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. La deforestación en la edad de piedra, en Ehrlich, P., J.P. Holdren y R.W. Holm. El Hombre y la Ecósfera. Selecciones de Scientific American Ed. Blume 341 pp 7. Durrel, L. 1988. GAIA, El Futuro del Arca. Ed. Herman Blume 224 pp 8. Myers, N. 1987. El Atlas GAIA de la Gestión del Planeta. Ed. Herman Blume.272 pp 9. Gradwohl, J. and E.R. Greenberg 1988. Saving the Tropical Forests. Island Press 207 pp 10. Bates, M. 1966. El Hombre en la Naturaleza. Ed. UTHEA 196 pp 11. Restrepo, I. 1988. Naturaleza Muerta. Los plaguicidas en México Ed. Oceano 236 pp 12. Gaston-Dethier, V. 1980. El Abuso de los Plaguicidas. EDISAR 203 pp 13. Curry-Lindahl, K. 1974. Conservar para Sobrevivir. Una Estrategia Ecológica. Ed. Diana. 413 pp 14. Myers, N. Op. cit. 15. Durrel, L. Op.cit. 16. Cantú Martínez, P.C. 2000. Op.cit. 17.Cantú Martínez, P.C. 1996. ¿La naturaleza o el hombre? El dilema ambiental. Registro derechos de autor 77357. 98 pp 18. Ehrlich, P. y A. Ehrlich 1984 Extinción. Ed Fraterna. 404 pp 19. 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. Mc Graw-Hill Latinoamericana S.A. 1978. 12.Schaffer, Saxena, Antolovich, Sanders & Warner. Ciencia y Diseño de Materiales para Ingeniería. Ed. CECSA, 1999. 13.Schey, John A. Introduction to manufacturing processes. Ed. Mc. Graw Hill, 1987. 14.Mangonon, Pat. The principles of materials selection for engineering design, Prentice Hall, 1999. 41 �Identificación de oscilaciones de potencia utilizando reconocimiento de patrones Josué Coutiño O., Ernesto Vázquez M., Óscar Chacón M.* Héctor J. Altuve F.** Abstract Any sudden change in the configuration or the load of an electrical power system causes a power swing between groups of generators. In order to avoid distance protection operation during such conditions, a power swing blocking device is often used. Conventional blocking devices may fail for very fast power swings. 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. Loverde, Lorin, “Values, Technology and TQM,” published in English in Ingenierías, Revista de 56 Divulgación de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, México , Vol II:3, Ene-Abr, 1999 (http://www.uanl.mx/publicaciones/ingenierias) 5. Rogers, Carl R., On Becoming a Person: A Therapist’s View of Psychotherapy, Houghton Mifflin Company, Boston: 1961 p. 181. 6. Csikszentmihalyi, Mihaly, Flow: The Psychology of Optimal Experience, Harper & Row, New York: 1987, p. 240. 7. Stace, Walter T., The Teachings of the Mystics, New American Library, Mentor Book, New York: 1960, p. 27. 8. Prusak, Laurence, and Don Cohen, “How to Invest in Social Capital,” Harvard Business Review, June, 2001, p. 88. 9. Clancy, John J. The Invisible Powers: The Language of Business, Lexington Books, Lexington, Massachusetts: 1989, p. 178. 10. 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