 13 de Mayo de 2002. Jorge de la Rosa Fernández, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia “Diseño de instalaciones eléctricas”, 24 de Mayo de 2002. María de Lourdes Espino Zúñiga, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Estudio termodinámico de la formación de dioxinas (pcdd/es) en la etapa de sinterización del proceso hy-recovery”, 23 de Mayo de 2002. Reynol Leal Vera, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Actualización del bono de productividad de una empresa metal-mecánica”, 27 de Mayo de 2002. José Candelario Gutiérrez Rodríguez, M.C. Ingeniería Manufactura, especialidad Diseños de Productos, “Análisis y solución a la problemática del ensamble mecánico del núcleo y la bobina en planta fabricante de transformadores de tipo industrial inversos en aceite”, 30 de Mayo de 2002. Roberto Carlos Garcés Rodríguez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Evaluación de la corrosión atmosférica acero expuesto en diversas atmósferas”, 10 de Junio de 2002. Fernando Martínez Contreras, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Propiedades mecánicas en aceros de bajo carbono laminados en frío”, 13 de Junio de 2002. Edgardo Manuel Cruz Garza, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Redistribución de instalaciones en planta”, 18 de Junio de 2002. Erik Tarango Blanco, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Detección e identificación de errores topológicos mediante una técnica de estimación de estado generalizado”, 28 de Junio de 2002. Marco Antonio Ramos González, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad “Estudio para Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 aumentar la productividad y reducir el costo de material en proceso en una línea de producción aplicando técnicas y conceptos de calidad”, 13 de Julio de 2002. Adriana Guadalupe González Guerra, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Estrategias para el desarrollo exitoso de una empresa de fiestas infantiles”, 9 de Julio de 2002. Rogelio Francisco Salas Garza, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “Teoría y análisis del desarrollo económico de México desde el siglo XX a inicios de un nuevo milenio”, 11 de Julio de 2002. Francisco Javier Lazalde Núñez, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “Administración: función básica en las empresas”, 11 de Julio de 2002. Artemio González Ramírez, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Capacitación hacia una mejora continua en el proceso de ensamble de termostatos”, 15 de Julio de 2002. Francisco Agustín Vázquez Esquivel, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Control, “Control de velocidad de tensión en un interpretador de radiografías” 26 de Julio de 2002. Claudia García Ancira, M.C. Administración especialidad Producción y Calidad, “Manual de implementación del ISO 9000 para la división de energy jar perteneciente al grupo jar”, 30 de Julio de 2002. Jorge Manuel Quiroga Míreles, M.C Administración, especialidad Producción en Calidad, “Planeación, administración y control de los inventarios en forja Monterrey S. A. de C. V.”, 12 de Agosto de 2002. Juan Manuel Mendivil Ávila, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Control, “Diseño de controladores para una clase de sistemas no lineales, aplicación al motor a pasos de magneto permanente”, 19 de Agosto de 2002. 67 �Titulados a nivel Doctorado en la FIME DR. CESAR ANTONIO JUÁREZ ALVARADO Fecha de examen: 7 de junio del 2002 Asesor: Dra. Patricia Rodríguez López. Resumen: La ingeniería civil y los materiales de construcción se han desarrollado considerablemente a partir de la segunda mitad del siglo XX. Sin embargo, los países pobres y en vías de desarrollo hacen grandes esfuerzos para desarrollar tecnologías que les permitan aprovechar sus vastos recursos naturales y generar sus propios materiales de construcción. Nació en Cd. Lerdo, Durango, el 7 de Octubre de 1968. Ingeniero Civil por la Facultad de Ingeniería Civil de la UANL (1986-1991), obteniendo el título profesional con la tesis “Elaboración y análisis de las curvas I-D.Tr para el estado de Nuevo León”. Obtuvo el grado de Maestro en Ciencias con Especialidad en Ingeniería Estructural en la misma Facultad, el 14 de Diciembre de 1998, defendiendo la tesis “Estudio analítico de los efectos causados por el aislamiento de las vibraciones en cimentaciones para maquinaria industrial”. Es Maestro por Asignatura en la Facultad de Ingeniería Civil impartiendo la clase de Concreto Reforzado desde 1993. Título obtenido: Doctor en Ingeniería de Materiales. Nombre de la tesis: Concretos base cemento portland reforzados con fibras naturales (Agave lechuguilla), como materiales para construcción en México. 68 La investigación desarrollada pretende dar alternativas de solución al problema de la falta de vivienda e infraestructura en las zonas ixtleras, las cuales representa el 10% del territorio nacional. Sus objetivos son: producir un material compuesto a partir de cemento portland reforzado con fibras naturales de lechuguilla, que posea resistencia, durabilidad y pueda ser usado para fabricar materiales de construcción baratos. Los principales resultados indicaron que la fibra de lechuguilla es resistente a la tensión, pero es severamente deteriorada por el medio alcalino del concreto. Sin embargo, si la fibra es protegida y la matriz es densificada con ceniza volante, el compuesto soporta aceptablemente la exposición a ambientes agresivos y a las variaciones de humedad y temperatura. Por otra parte, las fibras largas y en cantidades reducidas proporcionan incrementos en la resistencia a flexión y tensión del concreto. De esta forma resultó factible fabricar, con este material compuesto, elementos constructivos tales como: láminas acanaladas, prefabricados arquitectónicos y cimbras perdidas, que permitirán dar otra alternativa de desarrollo para las zonas más pobres de México. Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Acuse de recibo Revista CIENCIAS TÉCNICAS AGROPECUARIAS Revista THE INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY Recibimos desde Cuba la revista «Ciencias Técnicas Agropecuarias», nueva epóca, editada por la Universidad Agraria de la Habana y su Centro de Mecanización Agropecuaria y coauspiciada por varias instituciones académicas cubanas, la cual aparece trimestralmente. La publicación The International Journal of Advanced Manufacturing Technology presenta de trabajos de investigación en el área de sistemas de manufactura, haciendo énfasis en la integración por computadora. Ofrece sin embargo, un contenido balanceado que cubre los diferentes aspectos de la manufactura, lo que permite mantenerse al día de los avances científicos y tecnológicos de este activo campo de la ingeniería. Esta publicación arbitrada, fundada en 1986, aborda los diferentes aspectos de las ciencias agropecuarias, dando un gran énfasis a la práctica ingenieril. Por ejemplo en el Vol. 10 No. 2 se incluyen los artículos: “Determinación del punto... de aplicación de vibraciones para el desprendimiento de frutos...”, “... diseño de sistemas híbridos eólico-fotovoltáicos para instalaciones agropecuarias...” y en el Vol. 10, No. 3 se discuten: el uso de GPS en agricultura y el efecto del tratamiento magnético del agua de riego en el ajo, entre otros artículos. Para más información y suscripciones puede contactarse a: Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, Apartado postal 18-19, San José de las Lajas, La Habana, Cuba, o por e-mail con el director de la revista a la dirección: paneque@main.isch.edu.cu (FJEG) En cada número se destina espacio para las técnicas de medición y tratamiento de datos, así como el diseño 3D para geometrías complejas.También se presentan trabajos relacionados con los sistemas de manufactura, técnicas de maquinado y sistemas inteligentes. El lector interesado en los aspectos de los materiales para la manufactura, encontrará temas tales cómo caracterización de materiales para herramienta, silicones, cerámicos, análisis de superficies, desgaste de herramientas, preparación de materiales, etc. La editorial Springer Verlag es ampliamente conocida, y es también una garantía de lectura de calidad. La revista se publica quincenalmente y su costo es de 36$ USD. Suscripciones y más información Email: orders@springer-ny.com (FELG) Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 69 �Colaboradores Aguilar Garib, Juan Antonio Profesor investigador del Programa Doctoral en Ingeniería de Materiales de la UANL. Obtuvo su licenciatura y su maestría en el Instituto Tecnológico de Saltillo y el doctorado en Ingeniería de Materiales en la UANL. Realizó una estancia de investigación en el Centro para Recursos Energéticos y Ambientales de la Universidad de Texas en Austin. Es miembro del SNI nivel I. Alcocer González, Juan Manuel Químico bacteriólogico y parasitólogo, egresado de la Facultad de Ciencias Biológicas. Tiene maestría en inmunobiología y doctorado en microbiología. Actualmente es profesor del Laboratorio de Inmunología y Virología de la Facultad de Ciencias Biológicas de la UANL. Sus investigaciónes recientes son sobre el desarrollo de vacunas para cáncer y enfermedades infecciosas basadas en plásmidos, adenovirus y bacterias lácticas recombinantes. Ha obtenido premios de investigación, otorgados por el Instituto Nacional de Salud Pública y la compañía farmacéutica Roche-Syntex y Glaxo-Wellcome. Bader, Rolf Nacido en 1969, es músico y musicólogo. Estudió musicología sistemática e histórica, etnología y física en Hamburgo, Alemania, donde trabaja en el Musikwissenschaftliches Institut como maestro e investigador. Es Magister Artium y su doctorado lo obtuvo en el campo de la acústica física en el 2002. Su campo de interés es la música, específicamente en los aspectos etnológicos, sociológicos, estéticos y de composición. Como guitarrista compone y hace presentaciones y está familiarizado con un amplio rango de estilos desde rock hasta jazz, desde clásico hasta improvisación. Castillo Rodríguez, Guadalupe Alan En 1989 obtuvo su título de Ingeniero Mecánico Electricista en la FIME-UANL. En 1992 obtuvo el Grado de Maestro en Ciencias de la Ingeniería de Materia- 70 les, y en 1997 obtuvo su Grado de Doctor en Ingeniería de Materiales por la FIME-UANL. Trabajó 2 años como investigador en el Instituto de Materiales Cerámicos en la TU Clausthal en Alemania. De 1997 a 1999 trabajó como investigador en el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico Peñoles. Desde 1999 es Profesor de Tiempo Completo en la FIMEUANL. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores. Actualmente es Subdirector de la División de Estudios de Postgrado de la FIME-UANL. Durán Herrera, Alejandro Ingeniero Civil y Maestro en Ciencias con especialidad en Ingeniería Ambiental por la Facultad de Ingenieria Civil de la UANL. Doctorante en el Programa Doctoral en Ingeniería de Materiales de la FIME-UANL. Actualmente es Profesor de Tecnología del Concreto en la FIC-UANL y labora en el Dpto. de Tecnología del Concreto del Instituto de Ingeniería Civil de la UANL. Fernández Zayas, José Luis Ingeniero Mecánico Electricista por la Facultad de Ingeniería de la UNAM, en 1970. Trabajó tres años en el diseño y construcción de equipo industrial y en 1975 obtuvo su Doctorado en Ingeniería Mecánica en la Universidad de Bristol. Ha sido profesor desde 1969 en la Facultad de Ingeniería de la UNAM. Desde 1975 es investigador del Instituto de Ingeniería. Con el apoyo de una centena de alumnos ha publicado más de cien artículos y ponencias internacionales y ha dirigido más de cincuenta tesis de licenciatura y posgrado. Actualmente se desempeña como Director General de Investigación y Desarrollo de Tecnología y Medio Ambiente de la Subsecretaría de Política Energética y Desarrollo Tecnológico en la Secretaría de Energía. Es Presidente de la Academia de Ingeniería-México. Garza Rivera, Rogelio Guillermo Ingeniero Mecánico Electricista por la FIME – UANL. Obtuvo la Maestría en la Enseñanza de las Ciencias, Ingenierías, Octubre-DIciembre 2002, Vol. V, No. 17 �Colaboradores con especialidad en Física, en la UANL. Diplomado en Didáctica de la Física. Actualmente es Director de la FIME. Guerrero Salazar, Carlos Alberto Es egresado de la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL, donde también estudió la Maestría en Ciencias. Doctor en Ingeniería Química por la Ecole Politecnique de Canadá. Miembro del SNI nivel 1. Asesora a diferentes industrias de Monterrey en el área de plásticos y vidrio. Es Maestro de la FIME de la UANL. Ganador del Premio de Investigación UANL 1999 en el área de Ingeniería y Tecnología. González González, Virgilio A. Egresado de la Facultad de Ciencias Químicas de la UANL. Maestría en química orgánica y doctorado en ingeniería de materiales. Ha sido jefe del Departamento de Macromoléculas y del de Fisicoquímica en el Centro de Investigaciones en Química Aplicada de Saltillo, Coahuila. Es profesor de tiempo completo en la FIME. González Zambrano, Alfonso Ingeniero Mecánico Electricista por la FIME – UANL. Obtuvo la Maestría en Mecánica con especialidad en diseño mecánico en la UANL. Ha sido Jefe del Dpto. de Física y Coordinador de Ciencias Básicas de la FIME. Actualmente es catedrático de esta Facultad. López Cuéllar, Enrique Ingeniero Mecánico Electricista y Maestro en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con Especialidad en Materiales por la FIME de la UANL. Doctor en Ingeniería de Materiales por el INSA de Lyon, Francia. Fue catedrático en la FIME y coordinador de proyectos de ahorro de energía en DIRAM. Martínez Alonso, Gabriel Master en Ciencias Físico Matemáticas graduado de la Ingenierías, Octubre-Diciembre 2002, Vol. V, No. 17 Universidad de Moscú, en Rusia. Investigador en enseñanza de la Física, fundamentalmente en la impartición de los laboratorios docentes. Es catedrático de la FIME y profesor Titular de la Maestría en la Enseñanza de las Ciencias de la UANL. Miramontes Cárdenas, Luis Ernesto Licenciatura en Ingeniería Química, Escuela Nacional de Ciencias Químicas de la UNAM (19451949). Estudios de Posgrado en Química, Instituto de Química de la UNAM (1948-50) y (1954-1956). Curso de Economía en la Universidad de Fordham, New York, EEUU. de América (1969). Curso de Administración de la Investigación, Instituto Politécnico Nacional (1981). Tiene una amplia experiencia tanto en los ámbitos acádemicos como en los industriales. Es miembro de diferentes sociedades relacionadas con la química, ha publicado un gran número de artículos, cuenta con 26 patentes, ha asesorado un gran número de tesis y ha recibido más de 10 premios. Petrosky, Henry Es profesor de Ingeniería Civil y profesor de historia en la Universidad de DUKE desde 1980. Es también representante del Comité de Historia y valuarte de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE). Es un activo divulgador tanto en revistas como periódicos y entre sus libros se pueden mencionar: The Evolution of Useful Things, Engineers of Dreams Invention by Design,Remaking the World. Ha recibido gran número de distinciones, entre ellas medallas y premios de: ASME, ASCE, y de la Universidad de Illinois, Clarkson y Valparaiso. Villalobos Chapa, Salvador Alumno del 9° semestre de la carrera de Ingeniero Civil de la FIC-UANL. Miembro del American Concrete Institute. 71 �� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2002 Volumen Volumen de la revista 5 Número Número de la revista 17 Mes de publicación Mes cuando se publicó Octubre-Diciembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2002, Vol 5, No 17, Octubre-Diciembre Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Hinojosa Rivera, Moisés, Editor Méndez Cavazos, Julio César, Coordinador Editorial Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/10/2002 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020780 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Aleaciones con memoria Crecimiento unidimensional Industria de esteroides Ingeniero civil Plásticos en las industrias https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20741/Ingenierias_2003_Vol_6_No_18_Enero-Marzo.pdf cc842fd7fbf39e9618b5c561a36a6c38 PDF Text Text ���Editorial: Cómo hacer rentable el quehacer de científicos, tecnólogos y académicos César A. Leal Chapa Titular del Centro de Inovación y Transferencia de Tecnología de la FIME-UANL cleal@mail.uanl.mx Cuando se lee un título así, es inevitable el surgimiento de una verdadera avalancha de preguntas: ¿y... entonces el quehacer de estos tres roles, no es rentable?, ¿cuáles son los criterios que determinan esta rentabilidad?, ¿está entendida la rentabilidad como el concepto tradicional de generar utilidades o riqueza?, ¿se aplicarán los mismos criterios económicos para determinar dicha rentabilidad, con respecto a otros roles sociales?, ¿deberán ser rentables estas actividades?, ¿estamos hablando de instituciones públicas o privadas? Para iniciar pudiéramos intentar dar respuesta a la siguiente pregunta, ¿y por qué hasta ahora surgen estos cuestionamientos? Una de las principales causas que mueven a estos cuestionamientos es sin duda de carácter económico, dado que son cada vez menores los recursos con los que la Federación está comprometida a financiar a las instituciones públicas de educación superior. Independientemente del desenlace de estos cuestionamientos, es oportuno echar un vistazo al interior de las instituciones donde se desenvuelven los científicos, tecnólogos y académicos, a modo de un análisis de la situación actual. ESTRATEGIAS DEL PASADO, ESQUEMAS PREVALECIENTES Las estrategias diseñadas en el pasado y acordadas como lineamientos a seguir, que determinaron en su tiempo la razón de ser del sector de la educación superior y de la investigación científica en México, no han sido renovadas. Y así es común ver que se siguen empleando en instituciones y grupos de investigación objetivos como, “investigar y formar recursos humanos de alto nivel”, sin que se explique qué significa “alto”, o también “investigar para sustituir importaciones”, en plena vigencia del TLC, o “disminuir la dependencia tecnológica del extranjero”, cuando pudiéramos aspirar a venderles tecnología a estos mercados y verlos como clientes. Las estrategias actuales son realmente cuestionables, por ejemplo, los criterios de evaluación del desempeño de académicos e investigadores, donde se privilegia entre otras cosas la cantidad de artículos publicados en revistas de difusión internacional, aunque esto signifique poner en las manos del mercado internacional conocimientos en forma gratuita que seguramente aprovecharán para conIngenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI No. 18. 3 �Editorial / César A. Leal Chapa vertirlos en tecnología o servicios que para colmo adquiriremos algún día en la cadena del comercio internacional, sin obtener a cambio una remuneración o reconocimiento para el autor y alguna ventaja económica para el país. Otro criterio de evaluación similar es la obtención de patentes, que por lo general se tramitan sin condicionar su futura explotación o que tengan cliente. Este fenómeno de establecer criterios de evaluación inadecuados se da en todos los niveles, por ejemplo, en las instituciones públicas de educación superior se utiliza el criterio de aumentar la eficiencia terminal, lo que mueve a académicos a disminuir la reprobación de sus alumnos, sin garantizar la calidad del egresado, o peor aún, la inexistencia de criterios para evaluar el desempeño de altos funcionarios como directores o rectores. Sería deseable analizar el por qué de la situación actual, efectuar un ejercicio a nivel nacional para revisar y rediseñar las estrategias de fondo que permitan redefinir objetivos fundamentales y que expliquen una nueva razón de ser de estas instituciones, y cómo habrán de adecuarse para tiempos por venir. Mientras esto sucede se pueden tomar algunas acciones correctivas de carácter urgente. ADECUANDO LEYES Y REGLAMENTOS Pudiera decirse que en ninguna de las instituciones públicas de educación superior del país, se incluyó en sus objetivos originales el de la generación de riqueza. De aquí que leyes y reglamentos que las rigen se enfoquen a los objetivos tradicionales de educar, investigar, promover la cultura, extender actividades a la comunidad, atender el contexto laboral con sus empleados, etc., pero no al de regular la generación de recursos económicos. Y si bien en la mayoría de las instituciones no se limita esta función, tampoco se prevee su regulación, dejándola al criterio y buena fe de funcionarios formados para administrar el proceso educativo, pero no para la productividad económica. ¿Qué adecuar entonces? Habrá que iniciar integrando a los objetivos de la institución la función de la generación de recursos económicos, tendrá que regularse también sobre la propiedad intelectual, la confidencialidad de la información estratégica generada, el reparto de las utilidades, el uso de las utilidades correspondientes a la institución, la relación contractual con los clientes, el manejo transparente de los recursos, etc. A todo lo anterior habría que agregar un cambio administrativo, en las instituciones públicas de educación superior, que tienda a asimilar, adaptar y adoptar la metodología y el estilo administrativo de las empresas productivas. El cambio de mentalidad de los cuadros académicos y administrativos será sin lugar a dudas uno de los mayores retos. ELIMINANDO LA BUROCRACIA Un investigador, tecnólogo o prestador de servicios que ya vende el producto de su trabajo al sector productivo, no requiere de más motivación que no ser obstaculizado, y lo que menos necesita es quién le diga qué hacer, y cómo. ¿Pero cómo es que logran ser burocráticas las estructuras administrativas de las instituciones públicas de educación superior? 4 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol VI, No. 18. �Editorial / César A. Leal Chapa Con el pretexto de vigilar la adecuada operación de la institución, se establecen una serie de trabas que en vez de facilitar la actividad emprendedora la dificultan, por ejemplo, estructuras organizacionales de múltiple nivel, procedimientos administrativos a base de memorándums impresos en papel y con múltiples firmas, tiempos de gestión largos, negligencia o actitud dilatoria en cada etapa de un trámite, difícil manejo de los recursos obtenidos, pésima relación con proveedores, y la recientemente adquirida, o en vía de adquisición, burocracia de los sistemas de calidad. ANTE ESTO, ¿QUÉ SE PUEDE HACER? Además de corregir las deficiencias antes mencionadas, habrá que entrenar a los funcionarios administrativos, establecerles como misión la de facilitar sus procesos, será necesario generar condiciones para poder recibir a los clientes en ambientes y espacios adecuados, habrá que esmerarse por lograr servicios administrativos eficientes y ágiles, que la seguridad, la energía eléctrica, la Internet, la telefonía, no fallen. Habrá que dar solución a un problema crítico, que consiste en la devastación o en el mejor de los casos la pérdida de la continuidad de las actividades productivas de individuos y grupos, que se presenta como un fenómeno posterior a un proceso político, de cambio de directivos. Habrá además que recordar constantemente, que las condiciones y el ambiente de trabajo favorables, podrán retener a individuos y grupos productivos, de no ser así, generarán estas condiciones por su cuenta fuera de la institución, o serán atraídos por otras instituciones que hayan logrado realmente adaptarse. FORMANDO LA CULTURA DEL TRABAJO RENTABLE Cuando ya existen en la institución, investigadores, tecnólogos y prestadores de servicios exitosos y rentables, las cosas pudieran darse en forma natural, el problema surge cuando no es así. Cómo convencer a un investigador que no se ha ganado el Premio Nóbel aún, o que no ha podido aportar algo importante y positivo para la humanidad, que de momento, le sería de utilidad cambiar el producto de su trabajo por un pago en efectivo que mejore su estatus socio-económico, o cómo hacer para que todos los investigadores y tecnólogos pudieran obtener un beneficio mayor que aspirar sólo al estímulo económico que viene de SEP, CONACYT, SNI, etc. Una posible solución es la de establecer la “Cultura del Quehacer Rentable”, la cual se puede lograr difundiendo a nivel institución métodos y estrategias, estableciendo una relación estrecha con individuos, grupos e instituciones que lo estén logrando, conocer al cliente estableciendo programas de acercamiento, evaluar las capacidades internas y convertirlas en una oferta. La formación de la “Cultura del Quehacer Rentable” deberá ser un proceso que en forma continua forme nuevas habilidades y que adecúe actitudes con el fin de compartir metas con el cliente, esto se vuelve difícil cuando la actitud prevaleciente es la de enseñar al que no sabe, o de buscar conocimiento como objetivo en vez de aplicarlo, o buscar un conocimiento que sólo le interese al investigador, o para el cual no exista cliente. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI No. 18. 5 �Editorial / César A. Leal Chapa Habrá que aprender además: · Cómo el conocimiento concebido únicamente como un bien de la humanidad, se puede convertir en un bien privado, en una propiedad, que puede protegerse, rentarse o venderse. · Cómo determinar la rentabilidad de un proyecto, entender cuáles son las variables involucradas en el cálculo de costos, fechas límite y tiempos de entrega. · Cómo codificar la información para entender qué es lo que quiere el cliente. · Cómo planear un proyecto de investigación, desarrollo de tecnología o servicio, en función de los mismos criterios con que se planea un negocio. · Que un proyecto exitoso puede hacer ganar en forma lícita a un investigador, tecnólogo o prestador de servicios, miles o cientos de miles de pesos y que esto no está peleado con la misión de enseñar, investigar o aplicar el conocimiento. PROPAGANDO EL MODELO Aunque se ha tratado de teorizar acerca de las causas que llevan a individuos o grupos a ser exitosos y en nuestro caso rentables, la verdad es que no se ha llegado a un procedimiento o modelo que garantice el éxito. Sin embargo, seguramente en cada institución, existen algunos casos que lo han logrado los cuales bien pudieran tomarse como ejemplo de un modelo a reproducir. Para generar tales réplicas será necesario reproducir las condiciones que apoyaron su desarrollo. Algunas de estas condiciones serán resultado de factores que pudieran conseguirse sólo localmente. No sería de extrañar que en algunos casos fueron y siguen siendo los perfiles de las personas las que determinaron tan deseado éxito. Si es así queda todavía un recurso para poder reproducir una réplica, regresar al antiguo modelo maestroaprendiz que permite cuando menos dos escenarios, uno en el que el aprendiz asimila la mística del maestro, y otro en el que los individuos de la misma naturaleza se identifican y empiezan a sumar esfuerzos formando una masa crítica en torno a una actividad común. A MODO DE CONCLUSIÓN La situación analizada aquí, lleva ya mucho tiempo, corresponde a una visión de la realidad de las instituciones públicas de educación superior y de sus profesores, investigadores, tecnólogos y prestadores de servicios, que tuvo su razón de ser y que creó hábito. Si bien es cierto que por largo tiempo las condiciones del país no fueron del todo propicias para efectuar cambios o adecuaciones, debemos reconocer que la situación actual dista mucho de ser aquella de hace veinte o treinta años y que este es el mejor momento para revisar, corregir y reorientar el rumbo de las instituciones públicas de educación superior. 6 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol VI, No. 18. �Efecto del hierro sobre la síntesis del espinel Juan A. Aguilar Garib, Ubaldo Ortiz Méndez, Moisés Hinojosa Rivera UANL-FIME., Cd. Universitaria, San Nicolás de los Garza, NL 66450, México aaguilar@ccr.dsi.uanl.mx Oxana V. Kharissova FCFN-UANL ovkharisova@ccr.dsi.uanl.mx ABSTRACT The influence of iron over the microstructure, order parameter and morphology of the spinel in the Al2O3-MgO-Fe2O3 system is described in this document. Spinel was produced by means of electric resistance at 1400°C and microwaves at temperatures over 2000°C. The obtained samples were analyzed by means of X rays diffraction, X rays spectroscopy (EDX), scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) in contact mode. It was determined that iron in hematite promotes under certain condition spinel MgAl2O4 formation and that the order parameter is modified. Regarding morphology, the images show steps and flat zones that provided information about the growth mechanism of the crystals. KEYWORDS Spinel, microwaves, iron, order parameter. RESUMEN Proyecto galardonado con el Premio de Investigación UANL 2001 en la categoría de Ingeniería y Tecnología, otorgado en la Sesión Solemne del Consejo Universitario de la UANL e 7 de Septiembre de 2002. En este trabajo se describe la influencia del hierro sobre la microestructura, el parámetro de orden y la morfología del espinel en el sistema Al2O3-MgO-Fe2O3. El espinel fue producido calentando una mezcla de los óxidos en un horno de resistencia eléctrica a 1400°C por 15 horas microondas como fuente de energía lo que permitió alcanzar temperaturas de más de 2000ºC y tiempos de procesamiento de tan solo 30 minutos. Las muestras obtenidos fueron analizados mediante difracción de rayos X, espectrometría de rayos X (EDX), microscopía electrónica de barrrido (MEB) y microscopía de fuerza atómica (MFA) en modo de contacto. Se determinó que el hierro agregado como hematita favorece en ciertas condiciones a la formación de espinel MgAl2O4 y que modifica el parámetro de orden. Con respecto a la morfología, las imágenes muestran escalones y terrazas, que proporcionan una idea sobre el mecanismo de crecimiento de los cristales. PALABRAS CLAVE Espinel, microondas, hierro, parámetro de orden. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. 7 �Efecto del hierro sobre la síntesis del espinel / Juan A. Aguilar G. et al EL SISTEMA MgO-Al2O3 El espinel magnesia-alúmina (MgAl2O4) tiene una estructura cúbica que muestra semejanzas y diferencias con la magnesia (MgO) y la alúmina (Al2O3). El MgO y el espinel tienen arreglos cúbicos en tanto que la alúmina tiene un arreglo hexagonal. Los iones Al3+ ocupan sitios octaedrales tanto en la alúmina como en el espinel, mientras que los iones de Mg2+ ocupan lugares octaedrales en el MgO y tetraedrales 1 en el MgAl2O4 (figura 1). Fig. 1. Parámetros de red de la estructura del espinel, W. Kingery1 El espinel MgAl2O4 es el único compuesto en el sistema MgO-Al2O3 y tiene un punto de fusión de 2135°C. Este espinel forma dos eutécticos, uno de ellos a 45% (en peso) de magnesia con un punto de fusión de 2030°C y el otro a 98% (en peso) de alúmina con un punto de fusión de 1925°C. Como ya se mencionó, la estructura está determinada por la configuración espacial de iones de oxígeno, que son relativamente grandes, con cationes trivalentes y bivalentes entre ellos. Debido al tamaño relativo de los iones de oxígeno es posible tener cierta distorsión de la red sin cambios mayores en ella. Esta situación da un amplio intervalo de composiciones para el espinel magnesia-alúmina. En éste, la relación MgO/Al2O3 es de 1/1 (28.2/71.8 en peso) pero varía en un rango bastante amplio. La mayoría de las composiciones tienen aproximadamente el mis2 mo parámetro de red, el cual está en el orden de 0.8nm a 0.85nm. Los parámetros del espinel están presentados en la tabla I. Los iones de oxígeno en la red son equivalentes y forman una estructura base, de manera que las diferencias que se detectan mediante difracción de rayos X son pequeñas en cuanto a la posición de los 8 Tabla I. La estructura del espinel: datos cristalográficos. Grupo espacial: Fd3m, No. 227, cúbico centrado en las caras. Coordenadas atómicas para el MgAl2O4. Número de coordinación: Mg - tetraedral, MgO4: Al octaedral, AlO6: O - tetraedral, OMgAl3 Átomo Posición Coordenadas Fraccionadas O 32e uuu;`u`uu;u`u`u;`uu`u;1/4- u,1/4- u,1/4- u; 1/4+u,1/4u,1/4+u;1/4- u,1/4+u,1/4+u;1/4+u,1/4+u,1/4- u + centrado en las caras Al 16d 5/8 5/8 5/8; 5/8 7/8 7/8; 7/8 5/8 7/8;7/8 7/8 5/8; + centrado en las caras Mg 8a 000;1/4 1/4 1/4+ centrado en las caras picos, por lo que es necesario prestar mayor atención a sus intensidades relativas. El espinel es una solución sólida que se comporta de acuerdo a la interacción de las especies presentes, lo cual se considera cuantitativamente en termodinámica a través de la actividad. Lo que hace interesante al hierro es que tiene dos valencias (2+ y 3+) y entonces podría ocupar los lugares del magnesio o del aluminio. Es claro que las propiedades también dependerían de los sitios ocupados ya que la presencia de este tercer elemento cambia además el diagrama de fases de acuerdo a las nuevas actividades de las especies, ya sea 2+ y 3+. Un factor que complica la estructura del espinel es que la distribución de cationes en los sitios tetraédricos y octaédricos puede variar entre dos casos extremos, los cuales dan lugar al espinel inverso y al espinel normal. Tales distribuciones se describen mediante la expresión (1). (1) A2+ dB3+ 1-d[A2+ 1-dB3+ 1+d] O4 Aquí los iones localizados en los sitios tetraédricos están escritos antes del paréntesis, mientras que aquellos en los sitios octaédricos están adentro del paréntesis rectangular. El parámetro d define el grado de desorden, el desorden completo está dado por d igual a 1/3, en el espinel normal d es 1, mientras que para el espinel inverso d es cero. Los sitios Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Efecto del hierro sobre la síntesis del espinel / Juan A. Aguilar G. et al tetraédricos en la malla cúbica centrada en las caras de los iones de oxígeno tienen menor volumen que en los sitios octaédricos. En realidad la estructura se distorsiona por el movimiento de los iones oxígeno, los cuales incrementan el volumen de los sitios tetraédricos, pero disminuye el volumen de los sitios octaédricos. La distribución de los cationes A y B depende de diferentes condiciones geométricas, radio atómico, valencia, y el estado de las cargas en la malla. Los sitios tetraédricos son más pequeños que los octaédricos, así es de esperarse que los iones trivalentes vayan a los sitios tetraédricos mientras que los bivalentes, los cuales son más grandes, se 1 acomodan en los sitios octaédricos. La configuración electrónica también juega un papel importante en la distribución catiónica, ya que los electrones del metal pueden dar lugar a enlaces direccionados los cuales producen mallas con energía mínima. La estructura del oxígeno que contiene sitios tetraédricos y octaédricos, pues como ésta es negativa, los iones metálicos con cargas positivas pequeñas pueden ser rodeados por exactamente cuatro iones oxígeno, mientras que los iones con cargas más grandes pueden estar rodeados por seis iones oxígeno. Esta es una manera de lograr la neutralidad eléctrica local dentro de la malla. La competencia entre el tamaño de los sitios tetrahédricos y octahédricos y la presencia de los iones divalentes y trivalentes, introduce restricciones que producen espineles donde la regla de cuatro y seis iones oxígeno arriba descrita no se sigue. Por lo tanto el espinel ni es normal, ni inverso y tampoco totalmente desordenado. La descripción de estos diferentes espineles con la misma estequiometría está 3 dado a través de d. Jacob et. al. han demostrado que las propiedades termodinámicas difieren de acuerdo a la distribución de los cationes. Una expresión de estos mismos investigadores para la distribución de cationes como función de la temperatura es: 2   x  = 25540 − RT ln  Joules/mol (2)  (1 − x )(2 − x )    donde: x= 1 - d Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. De acuerdo con Singh,4 el parámetro d depende de las condiciones de preparación del espinel ya que éste se relaciona con la cantidad de vacancias, las cuales a su vez están relacionadas con la temperatura. La ecuación (2) permite cuantificar la normalidad del espinel, en esta ecuación cuando T disminuye hasta el cero absoluto se tiene espinel normal y cuando T tiende hacia el infinito, x tiende a 2/3, lo cual implica que d es 1/3 cuando la malla está totalmente desordenada. PRODUCCIÓN DE ESPINEL Tomando en cuenta las consideraciones termodinámicas la magnesia y la alúmina deben reaccionar para formar espinel MgAl2O4. Pero en realidad es necesario calentar la mezcla de polvos MgO/Al2O3 a temperaturas elevadas, frecuentemente por encima de los 1200°C para tener una reacción a una rapidez apreciable. Si la reacción se llevara a cabo en fase sólida, la primera etapa sería la formación de un núcleo de MgAl2O4. Ésta es difícil por las diferencias que existen entre los reactivos y los productos, especialmente en lo que se refiere a la reorganización que se requiere para llegar al espinel. El espinel de MgAl2O4 se produce comúnmente de dos maneras, mediante fusión y mediante sinterización. La fusión permite tener fase líquida que asegura la difusión de las especies. En el caso del sinterizado las temperaturas son inferiores al punto de fusión y solamente se logra obtener espinel en ciertas regiones. El espinel se forma en el cuello producto de la unión de dos granos, en donde la fuerza motriz para la difusión es mayor. En este caso es común agregar otros elementos para reducir las temperaturas de procesamiento, pero esto afecta las propiedades del producto final. Para este fin se utilizan generalmente ZnO y SiO2 como impurezas. Cuando el Zn2+ está presente en la matriz de Al2O3 las vacancias de Al3+ ú oxígeno se incrementan. El Fe2O3 también puede reducir la temperatura de sinterizado, por ejemplo, si los cristales de Al2O3 tienen 0.5 % (en peso) de Fe2O3 a 1500 o C, entonces el spinel Fe (Fe1-xAlx)2O4 comenzará a 4 crecer. Es posible encontrar una proporción de aditivo que proporcione las mejores propiedades a la menor temperatura posible solamente cuando se entiende la naturaleza del espinel. Las pruebas de 9 �Efecto del hierro sobre la síntesis del espinel / Juan A. Aguilar G. et al difusión entre MgO y Fe2O3 para formar espinel MgFe2O4 mostraron que las dos interfases se movían a razón de 1:2.7, lo cual está cercano al valor ideal 3 de 1:3. Se ha establecido que la difusión de Al3+ en el MgO a altas temperaturas está relacionado con la presencia de vacancias y también se ha demostrado que la presencia de éstas debido a la disolución de Al3+ en MgO es directamente proporcional a la concentración de Al3+ entre los 1560 y los 1900°C. se ha demostrado que es posible alcanzar tempera5 turas del orden de los 2000°C por este medio. HIPÓTESIS Basándose en las explicaciones dadas sobre el sistema MgO-Al2O3 se propone que la presencia de hierro favorece la producción de espinel a una temperatura de 1400°C, la cual es menor que la de fusión del espinel magnesia-alúmina. Dado que el hierro puede ser divalente (2+) o trivalente (3+), por lo que puede tomar los sitios ocupados por el magnesio o por el aluminio, se propone que el parámetro de orden del espinel producido a 2000°C con hierro es similar al que se produce a menor temperatura pero sin la presencia de hierro. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se preparó un conjunto de mezclas en el sistema MgO-Al 2O 3-Fe 2 O 3. Debido a sus propiedades higroscópicas el MgO fue calentado hasta 800ºC. Los reactivos MgO, Al2O3 y Fe2O3 fueron mezclados hasta obtener una mezcla homogénea de los polvos. Las muestras fueron pesadas y compactadas antes de ser colocadas en un crisol. El horno se mantuvo a 1400ºC y el tiempo de exposición fue de 15 h. Las composiciones específicas de las mezclas utilizadas se presentan junto con los resultados con la finalidad de poder relacionar el tipo de mezcla con la muestra obtenida en cada caso. Con respecto a las muestras procesadas mediante microondas, el propósito era alcanzar mayor temperatura que en el horno convencional, sin considerar ni excluir la posible influencia de éstas en el proceso. En este caso el grado de dificultad para procesar las mezclas es mayor y por eso se describe con mayor detalle que la del calentamiento convencional. Las muestras fueron colocadas dentro de un crisol y luego colocadas en el interior de un horno de microondas con un magnetrón a 2.45 GHz y 800W. Los reactivos no absorben microondas a temperatura ambiente, por lo que es necesario utilizar un agente que sea capaz de absorberlas en esas condiciones y llevar los reactivos hasta una temperatura de alrededor de METODOLOGÍA Dado que la hipótesis considera en uno de sus puntos a la influencia del hierro, agregado como hematita, en la formación de espinel mediante sinterización, se requiere elaborar una serie de pruebas con diferentes composiciones en las que se compruebe que no se formó fase líquida, de manera que efectivamente cualquier reacción se lleve a cabo en estado sólido. También se debe confirmar que la cantidad de espinel encontrado sea mayor que el que se esperaría sin la presencia de hierro. En cuanto a la influencia sobre el parámetro de orden y la morfología, es necesario que las reacciones se lleven a diferentes temperaturas, incluso mayores que la de fusión y para ese fin se utilizan microondas ya que Fig. 2. Esquema del arreglo experimental mostrando la ubicación del grafito que se utilizó como auxiliar térmico en los experimentos con microondas. OBJETIVO El objetivo de este trabajo se centra en determinar la influencia del hierro sobre la microestructura, el parámetro de orden y la morfología del espinel magnesia-alúmina (MgAl2O4) producido en un horno convencional a 1400°C y mediante microondas a 2000°C. 10 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Efecto del hierro sobre la síntesis del espinel / Juan A. Aguilar G. et al 400°C en la cual la alúmina absorbe este tipo de energía. De paso se puede comentar que aunque el MgO no absorbe microondas el espinel que se forma es mejor absorbedor que la alúmina, así, una vez que la reacción se inicia puede proseguir sin la ayuda del agente mencionado. De acuerdo a experiencias 5 previas con este tipo de material las mezclas fueron expuestas a la energía de microondas por 30 minutos. Al igual que en el caso de calentamiento convencional, la composición de las mezclas se presenta junto con los resultados para facilitar su análisis. El arreglo experimental se presenta en la figura 2. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Las condiciones y composiciones de las mezclas se presentan en esta sección junto con los resultados obtenidos, ya que como se mencionó anteriormente, al tener en un mismo lugar las condiciones de preparación y las fases presentes se simplifica la discusión de los mismos. El caso del procesamiento convencional a 1400°C se presenta en la tabla II. Tabla II. Descripción de las mezclas utilizadas y las muestras obtenidas a 1400ºC. Los números romanos corresponden a las composiciones de las mezclas, mientras que los números arábigos corresponden a la composición (molar) de cada mezcla particular después de ser procesada. La letra “E” es para el equilibrio termodinámico y “D” para la composición estimada a partir de la difracción de Rayos-X. Los compuestos que no fueron calculados se indican con un asterisco. Mezcla I II III IV V Fe2O3 3 5 8.8 10 20 Al2O3 50 50 50 50 50 MgO 47 45 41.2 40 30 Composición de la muestra 1E 1D 2E 2D 3E 3D 4E 4D 5E 5D MgO 10 11 5 7 0 6 0 3 0 Al2O3 14 13 16 7 20 0 21 0 30 0 MgAl2O4 70 64 67 57 60 0 57 0 40 0 30 * 56 * 58 * Mg(Al,Fe)2O4 * 12 9 * 55 MgFe2O4 0.9 0 0.1 0 0.1 42 0.1 40 0.1 27 AlFeO3 * 0 * 1 * 2 * 2 * 0 Fe3O4 0.5 0 1 0 2 0 2.4 0 5 18 Al2FeO4 0.6 0 0.8 0 1. 1 0 1. 4 0 2 0 Fe2O3 4 6 10 12 20 0 0 0 0 0 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. En esta tabla, los números arábigos correspondientes a las mezclas con las letras E ó D significan respectivamente el equilibrio termodinámico de la mezcla formulada y la composición real de la muestra obtenida a partir de esa formulación. Los asteriscos muestran los compuestos que no fueron calculados, ya sea porque faltan datos termodinámicos o debido a la gran variación en los datos existentes. Como ya lo dijo K. Jacob et. Al.,3 a pesar del importante papel del MgAl2O4 en la industria de refractarios, existe una falta de datos termodinámicos confiable para este compuesto. Es por eso que el equilibrio fue calculado suponiendo un comportamiento ideal de los componentes que forman una sola fase como Darken 6 y Gurry lo sugieren en el caso de gases. Este método fue validado mediante comparaciones entre cálculos y comparaciones para los gases presentado en la referencia anterior, para algunos cerámicos 7 presentados en una compilación de F. Hummer y 1 los diagramas de Kingery et. al. Los datos fueron 8 obtenidos de las tablas de JANAF y O. 9 Kuwaschewski y C. Alcock con buenos resultados. Los datos que se presentan como calculados en la tabla II son el resultado del modelo validado por este método. En el proceso de síntesis de espinel a partir de los óxidos mencionados, los enlaces de los óxidos se deben romper para permitir la migración de átomos a distancias considerables (en escala atómica). Iones tales como Mg2+ en MgO y Al3+ en Al2O3 se suponen normalmente fijos en sus sitios en la red, de manera que es difícil considerarlos en otras posiciones. La presencia de un aditivo como la hematita puede disminuir la temperatura de procesamiento y hacer esto posible, ya que sin éste solamente a altas temperaturas tales iones tienen la energía suficiente como para dejar sus sitios normales y difundir a través del cristal. El agregar un aditivo equivaldría entonces a incrementar la temperatura. La efectividad de la adición de la hematita (Fe2O3) como un aditivo se puede apreciar en que las muestras que fueron obtenidas a partir de mezclas sin hierro presentaron entre 39 y 48% molar de espinel MgAl2O4, dependiendo de la composición de mezcla. Cuando se agregó 3% molar de hematita (Fe2O3) el porcentaje de espinel obtenido se incrementó al 64% molar. Un incremento de hematita al 5% molar 11 �Efecto del hierro sobre la síntesis del espinel / Juan A. Aguilar G. et al incrementó la formación de espinel al 76%, disminuyendo la magnesia (MgO) y la alúmina (Al2O3). Esto significa que la presencia de hierro favorece la formación de espinel, aunque no toda la magnesia reaccionó con la alúmina (figuras 3 y 4). Fig. 5. Patrón de difracción de rayos X de una muestra con 10% molar de Fe2O3, 50% molar de MgO y 40% molar de Al2O3. Fig. 3. Patrón de difracción de rayos X de una muestra con 5% molar de Fe2O3, 50% molar de MgO y 45% molar de Al2O3. Fig. 6. Una imagen de microscopía electrónica de barrido mostrando las diferentes fases sin y con hierro de una muestra con 10% molar de Fe2O3, 50% molar de MgO y 40% molar de Al2O3. Fig. 4. Imagen de microscopía electrónica de barrido de una muestra con 5% molar de Fe2o3, 50% molar de MgO y 45% molar de Al2O3. La presencia de menos de 9% molar de hematita permite la formación de espinel aunque el hierro no entra a formar parte de la estructura en general. Forman AlFeO3 y no cambia su estado de oxidación a Fe2+. En las mismas condiciones MgAl2O4, MgO, Al2O3, y AlFeO3 están presentes. Como resultado del incremento de hematita al 10% molar se forman dos tipos de espinel, el MgAl2O4 y el Mg(Al0.91Fe0.09)2O4 (figuras 5 y 6). 12 Es importante observar que si la hematita no favoreciera a la formación de espinel, entonces se obtendría una menor cantidad de éste. El MgO reaccionó totalmente de manera que se puede decir que el Fe3+ entró en la red del MgAl2O4. Entre 20 y 45 % molar de Fe2O3, los iones de Fe3+ forman Mg(Al,Fe)2O4 en una sola fase. Se encontró hematita libre a composiciones bastante arriba de este rango (más de 60% molar), pero observando cuidadosamente los patrones de difracción de rayos X se encuentra que la fase estable es maghemita (FeIII2O3). Aunque la nucleación es complicada en las condiciones en las que se sinteriza el espinel, se puede tener una serie de pasos sucesivos que den como resultado final el crecimiento de espinel. La presencia de Fe2O3 permite obtener espinel a temperaturas tan bajas como 1400°C. Las imágenes obtenidas Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Efecto del hierro sobre la síntesis del espinel / Juan A. Aguilar G. et al mediante microscopía de fuerza atómica (MFA) dan mejor evidencia de este punto como se mostrará posteriormente. La nucleación de MgAl2O4 está acompañada por la reorganización de iones en los sitios en los que se tiene intercambio de iones Mg2+ y Al3+ a través de las interfases entre las partículas de MgO y Al2O3. Un análisis más concienzudo hace notar que cuando la temperatura es de 1400ºC (tabla II), concentraciones bajas de hematita producen espinel cerca de lo previsto termodinámicamente, sin embargo cuando se tienen 8.8% de hematita, el MgAl 2 O 4 se forma en menor cantidad y los principales productos son Mg(Al, Fe)2O4, AlFeO3 y MgFe2O4, aún y cuando termodinámicamente la producción del espinel no debería de disminuir con pequeñas cantidades de hematita. Las mezclas y las muestras obtenidas en las pruebas con microondas en las que se alcanzó una temperatura de 2000ºC se muestran en la tabla III (siguiendo las reglas dadas para la tabla II): En este caso se puede decir que fue posible producir MgAl2O4 cerca del equilibrio termodinámico, sin embargo arriba de 15% de hematita, la cantidad de MgAl 2 O 4 disminuye y ahora el principal es Tabla III. Descripción de las mezclas utilizadas y las muestras obtenidas a 2000ºC. Los números romanos corresponden composiciones de las mezclas, mientras que los números arábigos corresponden a la composición (atómica) de cada mezcla particular después de ser procesada. La letra “E” es para el equilibrio termodinámico y “D” para la composición estimada a partir de la difracción de Rayos-X. Los compuestos que no fueron calculados se indican con un asterisco. Mezcla Mg(Al0.91Fe0.09)2O4. Estas reacciones toman Mg y Al de la mezcla y así evitan la formación de MgAl2O4. En la tabla IV se presentan algunas características de los posibles compuestos en este sistema. Es importante hacer notar que ninguno de estos últimos estaba presente en las mezclas al inicio, así si estos se formaron fue debido a que son termodinámicamente estables en las condiciones que impone la presencia del hierro. Los cálculos fueron hechos bajo el supuesto de un comportamiento ideal de los reactivos, sin embargo las desviaciones entre los valores calculados y los obtenidos son difíciles de explicar a partir simplemente de los cambios en la actividad de los reactivos. Tabla IV. Parámetros de red de diferentes especies encontradas en el sistema MgO-Al2O3-Fe2O3. International Centre for Diffraction Data.10 Los puntos de fusión provienen de las referencias 1 y 9 Parámetro de red (Å) Punto de Fusión (°C) Óxido doble de hierro FeAl2O4 y aluminio (hercynita) Cúbica, a=8.1534 1780 [8] Óxido de magnesio, hierro y oxígeno (ferroespinel) Mg(al,Fe)2O4 Cúbica, a=8.1905 Óxido de magnesio, hierro y oxígeno Mg(Al0.91,Fe0.09)2O4 Cúbica, a=8.1 Óxido de magnesio y aluminio (espinel) MgAl2O4 Cúbica, a=8.08 (Preparada mediante 2135 [8] reacción al estado sólido) Óxido de magnesio y aluminio (espinel) MgAl2O4 Cúbica, a=8.0831 (Preparada en horno de arco elétrico) 2135 [1] Hematita Fe2O3 Hexagonal, a=5.0317, c=13.737 1594 [8] Corundum Al2O3 Hexagonal, a=4.751, c=12.97 2054 [1] Magnesioferrita MgFe2O4 Cúbica, a=8.366 1700 [8] 1597 [8] Nombre Compuesto VI VII VIII IX Fe2O3 5 8.8 15 20 Al2O3 50 50 50 50 Magnetita Fe3O4 Cúbica, a=8.391 30 Periclasa MgO Cúbica, a=4.203 2825 [8] Wustita F eO Cúbica, a=4.296 1400 [8] MgO 45 41.2 Composición de la muestra 6E 6D 35 7E 7D 8E 8D 9E 9D MgO 13 22 11 4 7 4 6 3 Al2O3 18 14 20 2 24 2 27 0 MgAl2O4 61 28 56 48 47 47 40 0 Mg(Al0.91Fe0.09)2O4 * 30 * 36 * 36 * 53 MgFe2O4 0 0 0 0 0 0 0 0 AlFeO3 * 1 * 0 * 0 * 0 Fe3O4 3.5 0 6.6 0 12 0 15 0 Al2FeO4 3.5 6 4.8 10 7 11 9 44 Fe2O3 1.2 0 1.8 0 2.6 0 3 0 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. Es claro que los modelos cinéticos planteados correctamente coinciden con la termodinámica cuando éstos describen sucesos en tiempos muy largos, infinitos para ser precisos. Sin embargo, lo que pasa frecuentemente es que muchos de los datos termodinámicos han sido obtenidos a partir de experimentos realizados a escalas de tiempo normales, y estas constantes incluyen aspectos cinéticos. 13 �Efecto del hierro sobre la síntesis del espinel / Juan A. Aguilar G. et al En otras palabras, si la difusión de un ión no es posible debido a que la energía de activación es demasiado grande para ser alcanzada, entonces los experimentos que evalúan las constantes termodinámicas de este sistema particular incluyen criterios de equilibrio que toman en cuenta esta dificultad. Jacob et. Al.3 explican como los datos termodinámicos están afectados por la distribución catiónica del espinel MgAl2O4, lo cual es precisamente el caso 11 aquí. Otro aspecto es que, como Zhang lo estableció, la difusión del Al3+ en MgO a altas temperaturas está relacionado con la presencia de vacancias creadas por disolución de Al3+ en MgO, la cual es directamente proporcional a la concentración de Al3+ en el rango de 1560 a 1900ºC. Por lo tanto, menos MgO significa menos disolución (y difusión) de Al3+, lo cual en combinación con más Fe, el cual puede tener una valencia de 3+ o 2+, reduce aún más la oportunidad del Al3+ para moverse dentro de la red. Debido especialmente a que el punto de fusión de la hematita y de los espineles de hierro es más bajo que el de la alúmina, lo cual significa que a ciertas temperaturas la difusión del hierro es mayor que la difusión del aluminio. Estas interacciones entre átomos son las únicas posibles explicaciones, dentro de este trabajo, por el hecho que los espineles de fierro se producen en lugar de los espineles de magnesiaalúmina, lo cual se supone son los productos que termodinámicamente deben aparecer. Hay que insistir en que simples suposiciones geométricas no son suficientes para explicar los cambios en la difusión, pues el radio atómico del Al3+ es tan pequeño, comparado con el de oxígeno, como el Fe+2 o F+3 (tabla V). Si la explicación fuera la difusión y la distribución catiónica, a altas temperaturas (2000ºC) existirían más productos de hierro y menos contenido de Tabla V: Radio Atómico de los diferentes iones12 Nombre Ion Radio Atómico (Å) Aluminio Al+3 0.51 Hierro Fe+2 0.74 Hierro Fe+3 0.64 Magnesio Mg+2 0.66 Oxígeno 14 -2 O 1.32 hematita. En otras palabras, a altas temperaturas las composiciones de las muestras son más cercanas al equilibrio termodinámico solamente si la competencia para difundir del fierro y la alúmina es la misma que a baja temperatura (1400ºC), lo cual no es el caso ya que los espineles de hierro son líquidos a la temperatura de 2000ºC y la difusión es mayor. Por lo tanto, aun con esas condiciones los resultados deberían mostrar menos espinel alúminamagnesia y más compuestos de hierro. En la tabla III, a pesar de lo discutido anteriormente en este documento, la fase líquida consume la mayor cantidad de óxidos de magnesio y aluminio contenido a lo esperado termodinámicamente. La descripción fenomenológica de la síntesis de espinel a partir de los óxidos precursores, tiene que ver con bandas de óxidos que deben de quebrarse para permitir la migración de átomos en distancias considerables (a escala atómica). Tales iones como Mg2+ en MgO y, Al3+ en Al2O3 son comúnmente determinados como fijos en los sitios apropiados en las celdas, así es difícil para ellos moverse a los sitios vacíos. Se puede suponer que los iones Fe3+ no entran en la estructura del MgAl2O4, pero también que el Fe3+ cambia su estado de valencia a Fe2+ y forma el FeAl2O4. La hematita además es un aditivo que no sólo disminuye la temperatura de reacción, especialmente porque la distribución de cationes no es solamente geométrica, también por la competencia entre el hierro y el aluminio por los sitios tetraédricos y octaédricos, se crea una distorsión en la estructura y el parámetro de red se ve modificado. Se llevaron a cabo múltiples experimentos, además de los de la tabla II, para probar lo anterior. La figura 7 muestra el amplio rango de composiciones que fue empleado. Nótese la variedad de las posibles fases producidas en el sistema MgO-Al2O3-Fe2O3. De acuerdo a los patrones de difracción, el parámetro de red es de 8.0831 Å tanto para el espinel producido a 1400ºC en el horno de resistencia eléctrica, como para el obtenido a 2000ºC en el horno de microondas. Este resultado sugiere que la energía que entra en la muestra es muy similar en ambos casos. La adición sucesiva de hierro (como hematita), reduce la cantidad de espinel MgAl2O4. Otro producto es Fe2Al2O4, como se presentó en la tabla II. Una observación importante fue que el espinel MgAl2O4 que fue producido con una concentración Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Efecto del hierro sobre la síntesis del espinel / Juan A. Aguilar G. et al Fig. 7. Diagrama ternario para el sistema magnesia (MgO)alúmina (Al2O3)-hematita (Fe2O3) en el que se muestran las composiciones estudiadas y las fases encontradas. alta de hematita cambia su parámetro de red desde 8.0831 a 8.08 Å, esto produce ligeros cambios en los picos de difracción (Ley de Bragg). Otro aspecto es que la intensidad de los picos también varía, por ejemplo el plano (111) localizado a 19.028º (2q) que tiene una intensidad relativa de 0.35 en el espinel cambia a una intensidad de 0.04 y 18.987º. La intensidad de los picos está relacionada al factor de estructura, y este último a las coordenadas fraccionales de cada átomo en la malla. Un aspecto que debe ser tomado en cuenta es que el parámetro de oxígeno, el cual corresponde a la distancia entre el ion de oxígeno y el vértice a lo largo de las diagonales, está afectado por la distorsión que se introduce en la malla por los iones metálicos. Por el tamaño de los sitios tetraédricos y octaédricos esto cambia, y los cationes pueden cambiar sus posiciones de tal forma que el parámetro de orden (d) del espinel se modifique, dando lugar a un factor de estructura que cambia los picos. La distribución de cationes que ha sido presentada (ecuación 2) corresponde a un espinel libre de hierro. La figura 8 muestra que la relación entre d (calculado a partir de la ecuación 2, parte baja de la curva) con respecto a la temperatura, permite ver que el espinel no es normal (En el espinel normal d es igual a 1). El parámetro de red del espinel es 8.08 Å. En este trabajo se muestra que el espinel normal no se produce cuando la hematita está en pequeñas cantidades en la mezcla, también, a medida que la cantidad de hematita aumenta el espinel “normal” fue producido en mayor cantidad. El efecto neto del hierro es que la temperatura aparente aumenta cuando la Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. Fig. 8. Parámetros de orden d como función de temperatura. hematita es parte del sistema, lo cual es razonable debido a que el punto de fusión de los compuestos de hierro son bajos. El efecto global está representado por la constante en la ecuación 2 (25540 J/mol), lo cual está relacionada a la energía para el proceso de difusión. De acuerdo a la explicación que relaciona las vacancias y puntos de fusión arriba descrita, más hierro implica que la difusión del aluminio es más difícil. En la figura 8 hay otras dos curvas calculadas con la misma ecuación, pero considerando 1.5 y 2 (curva superior) veces el valor de energía (38310 y 51 080 J/mol). La línea se mueve de tal manera que se puede observar que el orden del parámetro es casi el mismo a alta temperatura cuando el hierro está presente. Esto es, las curvas y los resultados están en buen acuerdo. Esto está soportado sobre el hecho que el patrón de la difracción de Rayos-X fue tomado a 25ºC a partir de muestras obtenidas a partir de un horno de arco eléctrico, y el 10 exceso de MgO fue removido en HCI caliente. El espinel obtenido a baja temperatura por procesos como los de reacción en estado sólido tienden a tener estructura normal. En este patrón de difracción, los picos no corresponden al espinel normal. A bajas concentraciones de hierro, el espinel que se obtiene es igual al espinel normal sin importar si fue producido por calentamiento convencional a 1400ºC o a través de microondas a 2000ºC. Cuando el proceso fue realizado en un sistema binario, la fase formada es principalmente espinel. En la figura 9 se presentan varias composiciones donde el espinel fue encontrado. 15 �Efecto del hierro sobre la síntesis del espinel / Juan A. Aguilar G. et al Fig. 9. Patrones de difracción de rayos X de varias muestras obtenidas a 1400°C que muestran Mg(Al,Fe)2O4. Las composiciones (% molar) son: Muestra 50) 35 MgO-55 Al2O3-10 Fe2O3: Muestra 46) 50-MgO-40Al2O3-10Fe2O3 : Muestra 33) 40 MgO-55 Al2O3-10 Fe2O3: Muestra 32) 40 MgO-40 Al2O3-20 Fe2O3. Con respecto a la presencia del espinel Fe (Fe1-xAlx)2O4, este estudio está de acuerdo y amplía 13 los resultados presentados por Moon y Philips a 1500ºC. Una vez que se ha comprobado la formación de espinel se llevaron a cabo las observaciones mediante microscopía de fuerza atómica, para tratar de describir las etapas posibles que intervienen en el crecimiento de los cristales de espinel. Se aprecia estructura celular para las dos rutas de producción utilizadas (convencional y microondas) (figuras 10 y 11). Se sugiere que es resultado del sobre-enfriamiento constitucional del sistema reaccionando debido a la acumulación de impurezas cerca de la superficie. Fig. 11. Vista tridimensional (3D) de la superficie del espinel mediante microscopía de fuerza atómica en modalidad de contacto. La muestra fue obtenida a partir de una mezcla (% molar) de 50 Al2O3-35 MgO- 15 Fe2O3, mediante microondas. La distribución de las impurezas en los cristales del espinel formado depende del gradiente de temperatura. En estos experimentos el calor fue extraído del centro de la muestra hacia el exterior en dirección perpendicular al frente de crecimiento. En estas condiciones las impurezas se desplazan del centro a la periferia y por lo tanto la concentración de éstas es mayor en las fronteras que en el centro. Se ha observado que en las muestras en las que se utilizaron microondas como fuente de energía contenían cristales parecidos a dendritas en algunos lugares. Este hecho demuestra que la rapidez de enfriamiento se vuelve suficientemente alta en ciertos lugares y la estructura celular de la superficie se perturba con una tendencia a formar dendritas o monocristales (Wiskers). Se encuentra que el cristal crece mediante la formación sucesiva de escalones Tabla VI. Análisis mediante EDX en diferentes puntos de la frontera de los cristales de Mg(Al,Fe)2O4. Muestra obtenida a partir de una mezcla de Elementos 50Al2O3-30MgO-20Fe2O3 (%molar) calentada convencionalmente Fig. 10. Vista tridimensional (3D) de la superficie del espinel mediante microscopía de fuerza atómica en modalidad de contacto. La muestra fue obtenida a partir de una mezcla (% molar) de 50 Al2O3-45 MgO- 5 Fe2O3, mediante calentamiento convencional. El análisis de las fronteras de los cristales se llevó a cabo mediante espectrometría de rayos X (EDX) pone en evidencia una mayor concentración de hierro (tabla VI). 16 Muestra obtenida a partir de una mezcla de Composición 50Al2O3-40MgO-10Fe2O3 en el cristal (%molar) calentada tipo dendrita mediante microondas O Mg Al Fe 59.2 5.26 32.06 3.51 64.37 4.74 24.11 6.78 62.44 26.1 5.23 6.18 O Mg Al Fe 54 6.19 35.7 4.11 62.5 5.06 24.71 7.73 60 27.14 5.54 7.32 O Mg Al Fe 56.68 5.95 33.22 4.16 62.59 3.9 25.36 8.15 58.93 28.15 5.35 7.57 O Mg Al Fe 53.7 6.27 35.48 4.55 59.88 5.16 26.74 8.23 57.88 26.35 6.5 9.27 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Efecto del hierro sobre la síntesis del espinel / Juan A. Aguilar G. et al Fig. 12. Ejemplo típico de la morfología de la superficie clivada del espinel. Muestra de la Fig. 11. (figura 12) vía la penetración de partículas en la estructura, pero solamente en sitios privilegiados para el crecimiento, los cuales son la fuente de los escalones. En las condiciones de crecimiento, las secciones con escalones desaparecen, dejando una superficie regular en la cual se puede dar crecimiento de nuevos escalones tan pronto como se presenten nuevas fuentes de escalones. Esto puede ser explicado por diferentes velocidades de crecimiento, las cuales dependen a su vez de la cantidad de materia llegando desde la superficie mediante difusión. Se observan además terrazas amplias sobre algunos de los escalones, las cuales sugieren crecimiento estable. Algunos escalones muestran bordes redondeados (figura 13), lo cual demuestra que la difusión superficial puede no ser uniforme, y que en algunos casos lleva al empobrecimiento de soluto de un escalón y que en otros se den cristales elongados semejantes a dendritas (figura 14). Fig. 13: Imagen de microscopía de fuerza atómica de la frontera de los escalones en una muestra que fue obtenida a partir de una mezcla (% molar) de 50 Al2O330 MgO- 20 Fe2O3, mediante microondas. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. Fig. 14. Imagen de microscopía electrónica de barrido. La dendrita es más rica en Mg y Fe. La muestra corresponde a la de la Fig. 13. El análisis (EDX) de los cristales en forma de dendrita revelan una concentración mayor de hierro y magnesio (tabla VI). Se observó un incremento en el número de cristales presentes en las muestras que fueron obtenidos mediante microondas. Esto podría ser explicado por una interacción con el campo eléctrico que resulta en fluctuaciones de energía que contribuyen a la formación de microcristales estables. Las observaciones realizadas mediante microscopía de fuerza atómica (figuras 15 y 16) además evidencian que en las muestras obtenidas mediante microondas hay crecimiento orientado, posiblemente en la dirección del campo eléctrico. Fig. 15. Vista tridimensional (3D) del crecimiento de un cristal mediante microscopía de fuerza atómica en modalidad de contacto. La muestra fue obtenida a partir de una mezcla (% molar) de 50 Al2O3-30 MgO- 20 Fe2O3, mediante microondas. 17 �Efecto del hierro sobre la síntesis del espinel / Juan A. Aguilar G. et al Fig. 16. Vista tridimensional (3D) del crecimiento de un cristal orientado. La muestra fue obtenida a partir de una mezcla (% molar) de 50 Al2O3-45 MgO- 5 Fe2O3, mediante microondas. CONCLUSIONES En este trabajo se demostró que la producción del espinel magnesia-alúmina a 1400°C es posible cuando se agrega hematita a la mezcla de magnesia y alúmina. La presencia de hierro produce compuestos tales como maghemita y magnesioferrita. Por encima del 50% molar de hematita la muestra no presenta más compuestos con hierro y la hematita queda libre de la solución. Un aspecto importante es que el hierro no es una impureza, sino más bien un aditivo para disminuir la temperatura de procesamiento del espinel. Se presentan en este trabajo de manera general las fases que pueden encontrarse en el sistema alúmina-magnesia-hematita, que no ha sido completamente reportado. Los cálculos termodinámicos dependen de la consistencia de los datos, y en este trabajo se muestra que hay diferentes tipos de espinel, lo que explica el amplio rango de valores de constantes termodinámicas. La adición de hematita no inhibe la producción del espinel alúmina-magnesia, a menos que alcance los valores del 8% a 1400ºC o 15% a 2000ºC, valores para los cuales el equilibrio promueve la formación del espinel de hierro, este efecto no se reduce con la temperatura, lo que prueba que el cambio de fase al estado líquido juega un papel en la difusión de los iones de hierro sobre la de los iones de aluminio. La presencia del hierro induce la producción del espinel magnesiaalúmina en la estructura normal a alta temperatura, 18 y la estructura tiene un parámetro de red de 8.0831 Å. El hierro induce el orden en el espinel alúminamagnesia, cuando el MgAl2O4 se obtiene con hierro a alta temperatura, el orden es similar al preparado por procesamiento en estado sólido a bajas temperaturas. Los resultados confirman que los iones de aluminio reducen su movilidad cuando el hierro está presente, lo cual explica porque el espinel MgAl2O4 no se produce arriba de los porcentajes de hematita arriba mencionados. Por otra parte la presencia de hierro altera las propiedades estructurales de la superficie, tomando en cuenta el método de procesamiento. En ambos casos la difusión se vuelve no-uniforme. Se presentan series de escalones y terrazas sucesivas que seguramente constituyen el mecanismo de crecimiento del espinel. La interacción del campo eléctrico crea fluctuaciones energéticas que contribuyen a la formación de microcristales estables. Se especula que los cristales están orientados por el campo eléctrico, lo que por supuesto requiere trabajo posterior. AGRADECIMIENTOS Los autores expresan su gratitud al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y al Programa de Apoyo a la Investigación Científica y Tecnológica de la UANL por su apoyo económico. Oxana Kharissova expresa además su gratitud a la Secretaría de Relaciones Exteriores de México. REFERENCIAS 1. W. Kingery, H. Bowen, D. Uhlmann, “Introduction to Ceramics”, John Wiley and Sons, (1976) pp. 64, 991 2. D. Maschio, B. Fabbri, C. Fiori, “Industrial applications of refractories containing magnesium aluminum spinel”, Industrial Ceramics, 8 (1988) 3, pp. 121-126 3. K.T. Jacob, KV. Jayedevan, Y. Waseda “Electrochemical determination of the Gibbs energy of formation of MgAl2O4”, Journal of the American Ceramic Society, 81 (1998), pp. 209-212 4. V.K. Singh, R.K.. Sinha “Low temperature synthesis of spinel” Mater. Lett. 31 (1997), pp. 281-285. 5. J. Aguilar, M. González, I. 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Así como el fomentar la competitividad en la empresa y en la industria. Estos centros son parte de un sistema creado por la Secretaría de Educación Pública y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología. En total son 28 centros de investigación que abarcan los principales campos del conocimiento científico y tecnológico. Los Centros Públicos de Investigación Científica y Desarrollo Tecnológico están orientados a cuatro áreas. Nueve a las ciencias exactas y naturales, 10 a las ciencias sociales y humanidades, siete especializados en desarrollo e innovación tecnológica y dos a la prestación de servicios. Estas instituciones tienen su sede en dieciséis ciudades del país. Incluyendo unidades y subsedes; su influencia se extiende a 42 ciudades, además de la de México, descentralizando, de alguna manera, la actividad científica y tecnológica. Otro aspecto fundamental de estos centros es su participación en la formación de recursos humanos de alto nivel. 25 de estos centros cuentan con programas de postgrado o participan en los mismos en combinación con otras instituciones académicas, como la UANL. Dichos programas están integrados por cursos, talleres, diplomados, especializaciones, licenciaturas, maestrías y doctorados. Los cuales constituyen, hasta la actualidad, 34 programas de doctorado y 45 de maestría. Uno de estos centros, (CIQA), del sistema SEP-CONACYT, se ubica en la ciudad de Saltillo, Coahuila. Siete edificios albergan las distintas áreas del Centro, donde se hallan: la administración, las aulas, los laboratorios y las pequeñas plantas de producción de polímeros con que cuentan. Fundado en 1976, en un principio el CIQA se dedicó al estudio y aprovechamiento de los recursos naturales de las zonas áridas, específicamente, las propiedades del guayule, la candelilla, la palma, la lechuguilla y la gobernadora. Plantas de las cuales se obtiene hule natural, cera, fibras y extractos, respectivamente. El Centro se ocupó de esta actividad durante los primeros ocho años, creciendo en torno a estos proyectos. 20 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �CIQA: El Centro de Investigacón en Química Aplicada / Eduardo Estrada Loyo En 1984 la junta directiva del CONACYT requirió al CIQA para trabajar con proyectos que le pudieran interesar a la industria, así fue como el Centro orientó sus objetivos al área de polímeros, o plásticos. Para entonces, ya existía el departamento de polímeros, así como el de química agrícola, biología vegetal y química analítica. Incluso existía un departamento de estudios socioeconómicos, que abordaba los asuntos relacionados con las comunidades ejidales ubicadas en las zonas donde abundan las plantas arriba mencionadas. El CONACYT también le solicitó al CIQA que se dedicara a una sola área de investigación. La Junta Directiva del CONACYT no quería que estuviera tan disperso. El departamento de polímeros era el que más había crecido, por lo que se tomo la decisión natural de dedicarse a ello. Además se vislumbraba que el área de plásticos estaba creciendo en nuestro país. Fue así como el CIQA inició una ardua labor de vinculación con la industria. En aquel entonces el mercado de México era un mercado cerrado, es decir, lo que producía una empresa mexicana, bueno o malo, forzosamente se vendía en el país. Las fronteras se encontraban cerradas a la competencia exterior. A las empresas en esas condiciones, no les interesaba desarrollar tecnologías para mejorar sus productos. Por otro lado la vinculación de las universidades e institutos de investigación públicos con las empresas, única y exclusivamente se realizaba a través de la SEP, por lo tanto, era difícil, en cuanto a atajos, relacionarse directamente con la industria. Consecuentemente, la vinculación del CIQA con la industria se vino fortaleciendo al firmarse el Tratado de Libre Comercio entre México, Estados Unidos y Canada, dando fin al proteccionismo oficial y fomentando la competencia. Actualmente el CIQA continúa desarrollando y fortaleciendo esta vinculación, haciendo investigación, creando tecnología, proporcionando asistencia técnica y capacitación, orientando sus proyectos a la creación de nuevas tecnologías basadas en productos ya existentes, con modificaciones ligeras o fuertes, aunque también lleva a cabo sus propios desarrollos. Otra área que investiga el CIQA es la creación de metodologías para la optimización de los proce- Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. sos de producción del plástico caracterizándolo con nuevas propiedades, mejorando sus procesos de producción e incrementando la productividad. En nuestro país, la gran y la mediana industria, demandan a los Centros de investigación científica como el CIQA, el desarrollo de tecnología. La mediana y la pequeña industria, les requieren asistencia técnica para mejorar su productividad, para eficientizar sus procesos de producción, y para el análisis y pruebas de materias primas. LOS PLÁSTICOS El CIQA trabaja, predominantemente, con los plásticos del tipo Comodities, entre los que destacan; el polietileno, el polipropileno y el PVC, los cuales son los de más alto consumo. Respecto a los de Ingeniería, en el CIQA se investiga el nylon y el poliéster, principalmente. Aproximadamente un 90% de la producción de plásticos en México pertenece a la categoría de los Comodities, son los más baratos. México es un gran productor de PVC y de polietileno. Produciendo, con dificultad, el suficiente polipropileno y poliestireno para satisfacer la demanda nacional. Actualmente, se está empezando a producir poliéster y nylon en cantidades aceptables en plantas de tecnología extranjera que se han venido instalado en el país en los últimos cinco años. En el caso del nylon el productor más grande se encuentra en nuestra ciudad: el grupo AKRA de Monterrey. De todo el plástico que se consume en México, un 40% se destina al empaque envase y embalaje. Es el tipo de plásticos que más servicios de desarrollo tecnológico, o de aumento a la productividad, demandan las empresas a los centros de investigación. 21 �CIQA: El Centro de Investigacón en Química Aplicada / Eduardo Estrada Loyo El CIQA investiga poco, relativamente, con el PVC, los adhesivos, y plásticos destinados al uso eléctrico, electrónica o la industria automotriz, comparado con los productos destinados al empaque, envase y embalaje. En cuanto a plásticos destinados para su uso en el área médica, no se ha hecho en México mucha investigación, aunque existe un mercado. En ese campo el CIQA está desarrollando polímeros que ayudarán al tratamiento de las fracturas. PROCESOS DE PRODUCCIÓN 85% de los plásticos que se producen en México se procesan a través de las técnicas de extrusión e inyección. El otro 15% corresponde a los plásticos procesados a través de los métodos de calandrado, termoformado, vaciado y moldeo por compresión. El proceso de calandrado o laminación se efectúa en una maquina con dos rodillos, entre los cuales se hace pasar el plástico que va saliendo en forma de lámina. A continuación exponemos las áreas de desempeño donde el CIQA ha centrado sus líneas de investigación y servicios. Síntesis y modificación química de materiales poliméricos En los laboratorios y en las pequeñas plantas de producción que tiene el CIQA, se realiza la modificación química y la caracterización de materiales. Por ejemplo, el polietileno es una molécula compuesta de carbono e hidrógeno, al agregársele anhídrido maleico en un 3%, queda “injertada”, infiriéndole ciertas características químicas. Síntesis de aditivos especiales para polímeros Existen dos tipos de aditivos; uno para reforzar las características del plástico y el otro para protegerlo del ambiente. El primero se utiliza para hacerlo más resistente al impacto, que no se quiebre fácilmente. El otro evita que se degrade, por ejemplo cuando se exponen al Sol continuamente por efecto de la luz ultravioleta. Este tipo de aditivos forman una pantalla contra dicha radiación. El CIQA ha trabajado constantemente en la síntesis de nuevos aditivos ya que la mayor parte de los plásticos que se usan como producto final los requieren. 22 Polimerización en emulsión y microemulsión Este proceso se utiliza frecuentemente en la fabricación de pinturas y en la producción de plásticos como el PVC o el acrílico. Utilizando un reactor químico para lograr la emulsión. En el CIQA se investiga, particularmente, con los reactivos que inciden en el tamaño de las partículas del látex o emulsión, la cual suele resultar en una pintura compuesta por partículas de plástico. Cuyo tamaño incidirá en las propiedades de la misma. De tal forma que se busca predecir o dominar el tamaño de estas partículas, lo cual incidirá en las características del producto final. Mezclas y aleaciones de polímeros En los plásticos, igual que en los metales, se recurre frecuentemente a la mezcla y la aleación de polímeros. Las mezclas de polietileno y polipropileno, son las más utilizadas en el plástico común y corriente, también existen mezclas de nylon y polietileno, en fin; existen muchos tipos y variedades de mezclas con grados y concentración diferentes. De lo que se trata aquí es que el producto final reúna ciertas características. Requiriéndose de compatibilidad entre los productos plásticos a mezclar. El CIQA ha estado trabajando en el desarrollo de los denominados compatibilizantes o procesos de compatibilización de los polímeros. Caracterización de materiales El CIQA cuenta con instrumental y equipo para analizar, caracterizar y determinar con exactitud, la estructura química y la concentración de todos los elementos que conforman los polímeros. En este campo se han desarrollado metodologías para caracterizar y analizar los materiales plásticos, haciendo algunas aportaciones tecnológicas, por ejemplo en la agricultura, donde el CIQA ha realizado algunos proIngenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �CIQA: El Centro de Investigacón en Química Aplicada / Eduardo Estrada Loyo yectos de investigación que se han aplicado exitosamente. Es en el sistema de riego por goteo, donde el CIQA ha caracterizando plásticos para la fabricación de mangueras, goteros, y acolchado para cubrir surcos. Esta tecnología mejora la calidad de los productos agrícolas, aumenta la productividad y ahorra agua. El CIQA ha diseñado algunos tipos de materiales plásticos que reúnen las propiedades y los efectos requeridos en el cultivo de las hortalizas. También ha incursiónado en el diseño de plásticos para invernadero. Otra aplicación de los plásticos que el CIQA ha desarrollado para la agricultura, es el uso del sistema de acolchado. Aquí se cubren los surcos con un plástico, sembrando las plantitas en unas perforaciones hechas ex profeso, haciendo que se desarrollen más rápidamente. Así, en vez de hacerlo en dos meses, lo hará en mes y medio, pudiéndose levantar la cosecha antes, y por lo tanto llegando más pronto al mercado. Hay que subrayar que estas tecnologías son altamente rentables cuando se utilizan en las hortalizas. No así en los granos. En México existen varios ranchos en donde se aplica este tipo de tecnología que es cara pero muy rentable. Procesamiento reactivo La inyección del plástico consiste en introducir gránulos de polietileno en una máquina inyectora. Ya dentro, se calienta y se bombea a un molde donde se enfría y se solidifica. Se requiere una máquina de mucha fuerza para inyectar este plástico, ya que se encuentra en un alto grado de viscosidad. El procesamiento reactivo consiste en que, a través de una reacción química desencadenada por un catalizador, se efectúa la polimerización dentro del mismo molde. En la actualidad este procedimiento se realiza únicamente con dos tipos de plásticos: los poliuretanos y el nylon, que tienen las propiedades para reaccionar en el molde, con la ventaja de que la máquina es más pequeña porque no se necesita tanta fuerza para inyectarlos. continuación los mencionamos y exponemos el tipo de actividad que desarrollan. Plantas Piloto El CIQA cuenta con plantas piloto donde, en pequeños reactores de distintas características, de aproximadamente veinte litros, llevan a una escala un poco mayor que en el laboratorio, las reacciones químicas. En las plantas piloto se cuenta con equipos de extrucción e inyección, se aplican los hallazgos del laboratorio y se elaboran botellas, bolsas y empaques de plástico. Otra pequeña planta está equipada con moldeadoras de comprensión, donde también se hacen mezclas y aleaciones. Laboratorio de análisis mecánico Donde se efectúa el análisis de propiedades y de resistencia mecánica, de resistencia al impacto y a la tracción. Contando con área donde se realizan pruebas de tipo realógico Laboratorio de Química de Polímeros En esta área se investiga el desarrollo de monómeros, o de iniciadores para polimerizaciones, buscando obtener algún producto útil. En este momento, el CIQA investiga el desarrollo de polímeros que tengan una mayor resistencia al impacto. Trabaja también en un nuevo tipo de catalizadores denominados metalocenos, los cuales tienen la propiedades para obtener polímeros altamente regulares en su estructura química, lo cual mejora las propiedades de resistencia a la tensión y de resistencia a la abrasión. LABORATORIOS En el CIQA existen diferentes tipos de laboratorios de química y de física, con el equipo y la tecnología necesarios para efectuar caracterizaciones y reacciones químicas en pequeña escala. A Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. 23 �CIQA: El Centro de Investigacón en Química Aplicada / Eduardo Estrada Loyo Laboratorio de Ingeniería de Reacciones de Polimerización Aquí se trabaja en el desarrollo de la denominada micro-emulsión, para la obtención de bases para pinturas de agua. Laboratorio de Biopolímeros o de Biomateriales En esta área se investiga con seres vivos para producir polímeros, por ejemplo: los biocementos los cuales se desarrollan con el fin de sustituir partes óseas dañadas o para implantes que deben de ser biocompatibles con el organismo. Se buscan también materiales que sean biodegradables como el poliuretano biodegradable. Recientemente han estado desarrollando nuevos métodos para la obtención de polímeros para su aplicación en electrónica o con propiedades de foto o electroluminiscencia, orientándose a la síntesis, a la evaluación y a la caracterización de estos nuevos materiales. Laboratorio de Análisis Térmico Aquí se caracterizan las muestras de los polímeros en función de la temperatura, y se cuantifican de manera confiable los porcentajes de los componentes principales. El área de caracterización físico-química cuenta con un equipo de calorimetría de Diferenciación de Barrido, con él se determinan propiedades térmicas como: temperatura de fusión y cristalización de oxidación, así como el curado y entrecruzamiento de los polímeros. También se utiliza para determinar la temperatura a la que se degrada un polímero y su oxidación en una atmósfera oxidativa. Este laboratorio también cuenta con un equipo de Análisis Termogravimétrico que mide la velocidad de pérdida de peso de los polímeros en función de la temperatura. CAPACITACIÓN Existe un programa de cursos y diplomados destinados a las empresas y a las instituciones académicas. Asimismo una maestría y un doctorado en tecnología de polímeros. El CIQA firmóun contrato para realizar una maestría en colaboración con una empresa del estado de Veracruz, y un equipo de científicos y catedráticos, se trasladó hacía aquel Estado para impartirlos. La maestría de polímeros consta de un programa de nueve cursos, con duración de dos años, durante los cuales los estudiantes llevan acabo una tesis en los laboratorios con que cuenta el CIQA. También se tienen convenios con algunas instituciones en donde los estudiantes pueden desarrollar la tesis en su lugar de origen, ya sean instituciones académicas o empresas que cuenten con laboratorios. Los estudiantes que llegan con su grado de maestría, para obtener un doctorado en el CIQA, desarrollan durante tres años y medio, un proyecto de investigación complementándolo con algunos cursos dirigidos por uno o dos directores de tesis. Los estudiantes que sólo llegan con su licenciatura y quieren tomar el doctorado tienen que realizar todos los cursos que el CIQA ofrece en su programa de maestría, efectuando, posteriormente, durante tres años y medio, su tesis de doctorado, con la diferencia de que no hacen su tesis de maestría. OTROS RECURSOS El CIQA cuenta también con cuatro servidores de informática. Uno que da servicio a el sistema de Intranet, otro al Internet Inalámbrico, uno más para los correos electrónicos y por ultimo, otro que se encarga de llevar los asuntos administrativos, con un Centro de Información Gerencial donde se localiza toda la información administrativa y de finazas del Centro. Cuentan también con una Torre de Almacenamiento de discos compactos con una capacidad de 48 unidades de CD. En el CIQA existe una extensa biblioteca especializada en química y en polímeros, siendo la biblioteca más extensa sobre este tema en el país. Esta 24 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �CIQA: El Centro de Investigacón en Química Aplicada / Eduardo Estrada Loyo El plástico a diferencia del vidrio o de cualquier metal, no se puede usar una y otra vez, sin que deje de perder sus propiedades físicas químicas y mecánicas. El plástico, cuando se usa para elaborar un producto y se quiere reusar en otro, requiere de un re-procesamiento donde se funde nuevamente. Esto afecta la composición de las moléculas, que en términos generales se degradan, por lo que va perdiendo sus propiedades físico-químicas y mecánicas, lo mismo que sus características. En este caso lo que va quedando del plástico se reusa en productos menos demandantes de propiedades mecánicas y físicas. biblioteca cuenta además con publicaciones periódicas en español y en inglés. FUTURO DE LA INDUSTRIA DEL PLASTICO El mercado de los polímeros es una industria que va a seguir creciendo. Quizá con algunas limitantes, como el aspecto de la contaminación. Aunque el plástico por sí mismo no es contaminante, sí contamina cuando se quema. Los vapores de algunos de ellos son venenosos, como los del PVC, que despide ácido clorhídrico. Lo que sucede con el plástico es que tarda mucho tiempo en degradarse por sí mismo. Este es uno de los retos que tiene la industria del plástico. En muchas de sus aplicaciones, sobre todo las que se refieren a envase empaque y embalaje, deberá desarrollar productos que se degraden más rápido, programándolos, por ejemplo, para un uso de seis meses. Existen algunos avances en este sentido, como el de los plásticos biodegradables, los cuales se pretende se degraden por medio de la acción de microorganismos. Existen otros proyectos, como el de los plásticos fotodegradables, que pudieran degradarse por acción de la luz ultravioleta del Sol. De manera paradójica existen otras aplicaciones en donde precisamente lo que se quiere es evitar la degradación del plástico, como los utilizados en la industria automotriz, en donde se requiere una mayor durabilidad de los componentes. El reciclaje es otro problema que la industria del plástico se ha venido planteando desde hace tiempo. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. CONCLUSIÓN El hecho de que en México exista ahora un mercado abierto, le ha traído al CIQA una mayor vinculación con la empresa. Por otro lado, el CONACYT pretende la implementación de fondos que vendrán a estimular la investigación, como lo son los fondos sectoriales, donde la Secretaría de Energía y la Secretaría de Agricultura abrirán convocatorias para los centros de investigación. Otros son los denominados fondos mixtos, en ellos el CONACYT junto con los Estados de la Federación, establecen convocatorias para los centros de investigación. Otro tipo de fondo con que los Centros de Investigación Científica contarán en un futuro próximo, son los fondos privados donde el CONACYT y las empresas colaborarán en el establecimiento de un financiamiento que fomentará la investigación en las áreas que cada Centro elija. Por otro lado, el CIQA tiene convenios con otras instituciones de investigación científica o de corte académico. Con la Universidad Autónoma de Nuevo León a pesar de no existir algún convenio, el CIQA tiene una colaboración muy estrecha. En algunos casos, colaboradores del CIQA han trabajado para la UANL, o al revés. Existe una muy estrecha colaboración entre ambas instituciones, específicamente con FIME y con FCQ. 25 �Apuntes de historia de la química industrial en México Benito Bucay Grupo Industrial Bre, S.A. de C.V. Paseo de la Reforma 2360, Lomas de Chapultepec, México 11020, D.F. Tel: 5596-5300 ext. 127 ABSTRACT The practice of industrial chemistry in México stems directly from the significant development of the mining industry during the Spanish Colony. It took off during World War II and experienced its major expansion from 1960 through 1990. During the recent decade it has gone through a process of consolidation derived from the opening of the domestic marked and the shift to exports. All of this has resulted in a reduction of the number of participants and facilities; only those with the proper size and up-to-date technology remain. KEYWORDS Industrial chemistry, chemical industry, history. RESUMEN La química industrial en México desciende de las actividades mineras de la época de la Colonia. Su despegue ocurre durante la Segunda Guerra Mundial y tiene un fuerte desarrollo en varios frentes entre 1960 y 1990. A partir de entonces, se ha dado un proceso de consolidación y reestructura como consecuencia de la apertura económica, lo cual ha conducido a una reducción en el número de participantes y actividades, quedando sólo aquéllas que tienen una base firme de tecnología y capacidad que les permite enfrentar a la competencia internacional. PALABRAS CLAVE Química industrial, industria química, historia. INTRODUCCIÓN Debo justificar la modestia del título pues el desarrollo industrial de la química en nuestro país, como seguro ocurre con otras disciplinas, es más bien una historia de hombres y mujeres -algunos visionarios, otros comprometidos, unos más parecen cocineros o tintoreros juguetones- todos entregados con pasión y creo por eso, que la historia debe escribirse sobre ellos y no tanto sobre el producto de sus esfuerzos. Pero en fin... 26 Artículo publicado en la Revista de la Sociedad Química de México, Vol. 45, No. 3, Julio-Septiembre del 2001. Reproducido con autorización de la Sociedad Química de México. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Apuntes de historia de la química industrial en México / Benito Bucay También decidí hablar de la química industrial y no de industria química, pues éste último término tiene una connotación más restringida y es mucho más reciente, en casi tres siglos; de ahí el título. LOS COMIENZOS Que México era una tierra rica, extensa y con vocación minera lo descubrieron muy pronto los conquistadores españoles. No en balde habla el poeta de los veneros de plata. Desde la época de la colonia, la explotación del oro y la plata (especialmente ésta) fue una de las actividades más importantes para la economía de la Nueva y de la vieja España. Bernal Díaz narra cómo los habitantes de Texcoco aprovechaban la época de estiaje para dejar evaporar aguas de la parte remota del lago (hoy Ecatepec), con lo que se formaba una costra de sales (tequesquite) que los habitantes usaban como un jabón mineral. Cuatro siglos después esto daría lugar a una importante factoría, pero en la época colonial ya se usaba esta sal como el álcali necesario para producir jabón. Pero la vocación minera dominó; fue en la Nueva España que Bartolomé de Medina desarrolló su “Método de Patio” (hoy lo llamaríamos tecnología), con el cual fue posible extraer plata aún de minerales de baja ley, y que fue tan efectivo que proyectó al país como el mayor productor del mundo. Muchos otros contribuyeron en los siglos 17 y 18 al gran desarrollo de la industria minera y luego metalúrgica (ya a finales del 18 operaba la primera fábrica de pólvora de Hispanoamérica). Tal auge llevó en 1792, gracias a las reformas borbónicas, a la creación del Real Seminario de Minería donde se impartieron los cursos formales de química (que se habían iniciado en forma tentativa poco años antes). El Real Seminario propició la investigación y el desarrollo de procesos industriales, y en donde los grandes científicos e investigadores como Fausto de Elhúyar y Andrés Manuel del Río formaron numerosas generaciones de profesionistas. Fue allí también donde se constituyeron los primeros laboratorios de química analítica cualitativa y cuantitativa, apoyo esencial en la investigación. La guerra de independencia y la sucesión de conflictos externos e internos paralizó tal auge durante décadas y fue hasta el último tercio del siglo 19 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. cuando el desarrollo industrial químico (y de proceso) se reanudó. Aparecen así las primeras fábricas de cemento, jabón y acabado de telas en México y Puebla. Monterrey inicia en esta época su inagotable desarrollo de estas industrias, empezando con la cervecera, de la que se derivarían prontamente los primeros adelantos nacionales en fabricación de vidrio y cartón, pronto complementadas con el primer alto horno de Fundidora de Hierro y Acero de Monterrey, así como el primer convertidor Bessemer para producción de acero en América Latina. LA VISIÓN DE INDUSTRIA QUÍMICA Aún en los países europeos más desarrollados, la industria química en la última parte del siglo XIX no es motivo de una visión de conjunto. Industrias tan importantes como la de los álcalis (impulsada desde Bélgica con la invención del proceso Solvay), explosivos, y especialmente colorantes sintéticos recién desarrollados, dan lugar a un crecimiento vertiginoso de las empresas que después se convertirán en los titanes de la industria: Bayer, BASF, Hoechst, Imperial Chemical Industries, Dupont del lado opuesto del Atlántico, y en una escala un poco menor Ciba y Geigy. Sin embargo, los procesos usados para fabricar cada uno de la vasta cantidad de productos, se estudian y aplican como recetas de cocina; maestros artesanales- cual “chefs”- guardan celosamente sus recetas, sus diseños y sus métodos, de modo que el quehacer de esta industria es en ese entonces, mucho más arte que ciencia. Es curioso observar aún este fenómeno en nuestro días: la producción de whisky en Escocia dio lugar a no menos de 50 diseños distintos de fermentadores y 27 �Apuntes de historia de la química industrial en México / Benito Bucay alambiques que continúan operando después de más de 150 años (y que en la opinión de conocedores, dan al producto alguna característica distinta a todos los demás). En medio de esta abrumadora diversidad, los estudios empezaban a hacer converger conocimientos de química, física, ingeniería mecánica y civil, etc., que aisladamente eran insuficientes para ayudar en la comprensión de esta clase de procesos. Fue así que George Davis -profesor en el Manchester Technical College- acuña el concepto de ingeniería química y escribe el primer texto de esta disciplina en 1901. Pocos años más tarde en el Tecnológico de Massachussets los profesores Walker, Lewis y McAdams le dan forma al concepto de operaciones unitarias, que permite unificar -a la vez que dar sustento científico y leyes generales- tan diversas operaciones y procesos. Es válido decir que el progreso de la química industrial no habría podido continuar sin esta visión unificadora y generalizadora que le da la ingeniería química. Si lo anterior es cierto en el mundo, lo es más aún al particularizar a nuestro país. Después de varios años de esfuerzos sin mengua ni tregua, Don Juan Salvador Agraz presenta al Presidente Madero en 1913 una solicitud de apoyo a su proyecto para crear una Escuela Nacional con vocación de la química. La benevolencia con que fue vista esa petición no fue suficiente, especialmente por los fragores de la Revolución, así que fue hasta 1916, después de peregrinar por oficinas de varios funcionarios que se sucedían de manera vertiginosa, que el maestro Agraz obtiene el apoyo necesario del gobierno de Venustiano Carranza y se inaugura el 23 de septiembre la Escuela Nacional de Química Industrial. Se le dotó de un viejo edificio en el pueblo de Tacuba que en diversas épocas fue cuartel, escuela y hospital que albergaría a la Escuela durante casi 40 años. Ahí iniciaron programas de las carreras de químico industrial y peritos y prácticos industriales, que incluían talleres de industrias específicas como teñido y estampado textil, curtiduría, aceites esenciales, hules, resinas, azúcar y alimentos, entre otros; al fin la química tomaba carta de nacionalidad. En el México de entonces cuya gestación no acababa de completarse, muy poca cabida había para 28 los primeros alumnos de esta escuela, pues la incipiente industria recurría a “técnicos” en su mayoría europeos y que tenían, en el mejor de los casos, conocimientos prácticos pero no teoría que los sustenten. A pesar de ello la Escuela crecía y diez años después contaba con laboratorios especializados y hasta una pequeña fábrica de éter y otra de jabón. Todos estos avances, sin embargo, eran aislados uno del otro; la Escuela reflejaba la fracturación del conocimiento industrial que obstruía el progreso de conceptos científicos de amplio espectro, y que eran indispensables para poder impulsar el desarrollo de la industria. Fue en 1927 cuando se incorpora a la Escuela Estanislao Ramírez; ingeniero mecánico de formación, se había graduado en Inglaterra y adquirió experiencia en Alemania y los EUA donde se expuso a la joven disciplina de la ingeniería química y con entusiasmo la trajo a México, y empezó a impartir las clases que fundamentaron el carácter industrial. La escuela, que para ese entonces ya había cambiado varias veces de nombre hasta el de Escuela Nacional de Ciencias Químicas, albergó de esta manera, y en el transcurso de unos pocos años más, las carreras de químico industrial, ingeniería química, química farmaco-biológica y química metalúrgica (más tarde ampliada a ingeniería metalúrgica). En el curso de pocos años se formaron primero y luego se integran al personal docente, preclaros maestros y grandes practicantes de la profesión como Alberto Urbina, Antonio Guerrero Torres, Jorge Noé Martínez, Pascual Larraza, Alfonso Graf y varios más, quienes le dan el enorme auge a la Escuela a lo largo de varias décadas. A la par de lo que ocurría en ingeniería química, tanto ésta como las demás profesiones que ahí se cultivaban adquirieron una dimensión adicional con el impulso a la ciencia química que le dan Ernesto Ríos del Castillo, Fernando Orozco, Manuel Lombera, Rafael Illescas, Ricardo Caturegli, y que se ve reforzado ante el notable surgimiento de la industria de las hormonas sintéticas. Con esta estructura docente, creada a lo largo de 25 años, México llega al auge de la industrialización bajo Miguel Alemán. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Apuntes de historia de la química industrial en México / Benito Bucay LAS PRIMERAS INDUSTRIAS Las necesidades del país una vez restablecida la paz, no pudieron esperar a que la infraestructura científica y técnica se desarrollara, y una a una fueron apareciendo industrias de proceso y químicas que recibieron, años después, el empuje de mercado que vino con la II Guerra Mundial. A las primeras fábricas de cemento, hierro y acero, cerveza, jabón y azúcar que ya existen al inicio del siglo XX, se incorporan las primeras refinerías petroleras en manos de las grandes firmas mundiales a mediados de los años 20. Las refinerías son de pequeña escala y de tecnología atrasada aún para la época, pues a las empresas petroleras les interesaba mucho más recoger el petróleo que refinarlo en México. Entre 1920 y 1940 proliferan diversas industrias de proceso ocupadas de la fabricación de jabón, papel, resinas artificiales derivadas de la brea y usadas como primeros aprestos textiles y para papel. De una extensión lógica de la industria jabonera, en los años 30 se destila y refina glicerina e inicia la hidrólisis de grasas para producir ácidos grasos por primera vez en México. Los esfuerzos de ColgatePalmolive, La luz, la Corona y algo después Química Michoacana, datan de esa época. En otra área muy diferente del quehacer químico, empieza a operar una empresa de origen alemán: Beick-Félix-Stein, para producir grenetina y luego ácido sulfúrico (primera unidad en el país y única en emplear el proceso histórico de las cámaras de plomo), superfosfato simple, algunos primitivos pesticidas como el arseniato de cobre y sulfato de este mismo metal. Ya iniciados los años 40 se instala una fábrica experimental de fibra artificial (cupro-rayón), que años después sería la semilla de Celanese Mexicana, Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. por mucho tiempo la empresa química más grande del país. También data de ese entonces la primera unidad de producción de plásticos: películas de nitrocelulosa producidas por solución y vaciado, y precursora del gran auge de los plásticos 15 años más tarde. Pero decididamente, el elemento crucial para el desarrollo de muchas otras industrias de proceso, sería la expropiación petrolera. Aunque la industria petroquímica no aparecería sino hasta 20 años después, la necesidad de operar las refinerías que estaban en deplorables condiciones a la salida de los técnicos extranjeros amén de la necesidad de producir ingredientes que se importaban desde siempre pero que el boicot impuesto a México en los primeros años cerró su disponibilidad (particularmente el tetraetilo de plomo), obligó a los jóvenes egresados de la Escuela Nacional de Ciencias Químicas a hacer un inaudito esfuerzo por dominar, proyectar e improvisar. El esfuerzo no fue en balde, y los químicos e ingenieros no solamente superaron el reto sino crearon escuela con su profesionalismo y entrega, que mucho habría de valer en las décadas siguientes, no sólo en Pemex sino en toda la industria de proceso. INDUSTRIA QUÍMICA INORGÁNICA La química inorgánica tiene una gran virtud cuando se le compara con la orgánica: a pesar de la gran variedad de átomos que pueden intervenir, agradecemos a las propiedades cuánticas del átomo, la definitud de los resultados. Ajenos a la versatilidad difusa y temperamental de los átomos de carbono, los demás actúan con rigidez casi militar, lo que simplifica mucho la vida de quienes la practican, pero siempre retienen algo de flexibilidad para que el quehacer no sea tan monótono. No es de extrañar, pues, que la química industrial inorgánica suele ser la primera en desarrollarse; sus procesos son más claros (aunque a veces más agresivos) y hay poco espacio para reacciones secundarias indefinidas. La plataforma de desarrollo de este sector de la industria parte de los productos más convencionales de antaño; a principios del siglo XX ya existen en el país dos factorías de cemento, varias no contadas de yeso y cal y una instalación donde se producen pequeñas cantidades de litargirio pigmento. Después 29 �Apuntes de historia de la química industrial en México / Benito Bucay del gran hiato que produce la Revolución aparece la primera unidad de ácido sulfúrico que se menciona arriba, y al contar con ella, sendas instalaciones para producir sulfato de cobre y pigmentos de cromato de plomo; éste es el panorama general en la década de los años 30, al que habría que agregar por referencia instalaciones de explotación de minerales que no se procesaban más allá de molienda y clasificación, como era el caso del caolín, grafito, etc., así como productos de tostación y reducción como plomo metálico, óxidos de cobre, plomo y zinc, etc., que dieron auge especialmente a Torreón y Fresnillo. La industria química propiamente dicha arranca en 1938 cuando se incorpora la Compañía Industrial de los Reyes, la que construye una planta primitiva para producir carbonato sódico calcinando el tequesquite del Lago de Texcoco. La baja productividad y calidad del producto pronto llevó al fracaso este primer intento, que sin embargo fue una semilla fértil. En el curso de pocos años, los intentos de remediar las tierras aledañas al lago para reducir su salinidad convergían con los esfuerzos para recuperar el contenido de carbonato sódico en la solución que constituía el lago interior, y cristalizaron en la creación de Sosa Texcoco en 1942 gracias al esfuerzo e ingenio de Antonio Madinaveita, recién llegado a México como parte de la inmigración republicana española. Con el auxilio de investigadores de la UNAM y asistencia técnica de Imperial Chemical Industries, se diseñó un proceso en el que se encadenaron: evaporación solar en el muy conocido Caracol, carbonatación de la salmuera así concentrada y separación y calcinación de bicarbonato producido. El ciclo se cerraba, a la manera de medio proceso Solvay calcinando calizas para producir cal (que más tarde se usaría para caustificar el carbonato) y bióxido de carbono. Sosa Texcoco empezó a producir 100 toneladas diarias de álcalis en 1948 y pronto se convirtió en la industria de álcali más importante de América Latina. Llegó a expandirse hasta casi seis veces su capacidad original, antes de cerrar 45 años después. Al mismo tiempo que Sosa Texcoco iniciaba operaciones, otra empresa-Alkamex-producía sulfato de aluminio y luego ácido sulfúrico ( la primera planta mexicana que usó el proceso catalítico, denominado “de contacto”) en Tlalnepantla. Con estas unidades 30 el país ya disponía de los componentes inorgánicos más básicos. Pronto se le unieron varias otras instalaciones que se desarrollan a ritmo vertiginoso a partir de 1950: la primera planta de amoniaco sintético en México, construida por Guanos y Fertilizantes en Tultitlán, y ya con ella más ácido sulfúrico, sulfato de amonio y superfosfatos simples. En el poblado de Viesca, Coahuila, otra salmuera desagradable se aprovecha para producir sulfato de sodio, el cual se absorbía ávidamente en la naciente industria de los detergentes sintéticos. La plantaSulfato de Viesca- fue una de las primeras diseñadas y totalmente construidas en el país, con lo que dio lugar al nacimiento de Bufete Industrial, la primera firma de ingeniería de proceso que hubo en México. Simultáneamente, y gracias a la disponibilidad de las materias primas que recién se ofertaban, se eleva considerablemente la producción de sulfato de cobre (que poco tiempo después serviría de apoyo para la producción de cobre electrolítico por Cobre de México). En paralelo con este desarrollo, se inicia la explotación de los domos salinos del Itsmo para extraer azufre mediante el proceso Frasch. Aunque estrictamente esta es una operación minera, por su tecnología es definitivamente una industria de procesomás asociada a la química que a la minería. Nacen así Azufrera Panamericana y Cía. Azufrera del Golfo, que eventualmente serían parte del sector paraestatal. De igual manera, y con el impulso que se da en la industria petroquímica, se multiplica la producción de amoniaco; de ácido sulfúrico y ya al iniciar la siguiente década aparece Fertilizantes del Istmo (1962) dedicado a la producción de ácido nítrico y nitrato de amonio; de Fertilizantes Fosfatados Mexicanos (1966) que produce-en escala comparable al resto del mundo- ácido fosfórico y superfosfato triple, con la consecuente producción de más ácido sulfúrico necesario para ello. A la par, Pemex crece en la producción de amoniaco; es interesante comparar la capacidad de la primera planta de amoniaco de Guanos y Fertilizantes (50 toneladas diarias) con la que eventualmente Pemex alcanzó (solamente en Cosoleacaque, Ver., más de 6000). Nada de lo arriba descrito ocurre secuencialmente, pues la explosión de industrializar Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Apuntes de historia de la química industrial en México / Benito Bucay ocurre en varios frentes: en 1959 se empieza a producir ácido fosfórico de alto grado y fosfatos de sodio por dos empresas: Monsanto Mexicana y Química Hooker (más tarde Polifos); un par de años antes Alfbeck producía ya algunos fosfatos de sodio y calcio. Al comenzar la década de los sesenta, se instalan nuevas producciones en nuestro país: bióxido de titanio en Tampico (Dupont), ácido fluorhídrico en varias localidades y carbonato de sodio -ya no de fuentes naturales como Sosa Texcoco, sino sintético vía el proceso Solvay- en Monterrey (Industria del Álcali). Mención especial merecen, por la innovación que representaron dos instalaciones del Grupo Peñoles: Química del Mar y Química del Rey, orientadas a la producción de sales y óxido de magnesio y sulfato de sodio, éste último en una escala tal que pronto se convierte en exportador neto, dejando atrás la más reducida producción de Sulfato Viesca. Por último es apropiado mencionar la industria del cloro y sosa cáustica. Como muchas de las arriba citadas, se inicia en 1949 con una producción muy modesta para surtir a las papeleras de San Rafael, Atenquique y Loreto y Peña Pobre; el desarrollo de la industria papelera es importante, pero se superpone a él las necesidades de la industria química y después de poco tiempo aparecen nuevas plantas de Celulosa y Derivados (luego Grupo Cydsa) en Monterrey y en Coatzacoalcos (bajo el nombre de Sales y Álcalis, que se origina como un proyecto del gobierno federal). Hacia fines de la década de los 60, inicia operaciones Cloro de Tehuantepec en Coatzacoalcos, principal proveedor de cloro para el complejo petroquímico de Pajaritos. La coproducción de sosa cáustica que excede las necesidades, obliga a Sosa Texcoco a cerrar su planta de caustificación al no poder competir con la sosa electrolítica. En los últimos años de esa década, todos los grandes productores ya estaban posicionados en el país, y aunque los volúmenes continuaron en ascenso, la febril expansión que se reseña arriba disminuye su ritmo. El auge expansivo del país, la estabilidad económica sin inflación, la economía cerrada y los programas de estímulo a nuevas industrias produjeron toda esa febril actividad, que luego hubo de dar paso a la eficiencia, la competitividad abierta (y a veces despiadada), y la consolidación. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. Como quiera que sea, es claro que en un lapso de escasamente 30 años (que van aproximadamente de 1936 a 1968), se creó la industria química inorgánica de México. No es pequeño el logro. PETROQUÍMICA Y PEMEX Antes brevemente comentamos el papel de Pemex, especialmente en sus primeros años, en la formación y desarrollo de grandes cuadros de profesionistas que superaron las carencias que el boicot internacional primero, y la II Guerra Mundial después, impusieron. Ahí se forjaron ingenieros químicos, químicos industriales y petroleros que bien habrían de servir a la química industrial pocos años más tarde. La industria petroquímica nacional nace en 1956 cuando Pemex inicia la producción de azufre subproducto del tratamiento de gas amargo. Casi al mismo tiempo Pemex también arranca la primera unidad de dodecilbenceno (DDB) para su uso en detergentes (mediante la conversión de una pequeña planta de gasolina de alquilación). Estos, mezclas equilibriadas del DDB sulfonado, polifosfatos de sodio y sulfato o carbonato sódico como diluyentes se habían empezado a producir tres años antes con componentes importados. En ese entonces, el desarrollo de la industria petroquímica se encontraba en su fase de muy intenso desarrollo; legos y expertos por igual se asombran ante el alud incesante de nuevos productos derivados de esta tecnología; desde fertilizantes hasta plásticos y fibras sintéticas. En el espíritu nacionalista de la época se manifestaba la preocupación de que no bien había México superado los desafíos de la nacionalización del petróleo y ya se la veía desvirtuada 31 �Apuntes de historia de la química industrial en México / Benito Bucay por el avance de muchas empresas extranjeras que actuaban en el campo petroquímico. Así pues, a fines de 1958 se promulga una nueva ley que reforma al artículo 27 constitucional y crea un campo petroquímico de acceso restringido a inversionistas extranjeros. Quedaron incluidas dentro del ámbito de la legislación (aunque salvaguardadas de una aplicación retroactiva) varias industrias que habían surgido a lo largo de la década. Así, Celanese Mexicana inicia sus operaciones en 1947 con la producción de rayón viscosa y algún tiempo después acetato de celulosa. Union Carbide inicia la fabricación de resinas ureicas y fenólicas en 1949 y un año después la misma, además de Monsanto Mexicana arrancan la producción de poliestireno, a la que después seguiría el cloruro de polivinilo. Celulosa y Derivados (más tarde Grupo Cydsa) inicia el desarrollo químico del norte del país con la fabricación de acetato de celulosa, rayón, cloro/sosa, ácido sulfúrico y bisulfuro de carbono necesario para las anteriores fibras. En el curso del tiempo, tanto Cydsa como Celanese y otros continuarían el desarrollo de las fibras sintéticas con la fabricación de nylon 6, fibras poliéster y acrílicas y hasta –en pequeña escala- elastoméricas. Era pues apreciable el desarrollo del campo petroquímico y sus derivados a fines de la década de los 50; el debate entre los defensores y opositores de las reformas al artículo 27 alcanzó un nivel febril y al final, el tiempo le dio algo más de razón a los primeros que a los segundos: el capital extranjero no abandonó el país, pero tampoco capturó todo el desarrollo previsto, sino que una proporción significativa de las inversiones fueron hechas por el capital nacional. Dado que la ley hacía recaer en Pemex la responsabilidad exclusiva para la producción y venta de un gran número de productos como el etileno, propileno, benceno, polietileno, amoniaco, etc. (hasta un total, en su caso extremo de casi 30 productos), esta empresa inició un programa de expansión sin precedente: plantas de olefinas, aromáticos, unidades de gas de síntesis, etc., ocuparon su quehacer por varios años. Pero no obstante esto, la tarea era mucho mayor* que lo que los recursos humanos y financieros podían enfrentar en un país que seguía creciendo a 32 tasas elevadas, y así la producción de Pemex se fue rezagando frente a lo que el país necesitaba. Con la publicación del reglamento de la ley en 1959, se estableció un sistema de permisos cuyo objeto era, supuestamente, coordinar las demandas privadas con la obligación pública que Pemex llevaba. Acabó siendo un mecanismo para regular al inversionista extranjero (por parte el Estado) y para obtener casi patentes de corso por parte de inversionistas para un producto determinado; la perversión no se hizo esperar y durante algunos años el usufructo y comercio de permisos fueron actividades muy lucrativas. Una consecuencia de lo anterior al superponerse a una economía muy protegida, fue que proliferaron las unidades pequeñas, antieconómicas y que carecían de sentido estratégico. Por ejemplo, para la década de los setenta se habían construido una docena de plantas de formol, varias con capacidades de no más de 300 toneladas anuales y solamente dos con más de 4000; algo similar pasaba en materia de plastificantes ftálicos. No es sorprendente que al iniciarse la apertura en 1988, muy pocas pudieron sobrevivir el embate de la competencia internacional. A pesar de lo anterior, el proceso de desarrollo condujo en no pocos casos a instalaciones de tecnología, si no de punta, bien adaptada a la escala y que estaban mejor preparadas para enfrentar, décadas después, el reto de la competencia global. El régimen de permisos se inicia con la producción de negro de humo, por Negromex en 1961 (la que pronto se seguiría con la fabricación de hule polibutadieno y estireno butadieno por su competidor Hules Mexicanos). Celanese reproduce en escala un poco menor su muy notable complejo de Bishop, Texas y en 1963 ya está produciendo en el estado de Guanajuato una gama de productos derivados del acetaldehido, como ácido y anhidrido acéticos, ésteres de éstos, óxido de mesitilo, alcohol diacetona, etc. Pemex, por su parte, inicia plantas de etileno, polietileno y cloruro de vinilo creando su primer complejo petroquímico en Pajaritos, Ver., y lo que más tarde crecerá hasta ser el centro productor de amoniaco más grande del mundo en Cosoleacaque, al amparo de cuya primera planta nace Fertilizantes del Istmo que produce nitrato de amonio, ácido nítrico y fosfato diamónico. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Apuntes de historia de la química industrial en México / Benito Bucay La industria de los polímeros sigue un desarrollo similar y al iniciarse la década de los 70 se incorporan las primeras unidades de escala mundial que se orientan por igual al mercado interno como al de exportación: Petrocel en Altamira (para producir Tereftalato de dimetilo o DMT), Tereftalatos Mexicanos en Coatzacoalcos, etilenglicol en Tlaxcala y luego Coatzacoalcos, fenol, acetona, y ésteres acrílicos en Cosoleacaque, etc. Igualmente se nota febril actividad en la producción de tensoactivos no iónicos, resinas epóxicas y acrílicas, hidrocarburos fluorados, derivados aromáticos y del acrilonitrilo, anhídridos ftálico y maleico, glicoles poliméricos, etc. En 1981 se genera un nuevo impulso a este desarrollo, cuando el gobierno federal -deslumbrado por la aparente riqueza del boom petrolero de entonces- decide crear estímulos fiscales de consideración con la condición de que las nuevas plantas exporten una proporción significativa de su producción y se localicen en uno de los cuatro polos de desarrollo designados en aquel entonces (y que de facto se redujeron a dos: Altamira y Coatzacoalcos). Nacen así modernas y avanzadas instalaciones, que a medio camino sufren el severo efecto del colapso financiero de 1982 y las crisis que arrancó de ese punto. Al mismo tiempo, y para enfrentar la demanda que esta nueva generación de plantas acarreaba, Pemex crea los complejos de Cangrejera y Morelos. Lo azaroso de la época para esta industria, se agrava aún más con la crisis global de la misma y que cubre los años 1983 a 1987. Por vía de ejemplo baste señalar que en 1979 habían en el continente europeo 40 productores de resinas de PVC; para 1987 ese número se había reducido a 17. Una industria cíclicamente asolada por capacidad excedente. México no ha sido ajeno a este proceso de consolidación que busca mejorar costos en toda la gama de estos productos, que ya desde 1970 tenían las características de ser genéricos (“commodities”): parte de la razón de esto, así como de la ciclicidad que tanto afecta a la industria (aproximadamente cada 8 años), estriba en que la tecnología no ha logradocomo en algunas otras industrias- superar la trampa de la escala. Así por ejemplo, para producir en las mejores condiciones de competencia mundial productos como el polietileno, es necesario construir plantas que individualmente representan del 1 al 3% de la capacidad mundial. Es obvio que con dos o tres que se construyan en un momento dado, el equilibrio oferta / demanda se viene abajo y toda la industria paga el precio hasta que el productor menos eficiente desaparece. Mientras no seamos capaces de dominar esta trampa, la industria seguirá expuesta a tales vaivenes y la consolidación avanzará progresivamente. Pero al fin, la moderna industria petroquímica de México ha logrado enfrentar este reto, igual que el de la apertura comercial y el de las crisis recurrentes. Con la mezcla de empresas extranjeras solas o asociadas, de grandes grupos mexicanos en el sector (como Alpek, Cydsa o Girsa), la industria petroquímica mexicana al terminar el siglo, es ya mayor de edad. QUÍMICA ORGÁNICA Y FARMOQUÍMICA Desde luego, las industrias ancestrales que pueden denominarse orgánicas existen en México desde principios del siglo XX, en cuyos albores ya encontramos varias fábricas de extracción y refinación de aceites vegetales, procesado de grasas animales y jabón. No es sino hasta la década de los Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. 33 �Apuntes de historia de la química industrial en México / Benito Bucay 40 cuando las restricciones impuestas por la II Guerra estimulan la producción de ácidos grasos (principalmente esteárico) que se mencionó antes; al terminar esa década se inicia la producción de aceites hidrogenados en Monterrey (Anderson Clayton en esa época). En medio del desarrollo vertiginoso y no muy ordenado en el sector petroquímico, más calladamente se da otro poco llamativo pero no menos trascendente, posible gracias a la afortunada coincidencia de recursos naturales con mentes privilegiadas. Al finalizar la Guerra Civil Española, México acoge a un contingente muy significativo de grandes científicos y humanistas republicanos entre los que se encuentran los doctores Erdós, Krum Heller y Francisco Giral. Este último se asienta en la Escuela Nacional de Ciencias Químicas y pronto inicia sus tareas de investigación y docencia que lo ocuparían durante casi 50 años, y que formó a numerosos químicos, tanto investigadores como practicantes de la química industrial. Casi simultáneamente llegan a México otros preclaros investigadores: Marker, Djerassi, Rosenkranz, Lehmann, Somlo y Zaffaroni, quienes sintetizan y desarrollan los esteroides a partir de diosgenina, la cual existe en concentraciones elevadas en las plantas nativas conocidas como cabeza de negro y barbasco. Estas fuentes naturales se convierten pronto en un recurso de gran valor que distingue a México del resto del mundo. Los investigadores mencionados desarrollan el complejo proceso que parte de diosgenina y llega a progesterona y otros esteroides, y pronto constituyen Syntex, que por muchos años ostenta el primer lugar mundial en la producción de estas substancias de gran importancia farmacológica. Syntex decide apoyar fuertemente el desarrollo del Instituto de Química en la Universidad Nacional, tanto para conducir las investigaciones que se requieren como para formar los investigadores 34 mismos. Herrán, Romo, Mancera, Iriarte, Miramontes y muchos otros crean el gran cuerpo tecnológico que conformó a la industria de los esteroides. Pronto se agregaron a Syntex otras empresas de menor importancia como Productos Esteroides, Diosynth y otras. Al mismo tiempo, y por iniciativa de varias de las organizaciones mencionadas, el Gobierno Mexicano decidió imponer controles rigurosos a la salida de barbasco del país, tratando de evitar que otros países pudieran reproducir el indudable éxito de este sector, y por algo más de 20 años México mantuvo una posición casi monopólitica de esteroides como progesterona, estradiol, testosterona y cortisona sintética. Esta indudable ventaja natural, se viene abajo en 1974 cuando el gobierno mexicano (aparentemente estimulado por el éxito de los países árabes que habían logrado multiplicar el precio del petróleo de un momento a otro), decide elevar en más de 10 veces el precio de garantía del barbasco, con lo que muchas empresas de todo el mundo prefieren buscar, finalmente con éxito, fuentes alternas de esteroides y con ello la posición privilegiada de la industria mexicana se vino abajo en el curso de escasos tres años. Mientras esta historia de 25 años se desenvuelve, hay avances industriales en otros campos de la farmoquímica: en los años 50 ya se fabrican en México sales poco comunes como el ascorbato de quinina (Laboratorios Servet), alcohoilsulfatiazoles (Midy) y algunas vitaminas fosforiladas del complejo B. En 1950, dos empresas: Pyrina y Salicilatos de México establecen sendas plantas para la fabricación de ácido salicílico y aspirina (hoy producida por Química Monfel). Las inquietudes de varios químicos formados bajo el paraguas de Syntex y el Instituto de Química, fomentan una década después la producción de antibióticos penicilánicos semisintéticos como la amplicilina, dicloxacilina y otros. De hecho éstas requieren del ácido aminopenicilánico como precursor, y en México se desarrolla un proceso de cristalización directa a muy bajas temperaturas, más simple que la ruta compleja desarrollada en Alemania y Estados Unidos de América. Este esfuerzo, liderado por Fermentaciones y Síntesis (Fersinsa) en Saltillo Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Apuntes de historia de la química industrial en México / Benito Bucay y Quinonas de México en Ecatepec, permite al país convertirse en exportador neto de semi-sintéticos. Pocos años después, Fersinsa -a través de una empresa filial, Cibiosa- intenta producir penicilina G por fermentación, proceso lleno de serios problemas prácticos, por la dificultad de competir con muy avanzadas tecnologías de fermentación sumergidafinalmente, después de muchos años logra alcanzar los objetivos de calidad y productividad y para 1984 ya produce eficientemente penicilina G. Casi en paralelo Fermic, con mayor suerte, inicia en 1980 la producción de rifampicina y griseofulvina en la Ciudad de México. Así mismo, mientras esto sucede en el campo farmoquímico, se dan otros desarrollos de interés en otras áreas de la química orgánica. A través de una empresa filial de Fertimex, en 1976 se inicia en Cosoleacaque la producción de dl-metionina sintética (y en pequeña medida, su hidroxianálogo), y para 1981 la misma organización, vía una subsidiaria denominada Fermentaciones Mexicanas, produce llisina en Orizaba. De igual manera, en 1968 se inicia en Guadalajara la producción de sorbitol (por el grupo ahora conocido como Arancia) y a partir de ahí varias empresas se dedican a la fabricación de ésteres de sorbitan y etoxilados de los mismos. En otra área de interés se observa igual esquema de desarrollo: los colorantes sintéticos, cuya fabricación es impulsada por el crecimiento de la industria textil: Bayer, Dupont, Pyosa, Química Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. Hoechst y BASF Mexicana participan en este desarrollo que arranca desde 1965; en pocos años observamos producciones de ftalocianinas, antracénicos y algunas alizarinas. Estas industrias, al igual que lo ocurrido en petroquímicos, sufrieron después el embate de la apertura comercial, que condujo a la consolidación por fusiones, adquisiciones o de plano el cierre de varias instalaciones, y el siglo concluye con menos empresas de mayor trascendencia, como Arancia, Fersinsa/Cibiosa, Química Bayer y algunas más. Lamentablemente, por los errores señalados anteriormente no podemos incluir en nuestra consolidada lista la industria de los esteroides. INGENIERÍA No podemos pasar por alto el papel de las firmas de ingeniería en el desarrollo de la química industrial del siglo XX. Para nuestros fines, esta faceta arranca en 1949 con la formación de Bufete Industrial; cuya primera tarea es el diseño y construcción de la planta de Sulfato de Viesca, antes citada. A ella se agregarían en los siguientes quince años muchas más. Especialmente dignas de citar fueron Ingeniería Panamericana, Latinoamericana de Ingeniería e ICA, la que aunque fue y sigue siendo la mayor firma en el país, inició su actividad en el campo de la ingeniería civil pero ya para 1959 contaba con una importante división de ingeniería de proceso y detalle. En el transcurso de los años el desarrollo de estas empresas fue crucial para apoyar el crecimiento industrial, que difícilmente habría podido darse sin ellas. La importancia que tiene no ha disminuido, pero este sector -más que ningún otro- ha sido gravemente afectado por las variables antes citadas: ciclos severos de la industria y apertura y competencia externa, pero a éstas se suma otra variable perniciosa: la extrema dependencia en la obra pública, que ha sido tristemente la llave de relevo que los gobiernos abren y cierran para enfrentar las recurrentes crisis de los últimos 25 años. Son las firmas de ingeniería las que han pagado el mayor precio, como lo atestiguan las tribulaciones actuales de la que fue la primera y la más experimentada. 35 �Apuntes de historia de la química industrial en México / Benito Bucay y deberá seguir por bastantes años en su fase secundaria; esto augura una permanencia del quehacer de la química industrial, sobre bases que no se arrastran por el entusiasmo de antes, pero que son bastante más firmes que en el pasado. ¿QUO VADIS? Ya han quedado muy atrás los años de febril crecimiento al que no se veía límite. Los nuevos esquemas de comercio mundial, las demandas considerables que impone el equilibrio ecológico y que aún hoy apenas atendemos, y la sucesión de varias crisis han dejado una industria más consolidadas, menos eufórica y por fuerza más competitiva. La plata ha sido reemplazada por el petróleo, con lo que la vocación con la que referíamos a Bartolomé de Medina y a Fausto de Elhúyar no ha cambiado. Si a ello agregamos que mientras las grandes economías han evolucionado a su etapa terciaria, México sigue 36 REFERENCIAS 1. Gamboa, A. “La industria química pesada en México” Monografías del Banco de México. México, 1948. 2. Garrido Asperó, M.J. “Historia de la enseñanza de la ingeniería química en México”. UNAM, Facultad de Química. México, 1998. 3. Spitz, P.H. Petrochemicals:The rise of an industry. J. Wiley & Sons. Nueva York, 1988. 4. Bucay, B.F. “Petrochemicals: Mexican perspective”. En U.S.- Mexican Industrial Integration. Weintraub, S.; Rubio, L.F. y Jones, A.D., editores. Westview Press. Boulder, 1991. 5. Bower, J.L.When Markets Quake. Harvard University Press. Cambridge, 1986. 6. Anon. “Plan de desarrollo de la petroquímica”. Secretaría de Energía, Minas e Industria Paraestatal y Petroquímicos Mexicanos. México, 1989. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Diseño de un termo-actuador basado en alambres con memoria de forma Jacinto Cortés Pérez, Hugo Becerril Cerón Laboratorio de Mecánica, Centro Tecnológico Aragón, ENEP Aragón UNAM. Av. Rancho Seco s/n, Col. Impulsora, Cd. Nezahualcóyotl, Edo. de México, C. P. 57130. jacop@correo.unam.mx. Gabriel A. Lara Rodríguez Departamento de Materiales Metálicos y Cerámicos, Instituto de Investigaciones en Materiales. Circuito Exterior s/n, C. U., México, D. F., C. P. 04510, laragab@yahoo.com Horacio Flores Zúñiga Centro de Investigaciones en Materiales Avanzados. Miguel de Cervantes No. 120, Chihuahua, Chih. Mex. C. P. 31109. hflores@yakko.cimav.edu.mx ABSTRACT The design of a thermo-actuator based on shape-memory Ni-Ti wives is presented in the work. Our device is capable of continuous circular movement pulling a variable load and is activated by thermal fluctuations of any source. KEYWORDS RESUMEN Se presenta el diseño de un termo-actuador que opera con energía térmica proveniente de cualquier fuente. El dispositivo está constituido por los siguientes elementos: a) dos alambres fabricados con una aleación con memoria de forma, b) un resorte helicoidal, c) un mecanismo biela-manivela corredera acoplado aun cuadrilátero articulado. Cuando los alambres con memoria de forma son calentados, por encima de su temperatura crítica As, se contraen debido a que sufren una transformación: martensita-austenita. Dicha contracción comprime el resorte helicoidal y a través del mecanismo dicho desplazamiento es convertido en un giro de 180º en el eslabón de salida. De manera análoga, cuando los alambres son enfriados el eslabón de salida del cuadrilátero completa un giro de 360º. Al comprimir el resorte, el dispositivo esta convirtiendo energía térmica en trabajo mecánico. PALABRAS CLAVE NOMENCLATURA T= Temperatura, e= deformación, s= esfuerzo, q= desplazamiento angular, MS= temperatura de inicio de la transformación martensítica, Mf= temperatura a la que finaliza la transformación martensítica, AS= temperatura a la que inicia la transformación austenítica, Af= temperatura a la que finaliza la transformación Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. 37 �Diseño de un termo-actuador basado en ... / Jacinto Cortés Pérez et al austenítica, f= fracción volumétrica transformada, l= longitud, A= área de la sección transversal, R= matriz de rotación. INTRODUCCIÓN Los llamados materiales con memoria de forma (MMF) han sido estudiados de manera importante en los últimos 20 años, gracias a ello actualmente se sabe que existen algunos metales puros, cerámicos, polímeros y aleaciones metálicas que presentan este tipo de propiedades. Entre las aleaciones con memoria de forma, que actualmente son fabricadas comercialmente, se encuentran las de Cu-Al-Ni, 1 Cu-Zn-Al y las de Ni-Ti. Según se ha reportado en 1 la literatura, los MMF presentan una serie de efectos tales como: a) Efecto memoria de forma simple, b) El doble efecto memoria de forma, c) El efecto superelástico, entre otros. Dichos efectos están asociados con una transformación martensítica de tipo termoelástica la cual puede ser inducida por enfriamiento (sin esfuerzo), por esfuerzo (a temperatura constante) o por combinación de ambas (a tempera1,2 tura variable y esfuerzo constante y/o variable). En la figura 1 se presenta un diagrama Esfuerzo-Temperatura-Transformación donde se pueden apreciar los tipos de transformación martensítica citados anteriormente. En el caso en el que la transformación se induce sólo por temperatura (esfuerzo=0) la transformación inicia a una temperatura T=Ms y finaliza cuando T=Mf. Así mismo, en consistencia con lo reportado en la 1, 2 literatura, en la figura 1 se puede ver que cuando la transformación es inducida por esfuerzo (T=Cte), la transformación inicia cuando el esfuerzo alcanza un valor crítico s=sC y finaliza cuando alcanza el valor de s=sCf. Como se puede ver en la figura 1 la magnitud de sC corresponde con la intersección de la isoterma Mss y la línea MS- cuya pendiente es igual a la razón de Clausius-Clapeyron. Por otro lado, en la figura 2 se presenta una curva esfuerzo deformación asociada al caso que se está discutiendo y claramente se ve que el comportamiento es no lineal y dependiente de la temperatura puesto que s C depende de ella. Así mismo, se ha reportado en la literatura que el comportamiento mostrado en la figura 2 varía considerablemente con la orientación 3, 4 cristalográfica. Fig. 2. Comportamiento Esfuerzo-Deformación observado en MMF. Fig. 1. Diagrama Esfuerzo-Temperatura –Transformación típico de MMF. a) Transformación a esfuerzo constante y b) a temperatura constante. 38 Finalmente, se puede ver también en la figura 1 que cuando la transformación se induce por combinación de ambos, temperatura y esfuerzo, las temperaturas a las cuales inicia y termina la transformación se deslizan hacia temperaturas mayores y son llamadas MSs y Mfs. El deslizamiento que sufren dichas temperaturas depende de la magnitud del esfuerzo aplicado. Un parámetro importante en este efecto es la deformación que sufre el material, la cual se puede apreciar en la figura 3. En la figura 3 se muestra una curva deformacióntemperatura a esfuerzo constante que presentan los MMF. El comportamiento anterior constituye el prin- Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Diseño de un termo-actuador basado en ... / Jacinto Cortés Pérez et al Fig. 3. Comportamiento Deformación-Temperatura, a carga constante, observado en MMF. cipal interés en nuestro trabajo, ya que el material puede tomar dos formas predeterminadas al variar la temperatura arrastrando una carga, es decir realizando trabajo mecánico. Cabe mencionar que el comportamiento mostrado en la figura 3 presenta variaciones importantes si la magnitud de la carga no es constante y si se trata de materiales policristalinos. El efecto mostrado en la figura 3 sugiere que es posible realizar trabajo mecánico útil a partir de fluctuaciones térmicas del ambiente, lo cual resulta de gran importancia sobre todo porque las variaciones de temperatura necesarias para que esto suceda son considerablemente bajas en comparación con las que requieren las máquinas térmicas convencionales. De hecho, es bien sabido que las temperaturas críticas de los MMF (MS, Mf, AS y Af) dependen de su composición química y en algunos casos pueden ser 5 cercanas a la del ambiente. Es importante mencionar que para diseñar un dispositivo que aproveche las propiedades de los MMF es necesario constar con modelos matemáticos que simulen convenientemente su comportamiento. A pesar de que se han reportado en la literatura una 6, 7 y 8 la mayoría de los serie de trabajos al respecto, modelos propuestos resultan muy complicados aún para casos tan simples como los son la tracción, la flexión y la torsión. En el presente trabajo se propone el diseño de un termo-actuador que aprovecha el comportamiento de los MMF mostrado en la figura 3. El dispositivo consta de un par de alambres fabricados con MMF, sujetos a tracción mediante un resorte helicoidal acoplada un mecanismo que permite convertir el desplazamiento longitudinal del resorte en giros de 180°. Para calcular el comportamiento de deformación-temperatura-esfuerzo de los alambres se empleó un modelo desarrollado por uno de los 9 autores del presente trabajo. DESARROLLO Diseño conceptual Un esquema general del termo-actuador que presentamos en este trabajo se puede apreciar en la figura 4. Como se puede ver en la figura, el dispositivo consiste de en un par de alambres fabricados con un MMF sujetos a tensión por medio de un resorte helicoidal que trabaja en comprensión; el conjunto resorte-alambre se acopla a la corredera de un mecanismo biela-manivela-corredera, el cual a su vez se encuentra acoplado a un cuadrilátero articulado. Inicialmente el alambre se encuentra deformado por la acción del resorte. Cuando el alambre es calentado por encima de su temperatura crítica (AS), experimenta una contracción que comprime el resorte desplazando la corredera hacia la izquierda. El mecanismo biela-manivela-corredera convierte el movimiento longitudinal en un desplazamiento angu- Eje de salida Resorte helicoidal Mecanismos acoplados Alambres con MF Fig. 4. Esquema general del termo-actuador. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. 39 �Diseño de un termo-actuador basado en ... / Jacinto Cortés Pérez et al lar de la manivela. Mediante el mecanismo de cuatro barras articuladas, el desplazamiento angular generado es convertido en un giro de l80º. Cuando el alambre es enfriado la contracción desaparece, el resorte se restituye y el mecanismo permite que se complete el giro del eje acoplado a la salida del cuadrilátero articulado. La operación del dispositivo consiste entonces, en ciclos continuos de calentamiento y enfriamiento. El dispositivo que se propone puede ser considerado como una máquina térmica ya que convierte energía térmica en trabajo mecánico al comprimir el resorte durante el calentamiento. En este caso sólo se requiere de una fuente de calor proveniente de cualquier medio sólido, líquido o gas, cuya temperatura sea mayor que la temperatura de transformación austenítica (As) del material. Así mismo, la temperatura de la fuente fría debe ser menor que la temperatura de transformación martensítica (Mf ) del alambre. El consumo de energía se asocia a la transferencia de calor que se requiere para que el material se caliente y/o se enfríe. Cabe mencionar que a diferencia de las máquinas térmicas convencionales, que requieren de gases con cierta temperatura y presión, el movimiento del termo-actuador está asociado a la transformación martensítica del MMF y no a la expansión de gases. Lo anterior, confiere a dispositivos como el que presentamos la capacidad de “recuperar” energía de desecho de máquinas térmica convencionales. CRITERIOS DE DISEÑO Contracción de los alambres El primer aspecto considerado para el diseño del dispositivo fue la determinación del desplazamiento de la corredera, la cual es arrastrada por el resorte cuando los alambres con memoria de forma son calentados. Como se mencionó anteriormente, fue necesario emplear un modelo que permitiera conocer el comportamiento carga-desplazamientotemperatura del alambre, para lo cual se empleó la 9 ecuación propuesta por Cortes : 1 σ  n A  ε =  f k −k +k  2 1 1  ( 40 ) f= T − M·s − Tc exp( ) Ta T − M − Tc ) Ta 1 + exp( σ f (1) con n 0.99k f − 0.01ki k2 = 0.99 2 − 0.012 0.01k f − 0.99ki k1 = 0.012 − 0.99 2 Tc = σA ∂σ c 2 ∂M σ s ( ) E 1− n  σA α  ki =  1−n  E σ kf =   A α  2 n σA Ta = 2 ∂σ c ln (99 ) ∂M σ s ∂σ c donde: sA es el esfuerzo aplicado, ∂ M σ es la s razón de Clausius-Clapeyron, E, n y a son parámetros que se toman de la curva esfuerzo-deformación a T>Af para el material empleado. Dicho modelo aproxima el comportamiento de los MMF mediante parábolas ajustadas con valores experimentales y permite simular el comportamiento en estudio ya sea para carga, deformación o temperatura constante y/o variable. En dicha ecuación es preciso determinar sA en función del desplazamiento, o bien de la deformación, ya que la carga aplicada proviene del resorte y, como se sabe, depende de la compresión del mismo. Por otro lado, es preciso tomar en consideración que el esfuerzo aplicado sobre cada alambre no debe exceder de 100 MPa y que la deformación máxima recuperable depende del 1 MMF empleado. Primero, es preciso tomar en consideración que el alambre cambiará de forma siempre y cuando esté sujeto a una precarga proveniente del resorte. Es decir que los alambres estarán sujetos a un esfuerzo inicial, y por tanto experimentarán una deformación inicial, y esta disminuirá conforme el resorte se contraiga. Lo anterior indica que los alambres estarán sujetos a un esfuerzo variable que dependerá de la deformación. Considerando el esquema de la figura 5 tenemos que, el esfuerzo aplicado en los alambres y la deformación del mismo pueden ser escritas como: l − l ε = 0 l0 (2) Kl 0 σ A = σ = ε A donde: l0 es la longitud del alambre sin carga. l es la longitud del alambre al aplicarle un esfuerzo s Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Diseño de un termo-actuador basado en ... / Jacinto Cortés Pérez et al K es la constante del resorte A es el área de la sección transversal del alambre Considerando las restricciones de esfuerzo y deformación máximas recomendadas, para nuestro diseño supusimos como conocidos la constante del resorte y el área de la sección transversal del alambre y así de las ecuaciones (2) determinamos la longitud que deben tener los alambres (l0) y la contracción máxima que sufrirán (lf.). El esfuerzo y la deformación inicial de los alambres(e0) pueden ser determinadas empleando las ecuaciones (2) tomando una l1 como la longitud que adquieren los alambres al ser aplicada la precarga (s1). ε1 = l0 − l1 l0 σ A = σ1 + kl0 ∆ε A (3) kl σ 1 = 0 ε1 A donde: ∆ε=ε−ε1 Como podemos ver si e de la ecuación (1) es igual con De de la ecuación anterior y tomado sA de la ecuación (2) tenemos que (1) se convierte en una ecuación algebraica no lineal. Si se conocen los parámetos del material empleado, es decir: ∂σ σc MS, ∂M s E, a y n, dicha ecuación puede ser resuelta para De en función de la temperatura empleando algún método numérico conocido, como el de Newton-Raphson. Conociendo De es posible determinar la longitud que tomará el resorte para cada temperatura mediante la ecuación: l = l0 [1 − (ε 1 + ∆ε )] (4) Síntesis del mecanismo La longitud del alambre l como función de la temperatura, proporciona el comportamiento desplazamiento-temperatura de la corredera, por lo que el siguiente paso fue determinar el desplazamiento angular en la manivela. Para calcular dicho desplazamiento se empleó la siguiente ecuación propuesta por Cuenca:10  r (T ) r (T ) = R1 ( p − o) + R2 R1 ( s − p) =  1   r2 (T ) (5) donde: o, p y s son las coordenadas de las articulaciones en la posición inicial, como se puede apreciar en la figura 6.  Cos(θ1 ) − Sen(θ1 ) 0    R1 =  Sen(θ1 ) Cos(θ1 ) 0   0 0 1    Cos(θ 2 ) − Sen(θ 2 ) 0    R2 =  Sen(θ 2 ) Cos(θ 2 ) 0   0 0 1   donde: q1, q2 son los ángulos que deben girar los eslabones p-0 y r-p para pasar de la posición inicial a una segunda posición. Fig. 5. Conjunto: alambres-corredera-resorte del termo-actuador. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. 41 �Diseño de un termo-actuador basado en ... / Jacinto Cortés Pérez et al r1(T) y r2(T) son las componentes del vector r(T) que representa el desplazamiento que sufre la corredera y en nuestro caso están dadas por (4). La ecuación 5 representa un sistema de ecuaciones no lineales y dadas las magnitudes de los eslabones podemos resolver para q1, q2 empleando algún método numérico; en nuestro caso el método empleado fue el de Newton-Raphson. Finalmente, considerando como datos: el máximo valor de q1 de la solución de la ecuación 5 y el requerimiento de que el eslabón de salida del cuadrilátero gire 180º, se procedió a determinar la magnitud de los eslabones del cuadrilátero articulado. Para realizar lo anterior se empleó nuevamente la 10 metodología propuesta por Cuenca con la siguiente ecuación: R1 ( s − 0) + R3 ( m − s ) − R4 ( m − n ) − ( n − 0) = 0 (6)  Cos (θ 3 ) − Sen(θ 3 ) 0   Cos(θ 4 ) − Sen(θ 4 ) 0    R3 =  Sen(θ 3 ) Cos (θ 3 ) 0  R =  Sen(θ ) Cos(θ ) 0    4 4 4   0 0 0 1  0 1    donde: s, m y n son las articulaciones del cuadrilátero articulado que se muestra en la figura 6, q3 y q4 son los ángulos que deben girar los eslabones s-p y n—m respectivamente; obviamente q4 debe ser 180º y q3 debe tomar el valor máximo de salida del mecanismo biela-manivela-corredera (q1máx). Dado lo anterior tenemos que deben darse las magnitudes de dos de los eslabones del cuadrilátero articulado para que el sistema sea consistente. Una vez determinadas las magnitudes de los eslabones de los mecanismos: biela-manivela-corredera y cuadrilátero articulado, es posible determinar q4 como función de la temperatura (T). Prototipo Empleando los criterios citados anteriormente, se calcularon las dimensiones de un prototipo del dispositivo propuesto en el presente trabajo. Las dimensiones libres del dispositivo se dieron tomando en cuenta que el prototipo sería con fines demostrativos, sin embargo es posible escalarlas para una aplicación determinada. Los alambres empleados para construir el prototipo son de una aleación Ni-50%wtTi, aproximadamente, cuyo diámetro es 100mm y con una 42 Fig. 6. Mecanismo del termo-actuador. temperatura de activación(AS) de 70ºC. Se trata de alambres comerciales de los denominados muscle wire fabricado por la empresa Nitinol. Cabe mencionar que los alambres de Ni-Ti pueden ser remplazados por alambres y/o cintas de alguna aleación con memoria de forma que resulte más económica, como por ejemplo la aleación de Cu-Al-Be 5 que ya ha sido obtenida en nuestro país. Las dimensiones de los alambres fueron calculadas considerando un 8% de deformación, lo que brindaría unos 5 cm de desplazamiento en el resorte, lo cual es suficiente para ser percibido a la vista y es menor del 10% recomendado como máximo por el fabricante (Nitinol). Así mismo se consideró como esfuerzo máximo aplicado sobre el alambre 100MPa. CONCLUSIONES Se obtuvo un dispositivo capaz de realizar un movimiento circular continuo arrastrando una carga variable. El dispositivo obtenido, opera con fluctuaciones térmicas provenientes de cualquier fuente (líquido, sólido o gas) que se encuentre a una mayor temperatura que la de activación de los alambres. Los criterios de diseño empleados permiten controlar la posición del eslabón de salida del termo-actuador mediante la temperatura por lo que el dispositivo puede ser empleado para otros fines distintos al propuesto en el presente trabajo. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Diseño de un termo-actuador basado en ... / Jacinto Cortés Pérez et al REFERENCIAS 1. C. M. Wayman, T.M. Duerig. An introduction to martensite and shape memory. Engineering Aspects of Shape Memory Alloys. London : Butterworth-Heinemann, 1990, pp. 3-20. 2. Patoor E., Berveiller M. Les alliages à mémoire de forme, Technologies de pointe. Hermes, PARIS, 1990. 3. K. Otzuka and C. M. Wayman. Superelasticity Effects and Stress-Induced Martensitic Transformations in Cu-Al-Ni Alloys. Acta Metallurgica, 24, 207-226, (1976). 4. K. Otzuka, H. Sakamoto and K. Shimizu. Successive Stress-Induced Martensitic Transformations and Associated Transformation Pseudoelasticity in Cu-Al-Ni. Acta Metallurgica, 27, 585-601, (1979). 5. E. Olaez R. Fabricación de la aleación y cintas por solificación rápida en aleaciones Cu-Al-Be. Tesis de licenciatura en Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería UNAM (1998) 6. E.Patoor, A Eberhardt an M. Berveiller. Micromechanical Modeling of Superelasticity in Shape Memory Alloys. Proceedings of de III European Symposium on Martensitic Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. Transformations BARCELONA, SPAIN: PLANES, (ed), J de Physique Colloque C-2, pp. 501-506, (1994). 7. S. Lecterq, G. Bourbon and C. Lexcellent. Plasticity Like Model of Martensite Phase in Shape Memory Alloys. Proceedings of de III European Symposium on Martensitic Transformations BARCELONA, SPAIN: PLANES, (ed), J de Physique Colloque C-2, p. 513, (1994). 8. Y Gillet, M., A. Meunier, V. Brailovski, F. Trochu, E. Patoor and M. Berveiller. Comparison of Thermomechanical Models for Shape Memory Alloy Spring. J de Physique IV Colloque C8, supplément au Jounal de Physique III, volume 5, p. 1165 (1995). 9. J. Cortés P. Contribución al Estudio de la Pseudoelasticidad en Aleaciones con Memoria de Forma. Tesis de Maestría. DEPFI, UNAM. (1998). 10. F. Cuenca. Simulación de mecanismos empleando álgebra de números complejos. Reportes internos de investigación de la DEPFI UNAM (En preparación). 43 �Medición de la conductividad eléctrica de materiales cerámicos en una guía de onda Rubén Morones Ibarra, Eder Zavala López, Oxana V. Kharissova Facultad Ciencias Físico-Matemáticas, UANL. Ubaldo Ortiz Méndez, Zarel Valdez Nava, Juan A. Aguilar Garib Facultad de Ineniería Mecánica y Eléctrica-UANL ovkharisova@ccr.dsi.uanl.mx. ABSTRACT A method for measuring conductivity of materials exposed to intensive electric fields is proposed in this paper. Previous measurements of permittivity in a waveguide showed that it is possible to introduce electrodes in such a way that they are not affected by the microwave energy. Therefore in this work a similar device was employed. The energy was supplied by a magnetron working at 2.45 GHz. Comparisons with traditional impedance analyzer are also presented. KEYWORDS Electrical conductivity, microwaves, ceramics. INTRODUCCIÓN La conductividad eléctrica es una de las propiedades más importantes, desde el punto de vista funcional de los materiales. La eficiencia con la que la energía eléctrica se transmite depende de ella y se sabe que está relacionada con el calentamiento del material. La necesidad de materiales superconductores también ha hecho que se preste cada vez más atención a esta materia. Los valores de la conductividad para materiales típicos pueden ser encontrados en múltiples referencias, pero se debe tomar en cuenta que aún pequeñas variaciones en la composición afectan esta propiedad, de manera que los datos para los materiales con los que un investigador trabaja en el laboratorio normalmente no están disponibles. Dada su dependencia de la frecuencia, el equipo más común para llevar a cabo estas mediciones es el analizador de impedancia. Sin embargo, éste opera a baja potencia y por lo tanto no se pueden detectar cambios que puedan ocurrir cuando el material se expone a un campo eléctrico intenso. El objetivo de este trabajo está enfocado a explorar la posibilidad de hacer mediciones de conductividad de materiales bajo un campo de microondas aprovechando la experiencia con la que se cuenta para hacer mediciones de permitividad en esas condiciones. Se propone un método en que se utilizan microondas para mantener el campo eléctrico a una frecuencia y una potencia dadas, tal que la muestra sufra calentamiento. 44 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Medición de la conductividad eléctrica de materiales cerámicos ... / Rubén Morones Ibarra et al CALENTAMIENTO DE LOS MATERIALES POR MICROONDAS La absorción de energía electromagnética por un dieléctrico ocurre por el fenómeno conocido como histéresis dieléctrica. Este fenómeno se debe a la oscilación de los dipolos atómicos del dieléctrico los cuales oscilan en fase con la frecuencia del campo eléctrico externo. Cuando se coloca un dieléctrico en un campo eléctrico externo sus átomos se polarizan. Si se somete un material a un campo eléctrico oscilante, entonces ! los dipolos p del material oscilan en fase (con !fre! cuencia w) con este campo externo. Si p = qX es el momento dipolar eléctrico, siendo q la carga eléc! trica del átomo y X el desplazamiento del centro de carga negativa respecto al núcleo atómico, entonces, ! la oscilación del dipolo p cuando se coloca en un campo electromagnético ! externo quedará descrita por la oscilación de X (t ) que satisface la ecuación del oscilador armónico forzado1. mX ’’+γX ’+ kX = Fext (1) Donde m, y y k son la masa, la constante de amortiguamiento y la constante de tensión del dipolo, respectivamente y X(t) es el tamaño del dipolo. El efecto del campo magnético sobre los átomos es despreciable comparado con la interacción eléctrica, así que se toma Fext como la fuerza eléctrica sobre la carga del átomo: Fext = qE(X,t), siendo q la carga eléctrica de éste. Vista del generador de microondas, el control y la pantalla durante una prueba. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. Por otra parte, la longitud de onda de las microondas de 2.45 GHz es de 12.5 cm en trayectoria libre y 23.2 cm en la guía de onda utilizada en este trabajo, así que la variación espacial del campo eléctrico en la región del átomo, cuyas dimensiones son del orden de Å, es también despreciable. Se tiene así que la Ecuación (1) puede escribirse como mX ’’+γX ’+ kX = qE0 Senωt (2) k 2 Donde se ha definido a ω 0 = la cual es la m frecuencia natural de oscilación del dipolo. Por otra parte la permitividad compleja se expresa como: (3) ε = ε ′ + iε ′′ En donde ε ’ y ε ’’ son respectivamente la parte real e imaginaria de la permitividad. De la solución de estas ecuaciones2, se llega a la conclusión de que estas componentes dependen de la frecuencia w del campo externo. Por otra parte, al incluir la permitividad compleja en la ley de Ampere-Maxwell, y considerando a la conductividad eléctrica del material (s) surge una expresión que relaciona ambas contribuciones: (4) σ ’= (σ + ε ’’ω ) Con frecuencia se conoce a σ ’ como la conductividad equivalente del material, aunque se debe apreciar que solamente la componente s se refiere al transporte de electrones o conductividad eléctrica. Así, la rapidez con la que se ganará calor por unidad de volumen en el material está dada por: (5) P = σ ’E 2 Cuando se considera un material conductor, no existe la polarización de los átomos, σ ’= σ entonces en la ecuación (5) P = σE 2 y el calentamiento del material es óhmico (efecto Joule), debido al paso de una corriente a través del material. Para el caso de un material dieléctrico (una cerámica, un vidrio o un plástico, por ejemplo), s = 0 y en la ecuación (5) P = ε ’’ωE 2 y el calentamiento se debe a la oscilación de los dipolos eléctricos del material. 45 �Medición de la conductividad eléctrica de materiales cerámicos ... / Rubén Morones Ibarra et al MIDIENDO LA PERMITIVIDAD El método que se ha utilizado para medir la permitividad fue propuesto inicialmente por Roussy y Pearce3 y modificado para muestras con las propiedades de los cerámicos4. Este método consiste en colocar una pequeña muestra cilíndrica en el centro de una guía de onda (en x=a/2; siendo “a” el ancho de la guía de onda) y estimar la impedancia basados en el análisis de la onda estacionaria. Se supone que la muestra es suficientemente pequeña como para aceptar que se trata de una impedancia en paralelo y que el campo eléctrico es constante (figura 1). Un aspecto importante fue la manera en que se midió la temperatura, se utilizaron termopares blindados, colocados perpendicularmente al campo eléctrico tal como se sugiere en la literatura3 y que ya ha sido probado en otros trabajos5. En la figura 1 se observan dos electrodos que están colocados perpendicularmente al campo eléctrico dentro de la onda. En esa misma posición fueron colocados los termopares de los que se hace mención y de los cuales la confiabilidad ha sido probada de diferentes maneras. Debido a que en ese experimento se comprobó que los termopares no eran afectados por las microondas, se supone que en el arreglo experimental del presente trabajo tampoco se verán afectados los electrodos que se utilizan. Fig. 1. Vista frontal de la guía de onda utilizada con la muestra y los electrodos insertados. La guía mide 76 mm x 36 mm (denominación WR284). 46 Se encontró que para el caso de la alúmina, la parte imaginaria de la permitividad ( ε ’’) aumenta con la temperatura (figura 2), lo que estaría de acuerdo con el hecho de que la conductividad equivalente ( σ ’) aumentara. 0.025 Pe rm 0.02 iti vid ad 0.015 (p art e im 0.01 agi na ria 0.005 ) 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Temperatura ( C) Fig. 2. Estimación de ε ’’en una prueba de alúmina expuesta a 800 Watts y 2.45 GHz. EXPERIMENTACIÓN En este trabajo se pretende medir la conductividad utilizando un arreglo similar al empleado para la permitividad, colocando un par de electrodos en lugar de los termopares, como ya se mostró en la Figura 1, para que al igual que éstos no resulten afectados por el campo eléctrico. Las pruebas fueron llevadas a cabo en una guía de onda WR284. La fuente consistió en un generador de 2.45 GHz en el que se varió la potencia a valores de hasta 1500 W. En la Figura 3 se puede observar la guía de onda cerrada que contiene la muestra en su interior, como muestra la Figura 1. Fig. 3. Guía de onda cerrada en la que se muestran los electrodos y un termopar de contacto para medir la temperatura de la pared. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Medición de la conductividad eléctrica de materiales cerámicos ... / Rubén Morones Ibarra et al RESULTADOS Y DISCUSION Como se indicó anteriormente, una muestra de alúmina fue probada con un analizador de impedancia y se encuentra que la conductividad aumenta tal como la permitividad lo hace. En la figura 4 se observa que la conductividad (en Siemens) aumenta con la frecuencia, pero además se puede apreciar que alrededor de los 500°C este valor se eleva y corresponde con el comportamiento de la permitividad con respecto a la temperatura. Conductividad (S) 2.00E-04 1.60E-04 1.20E-04 8.00E-05 4.00E-05 0.00E+00 0 100 1kHz Conductividad (S ) 100kHz 500kHz 500 600 1000kHz 1.60E-08 1.40E-08 1.20E-08 1.00E-08 8.00E-09 6.00E-09 4.00E-09 2.00E-09 0.00E+00 0 1.00E-04 200 300 400 Temperatura ( C) Fig. 5. Conductividad de la espinela con 9% molar de hematita determinada en un analizador de impedancia a diferentes frecuencias. Conductividad (S) Se utilizó además un termopar de contacto para medir la temperatura de la pared, en este arreglo no se puede medir la temperatura de la muestra. El material que se deseaba probar es una espinela que contiene 9% molar de hematita (Fe2O3). Sólo para efecto de comparar las mediciones de permitividad contra las de conductividad se analizó primeramente la alúmina mediante un analizador de impedancias en el intervalo de frecuencia de 1 KHz a 1 MHz y a diferentes temperaturas en el intervalo de 25°C hasta 500°C. 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Tiempo (s) 8.00E-05 Fig. 6. Resultados obtenidos en el dispositivo propuesto en este trabajo. 6.00E-05 4.00E-05 2.00E-05 0.00E+00 0 100 200 300 400 500 600 Temperatura ( C) 1kHz 100kHz 500kHz 1000kHz Fig. 4. Conductividad de la alúmina determinada en un analizador de impedancia a diferentes frecuencias. Por otra parte, el material objeto de este trabajo mostró un comportamiento similar. Se puede observar en la figura 5 que al igual que la alúmina, la conductividad se incrementa de manera importante a partir de los 500°C. La figura 6 muestra un ejemplo de los resultados que se obtuvieron típicamente en la guía de onda que se utilizó en este trabajo. Se observa que los valores obtenidos son más pequeños que los que se obtuvieron con el analizador Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. de impedancia, cuando deberían ser mayores ya que la frecuencia de las microondas utilizadas es mayor (2.45 GHz). Sin embargo debe considerarse que en este caso existe incertidumbre con respecto al contacto eléctrico entre la muestra y el electrodo además de determinar las áreas de contacto. Por otra parte, se estimó de las mediciones llevadas a cabo sobre la pared de la guía que la temperatura que la muestra alcanzó fue del orden de los 200°C. Dado que no fue posible seguir la curva de calentamiento a lo largo de la prueba, mejor se presentan los resultados graficados contra el tiempo de prueba (figura 6) y se observa que hay, en efecto, independientemente de la cuestión de los electrodos, un aumento en la conductividad con respecto a la temperatura, ya que la muestra se estaba calentando. No obstante las limitaciones del método propuesto en este trabajo para medir la conductividad (s), los valores se encuentran dentro del orden de magnitud de los que se reportan con el analizador de 47 �Medición de la conductividad eléctrica de materiales cerámicos ... / Rubén Morones Ibarra et al impedancias para la temperatura alcanzada por la muestra (alrededor de 200°C), como se aprecia en la figura 7. Conductividad (S) 2.00E-07 1.60E-07 1.20E-07 8.00E-08 4.00E-08 0.00E+00 0 100 1kHz 200 300 400 Temperatura ( C) 500 100kHz 1000kHz 500kHz 600 Fig. 7. Sección de la gráfica de la figura 5. En este trabajo solamente se estudió la posibilidad de hacer las mediciones dentro del campo de microondas como posibilidad adicional del analizador de impedancia en el cual el dispositivo de soporte de la muestra y los electrodos deben colocarse dentro de un horno. Los hornos convencionales de resistencia eléctrica no alcanzan más de 1800°C, y aun así se darían casos en que los electrodos no resistirían. La idea es que dependiendo del material que se expone a las microondas es la temperatura que se podrá alcanzar, sin embargo de tenerse un material que sea buen absorbedor de microondas se podrían alcanzar temperaturas tan altas como el punto de fusión de algunos cerámicos. Por otro lado se trata de calentar únicamente la muestra, aunque los electrodos se calentarían por conducción ya que en este trabajo se corrobora que no se afectan más que los termopares que fueron utilizados para la medición de temperatura en el caso de la permitividad. Además, dado que la transferencia de calor no está gobernada por conducción, se puede proporcionar alta potencia a fin de alcanzar las temperaturas deseadas rápidamente, y registrar los datos necesarios para calcular la conductividad antes de que los electrodos se vean afectados. 48 CONCLUSIÓN Comúnmente se puede medir la conductividad a diferentes frecuencias utilizando un analizador de impedancia. En la actualidad el procesamiento de materiales mediante microondas ha ido tomando cada vez más auge, por lo que la propuesta de medir esta propiedad bajo estas condiciones de los materiales con los que se trabaja en el laboratorio y que normalmente no aparecen en las referencias. Aunque en este trabajo no se alcanzó alta temperatura si se pudo confirmar que se puede llevar a cabo una medición y que los electrodos no se vieron afectados. Se debe trabajar aun más en lo que respecta al contacto y a la medición de la temperatura, que se podría hacer mediante pirometría óptica a través de una perforación en la guía o bien, utilizar el blindaje de los propios termopares como electrodos, y poder registrar aun temperaturas bajas. REFERENCIAS 1. Jackson, J.D.:Classical Electrodynamics, 2nd. Ed., John Wiley and Sons, Inc.,1975, p.285. 2. Griffiths, D.J.: Introduction to Electrodynamics, 2nd. Ed., Prentice-Hall.,1989, p.382. 3. Roussy G., Pearce J.: Foundations and Industrial Applications of Microwaves and Radio Frequency Fields, John Wiley and Sons, 1995. 4. Aguilar J, Pearce J.: Study of the thermal behavior of materials exposed to microwaves achieving temperatures over 650°C. 33 rd Microwave Power Symposium, International Microwave Power Institute, Chicago, ILL. Jul. 1998, pp. 47-50. 5. Aguilar J.:Termopares para medición de temperatura en materiales expuestos a microondas. Vol 1, 4, 1998, pp. 319-325. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen el apoyo otorgado por el CONACYT y por la Universidad Autónoma de Nuevo León a través del PAICYT para el desarrollo de este trabajo. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Estudio fractográfico de losetas cerámicas Leonardo Chávez Guerrero, Moisés Hinojosa Rivera, Lourdes Peñaloza Peña Programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales FIME-UANL. hinojosa@gama.fime.uanl ABSTRACT This works reports the characterization of and the fractographic analysis of commom ceramic tiles. Samples were fractured by three-point bend testing and the fracture surfaces were analyzed both by SEM and AFM. The heterogeneous microstructure accounts for the low weibyll Modulus of the ceramic tiles. KEYWORDS Weibull modulus, fractography, fractometry. INTRODUCCIÓN La mecánica de la fractura ha tenido un gran auge en los últimos 20 años ya que su conocimiento contribuye a la solución de un problema muy costoso tanto económicamente como en vidas humanas. Mientras que la mecánica de la fractura se encarga de diseñar y evaluar componentes agrietados con el fin de aumentar la resistencia a la propagación de grietas que producen la fractura, la fractografía se interesa por la forma de las superficies creadas al propagarse una grieta; ya que, esta morfología de la grieta contiene la información necesaria para determinar y reproducir las condiciones bajo las cuales ocurrió la falla.1 Los materiales cerámicos se utilizan ampliamente y sus aplicaciones van desde los objetos más sencillos de alfarería hasta los más avanzados como reemplazos de huesos, refractarios y superconductores. Existe una amplia variedad de pruebas mecánicas para determinar las propiedades de un material, entre estas están las pruebas de tensión, compresión, flexión etc., estas pruebas se realizan simulando condiciones reales de esfuerzos en los materiales con el fin de poder predecir su comportamiento al momento de emplearse. CERAMICOS El término cerámicos proviene del griego “keramos” que se empleaba para designar los objetos hechos con arcilla quemada.2 La arcilla está compuesta de silicoaluminatos con cantidades variables de impurezas. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. 49 �Estudio fractográfico de losetas cerámicas ... / Leonardo Chávez Guerrero et al disminuye la resistencia mecánica así como la resistencia al ingreso de líquidos o gases al interior del cerámico. Fig. 1. Celda unitaria de la alúmina (Al2O3). Los materiales cerámicos presentan una complejidad mayor que los metales y los polímeros en su estructura cristalina ya que muestran una combinación de celdas unitarias debido principalmente a la necesidad de un equilibrio de cargas eléctricas entre los distintos átomos presentes. Un ejemplo muy conocido es la alúmina (Al O ) 2 3 ó corindón (figura 1), donde sólo puede haber 2 iones -3 -2 de Al por cada 3 iones de O para mantener la neutralidad eléctrica.3 La mayoría de los cerámicos de uso industrial presentan una mezcla de fases (cristales) unidas con material amorfo (liga). En los materiales cerámicos se forman soluciones sólidas sustitucionales e intersticiales, la solubilidad sólida de una fase dentro de otra es limitada; y por lo tanto, es difícil mantener una distribución equilibrada de cargas cuando se introducen iones. Sin embargo las deficiencias o excesos de cargas se pueden acomodar produciendo defectos, con el fin de equilibrar las cargas un ion puede desplazarse hacia la superficie afectando las propiedades del cerámico, también es posible acomodar la carga fuera de equilibrio creando vacancias. Otro defecto que la industria considera muy importante es la porosidad, los poros pueden estar aislados dentro del sólido (cerrado) o pueden estar interconectados por canales que lleguen a la superficie del sólido (abierto), tendrá mejores propiedades aislantes a mayor porosidad, pero los poros obviamente son indeseables en el producto final ya que 50 EXPERIMENTACIÓN El presente estudio se llevó a cabo empleando un material cerámico de uso común en forma de losetas, las cuales están compuestas de dos zonas, la primera y más extensa está compuesta de arcilla y la segunda consiste en un recubrimiento de vidrio como se muestra en la figura 2. Ceramografías Las muestras se encapsularon en resina, posteriormente se desbastaron con lijas de carburo de silicio utilizando mallas desde 800 hasta 4000 (tamaño de grano respectivamente) y finalmente fueron pulidas con diamante de 1 mm sin que recibieran ataque químico. Espectroscopía EDX Mediante el Microscopio Electrónico de Barrido (MEB) se obtuvieron imágenes de la microestructura y la composición química semicuantitativa utilizando difracción de rayos X (EDX), se recubrió la muestra con grafito para que la superficie del material pudiera conducir la electricidad y así observar sobre que zona se realizaba la prueba. Difracción de rayos X Para determinar la composición química se utilizó el material que corresponde a la zona de arcilla únicamente, libre del recubrimiento para pulverizarlo en un molino de bolas y después analizarlo en un difractómetro de rayos X con ánodo de cobre. Fig. 2. Loseta mostrando la superficie con vidriado. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Estudio fractográfico de losetas cerámicas ... / Leonardo Chávez Guerrero et al Fluorescencia de rayos X Esta técnica se utilizó para determinar la composición química del recubrimiento vítreo de la loseta. Esta técnica se utiliza cundo el material analizado es amorfo. Ensayo de flexión Para el ensayo de flexión se fabricaron 20 probetas con dimensiones de 1 cm de sección transversal, 10 cm de longitud y 0.6 cm de espesor. Para determinar la resistencia, las probetas se ensayaron por flexión en tres puntos en la máquina universal hasta producir la fractura. Las condiciones de carga y posiciones de los apoyos se muestran en la figura 3. En la tabla 2 se muestra el resultado del análisis químico sobre el vidriado obtenido mediante fluorescencia de rayos X. El último renglón indica la suma de los elementos presentes en un porcentaje menor al 1%. Identificación de fases Tabla 2. Elementos detectados en el recubrimiento. E LE ME NTO MA S A (%) C 2.01 O 39.40 Na 3.36 Mg 1.06 Al 9.87 Si 24.8 Ca 10.2 Zn 2.58 Zr 3.91 Σ<1% 2.7696 La figura 4 muestra una imagen a 1000X obtenida por MEB donde se observan las diferentes zonas microestructurales. Fig. 3. Prueba de flexión. Una vez que se fracturaron las probetas se realizó un análisis fractográfico tradicional empleando el MEB en la modalidad tanto de electrones secundarios como de retrodispersados y en el Microscopio de Fuerza Atómica (MFA) en la modalidad de contacto con “puntas” ultralever. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la tabla 1 se muestran los resultados del EDX donde se indica la presencia de mullita (Al6Si2O13) Anorthita (CaAl2Si2O8) y SiO2 en forma de cuarzo en mayor cantidad ya que se trata de arcilla. Tabla 1. Compuestos cerámicos. FASE % Mulli ta 5.42 C uarzo 79.42 Anorthi ta 10.43 KalSi 3O8 4.7 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. Fig. 4. Micrografía del material cerámico. De la figura 5 a 9 se muestra el espectro de la energía radiada por el material correspondiente a las zonas 1 a 5 respectivamente. Debido a la gran cantidad de elementos es lógico que existan tantas fases (5) ya que se generan combinaciones de estos elementos. En todas las imágenes que muestran la energía radiada por las fases se observa una considerable variación en la composición lo que corrobora las diferencias en apariencia que se muestran en la figura 4. Para las fases 2 a 5 se observa una gran cantidad de elementos presentes (Ti, Ca, Fe, Na, K, C, Al, Mg) y el aumento de fases aumenta el grado de heterogeneidad del material. 51 �Estudio fractográfico de losetas cerámicas ... / Leonardo Chávez Guerrero et al Fig. 8. Espectro de energía para la fase 4. Fig. 5. Espectro de energía correspondiente a cada elemento de la fase 1. Fig. 9. Espectro de energía para la fase 5. Fig. 6. Espectro de energía para la fase 2. Fig. 7. Distribución de energía para la fase 3. 52 Resultados de los ensayos de flexión Debido a las condiciones de flexión, una fuerza de tensión actúa sobre la cara opuesta de la aplicación de la carga, por lo que la nucleación de la grieta productora de la fractura iniciará en este lugar.5 La resistencia a la flexión del material varía entre 40 y 80 MPa. En la figura 10 se muestra una curva esfuerzo contra deflexión representativa de las muestras fracturadas. El módulo de flexión de las losetas varía entre 14 y 46 MPa. El módulo de flexión se calcula en la región elástica de las gráficas de esfuerzo contra deflexión. En la figura 11 se muestra un histograma de los resultados obtenidos del ensayo de tensión con el fin de observar la frecuencia de los valores de esfuerzo antes de fracturarse. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Estudio fractográfico de losetas cerámicas ... / Leonardo Chávez Guerrero et al Probabilidad acumulada vs. Resistencia ES FU ER ZO VS D EF LEXI N 1.50 1.00 60 0.50 ln[ln(1/1-p)] 0.00 50 40 -0.50 40 45 50 55 60 -1.00 -1.50 m= 0.023 -2.00 30 -2.50 -3.00 -3.50 20 Resistencia MPa. Fig. 12. Gráfica de probabilidad de falla acumulada en función del esfuerzo de fractura. 10 0 0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 DEFLEXI N (mt s) Fig. 10. Gráfica de esfuerzo de flexión contra deflexión. H i st o g r a m a 8 1 20. 00% 7 1 00. 00% 6 80. 00% 5 60. 00% 4 3 Un ejemplo típico es la alúmina convencional que tiene un valor de pendiente de 9.7 y una resistencia de 578 MPa. Análisis Fractográfico (MEB) En la figura 13 se muestra una micrografía obtenida mediante MEB del material fracturado en la que se observan características de la superficie de fractura como porosidad y desprendimiento de partículas. Aparentemente no se aprecia deformación lo que hace corroborar que la fractura es frágil.4 40. 00% 2 20. 00% 1 0 . 00% 40 44 48 52 56 60 y may or . . . Cl ase Fig. 11. Histograma de frecuencia del parámetro carga y el percentil. Cálculo del módulo de Weibull Este análisis cuantifica el comportamiento del material en cuanto a su variabilidad en propiedades mecánicas. Se asigna un rango numérico dándole a la menor resistencia a la fractura el valor 1. El número total de muestras es 20, la probabilidad acumulada P es el rango numérico dividido entre n+1 (en este caso 21) y a continuación se traza ln[ln(1/1-P)] en función de la resistencia. La figura 12 muestra un valor de pendiente de 0.023, lo que indica que el material tiene una resistencia a la fractura muy variable lo que confirma que es poco confiable en aplicaciones industriales con altos valores de carga. Para el diseño de componentes cerámicos críticos que deben soportar grandes cargas, el módulo de Weibull deberá ser elevado, una pendiente abrupta representa un cerámico con poca variación es su resistencia y esto ayuda en el diseño de componentes industriales más confiables. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. Fig. 13 Superficie de fractura observada mediante el MEB con electrones secundarios (500X). En la figura 14 se observa la micrografía de la fractura donde se aprecian las discontinuidades en el material lo que disminuye sustancialmente la resistencia a la fractura del material. Análisis Fractográfico y Fractométrico (MFA) En la figura 15 se muestra la topografía de la fractura obtenida mediante el MFA en una región escogida al azar. Se aprecia a detalle las alturas de las irregularidades lo que para las imágenes obtenidas mediante el MEB no es tan fácil de apreciar. Las protuberancias que se manifiestan tienen un tamaño característico de 1 mm. 53 Fig con �Estudio fractográfico de losetas cerámicas ... / Leonardo Chávez Guerrero et al Fig. 14. Micrografía de la superficie fracturada obtenida por electrones secundarios a una magnificación de 3000X. Fig. 16. Imagen y perfiles obtenidos en el MFA. Fig. 15. Imagen de la superficie fracturada. Utilizando el MFA se realiza la evaluación fractométrica obteniendo la rugosidad de los perfiles de alturas que generan la imagen, calculando los valores de rugosidad Rms y Rave (rugosidad cuadrática y rugosidad promedio). La figura 16 muestra una imagen obtenida mediante el MFA y cuatro perfiles de alturas extraídos de la misma, la apariencia de los perfiles es muy irregular (valles y crestas) lo que concuerda perfectamente con las imágenes obtenidas en MEB. CONCLUSIONES El análisis estadístico del ensayo de flexión del material demuestra una pendiente que indica la variabilidad en las características microestructurales del material cerámico. Fue posible observar mediante el MEB diferentes fases y partículas en el material, así como gran cantidad de poros que debilitan el material lo que causa su baja resistencia y falta de plasticidad. El módulo de Weibull es útil como factor de diseño ya que determina qué tan confiable es el material en el caso de aplicaciones criticas, y además cuál es la variación de sus propiedades mecánicas. 54 En una región arbitrariamente seleccionada, en las imágenes de la superficie de fractura observadas mediante MFA se puede observar una rugosidad que se manifiesta como protuberancias de tamaño característico cercano a 1 mm. AGRADECIMIENTOS Se agradece el apoyo técnico para la realización de este trabajo a Oxana Kharissova, Patricia Rodríguez, Jorge Aldaco, Martha Guerrero. REFERENCIAS 1. “History of Fractography” , Metals handbook Ninth Edition, vol. 12. (Fractography) ASM International, Pag 1, 1987. 2. “Ceramics and Glasses”, Engineered Materials Handbook vol. 4. ASM International 1991. 3. “Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de Materiales”. McGraw-Hill, inc. España 1998. 4. “Identification of Types of Failure”. ASMEngineering, Materials handbook vol. 11, 1986. 5. “Mecánica de Fractura: Bases y Aplicaciones” J.L. Gonzáles V,. Colección textos politécnicos, Serie Tecnologías mecánicas. Noriega-Limusa, México 1998. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Efecto del Mg0 y Ca0 en la producción de cerámicos mullita-Zr02 Enrique Rocha Rangel, Elizabeth Refugio García Departamento de Materiales, UNAM-Azc. Av. San Pablo #180, Col. Reynosa, México, D.F. 02200. enrocha@yahoo.com ABSTRACT A mixture constituted of ZrSiO4 and Al2O3 with additions of either MgO or CaO was produced in air without application of pressure by the reactionsintering method at 1600°C for 2h. X-ray diffraction analysis showed that after the sintering stage there is present a mullite-ZrO2 product with some content of tetragonal-ZrO2. Sample with MgO got to retain a major quantity of tetragonal-ZrO2. A semiquantitative analysis of the diffraction patterns establish that sample without additives present a low reaction state, whereas the “mullitization” reaction progress is completed for samples with additives. On the other hand, density measurements set up that the sample with MgO densifies better than sample with CaO and sample without additives. Finally, sample with MgO also present the higher elevated values of mechanical properties. KEYWORDS MgO, CaO, Production, Ceramics, Mullite-ZrO2, Phases stabilizers. INTRODUCCIÓN La mayoría de los cerámicos tradicionales tienen mullita como parte de su composición de fases final, debido a que para su fabricación se hace uso normalmente de aluminosilicatos minerales. La microestructura de estos materiales contiene una pequeña cantidad de fase vítrea la cual tiene bajo punto de fusión. La importancia de la mullita no fue reconocida hasta hace pocos años, cuando el comportamiento mecánico a elevada temperatura (1200°C) de la misma libre 1 de la fase vítrea fue estudiado. De este estudio resulto que la mullita es un material en potencia para aplicaciones estructurales. Como la mayoría de los cerámicos la mullita carece de un valor importante de su tenacidad a la fractura (KIC) por lo que algunos autores han sugerido el uso de ZrO2 como un material de refuerzo de la misma.2-6 Sin embargo, para que la ZrO2 actúe como un material de refuerzo de la mullita debe encontrarse presente en su forma tetragonal ya que se ha documentado que el mecanismo a través del cual la ZrO2 refuerza la matriz de mullita es el de la transformación de ZrO2–tetragonal a ZrO2– 6-8 monoclínica cuando el material es sometido a esfuerzos. La retención de la ZrO2-tetragonal no es sencilla a temperatura ambiente ya que ésta es una fase Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. 55 �Efecto del MgO y CaO en la producción de ... / Enrique Rocha Rangel et al Microestructura de un material compuesto mullitazirconia con adiciones de oxido de magnesio. Fase blanca zirconia, fase obscura mullita. estable a temperaturas mayores a 1200°C, siendo la forma monoclínica la que persiste a bajas tempera9-10 turas. Diversos autores han sugerido el uso de aditivos como estabilizadores de la ZrO2–tetragonal a temperatura ambiente dentro de los cuales se tienen los siguientes: CaO, MgO, CeO e Y2O3. En este trabajo se realiza un estudio acerca de la influencia que tiene el empleo de pequeñas cantidades de MgO y CaO en la estabilización de la fase tetragonal de la ZrO 2 que emerge al producir cerámicos base mullita partiendo de mezclas de mineral de ZrSiO4 y Al2O3. Asimismo, se observa el efecto en las propiedades mecánicas de los cerámicos mullita-ZrO 2 obtenidos por el método de sinterización-reacción de las mezclas antes mencionadas de acuerdo a la reacción siguiente: con elementos de ZrO2 como medio de molienda. Con los polvos molidos se prepararon por prensado uníaxial muestras cilíndricas de 2cm de diámetro x 0.3 cm de espesor usando presiones de 300 MPa. A continuación las pastillas fueron sometidas a un tratamiento térmico para la formación y sinterización del producto. El ciclo de calentamiento seguido para el tratamiento de las muestras se muestra en la figura 1. Las muestras sinterizadas se caracterizaron por diferentes técnicas. Las fases presentes en el producto se determinaron por difracción de rayosX. La microestructura se observó mediante microscopía óptica. La densidad y porosidad tanto de las muestras en verde como sinterizadas se midió por el método de Arquímedes. La dureza de los productos se determinó con ayuda de un microdurómetro Vickers, del ensayo de identación se calculó el factor de intensidad de esfuerzos K1c 11 usando la relación propuesta por Evans. La resistencia del material se midió mediante ensayos de flexión en 3 puntos. 3 Al2O3 + 2ZrSiO4 → 3 Al2O3 .2 SiO2 + 2 ZrO2 (1) EXPERIMENTACIÓN Tres mezclas de polvo fueron preparadas, la composición de las mismas fueron las siguientes: 54.5% en peso de ZrSiO4 y 45.5% en peso Al2O3 para la primera, la siguiente fue de 54% peso de ZrSiO4, 45% peso de Al2O3 y 1%peso de CaO y la tercer mezcla contenía 53.4% en peso de ZrSiO4, 44.6% en peso de Al2O3 y 2% en peso de MgO. A estas mezclas de polvo en lo sucesivo se les llamará muestra ZA, ZCa y ZM respectivamente. La mezcla de polvo fue colocada en un molino del tipo planetario y molida en seco durante 6 horas 56 Fig. 1. Ciclo de calentamiento aplicado a las muestras compactadas. RESULTADOS Densidad y porosidad abierta En la tabla I se presentan los resultados de las mediciones de densidad y porosidad abierta de las muestras en verde y sinterizadas a 1600°C por 2 h. En esta tabla se observa el aumento de densidad y la disminución de porosidad de las muestras al pasar del estado en verde al sinterizado. Sin embargo, la densificación alcanzada por las muestras es muy pobre en todos los casos. Las muestra ZCa y ZM al- Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Efecto del MgO y CaO en la producción de ... / Enrique Rocha Rangel et al Tabla I. Densidad y porosidad de las muestras en verde y sinterizadas a 1600°C por 2 h. Muestra Verde Densidad (gr/cm3) Sinterizadas Porosidad Porosidad Densidad abierta abierta (gr/cm3) (%) (%) ZA 1.75 44 3.15 18.96 ZCa 2.35 40 3.25 12.37 ZM 2.86 38 3.32 8.12 canzan valores de densidad similares. Mientras, que el valor de la densidad de la muestra ZA es más bajo. De los valores de porosidad abierta obtenidos por cada una de las muestras queda claro que los cuerpos cerámicos obtenidos son muy porosos, principalmente los productos ZA y ZCa. Aunque, la densidad de la muestra ZM es mayor, no se puede considerar que valores de porosidad de 8.12% sean característicos de un cuerpo denso. Por lo que de la densificación alcanzada por estas muestras no se puede esperar un buen valor de la resistencia de las mismas. Difracción de Rayos X Los resultados de DRX de las muestras sinterizadas a 1600°C durante 2 h. se presentan en la figura 2. Para la muestra ZA se observa que a ángulos de 2q = 27° aparece un pico muy intenso que corresponde al ZrSiO4. Asimismo, a 43.4° se tiene presente el pico principal de la Al2O3. Aunque, en este patrón de difracción también se tiene la presencia de algunos picos de mullita entre los cuales destacan a 2q = 26° y 26.5° los principales picos de este compuesto. Por la intensidad de los picos antes mencionados en esta muestra se puede comentar que el avance de la reacción de «mullitización» aunque ha comenzado el mismo ha sido muy incipiente. A 2q = 28.2° y 31.4° aparecen los picos principales de la ZrO2-monoclínica mientras que a 2q = 30.3° se tiene un pico poco intenso que corresponde a la ZrO2tetragonal. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. Fig. 2. Patrones de difracción de las muestras sinterizadas a 1600°C por 2 h. M: mullita, Z: zircón, T: ZrO 2 tetragonal, X:ZrO 2 monoclínica y a:Al2O3 De todo esto se tiene que el avance de la reacción para esta muestra además de que es mínimo, la ZrO2 que se forma por la descomposición del ZrSiO4 resulta ser principalmente monoclínica. Para el caso de las muestras ZCa y ZM se observa en el patrón de difracción respectivo que la reacción de «mullitización» se ha completado ya que no se alcanzan a observar los picos correspondientes al ZrSiO4 y la Al2O3 en ambas muestras, teniendo un compuesto formado por mullita y ZrO2. De acuerdo a la intensidad de la ZrO2 tetragonal en estos dos patrones de difracción la muestra ZM retienen una mayor cantidad de esta que la muestra ZCa. Un análisis semicuantitativo para determinar el grado de descomposición del zircón (X1), el avance de la reacción de «mullitización» (X2) y el grado de retención de ZrO2 tetragonal (X3), se lleva a cabo 12 empleando las ecuaciones 2, 3 y 4 respectivamente. X1= Im − z (1,1,1) + Im − z (1,1,1) + It − z (1,1,1) Im − z (1,1,1) + Im − z (1,1,1) + It − z (1,1,1) + Iz ( 2 , 0 , 0 ) (2) X2= Im(2,1,0) Im(2,1,0) + Iz (2,0,0) X3= It − z (1,1,1) Im − z (1,1,1) + Im− z (1,1,1) + It − z (1,1,1) (4) (3) 57 �Efecto del MgO y CaO en la producción de ... / Enrique Rocha Rangel et al Donde: I = Área integrada de los picos correspondientes a los Índices de Miller que se dan en las diferentes ecuaciones y que corresponden a los picos principales de cada fase considerada. Im=mullita. Iz=zircón Im-z=ZrO2- monoclínica It-z=ZrO2-tetragonal. En la tabla II se presenta el avance de la descomposición del ZrSiO4 y de la «mullitización» calculados mediante el uso de las ecuaciones (2) y (3) respectivamente. De aquí se tiene para la muestra ZA que el progreso del ZrSiO4 resulta mayor que el progreso de la «mullitización» lo que indica que esta reacción no ocurre en una sola etapa, por lo que de acuerdo a estos datos, primero se da la descomposición del ZrSiO 4 y después a mayor temperatura inicia la formación de mullita. Estas dos reacciones como ya se mencionó anteriormente, no se completan y quedan lejos de completarse sobre todo la formación de mullita en donde no se alcanza ni siquiera el 0.5 de la fracción de la mullita que se podría formar. El comportamiento de las muestras ZCa y ZM difiere en el sentido de que hay reacción total, es decir todo el ZrSiO4 se descompuso y toda la mullita posible de formar ocurrió. Probablemente el MgO y el CaO formen una fase líquida que funde en el intervalo de temperaturas de descomposición de ZrSiO4 y formación de mullita lo que favorece a la difusión para que la reacción global ocurra. En la Tabla 2 también se presenta la retención de la ZrO2tetragonal en estas muestras calculada a partir de la ecuación (4). De donde se tiene que para la muestra ZA sólo se retiene el 10.5% de ZrO2-tetragonal. Para Tabla II. Avance de las reacciones de descomposición de ZrSiO4 Muestra X1 X2 X3 ZA 06 0.27 10.5% ZCa 1 1 11.3% zcE 1 1 19.8% 58 la muestra ZCa aunque el contenido de ZrO 2tetragonal aumenta a 11.5%, este valor no es significativo, por lo que el uso de CaO no resultó ser muy bueno para el propósito perseguido. No ocurre así cuando se emplea MgO como agente estabilizador de la ZrO2 ya que el contenido de la misma en su forma tetragonal para la muestra ZM es del 19.8% una cantidad importante que puede influir positivamente en la tenacidad a la fractura del material. Existen diferentes factores que influyen en la retención de la ZrO2-tetragonal entre estos los principales son: el tamaño de partícula, la cantidad de ZrO2 en el sistema y la forma de la misma. De tal manera que si la ZrO2 presenta tamaños mayores a 1mm y formas irregulares es difícil la retención de su forma tetragonal. Por otro lado, también se tiene que cuando hay altas concentraciones de la misma en el sistema esta se transforma a su forma monoclínica. Este último punto explica en parte el bajo contenido de ZrO2tetragonal en la muestra ZCa en donde todo el ZrSiO4 se descompone formando la mayor cantidad posible de ZrO2 en el sistema lo que provoca su transformación. En el caso de la muestra ZM en donde también hubo descomposición total del ZrSiO4 y por consecuencia una gran cantidad de ZrO2 formada se tiene que ha sido reportado que el MgO forma una solución sólida con la misma por lo cual es posible retener 10 esta en su fase tetragonal. Existen dos factores que afectan el tamaño de la ZrO2, uno de ellos es el tamaño original de la partícula de ZrSiO4 a partir del cual se forma la ZrO2 es decir que el efecto de la molienda sobre el ZrSiO4 es importante y un estudio en donde se modifiquen los tiempos de molienda sería interesante ya que así se podría determinar el efecto de esta variable sobre la retención de la ZrO2 tetragonal. Y el otro igualmente importante es el resultado del crecimiento de partícula durante la etapa de sinterizado. Así, se tiene que de acuerdo con esto para mejorar la retención de ZrO2tetragonal se debe tratar de reducir el tamaño de partícula durante la molienda, lo que seguramente ayudará a mejorar el avance de la reacción, ya que las distancias para que la difusión ocurra serán menores, esto también seguramente ayudará a disminuir el tiempo y la temperatura de sinterización, lo que impedirá en parte el crecimiento de grano durante esta etapa. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Efecto del MgO y CaO en la producción de ... / Enrique Rocha Rangel et al Microestructura En la figura 3 se observan las microestructuras tomadas mediante microscopía óptica a 100X de los compósitos mullita-ZrO2 aquí fabricados. En general las 3 microestructuras son similares presentando una matriz obscura que corresponde a la mullita con una dispersión homogénea de partículas blancas que corresponderían a la ZrO2. Sin embargo, la formación de la ZrO2 en la muestra ZM es mejor y más clara, mientras que en las otras dos muestras se observa la formación de ZrO2, aunque estas microestructuras son menos nítidas. A través de estas fotos no es posible observar las regiones de ZrSiO4 y Al2O3 en las muestras de ZA que el patrón de difracción de rayos-X correspondiente sugiere que se encuentran presentes. Probablemente por la existencia de estos dos componentes la resolución de la microestructura no es tan buena como en el caso de la muestra ZM. Igualmente a pesar de que las muestras fueron atacadas térmicamente durante 1 hora a 1500ºC los límites de grano de la mullita y la ZrO2 no se revelan en las microestructuras aquí presentes. Por lo tanto, el tamaño de las partículas de ZrO2 no se pudo determinar. No obstante si alcanza a percibirse en _______ 100 mm Fig. 3. Microestructuras de las muestras sinterizadas a 1600°C por 2h. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. Tabla III. Propiedades mecánicas de los productos sinterizados. Muestra HV (GPa) KIC (MPam-1/2) σ (MPa) ZA 543 1.68 170 ZC a 793 1.73 177 ZM 932 2.49 205 las fotografías que esta fase de ZrO2 es mucho más fina que la matriz de mullita. Por otro lado, tampoco es factible distinguir la porosidad presente en las diferentes muestras lo que sugiere que el tamaño de los poros en las mismas es muy pequeño. Propiedades mecánicas En la tabla III se presentan los resultados de las propiedades mecánicas obtenidas en los productos sinterizados a 1600°C por 2h. Los valores de tenacidad a la fractura (KIC) y resistencia a la flexión en 5-7 tres puntos (s) reportados para mullita pura son de 2MPam1/2 y 200MPa respectivamente, de aquí se tiene que en las muestras ZA y ZCa ambos valores no se mejoraron en absoluto. La muestra ZM presenta mayor grado de densificación y mayor contenido de ZrO2-tetragonal, lo que se ve reflejado en sus mejores valores de s y KIC respectivamente. Diferentes mecanismos han sido sugeridos como responsables del reforzamiento de compuestos cerámicos con adiciones de ZrO 2 , siendo la transformación inducida por esfuerzos,5, 13 hasta ahora el más ampliamente aceptado. En este caso el 14 incremento de la tenacidad está dado por: DKc = 0.22 Vf et E Öh / (1- n) (5) Donde: Vf = concentración en volumen de partículas de ZrO2 transformable, et = transformación de esfuerzos dilatacionales ocasionado por la transformación ZrO2-t ® ZrO2-m, E = módulo de Young del composito, n = relación de Poisson y h = ancho de la zona de transformación. La ecuación anterior muestra que los incrementos de la tenacidad a la fractura dependen de la magnitud de las propiedades mecánicas de la matriz. Para incrementar las propiedades de la matriz particularmente el módulo de Young, entre otros factores es necesario obtener cuerpos con baja porosidad y por consiguiente densos. 59 �Efecto del MgO y CaO en la producción de ... / Enrique Rocha Rangel et al Por otro lado, de las tabla II y III se tiene que el avance de la reacción igualmente repercute en la mejora de las propiedades mecánicas, mismo caso de la muestra ZM. La dureza en estas muestras también resulta ser mayor cuando se hace uso de MgO como aditivo. Por lo tanto, es de esperar que mejores propiedades se puedan obtener si se incrementa la densidad del composito, se retiene mayor cantidad de ZrO2 tetragonal y se completa la reacción de mullitización. De todo esto se puede comentar que si se mejoran y controlan mejor algunas condiciones del procesamiento, como sería trabajar con tamaños de partícula inicial más finos, (para mejorar el contacto entre partículas y así aumentar la densificación del producto y además para aumentar la retención de ZrO2 tetragonal), modificar el ciclo de calentamiento haciéndolo más lento para dar mayor tiempo a que la reacción de formación del producto y la sinterización del mismo ocurra, se podrán obtener productos con mejores características físicas y mecánicas de las aquí obtenidas. CONCLUSIONES · De los resultados obtenidos en el estudio presente se puede concluir que cuando se hace uso de MgO se logra estabilizar una buena parte de ZrO2 tetragonal al producir cerámicos mullita-ZrO 2 partiendo de mezclas de ZrSiO 4 y Al 2O 3 . La retención de esta ZrO 2 en su forma tetragonal permite que la tenacidad a la fractura del cerámico fabricado sea mejorada. · El avance de la reacción de mullitización y la densificación del producto en conjunto se manifiestan en mejoras de la resistencia del cerámico obtenido, caso muestra con adiciones de MgO. · Los aditivos aquí empleados no sólo permiten retener una cierta cantidad de ZrO2 sino que a su vez favorecen la reacción de formación del producto. · El empleo de CaO ayuda en el avance de la reacción de formación de mullita a través de la metodología aquí propuesta. Sin embargo, no favorece la densificación del producto final. Por lo tanto, las propiedades mecánicas del producto con contenidos de CaO resultaron ser muy pobres. 60 REFERENCIAS 1. M.R. Anseau, C.Leblud and F.Cambier, “Reaction Sintering (RS) of Mixed Zircon-Based Powders as a Route for Producing Ceramic Containing Zirconia With Enhanced Mechanical Properties”, J. Mater. Sci., Lett., 1983, 2, p 266270 2. T. Koyama, S.Hayashi, A.Yasumori and K.Okada, “Contribution of Microstructure to the Toughness of Mullte/Zirconia Composites”, Ceram. Trans. Vol. 51, 1995, pg. 695-700 3. P. Boch and J.P. Giry, “Preparation and Properties of Reaction-Sintered Mullite-ZrO2 Ceramics”, Mater. Sci and Eng., 1985, 71, p 39-48 4. T. Koyama, S. Hayashi, A.Yasumori and K.Okada, “Preparation and Characterization of Mullite-Zirconia Composites from Various Starting Materials”, J. Eur. Ceram. Soc., 1994, 14, p 295-302 5. T. Koyama, S.Hayashi, A.Yasumori and K.Okada, “Microstructure and Properties of Mullite-Zirconia Composites Prepared From Alumina and Zircon Under Various Fairing Conditions””, J. Eur. Ceram. Soc,. 16, 1996, pg. 231-237. 6. T.Koyama, S.Hayashi, A.Yasumori and K.Okada, “Contibution of Microstructure to The Toughness of Mullite/Zirconia Composites”, Ceram. Trans.vol.51, 1995, p 695-700 7. A.Leriche, “Mechanical Properties and Microstructure of Mullite-Zirconia Composites”, Ceram. Trans. Vol.6, Mullite and Mullite Matrix Composites, editado por S.Somiya, R.F.Davis y J.A.Pask, 1991, p 541-552 8. S.Prochazka, J.S.Wallace and N.Claussen, «Microstructure of Sintered Mullite-Zirconia Composites», J. Am. Ceram. Soc. 1983, 66 (8), p C125-C127 9. J.S. Moya, “Reaction Sintered Mullite-Zirconia and Mullite-Zirconia-SiC ceramics”, Ceramic Transactions, vol. 6, Mullite and Mullita Matrix Composites, 1991, p 495-507. 10. P. Peña, J.S. Moya, S. De Aza, E. Cardinal, F. Cambier, C. Leblud, M.R. Anseau and A. Leriche, “Effect of Magnesia Additions on the Reaction Sintered of Zirconia-Alumina to Produce Zirconia Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Efecto del MgO y CaO en la producción de ... / Enrique Rocha Rangel et al Toughened Mullite®, J. Mater. Sci. 1983, 2, p 772774 11. A.G.Evans and E.A.Charles, “Fracture Toughness Determination by Indentation”, J. Ame. Ceram. Soc., 1976, 59, p 371-372 12. P.Boch, T.Chartier and J.P.Giry, “ZirconiaToughned Mullite/The Role of Zircon Dissociation”, Ceram. Trans Vol.6 Mullite and Mullite Matrix Composites, editado por S.Somiya, Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. R.F.Davies y J.A.Pask, 1990, p 473-494 13. P.Descamps, S.Sakaguchi, M.Pooteman and F.Cambier, “High-Temperature Characterization of Reaction Sintered Mullite-Zrconia Composites, J. Am. Ceram. Soc., 74, 1991, p. 2476-2481 14. G.De Portu and J.W.Henney, “The Microstructure and Mechanical Properties of Mullite-Zirconia Composites”, Br. Ceram. Trans. J., 83, 1984, p. 69-72. 61 �Caracterización de superficies maquinadas por medio de parámetros de rugosidad F. Eugenio López Guerrero, Raúl Cavazos Flores, Mario Delgado Acosta Sistemas Integrados de Manufactura, División de Ingeniería Mecánica, FIME-UANL, México elopez@uanl.mx ABSTRACT The proper functioning of a machined part depends on the quality of its surface. The term “surface quality’’ includes not only the dimensional values of the surface, but also material properties such as hardness and metallurgical structure1 as well as optical and esthetic characteristics. The dimensional quality is related with the surface irregularities and is known as the “roughness surface”. The importance of the roughness of the final finish has been well appreciated. This work proposes a method based on the decomposition of the roughness in terms of the frequency analysis in order to identify the tool marks on a machined surface. As result, the relationship between the feed rate and roughness is clarified. KEYWORDS Roughness, characterization, surface, machining. INTRODUCCIÓN La calidad de un producto está directamente relacionada a las desviaciones de éste con respecto al diseño original debido a fallas en los procesos de manufactura. Esto influye directamente en la funcionalidad de la pieza. Bajo ese punto de vista, la falla está definida por la incapacidad del tren de producción de funcionar de una manera esperada y, en la mayoría de los casos, se manifiesta en el producto en términos de calidad. En los procesos de maquinado, las características superficiales del producto influyen en su funcionalidad. La figura dominante en una superficie está influenciada por el método de maquinado, ya que cada tipo de herramienta de corte deja marcas distintivas en la superficie. Se pueden distinguir tres aspectos que influyen en la calidad de la superficie de los productos maquinados: 1. Condiciones y características de la herramienta. 2. Condiciones de operación de la máquina-herramienta. 3. Propiedades mecánicas de la pieza de trabajo. 62 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Caracterización de superficies maquinadas por medio de ... / Fco. Eugenio López Guerrero et al Fig. 1. Imagen reconstruida de forma virtual, a partir de imagen de microscopio tomada a 40X que muestra la superficie maquinada de una aleación Aluminio 6063. El identificar la influencia que estos aspectos tienen en las superficies maquinadas permite mejorar los parámetros de corte, detectar eventuales fallas de maquinado (tales como vibraciones, malas sujeciones, etc) y encontrar situaciones de trabajo que den como resultado una mayor calidad en el producto. A continuación se plantea una metodología para caracterizar las superficies maquinadas. Este trabajo centra su base en caracterizar la superficie maquinada identificando las componentes de la huella de la herramienta y las características de rugosidad asociadas a las propiedades del material al ser maquinado. OBJETIVOS Los objetivos particulares del presente trabajo son: a) observar la rugosidad en función de la velocidad de avance en una superficie maquinada, b) caracterizar la huella de la herramienta, c) encontrar los parámetros mejorados de avance de herramienta para mejorar la calidad superficial del producto, d) finalmente se plantea como mejorar el desarrollo de un método de predicción de características de superficie a partir de los valores de los parámetros de corte y las propiedades de los materiales. MARCO TEÓRICO Las superficies de maquinado generadas por medio de los procesos de arranque de viruta exhiben características topográficas2,3 que juegan un papel fundamental en el desempeño de la funcionalidad del producto, y pueden estar determinadas por las con- Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. diciones de trabajo como fricción, lubricación, estética, etc. En la comprensión de los procesos que generan superficies es crucial la relación entre la calidad de la superficie y su comportamiento funcional.4 Esta comprensión puede lograrse a través de una técnica adecuada de caracterización y síntesis de las superficies. Los métodos para analizar superficies se basan en su caracterización por medio de medidas convencionales (altura promedio, distancia de pico a pico máxima, etc), por medio de transformaciones matemáticas (onduletas o «wavelets», análisis de frecuencia, etc) y métodos nuevos como la geometría de fractales, entre otros.5,6 Rugosidad por método convencional. El término rugosidad superficial7 es cuantificado por parámetros relativos a características de la superficie (ver figura 2), tales como: a) Rugosidad, irregularidades más pequeñas y finamente separadas a lo largo de la más corta longitud de muestreo de la superficie maquinada, b) ondulación, irregularidades más grandes, dentro del nivel siguiente superior de la longitud de muestreo. La separación de los picos y valles es mayor y la longitud de muestreo es, por lo tanto, más larga que la de rugosidad, c) Sesgo de superficie, se asocia con la orientación de la figura de la superficie. Esto describe la dirección de la figura dominante en la superficie, generada por el método de maquinado, d) Imperfecciones propias del material, éstas comprenden inclusiones de material, estrías, grietas, agujeros y otras deformaciones no intencionales de la superficie. La definición estándar de la rugosidad se representa con los parámetros Ra y Rz. Fig. 2. Vista amplificada de una superficie maquinada, rugosidad (R), ondulación (W), sesgo de la superficie (L), imperfecciones del material (F). 63 �Caracterización de superficies maquinadas por medio de ... / Fco. Eugenio López Guerrero et al Ra es referida al promedio de las alturas graficadas en una muestra dada de datos, representa el primer momento estadístico de la muestra (ecuación 1). 1 N Ra = .∑ Datos N i =0 (1) La altura máxima de pico a valle en una muestra de datos es Rz (ecuación 2). Rz = max (Datos) (2) Estos dos conceptos son los más aplicados en los trenes productivos. Las relaciones entre el proceso convencional y la calidad superficial han cambiado por los perfeccionamientos en herramientas de corte y maquinaria. Esto significa también que el modelo del costo convencional entre el nivel de calidad de acabado y los costos de manufactura ha cambiado. En la tabla I se muestran los costos relativos de obtención de diferentes grados de Ra2. Caracterización por medio del espectro de frecuencias Algunos de los comportamientos funcionales de la calidad de las superficies maquinadas pueden lograrse solamente bajo su caracterización. La caracterización en el dominio de la frecuencia se logra utilizando un análisis en términos de frecuencia para posteriormente transformar las características al dominio del espacio. Tabla I.- Costo de obtención de Ra para diferentes clases de acabado. Clase Rugosidad, Ra (µm) Costo relativo de obtención Espejo 0.10 40 Pulido 0.20 35 Ground 0.40 25 Terso 0.80 18 Fino 1.60 13 Semifino 3.2 9 Medio 6.3 6 Semirugoso 12.5 4 Rugoso 25 2 Limpio 50 1 64 La descomposición de una señal en su espectro de frecuencias se logra aplicando la transformada de Fourier. Ver ecuación (3).  j 2π i   1 n −1 Cj = ∑ V k .e  n  k n k =0 (3) En donde C vector resultado de la transformada de Fourier n número de datos V vector conteniendo la señal muestreada j coeficiente del vector resultado C k coeficiente del vector de frecuencias C i unidad imaginaria El algoritmo de la transformada rápida de Fourier regresa vectores cuyos elementos son las amplitudes complejas de las diferentes frecuencias que componen la señal original. El número de datos de la señal muestreada cumple con la condición, de la ecuación (4). (4) n K =2 Ya que para datos reales la segunda mitad de la transformada es el conjugado de la primera. Una vez aplicado el algoritmo se puede conocer la frecuencia asociada al elemento j, (ecuación 5): j (5) Fk = . f s n En donde Fk frecuencia asociada al coeficiente j fs frecuencia muestreada Filtrado y reconstrucción Si se desea filtrar una zona específica del espectro, basta con hacer cero los valores del rango de la frecuencia no deseada. Sean los valores límites de esa zona: Limin y Limsu, entonces cp = 0 (6) para Limin>p> Limsu. La señal filtrada se reconstruye aplicando la transformada inversa de Fourier. Los cálculos de rugosidad convencionales Ra y Rz hechos sobre esta señal reconstruida pueden compararse con los cálculos hechos con la señal original. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Caracterización de superficies maquinadas por medio de ... / Fco. Eugenio López Guerrero et al FRa =  1  . ∑ vj  n  j     2 (7a) FRz = max (v) − min(v) (7b) En donde v vector resultado de la transformada inversa de Fourier j coeficiente del vector de frecuencias C n/2 número de elementos según la condición de la ecuación (4). METODOLOGÍA EXPERIMENTAL El material usado en los experimentos fue una aleación de aluminio comercial forjada8 tipo AlMgSi 6063. Se cortó en piezas de 88.9 x 50.8 x 12.7 mm. Se hizo una ranura para cada velocidad de avance, según la tabla III, fresando con una herramienta cilíndrica. Los valores de corte se muestran en la tabla II. No se utilizó refrigerante. Tabla II.- Valores de los parámetros de maquinado. N ú m e r o d e ábales N 2 Radi o de la herr. (mm) r 5 Ve lo c i d a d d e gi ro (rpm) S 1000 P ro fund i d a d d e corte (mm) t 2.54 Tabla III. Avances de corte usados en los experimentos. E xperi mento No. F (mm/mi n) 1 Fig. 3. Imagen de microscopio a 40X que muestra la superficie maquinada de la aleación Al-Mg-Si 6063. Se tomaron lecturas con un rugosímeto provisto de una probeta de radio 0.002mm y un espaciamiento de 0.00025mm. La longitud de barrido fue de 40,000 datos (10mm), de los cuales se analizó una muestra representativa (ver figura 4). RESULTADOS Los perfiles reconstruídos sin tendencia a partir de los datos obtenidos por el rugosímetro se representan en la figura 4. Método convencional La tabla IV muestra los resultados de los valores Ra y Rz. Los valores de rugosidad Ra y Rz se incrementan para velocidades de avance bajas (ver figuras 5 y 6), y disminuye conforme se incrementa la velocidad de avance. Los picos máximos representan baja calidad superficial. Método de descomposición de frecuencias Los espectros de frecuencia para cada uno de los experimentos se muestran en la figura 7. Tabla IV. Resultados obtenidos en los experimentos. F (mm/mi) Ra (µm) Rz (µm) 60 60 100.56 397.91 2 70 70 131.93 489.26 3 80 80 12 3 . 5 2 822.23 4 90 90 115.06 516.10 5 100 100 102.28 397.22 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. 65 �Caracterización de superficies maquinadas por medio de ... / Fco. Eugenio López Guerrero et al Fig. 5. Gráfico de comparación de Ra entre los 5 experimentos. Fig. 6. Gráfico de comparación de Rz entre los 5 experimentos. Tabla V. Valores obtenidos aplicando la FFT en el experimento de F60. Fig. 4. Perfiles de rugosidad normalizados de los cinco experimentos. Los espectros muestran una zona de baja frecuencia con intensidades mayores al resto. Las tablas V a IX presentan los valores significativos de frecuencia y sus índices. Los valores de filtrado de frecuencia se seleccionaron observando que el filtro fuera aplicado a esta zona. Los valores límites de las frecuencias de las tablas V a IX son 1 y 20: Los valores de Ra y Rz de las 66 Frecuenci a más si gni fi cati va Frecuenci a (ci clos/µm) Intensi dad 1 6 3515 2 5 2778 3 11 1887 4 17 1162 Tabla VI. Valores obtenidos aplicando la FFT en el experimento de F70. Frecuencia más significativa Frecuencia (ciclos/µm) Intensidad 1 5 5775 2 10 1799 3 4 1239 4 15 1004 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Caracterización de superficies maquinadas por medio de ... / Fco. Eugenio López Guerrero et al Tabla VIII. Valores obtenidos aplicando la FFT en el experimiento de F90. Frecuencia más significativa Frecuencia (ciclos/µm) Intensidad 1 8 3376 2 4 2914 3 7 2597 4 11 1692 Tabla IX. Valores obtenidos aplicando la FFT en el experimiento de F100. Frecuencia más significativa Frecuencia (ciclos/µm) Intensidad 1 3 3700 2 4 2993 3 5 1068 4 2 1038 Fig. 8. Gráfico de comparación de Ra entre los 5 experimentos analizados. Fig. 7. Gráfico en escala semilogarítmica mostrando los espectros de frecuencia de los cinco experimentos. Tabla VII. Valores obtenidos aplicando la FFT en el experimiento de F80. Frecuencia más significativa Frecuencia (ciclos/µm) Intensidad 1 13 3563 2 8 3196 3 9 3012 4 4 2292 señales reconstruidas con estos límites se muestran en la figura 8 y 9. En donde: Es el valor de rugosidad antes de filtrar. Es el valor de rugosidad después de filtrar Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. Fig. 9. Gráfico de comparación de Ra entre los 5 experimentos analizados. CONCLUSIONES La huella de la herramienta está determinada por las primeras cinco componentes de baja frecuencia del espectro. Con ello es posible caracterizar la huella de la herramienta en una superficie maquinada bajo las condiciones experimentales presentadas. 67 �Caracterización de superficies maquinadas por medio de ... / Fco. Eugenio López Guerrero et al Los valores convencionales de Ra y Rz representan escencialmente la huella de la herramienta, por lo que es posible mejorar la calidad de la superficie en términos de la herramienta de maquinado. Se demostró la influencia de la velocidad de avance sobre la calidad superficial, y se encontró una velocidad de avance que produce mejor calidad superficial. Es de esperarse que los valores de alta frecuencia del espectro determinen la rugosidad del material al ser maquinado. Con ello sería posible encontrar el valor de rugosidad óptimo bajo las condiciones de corte utilizadas. Utilizando el método de manera inversa, es posible calcular los valores con los que una superficie fue maquinada a partir de su análisis de rugosidad. MEJORAS A DESARROLLAR El presente trabajo utilizó valores de corte necesarios para obtener superficies con rugosidades acentuadas y por lo tanto fácilmente identificables. Futuros trabajos deberán considerar valores de corte y herramental para acabados de alta calidad. Es deseable hacer un análisis de rugosidad microscópico para establecer una relación entre las componentes de alta frecuencia de los espectros y las características de rugosidades a ese nivel en la zona maquinada. Es de esperarse que exista un valor característico de rugosidad del material al ser maquinado. Estudios comparativos utilizando técnicas como ésta o similares podrán determinar diferencias y similitudes entre las propiedades de rugosidad natural (como por ejemplo superficies en grietas de fractura) y rugosidades en superficies maquinadas. RECONOCIMIENTOS Y EQUIPO UTILIZADO El presente trabajo fue realizado por los autores como parte de su proyecto de investigación en el Doctorado de Materiales FIME-UANL bajo el apoyo de PROMEP y PAICYT 2001 (contrato CA55601), CONACYT 2002 (contrato 37668-U) utilizando las instalaciones del Centro de Manufactura Integrada 68 por Computadora y del Programa Doctoral de Materiales de la FIME UANL: · Rugosímetro marca Mitutoyo surftest 211 series 178 · Centro de maquinado EMCO VMC 300 · Microscopio óptico NIKON a 5X, 20X, 40X y 100X Los autores agradecen el apoyo de la M.C. Guadalupe Ramírez López de la Coordinación de Servicio Social de FIME y al Prof.Dr. Alberto Pérez del Programa Doctoral en Materiales de FIME. REFERENCIAS 1. Cheng-Gui-Li, Shen Dong, Guo-Xiong Zhang, Evaluation of the anisotropy of machined 3D surface topography 12 Oct. 1999. 2. Hinojosa, M., Reyes, M. La rugosidad de superficies: Topometría. Revista Ingenierías vol. IV, No. 11. 3. G. Galante A. Lombardo, M. Piacentini,. Fractal dimension: A useful tool to describe the microgeometry of machined surfaces 15 Julio 1992. 4. Tsu-Wei Hwang. Analysis of surface quality in machining of metals and advanced ceramics. Thesis report doctoral’s degree, Faculty of the Graduate School of the University of Maryland 1992. 5. S Gopalakrishnan Development of a prototype System for on line monitoring of surface Roughness using fractal geometry. Thesis report master’s degree Institute for Systems Research University of Maryland 1994. 6. Don. L. De Voe. An optical area-scattering based approach for the measurement of surface Roughness formed during machining. Thesis report master’s degree, Faculty of the Graduate School of the University of Maryland 1993. 7. Metals Handbook 9th edition, vol 6 “Aluminium”. ASM International, 1989. 8. Cavazos García, José Luis. Tratamiento térmico de una aleación de aluminio 6063. Tesis Doctoral FIME-UANL, 1998. 9. Metals Handbook 9th edition, vol 16 “Machining”. ASM International, 1989. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �La FIME de la UANL en su 55 aniversario José Luis Arredondo Díaz Coordinador de Control y Gestión de la FIME-UANL. jarredon@gama.fime.uanl.mx Del 18 al 27 de Octubre de 2002, la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León llevó a cabo una serie de actividades académicas, culturales y deportivas para festejar el Quincuagésimo Quinto Aniversario de haberse creado. El 18 de Octubre dieron inicio las actividades con un Torneo de Ajedrez que en coordinación con la Asociación Estatal, se realizó en la Biblioteca “Ing. Guadalupe E. Cedillo Garza” de dicha Facultad, donde participaron cerca de 70 ajedrecistas. El día 21, visitó las instalaciones de la Facultad el Ing. Arturo Garza y Garza, Presidente de la CANACO Monterrey, donde se reunió con el Director de la Facultad, y se hizo acompañar de funcionarios de diferentes áreas. En seguida el Ing. Arturo Garza y Garza, Presidente de CANACO, Monterrey. Ing. Garza, disertó la conferencia “Representación, Defensa y Servicios de Terrorismo Fiscal” en el Auditorio “Dr. Raúl G. Quintero Flores”, el cual estuvo abarrotado por autoridades de la institución, maestros y alumnos. El martes 22, en la Biblioteca Universitaria “Raúl Rangel Frías”, el Dr. Luis J. Galán Wong inauguró el Simposio sobre Educación, Ciencia y Tecnología; así mismo, dictó la conferencia magistral “Presente y Futuro de la Bioingeniería y Biotecnología” ante la presencia del Director de la Facultad de Ingeniería Mecánica, Ing. Rogelio G. Garza Rivera, quien estuvo acompañado del Ing. Edmundo Guajardo Garza, Subsecretario de Evaluación y Educación Superior, en representación del Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. 69 �La FIME de la UANL en su 55 aniversario / José Luis Arredondo Díaz Gobernador del Estado de Nuevo León, Lic. Fernando Canales Clariond, Don Miguel Barragán, Presidente del Consejo Consultivo de la U.A.N.L., Profr. Gilberto Villarreal de la Garza, Presidente de la Junta de Gobierno de nuestra institución, Ing. José A. González Treviño, Secretario General de la U.A.N.L., maestros y alumnos que llenaron el Auditorio de la Biblioteca Universitaria. Entre las actividades del Simposio, podemos destacar las conferencias cuyos temas fueron: “El uso de las herramientas tecnológicas en la enseñanza de la ingeniería”, “El desarrollo de la industria aeroespacial en México”, “Ingeniería, desarrollo e impacto”, “Ahorro de energía”, “Roles y competencias de los profesionales de la educación a distancia”, las cuales fueron dictadas por: el Ing. Juan Blanco Cotano, Director del Gabinete de tele-educación de la Universidad de Madrid, Dr. Eduardo J. Solís, Jefe de Promoción del Comercio Exterior, Ing. Pablo Boeck, Coordinador de Asuntos Internacionales del CACEI, Ing. Antonio Garza Garza, maestro Emérito de la FIME, Dr. Ernesto Rocha Ruiz Investigador y Prof. de Doctorado en Educación, respectivamente. 70 Ing. Pablo Boeck, Coordinador de Asuntos Internacionales de CACEI. Visitaron las instalaciones de la Facultad y Disertaron una conferencia magistral el Presidente de la CANACO, Ing. Arturo Garza Garza, Presidente del CINLAC, Lic. Eduardo J. Dávila Treviño, Presidente de CAINTRA, Ing. Eduardo Garza T.; Director General de CONACYT México, Ing. Jaime Parada Ávila, Director General de la División de Tecnología de HYLSA, Dr. Raúl Quintero Flores, entre otras personalidades. El miércoles 23 se inauguró la Expo-Industrial que se llevó a cabo en el pasillo central de la Facultad, con la presencia del Ing. Víctor Zorrilla Vargas, Presidente de COPARMEX, quien acompañó a nuestro Director, Ing. Rogelio G. Garza Rivera. El Ing. Victor Zorrila Vargas, presidente de COPARMEX inaugurando la Expo-Industrial. En el transcurso de la semana también se realizaron actividades culturales y deportivas, donde participaron maestros y alumnos de las distintas coordinaciones académicas. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �La FIME de la UANL en su 55 aniversario / José Luis Arredondo Díaz El sábado 26 de octubre se llevó a cabo el tradicional almuerzo de la Fraternidad en donde convivieron ex-alumnos de las diferentes generaciones. En dicho almuerzo el Lic. Armando Fuentes Aguirre “Catón” dictó una amena charla a los asistentes. Al término de la carrera hubo una convivencia en los jardines de la Facultad, con una nutrida participación de los maestros, alumnos, trabajadores y sus respectivas familias. El Lic. Armando Fuentes Aguirre «Catón» durante el tradicional desayuno de ex-alumnos de la FIME. Para cerrar los festejos del 55 Aniversario se organizó una carrera de 5.5K en el circuito universitario donde participaron más de 500 corredores. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. 71 �Reconocimientos I. ABANDERAMIENTO DE CAPITULO DEL ASHRAE EN LA FIME El pasado 3 de Octubre de 2002 se llevó a cabo la ceremonia de abanderamiento de la Directiva de la Rama Estudiantil de American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la UANL. En el evento llevado a cabo en el Auditorio «Raúl Quintero Flores» los directivos de la ASHRAE: Huge McMillan, Director de la Región 8, Leo Stambaugh, Asesor de capítulos, Carlos Huerta, Presidente del Capítulo Monterrey y el Presidente Electo de ASHRAE Internacional, Richard Rooley realizaron la ceremonia de abanderamiento del capítulo FIME. Autoridades del ASHRAE que visitaron a la FIME-UANL para instalar el Capítulo Estudiantil. Durante la ceremonia se presentó al Ing. Jesús Garza como asesor de la Rama Estudiantil de la FIME, se tomó protesta formal a la directiva de esta rama, compuesta por Miguel A. Ruiz Silva, Presidente; Laura C. Grimaldo Padilla, Presidente Electo; Rosa Ma. Torres Luévano, Tesorero; y Carlos A. Espinoza Sánchez, Secretario, y se les entregó el banderín de la Rama Estudiantil de ASHRAE en la UANL. 72 Abanderamiento del capítulo estudiantil del ASHRAE en la UANL. II. CONCURSO DE CREATIVIDAD En el marco del 55 Aniversario de nuestra Facultad, la Coordinación de la División de Ingeniería Mecánica y Eléctrica organizó un concurso de creatividad. El propósito era construir un dispositivo que fuera capaz de impulsar un cuerpo sobre el suelo tan lejos como fuera posible impulsado por un fluido. La organización estuvo encabezada por el Ing. Juan Antonio Franco Quintanilla, Jefe del Departamento de Ingeniería Hidráulica, con el apoyo de miembros del personal de la división que fungieron como auxiliares y jurado. Organizadores y jurados del Concurso de Creatividad. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Reconocimientos Los 6 equipos que se inscribieron diseñaron dispositivos que consideraron desde impulsar el cuerpo mediante gas obtenido de tabletas de antiácido hasta obtener presión a través de la sublimación de CO2. El equipo número 3 obtuvo el primer lugar con este método, mientras que los equipos 4 y 5 quedaron empatados en segundo lugar, utilizando respectivamente un pistón hidráulico y aire comprimido. No hay duda de que dado el entusiasmo que rodeó a este evento, en el futuro se verán otras competencias de este tipo en las que quedará ampliamente demostrado, como en esta ocasión, el ingenio y los conocimientos de los estudiantes. Equipos ganadores del Concurso de Creatividad. Los equipos ganadores que participaron en el Concurso de Creatividad estuvieron conformados por lo alumnos: 1er. Lugar Rogelio Valdez Leal, Gustavo A. Gurreola Lara, Saúl R. Vázquez Guerrero 2do Lugar Arturo Ovalle Cerda, Nasser M. Noriega, Israel A. Barragán Serna 3er. Lugar Francisco Cruz Imperial, Iván E. González Ugalde, Omar C. Gutiérrez Ochoa. III. MÉRITO ACADÉMICO La FIME realizó la ceremonia de estrega de Reconocimiento al Mérito Acádemico, Mención Honorífica y Excelencia Académica, insignia otorgada por la asociación Nacional de Facultades y Escuelas de Ingenierías (ANFEI). Ramiro Rodríguez Báez IMA 97.66 Alan Ugalde Hernández IME 95.558 Felipe Gildardo Leal Garza IAS 97.224 María Félix Cervantes Ríos IEC 90.537 Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. El M.E.C. Rogelio G. Garza Rivera, Director de la FIMEUANL, felicitando a los alumnos que recibieron el reconocimiento al Mérito Académico 2002. IV. MENCIÓN HONORÍFICA Distinción que hace la facultad a los estudiantes que sobresalen por su gran desempeño académico a lo largo de su trayectoria en la FIME. La ceremonia se realizó en el Auditorio «Raúl G. Quintero», el 24 de octubre, presidida por el coordinador de Facultades de la UANL, Juan Manuel Adame; el director de la Institución, Rogelio G. Garza Rivera, y los subdirectores acádemico y administrativo Luis Manuel Martínez y Alejandro Aguilar, respectivamente. Fabián Agustín Hernández Grimaldo IMA 95.819 Jorge Arturo Pérez Noris IMA 95.394 Gerardo Ángel González Chapa IMA 95.266 Edén Ali de la Garza Bravo IMA 94.883 Rodolfo Estrada Cavazos IMA 94.872 Milton Jesús Segovia Chávez IMA 94.819 Eréndira Hernández Jáuregui IMA 94.66 Claudia Janeth Rodríguez Gutiérrez IMA 94.234 Jessica Lizeth Flores García IMA 94.085 Elina Iris Mendoza Martínez IMA 93.287 Brenda Lizeth Mata Barrios IMA 93.223 Amelia Álvarez Palacios IMA 92.809 Mónica Pacheco Castro IMA 92.415 Rodrigo Puente Ornelas IMA 92.226 Betsabe Eguren Saldaña IMA 92.234 Reynaldo Silva Hernández IMA 91.84 Evangelina González Rivera IMA 91.511 Nereyda González Solís IMA 90.691 73 �Reconocimientos Alumnos de la FIME-UANL que recibieron Menciones Honoríficas por sus altas calificaciones. Elías de Jesús Treviño Abella Alberto Samuel Trejo Villegas Abimael Enrique Martínez Guerrero Carlos Zapata Hernández Mayra Lizeth Moreno Rodríguez Hipólito López Morales Juan Pablo Alanís Villagrán Jorge Armando Ortiz González Luis Alberto Urueta Hernández Iván Isaul Mijares Contreras Lionel Sergio Méndez Portillo Pedro Morales Ramírez Daniel Johnatan Alvarado Zamora Jaime Esparza López Gumaro Alejandro Hernández Flores Jorge Loredo Martínez IMA 90.33 IMA 90.202 IME 94.74 IME 94.712 IME 94.587 IME 93.413 IME 93.154 IME 92.865 IME 92.606 IME 92.442 IME 92.163 IME 91.894 IME 91.365 IME 91.24 IME 90.99 IEC 90.537 V. RECONOCIMIENTO ANFEI La La Asociacion Nacional de Facultades y Escuelas de Ingenieria, ANFEI, reconocio en el 2002 por su desempeño academico a los siguientes alumnos de la FIME-UANL: David Ramírez Joya IEC Flor Oreida Cantú de la Garza IMA Karina Jazmín Guerrero Cavazos IAS Jorge Alberto Gutiérrez Espinosa IME Plinio de León Canton ICC Raúl Becerra Favro IM 74 VI. PREMIO DE ECOLOGIA 2002 El M.C. Fernando Javier Elizondo Garza , Catedrático e investigador de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, obtuvo el PREMIO ESTATAL DE ECOLOGÍA 2002 otorgado por el Gobierno de Estado de Nuevo León a través de la Subsecretaria de Ecología de la SEDUOP. El premio le fue concedido al Ing. Elizondo por sus investigaciones en el área de “Contaminación por Ruido”, tanto en el ámbito comunitario como en el industrial. El reconocimiento le fue entregado por el C. Lic. Fernando de Jesús Canales Clarion en ceremonia efectuada en la Huasteca, Santa Catarina, N.L. el día 18 de octubre de 2002. El Ing. Fernando J. Elizondo agradeciendo el Premio de Ecología 2002 que le fuera entregado por el Gobierno del Estado de Nuevo León. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Titulados a nivel Maestría en la FIME Agosto-Diciembre 2002 Guadalupe Alan Castillo Rodríguez Sub-Director de Estudios de Posgrado de la FIME-UANL Rodolfo Flores Garza, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad,“Reingeniería del Sistema de Calidad de la empresa Lámina y Placa Comercial, S.A. de C.V.” 21 de Agosto de 2002. Adalberto Gaytán Reyes, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Administración del Mantenimiento” 21 de Agosto de 2002. Josué Rosemberg Coutiño Ozuna, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Aplicaciones de Redes Neuronales en la discución entre fallas y oscilaciones de Potencia” 2 de Septiembre de 2002. Nicolás Villarreal Sepúlveda, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “Administración Financiera del activo circulares de empresas pequeñas” 3 de Septiembre de 2002. Saúl Francisco Sánchez Ávila, M.C. Ingeniería de Manufactura, especialidad, Diseño de Productos,“Cambios rápidos de herramientas en la Industria Electrónica” 9 de Septiembre de 2002. Jorge Arturo Pérez Páez, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Un modelo para incrementar la efectividad en el Maestro de Física 1 de la Esc. Prepa. 2 U.A.N.L.” 11 de Septiembre de 2002. Jesús Rogelio García Treviño, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Sistemas para Identificación de necesidades de capacitación y actualización de los docentes de Física de la Esc. Prepa. 2 U.A.N.L.” 11 de Septiembre de 2002. Sandra Ivonne Barrientos Carlos, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. “Capacitación continua en el área de Sistemas de la Secretaría de Planeación y Desarrollo Universitario de la UANL” 20 de Septiembre de 2002. Karina Martina Uicab Luna, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “ Determinación de los factores críticos del éxito del outsarcing de sistemas de información en el área Metropolitana de Mty.” 20 de Septiembre de 2002. Juan Carlos Andrés Escobar Martínez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Efecto de corrientes armónicas de Secuencia negativa en la operación de máquinas sincronas” 20 de Septiembre de 2002. José Martínez Hernández Ramírez, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Estudio de la síntesis de fases arconato de calcio y magnesio para su uso en frecuencia de alcalir a alta temperatura” 24 de Septiembre de 2002. Francisco Garza Tamez, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “ Diseño de un nuevo modelo de vínculo entre la Facultad de Ingeniería de Civil y la Industria de la Construcción” 25 de Septiembre de 2002. Patricia Aguilera Martínez, M.C. Ingeniería de Manufactura, especialidad Automatización, “Programación de PLCS” 30 de Septiembre de 2002. Carlos Guillermo Barrera Aburto, M.C. Administración, especialidad Producción y Calidad, “Reestructuración Organizacional y mejoramiento en el desempeño de la Subgerencia de Perforación por Contrato División Norte Petróleos Mexicanos Aplicando Criterios de Calidad” 1 de Octubre de 2002. 75 �Titulados a nivel Maestría en la FIME / Guadalupe Alan Castillo Rodriguez Rafael Alberto Rosas Torres, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Electrónica, “Diseño de un módulo de desarrollo basado en el procesador 68HCII con interface para Windows 95” 4 de Octubre de 2002. Claudio Randhú González Rojas, M.C. Ingeniería especialidad Telecomunicaciones, “La Tecnología de los Sensores de Fibra Óptica” 9 de Octubre de 2002. Rodolfo Garza Tamez, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “ La detención de necesidades de capacitación y adiestramiento como base para el mejoramiento de los trabajadores” 15 de Octubre de 2002. José Luis Cerda Juárez, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia,“Estrategias para la reducción de pérdidas y estudios de sensitividad en redes de distriución” 18 de Octubre de 2002. Fernando Estavillo Pedroza, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “Análisis de una propuesta de una nueva empresa por medio de simulación” 28 de Octubre de 2002. Deborah Aurora Sepúlveda Treviño, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales,“Elaboración de manual de operación del personal administrativo en la Prepa. 2 U.A.N.L.” 30 de Octubre de 2002. Yesmín Coronado Pérez, M.C. Ingeniería de Sistemas, “Solución a problemas de programación lineal mediante el método elipsoidal modificado” 8 de Noviembre de 2002. Yanet Villalobos Morales, M.C. Ingeniería de Sistemas, “Pre-procedimiento de un problema de optimización de redes de gas natural” 8 de Noviembre de 2002. Francisco Cabrera Taque, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “La seguridad 76 en el comercio electrónico como solución a una forma de llevar a cabo transacciones comerciales” 15 de Noviembre de 2002. Guillermo Rodríguez Jauregui, M.C. Ingeniería Eléctrica, especialidad Potencia, “Sistemas de Red de Tierras en Subestaciones Eléctricas de Potencia” 15 de Noviembre de 2002. Rodolfo Portillo Salinas, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “Mejoramiento en los procesos de desarrollo, carga, validación y explotación implicados en el data Warehouse mediante la sección de una fábrica de información corporativa aplicada al área de ventas de la empresa Gamesa” 23 de Noviembre de 2002. David Antonio González Esquivel, M.C. Administración, especialidad Finanzas,“Motivación Laboral” 27 de Noviembre de 2002. Emilio Morales Sánchez, M.C. Administración, especialidad Relaciones Industriales, “Efectos de la capacitación pedagógica para el maestro del nivel medio superior” 27 de Noviembre de 2002. Mayra Elizabeth Alanís Alanís, M.C. Ingeniería Mecánica, especialidad Materiales, “Efecto de la cristalización dinámica en la autoafinidad de superficies de i-pp” 28 de Noviembre de 2002. Ada Oliva Trejo Dávalos, M.C. Administración, especialidad Finanzas, “Microcréditos de Monterrey” 29 de Noviembre de 2002. Martha Guadalupe Narváez de Luna, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “Diferencias individuales y asimilación de la tecnología de información: Un estudio de campo en México” 9 de Diciembre de 2002. Liliana Muñíz Montemayor, M.C. Administración, especialidad Sistemas, “Sistemas de evaluación de habilidades” 9 de Diciembre de 2002. Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Acuse de recibo Revista PODER Revista NATURE MATERIALS La revista mensual “Poder, cuestión de negocios”, ISSN 1533-3205, presenta en sus páginas, con un formato ágil y agradable, análisis relativos a la situación internacional y más específicamente sobre la economía, las empresas y la sociedad Latinoamericana. Incluye, en cada número un artículo principal de algún asunto de actualidad o trascendencia internacional, así como una serie de secciones fijas especializadas en aspectos como política, iglesia, telecomunicaciones, educación, medio ambiente, etc. En su edición 23, de fecha Julio de 2002, Poder analiza como tema central “¿Para donde va PEMEX?”, además de artículos sobre la banca lationamericana en el siglo XXI, la televisón por cable, el mercado de celulares, terrorismo e incluso una entrevista con Mario Vargas Llosa titulada “El poder es corruptor y dañino”. Puede encontrar la página de Internet de esta publicación en la dirección www.revistapoder.com. Para suscripciones en México puede comunicarse al e-mail: mercadotecnica@expansion.com.mx (FJEG) En Septiembre de 2002 aparece el primer número de Nature Materials. Esta revista es publicada por la misma editorial que publica la revista Nature, que sin lugar a dudas es en el mundo la revista más importante en las ciencias físicas. La publicación de esta nueva revista debe de verse por una parte, como el reconocimiento de la ciencia de materiales como una de las interdisciplinas más importantes en la actualidad. Así mismo, que Nature ofrezca una nueva alternativa orientada a los materiales, es también una forma de reconocer el papel que juega la tecnología de los materiales en el desarrollo económico global, así como en el de la sociedad en general. Con el tiempo seguramente Nature Materials se convertirá en una de las principales fuentes de información sobre ciencia, tecnología, pero también de políticas, financiamiento y educación, de la ciencia de materiales. Sin otro interés más que el de compartir esta nueva revista, los invito a leerla, a someter ante ella vuestra producción científica, o al menos a consultar su sitio en la red: www.nature.com/materials, disfrútenlo. (UOM) Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. 77 �Colaboradores Aguilar Garib, Juan Antonio Chávez Guerrero, Leonardo Profesor investigador del Programa Doctoral en Ingeniería de Materiales de la UANL. Obtuvo su licenciatura y su maestría en el Instituto Tecnológico de Saltillo y el doctorado en Ingeniería de Materiales en la UANL. Realizó una estancia de investigación en el Centro para Recursos Energéticos y Ambientales de la Universidad de Texas en Austin. Es miembro del SNI nivel I. Ingeniero Mecánico Metalúrgico egresado de la FIME-UANL en junio 2001. Ha colaborado en proyectos de investigación en el programa doctoral en Ingeniería de Materiales (DIMAT) de la FIME y es coautor de una publicación internacional. Actualmente cursa la maestría en el DIMAT. Becerril Cerón, Hugo Pasante de la carrera de Ingeniero Mecánico Electricista (área: Mecánica) ENEP Aragón UNAM. Co-autor de 2 trabajos sobre la aplicación de materiales con memoria de forma. Áreas de interés: Diseño mecánico, mecánica de materiales. Bucay, Benito Ingeniero Químico en la Facultad de Ciencias Químicas de la UNAM con estudios de postgrado en Oklahoma y la UCLA. Actualmente es Director Ejecutivo de Grupo Industrial BRE y anteriormente Director General Adjunto de Grupo DESC y Director General de Resistol. Ha sido reconocido con Mención Honorífica del Premio Banamex de Ciencia y Tecnología, el Premio Andrés Manuel del Río del Instituto Mexicano de Ingenieros Químicos, el Premio Ernesto Ríos del Castillo del Colegio de Ingenieros Químicos y Químicos. Cavazos Flores, Raúl Sergio Ingeniero Mecánico Electricista, realizó su servicio social, en el programa doctoral de la FIME. Ha desarrollado proyectos en compañías del ramo automotriz, refrigeración e iluminación, actualmente trabaja en el área de ingeniería de planta en la compañía Productos Lithonia Lighting de México. 78 Cortés Pérez, Jacinto Ingeniero Mecánico Electricista (área: mecánica) ENEP Aragón UNAM Maestro en Ingeniería (Mecánica) DEPFI UNAM. Candidato al grado de Doctor en Ingeniería DEPFI UNAM Responsable del Laboratorio de Mecánica del Centro Tecnológico Aragón ENEP de la UNAM. Áreas de Interés: mecánica de sólidos, análisis experimental de esfuerzos, modelación matemática del comportamiento mecánico de materiales. Delgado Acosta, Mario Antonio Profesional Técnico en máquinas de combustión interna. Pasante de la carrera de Ingeniero Mecánico Electricista. Actualmente haciendo su tesis de licenciatura en el área de Manufactura de la FIME. Estrada Loyo, Eduardo Psicólogo clínico por la UANL. Fue editor del periódico Voz. Ha publicado en el periódico Vida Universitaria y en la revista Entorno universitario. Actualmente se desempeña como asistente editorial y encargado de las relaciones públicas y publicidad de la revista CIENCIAUANL. Flores Zúñiga, Horacio Ingeniero Químico, Universidad Autónoma de Zacatecas. Maestro en Ciencias, DEPFC UNAM Doctor en Ingeniería, Institut National des Sciences Appliquees de Lyon, France. Investigador Titular del Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18 �Colaboradores Centro de Investigaciones en Materiales Avanzados (SEP-Conacyt) Nivel 1 de Sistema Nacional de Investigadores. Áreas de Interés: Metalurgia Física, Transformaciones de Fase, Comportamiento mecánico de materiales. Física Nuclear Teórica en la University of South Carolina, USA. Actualmente es maestro de la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas de la UANL. Ortiz Méndez, Ubaldo Egresado de la FIME-UANL, obtuvo maestría y doctorado en Ingeniería de Materiales en la misma institución. Postdoctorado en el Instituto de Estudios e Investigaciones Aeroespaciales de Francia. Ganador del Premio de Investigación UANL 1996. Es investigador de tiempo completo en la FIME desde 1998. Egresado de la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas de la UANL, obtuvo su DEA en Ciencias de Materiales en la Universidad Claude Bernard de Lyon, Francia y su doctorado en Ingeniería de Materiales en el INSA de Lyon. Es investigador de la FIME-UANL, y miembro del SNI nivel 1. Recientemente obtuvo el Reconocimiento al Mérito Tecnológico TECNOS 2000. Kharissova, Oxana Vasilievna Peñaloza Peña, Lourdes Graduada como Geoquímica con especialidad en cristalografía en la Universidad Estatal de Moscú, donde realizó su maestría en la misma especialidad. Realizó su doctorado en Ingeniería de Materiales en la FIME-UANL. Desde Agosto de 2001 es investigadora de la FCFM de la UANL. Ingeniera Mecánica Metalúrgica, egresada de FIME en el 2002. Actualmente trabaja en el área de control de calidad de fundiciones. Hinojosa Rivera, Moisés Rocha Rangel, Enrique Ingeniero Mecánico Electricista por la ENEP AragónUNAM. Maestro en Ingeniería (Mecánica) por la DEPFI-UNAM. Encargado del laboratorio de Laminación del Instituto de Investigaciones en Materiales UNAM. Áreas de interés: metalurgia física, producción de aleaciones metálicas, comportamiento mecánico de materiales. Ingeniero Metalúrgico, Maestría en Ingeniería Metalúrgica y Doctorado en Metalurgia y Materiales todas ellas en la ESIQIE-IPN. Especialización en Materiales en el Instituto de Investigación en Materiales de la UNAM. Estancia de Investigación en la Universidad Tecnológica de Toyohashi, Japón. Posdoctorado en los Laboratorios Nacionales de Oak Ridge, EUA. Profesor-Investigador en la UAM desde 1992. Su línea de investigación es la Ingeniería de Procesamiento de Materiales Compuestos. Leal Chapa, César A. Refugio García, Elizabeth Ingeniero Mecánico Electricista de la FIME, UANL, donde obtuvo la maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica con especialidad en Electrónica. Es diplomado en Administración de Tecnología por el CINVESTAVIPN, en Robótica por la Universidad Técnica de Budapest, Hungría y en Desarrollo de Habilidades del Pensamiento por el ITESM. Ing. Metalúrgico y Maestría en Ingeniería de Materiales en la Universidad Autónoma Metropolitana. Experiencia industrial en el campo de los tratamientos térmicos de los metales. Su línea de investigación principal es en el campo de la Ingeniería de Procesamiento de Materiales Compuestos. López Guerrero, Fco. Eugenio Ingeniero Mecánico Metalúrgico, por la FIMEUANL. Premio a la mejor tesis de licenciatura de 1999 en el área de Ingeniería y Tecnología. Obtuvo el grado de Maestro en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales en diciembre de 2001. Actualmente realiza sus estudios de Doctorado en la FIME. Lara Rodríguez, Gabriel Ángel Ingeniero Mecánico Electricista e Ingeniero en Control y Computación de la UANL. Maestro en Ciencias de la Administración con especialidad en Sistemas por la FIME, UANL Maestro de tiempo completo de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Actualmente desarrolla su tesis doctoral en la FIME-UANL trabajando en conjunto con la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania. Morones Ibarra, J. Rubén Licenciado en Ciencias Físico Matemáticas por la UANL. Obtuvo su doctorado en Física en el área de Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. Valdez Nava, Zarel Zavala López, Eder Estudiante de la licenciatura de Física de la Faculdad de Ciencias Físico- Matemáticas, UANL. Su aréa de interés es la ciencia de materiales y diversos tópicos de física en general. 79 �Información para colaboradores Se invita a profesores e investigadores de las diferentes áreas de la ingeniería a colaborar en la Revista Ingenierías con: artículos de divulgación científica y tecnológica, artículos sobre los aspectos humanísticos del quehacer ingenieril, reportes de investigación, reportajes de eventos, convocatorias, etc. Las colaboraciones deberán estar escritas en un lenguaje claro, didáctico y accesible. No deberá ser en primera persona. Solamente se aceptarán trabajos en inglés de personas cuyo primer idioma no sea el español. Todos los artículos recibidos serán sujetos a arbitraje tipo doble anónimo siendo inapelable el veredicto de los revisores. Los criterios aplicables a la selección de textos serán: originalidad, rigor científico, precisión de la información, el interés general del tema expuesto y la claridad del lenguaje. Los artículos aprobados serán sujetos a revisión de estilo. LINEAMIENTOS EDITORIALES Es requisito enviar, para su consideración editorial, un original y copia del artículo, así como un disquete de 3 ½” con el archivo del mismo en formato .doc de Word, originales de material gráfico, y fichas biográficas de cada autor con un máximo de 100 palabras. Los artículos deben remitirse a: Revista Ingenierías, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, A. P. 076 “F”, Cd. Universitaria, San Nicolás, C.P. 66450, N.L., México. El título del artículo no debe exceder de 80 caracteres. El número máximo de autores por artículo Ingenierías, Enero-Marzo 2003, Vol. VI, No. 18. es cuatro. La extensión de los artículos no deberá exceder de 7 páginas tamaño carta (incluyendo gráficas y fotos) en tipografía Times New Roman de 11 puntos a espacio sencillo. Los artículos deben incluir un resumen tanto en español como en inglés, de no más de 100 palabras. Deberán incluirse un máximo de 5 palabras clave tanto en español como inglés. Las referencias irán numeradas en el orden que fueron citadas en el texto. Las fichas bibliográficas incluirán los siguientes datos: Autores o editores, título del artículo, nombre del libro o de la revista, lugar, empresa editorial, año de publicación, volumen y número de páginas. Deben incluirse al menos 3 imágenes o gráficas, originales. Para cualquier comentario o duda estamos a disposición de los interesados en: Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Edificio 7, 1er. piso, ala norte. Tel.: 8329-4020 Ext. 5854 Fax: 8332-0904 E-mail: fjelizon@ccr.dsi.uanl.mx 81 �� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2003 Volumen Volumen de la revista 6 Número Número de la revista 18 Mes de publicación Mes cuando se publicó Enero-Marzo Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2003, Vol 6, No 18, Enero-Marzo Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Elizondo Garza, Fernando J., 1954-, Director Hinojosa Rivera, Moisés, Editor Méndez Cavazos, Julio César, Coordinador Editorial Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/01/2003 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020781 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores CIQA Conductividad eléctrica Estudio fractográfico Parámetros de rugosidad Síntesis del espinel Termo-actuador