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  1. 1. Universidad Nacional Mayor de San Marcos Facultad de Ciencias Físicas Instituto de Investigación de Física Informe Taller de Investigación 2011 Código: 111301014 RR Nº 05849-R-11 del 08 de Noviembre del 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteResponsable:Dr. Eusebio C. Torres TapiaMiembros:Dr. Jaime F. Vento FloresDr. Miguel A. Ormeño ValerianoEditado: José Javier Gómez Barría
  2. 2. PresentaciónMediante la Resolución Rectoral N° 05849-R-11 de fecha 08 de noviembre del 2011 fueaprobado el Proyecto del Taller de Investigación 2011 de la Facultad de Ciencias Físicas concódigo 111301014, que tiene como responsable al suscrito y como colaboradores a losdoctores Jaime Vento Flores y Miguel Ormeño Valeriano, con la finalidad de hacer undiagnóstico de la Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente en nuestro país. Estediagnóstico se hace necesario debido a que en nuestro país ha iniciado la creación del Colegiode Físicos del Perú mediante Ley Nro. 29692 del 01 de junio del 2011, donde, de acuerdo alartículo 5 que detalla las funciones del Colegio de Físicos del Perú indican: inciso c, “contribuiral adelanto de la física cooperando con las instituciones educativas, científicas y técnicas en ladifusión de conocimientos de su campo e incentivar la investigación en las energías renovablesy el medio ambiente, dando especial preferencia a la solución de problemas de la realidadnacional” y el inciso d, “velar porque el ejercicio de la de la profesión sea útil a la sociedad,coadyuvando al desarrollo científico y tecnológico del país”; además en el articulo 12 indica “elColegio de Físicos del Perú habilita a los profesionales físicos especialistas en las áreas deaplicación de la física”. Según el Plan Estratégico Institucional (PEI) 2012 – 2021 de laUniversidad Nacional Mayor de San Marcos, la Misión de la institución es: “La UniversidadNacional Mayor de San Marcos, Decana de América, es una comunidad formadora deprofesionales competentes y de alto nivel académico, comprometida con el desarrollo denuestro país mediante la investigación científica y humanista y la conservación del medioambiente”. De acuerdo a esto nuestra Facultad de Ciencias Físicas tiene la misión de formarprofesionales de alto nivel que puedan responder a las exigencias del futuro Colegio de Físicosdel Perú..Febrero del 2012 Dr. Eusebio C. Torres Tapia Responsable del Taller de Investigación 2011
  3. 3. INDICE1. INTRODUCCION ......................................................................................................................... 12. LA FISICA EN LA SOCIEDAD ........................................................................................................ 2 2.1. Las competencias del físico ................................................................................................ 3 2.2. Física y Universidad ............................................................................................................ 43. FISICA APLICADA........................................................................................................................ 8 3.1. Áreas de investigación: ...................................................................................................... 9 3.1.1. Acústica ....................................................................................................................... 9 3.1.2. Agrofísica................................................................................................................... 10 3.1.3. Balística ..................................................................................................................... 10 3.1.4. Biofísica ..................................................................................................................... 11 3.1.5. Física aplicada a la economía .................................................................................... 11 3.1.6. Física computacional ................................................................................................. 12 3.1.7. Física de las comunicaciones ..................................................................................... 13 3.1.8. Teoría de control ....................................................................................................... 13 3.1.9. Biotecnología ............................................................................................................. 13 3.1.10. Dinámica de fluidos ................................................................................................. 17 3.1.11. Dinámica de vehículos ............................................................................................. 18 3.1.12. Electrónica analógica .............................................................................................. 18 3.1.13. Electrónica cuántica ................................................................................................ 18 3.1.14. Electrónica digital .................................................................................................... 19 3.1.15. Energía solar fotovoltaica ....................................................................................... 19 3.1.16. Ensayo no destructivo ............................................................................................. 20 3.1.17. Espintrónica ............................................................................................................. 22 3.1.18. Fibra Óptica ............................................................................................................. 23 3.1.19. Física de Aceleradores ............................................................................................. 26 3.1.20. Física del Estado Sólido............................................................................................ 27 3.1.21. Física del Suelo ........................................................................................................ 28 3.1.22. Física Espacial .......................................................................................................... 28 3.1.23. Física Médica ........................................................................................................... 29 3.1.24. Geofísica .................................................................................................................. 30
  4. 4. 3.1.25. Ingeniería Física ....................................................................................................... 31 3.1.26. Ingeniería Nuclear ................................................................................................... 33 3.1.27. Física del Medio Ambiente ...................................................................................... 34 3.1.28. Física Laser .............................................................................................................. 34 3.1.29. Metrología ............................................................................................................... 35 3.1.30. Micro Fluidos ........................................................................................................... 36 3.1.31. Microscopio de fuerza atómica e imagen ............................................................... 37 3.1.32. Óptica ...................................................................................................................... 37 3.1.33. Optoelectrónica ....................................................................................................... 37 3.1.34. Física del Plasma ..................................................................................................... 37 3.1.35. Semiconductores y Dispositivos............................................................................... 38 3.1.36. Superconductores .................................................................................................... 38 3.1.37. Tecnología nuclear .................................................................................................. 394. ENERGIA RENOVABLE Y MEDIO AMBIENTE ............................................................................ 42 4.1. Energías renovables ......................................................................................................... 42 4.2. El Perú debe apostar por las energías renovables ........................................................... 42 4.3. Debilidades del actual modelo energético ....................................................................... 43 4.5. Política y Matriz Energética. ............................................................................................. 43 4.6. Ingreso al Mercado de las Energías Renovables .............................................................. 435. ENERGIA RENOVABLE Y MEDIO AMBIENTE PROBLEMÁTICA ESCUELAS FCF/FACULTADDE FISICA/UNMSM/PERU ............................................................................................................ 45 5.1. Actividades Universitarias en Energías Renovables y Medio Ambiente .......................... 45 5.2. Grupos de Investigación las Energías Renovables y Medio Ambiente ............................ 45 5.3. Propuesta de Proyectos en Energía Renovables .............................................................. 466. CRONOGRAMA DEL TALLER DE INVESTIGACION .................................................................... 477. CONFERENCIAS ........................................................................................................................ 51 INDICADORES DE LA PRODUCTIVIDAD DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA EN LA FCF” ......... 51 PERFIL DE LA CIENCIA .............................................................................................................. 52 LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN EN FÍSICA EN EL INSTITUTO PERUANO DE ENERGÍA NUCLEAR, IPEN ........................................................................................................................ 57 ENERGÍA: SITUACIÓN ACTUAL Y PERSPECTIVAS”.................................................................... 72 LA GEOTERMIA EN EL PERÚ - AVANCES Y PERSPECTIVAS ....................................................... 73 MEDIDAS DE PREPARACIÓN ANTE SISMOS............................................................................. 89 FINACIAMIENTO PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN .................................................................. 92
  5. 5. FLUJOS DE VIENTOS EN LA CIUDAD UNIVERSITARIA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Y SU INCIDENCIA EN LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE POR MATERIAL PARTICULADO ........................................................................................................ 95 EVALUACIÓN DEL MODELO CLIMÁTICO CFS PARA EL PRONÓSTICO ESTACIONAL DE ANOMALÍAS DE LA TEMPERATURA SUPERFICIAL DEL MAR EN LA REGIÓN NIÑO 1+2 ........... 96 CURRÍCULO POR COMPETENCIAS ......................................................................................... 101 TELECONEXIONES ATMOSFÉRICAS ASOCIADAS A DOS TIPOS DE EL NIÑO” ......................... 110 LA SUPERCONDUCTIVIDAD COMO EJEMPLO DE CONEXIÓN ENTRE LA FÍSICA BÁSICA Y LA APLICADA.......................................................................................................................... 111 METODOLOGÍA Y PROBLEMÁTICA DE LA TESIS PARA OBTENER EL TITULO PROFESIONAL EN CIENCIAS FISICAS CON APLICACIONES EN CARACTERIZACION DE MATERIALES .......................................................................................................................... 1218. EXPOSICION DE PROYECTOS ................................................................................................. 125 ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DE EFECTOS MAGNÉTICOS EN EL TRANSPORTE ELECTRÓNICO DE CUASICRISTALES NANO-ESTRUCTURADOS: EL CASO DEL SISTEMA ICOSAÉDRICO Al64Cu23Fe13..................................................................................................... 125 MAGNETOCONDUCTANCIA DE REDES DE ANTIPUNTOS Y EFECTO FARADAY EN EL GRAFENO” ............................................................................................................................. 126 INFLUENCIA DE LA ESTRUCTURA EN LAS PROPIEDADES DE ARCILLAS: UN ESTUDIO POR DIFRACCIÓN DE RAYOS-X Y TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS ................................................ 127 PRODUCCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE PELÍCULAS DELGADAS SUPERCONDUCTORAS DE YBa2Cu3O7 SOBRE SUSTRATO SrTiO3 PREPARADAS POR DEPOSICIÓN QUÍMICA. ........... 141 ESTIMACIÓN DE LOS SEDIMENTOS SUSPENDIDOS EN EL SISTEMA MARINO DE USANDO DATOS IMÁGENES DEL SATÉLITE DEIMOS ............................................................. 150 CARACTERIZACIÓN MINERALÓGICA Y ELEMENTAL DE SUELOS CONTAMINADOS POR RELAVES MINEROS DEL DISTRITO DE HUACHOCOLPA, PROVINCIA DE ANGARES, HUANCAVELICA-PERÚ ........................................................................................................... 161 CARACTERIZACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN DE ELECTRONES EN HACES DE FOTONES DE MEGAVOLTAJE DE USO CLÍNICO” .................................................................................... 162 ESTUDIO DEL MODELO DE WESS-ZUMINO-WITTEN COMO UN TIPO DE TEORÍA CUÁNTICA DE CAMPOS ......................................................................................................... 163 ESTUDIO DE LA FORMACIÓN DE ASFALTENOS EN LOS ACEITES DE LUBRICANTES PARA MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA Y SUS EFECTOS EN LOS PARÁMETROS DE OPERACIÓN. .......................................................................................................................... 167 METODOLOGÍA PARA DETERMINAR EL RENDIMIENTO HÍDRICO EN CUENCAS CON POCA INFORMACIÓN APLICACIÓN A LA CUENCA ALTA DEL RIO GRANDE - PUNO............... 182 ESTUDIO MAREOGRÁFICO PARA LA DETERMINACIÓN DEL NIVEL MEDIO DE BAJAMARES DE SICIGIAS ORDINARIAS EN LA BAHÍA DE PARACAS ....................................... 199
  6. 6. VARIABILIDAD DE LA HIDROGRAFÍA Y DINÁMICA FÍSICA COSTERA FRENTE A LA COSTADE PERÚ................................................................................................................................. 200ESTRUCTURA COMPOSICIONAL Y MAGNETICA DE ESPECIES DE THEOBROMASCULTIVADAS EN EL CORREDOR AMAZONICO PERUANO .................................................... 210ESTUDIO DE LA SALINIDAD DEL SUELO EN LA CUENCA DE ZAÑA - PERÚ CONIMÁGENES DE SATÉLITE ........................................................................................................ 214PERSPECTIVA DE UN SISTEMA DE REFERENCIA INERCIAL ..................................................... 219CAOS DESPUÉS DEL CAOS ..................................................................................................... 227MECANISMOS DE FORMACIÓN Y PROPIEDADES MAGNÉTICAS DE ALEACIONESMETÁLICAS NANO-ESTRUCTURADAS, AMORFAS Fe-Nb Y DE COMPOSITES Fe/NbOBTENIDOS POR MECANO-SÍNTESIS DE LA MEZCLA NOMINAL Fe2Nb ................................ 228
  7. 7. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente1. INTRODUCCIONActualmente existen dificultades cuando se propone elaborar una definición de lo que significaFísica, pero a continuación presentamos alginas definiciones usadas: La Física es la: ciencia quese ocupa de los componentes fundamentales del Universo, de las fuerzas que éstos ejercenentre sí y de los efectos de dichas fuerzas. También es considerada como la ciencia que se basaen la observación y la medición objetiva de los fenómenos naturales, en los cuales la materiapermanece inalterable. Además, es una ciencia desafiante que pretende comprender comoocurren las cosas en la naturaleza, y porque ocurren de tal manera.El estudio de la física ha ayudado a comprender el universo en forma científica y útil, esto hasido el resultado de un prolongado esfuerzo en el transcurso de la historia. Sin embargo, dichoesfuerzo solo tuvo un éxito notable en los últimos 300 años, desde la época de Isaac Newton,con uno de los máximos logros intelectuales de la humanidad, aun así tampoco se considerauna obra terminada, sino que esta en constante desarrollo.El gran crecimiento de la ciencia ocurrió principalmente en Europa y en Norteamérica, y es unode los más importantes componentes intelectuales de lo que conocemos por civilizaciónactual. Constituyendo así su más sobresaliente característica, el desarrollo de lascomunicaciones, la cual descansa en los trabajos de Maxwell y Hertz.La humanidad ha luchado siempre por sobrevivir en un medio natural que en ocasiones setorna cruel y hostil, situaciones que en su gran mayoría ha sido provocada por la humanidadmisma. En la actualidad enfrentamos falta de materiales, falta de energía, la mismadegradación del medio ambiente entre otros problemas que automáticamente coloca en unasituación critica la seguridad común. Sin embargo tenemos la esperanza de que con elconstante desarrollo de la física como ciencia en conjunto con otras ciencias importantes seelimine la amenaza que afrontamos.Ciertamente la física trabajara un papel importante o más aun principal en la obtención dellogro establecido, que es eliminar el peligro al cual la humanidad gradualmente se haexpuesto, debido a circunstancias de la naturaleza y daños creados por obra de la humanidad.La física es una ciencia de vasto alcance que abarca desde la investigación de partículas sub-atómicas, hasta el estudio de las galaxias muy distantes en los confines del universo conocido.No es fácil clasificar materia tan extensa de manera que resulte ideal para todos los objetivos.Resulta tan amplia la gama en la que podemos hacer física, que en cierto sentido se puedeconsiderar que las áreas más especializadas de las ciencias son ramas de la física, y quegeneralmente quienes las realizan no piensan ni hablan como físicos.En toda la historia de la física, los científicos se han interesado en dar uso práctico de susconocimientos para la elaboración de ciertos dispositivos que ayuden a facilitar una tarea,mediante el uso de los principios de la física. Ejemplo de esto, el reloj de péndulo, elcronometro, la maquina de vapor, el generador, un motor eléctrico, los sistemas de radio yTV… etc.Por lo general los físicos se preocupan por el desarrollo tecnológico sólo en sus primerasetapas, y tan pronto se comprende bien la aplicación de los principios en que se basan, 1
  8. 8. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambienteentregan tales dispositivos a los ingenieros para que los perfeccionen y fabriquenmasivamente. A su vez los ingenieros incorporan algunos arreglos para refinar aquel productocreado por la idea de un conocedor de la física. Se puede considerar a la ingeniería como unafísica aplicada1.Por este motivo el Instituto de Investigación de la Facultad de Ciencias Físicas de la UNMSMvio conveniente desarrollar el Taller de Investigación 2011 con el Titulo “Física Aplicada, MedioAmbiente y Energías Renovables”, organizado del 03 al 05 de noviembre del 2011. En elpresente informe se publicaran las ponencias y conferencias recogidas de este evento.2. LA FISICA EN LA SOCIEDADActualmente el físico en el mundo desarrolla su actividad en numerosos campos y ámbitosprofesionales. La aportación de la física hoy por hoy no se limita únicamente al entornouniversitario o a la investigación sino que también está presente en la práctica totalidad de lossectores económicos y de desarrollo. En este informe, se describirá resumidamente loscampos tan dispares en la que se desenvuelven los físicos como la medicina, la meteorología,el medio ambiente, la energía, la informática o la divulgación, reflexionando sobre el presentey el futuro de la física, sobre su desarrollo profesional y sobre la necesidad de hacer un mayoresfuerzo divulgador para dar a conocer las principales capacidades profesionales del físico, asícomo la importancia de la cultura científica en nuestros días (Figura 1). Sectores Económicos y de Desarrollo: Docencia - Sanidad - Informática Físico - Comunicación - Medio Ambiente - Energía Investigación Armamento y Defensa Figura 1. Campos de actividad del físicoTradicionalmente se ha considerado la investigación científica y la docencia como el ámbito deactuación por excelencia de los licenciados y doctores en Ciencias Físicas. No en vano, losnumerosos avances que ha promovido la física a lo largo de la historia, así como la decisivacontribución de físicos ilustres a la sociedad del bienestar (Albert Einstein ha sido nombradopersonaje del siglo XX por publicaciones tan prestigiosas como Times), han situado a estadisciplina en un lugar de privilegio en investigación y enseñanza.El físico ya no se desenvuelve exclusivamente en áreas del conocimiento puramente teóricas.Por el contrario, actualmente, la gran mayoría de titulados en ciencias físicas desarrollan su1 Física y sociedad. Por Víctor Fajer, http://www.ecured.cu/index.php/Año Mundial de la Física 2
  9. 9. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambienteactividad al margen de la investigación y se vuelcan a la enseñanza, y algunos se incorporanplenamente al mundo laboral en sectores profesionales tan dispares como la sanidad, lainformática, la economía, las comunicaciones, el medio ambiente o la consultoría. En nuestropaís aun no se conoce la gran versatilidad del físico como un hecho innegable y los coloca enuna compleja situación en la que es preciso hacer un importante esfuerzo divulgador para dara conocer las competencias del físico y la diversidad de salidas profesionales que ofrece estadisciplina en nuestros días.22.1. Las competencias del físicoLa capacidad lógica y de abstracción unida a su formación relacionada con muy diversoscampos de actividad hace que el físico sea un profesional muy atractivo en muchos puestos detrabajo y profesiones. En países como Inglaterra, el sector en el que más físicos se estáncolocando es el de la banca y las finanzas, porque se considera que su formación es muchomás flexible que la de los matemáticos u otros profesionales para analizar mercados,tendencias, correcciones y hacer prospectivas de futuro.3 Debido a esto, La gran mayoría detitulados en Ciencias Físicas desarrollan su actividad al margen de la investigación y laenseñanza.Pero, esta cualidad del físico para adaptarse al mercado laboral y que le permite optar entreuna gran variedad de sectores profesionales y actividades, es a su vez, un arma de doble filo.Por lo general, los logros individuales conseguidos por físicos en multitud de ámbitos norepercuten en el colectivo en su conjunto y sitúa a estos profesionales en una relación dedesventaja frente a otras disciplinas más organizadas y mejor delimitadas. Muchas de lasactividades que desempeña el físico en nuestra sociedad no se vinculan expresamente connuestro colectivo (como es el caso de su papel en el desarrollo de las energías por ejemplo) yesto, a la postre, termina por ser un apoyo para otras disciplinas. En estos momentos, losFísicos tienen ante sí el reto de relacionar ineludiblemente esta profesión con una o variassalidas profesionales concretas4.Actualmente estamos en el momento de cambios que atraviesa la física, es necesario explicara la sociedad, y muy especialmente a aquellos que se encuentran ante la decisión de elegir unacarrera universitaria, cuáles son las salidas profesionales del físico y sus posibilidades en elmercado. Los médicos o los ingenieros de telecomunicaciones tienen bien definida ydelimitada su actividad profesional algo que acerca a muchos estudiantes a estas disciplinas apesar de la gran dedicación y años de esfuerzo que requiere conseguir un titulo profesional deestas características5.Justamente, esta falta de definición y de concreción de la física en ámbitos bien delimitados esuno delos principales motivos por los que algunas disciplinas consideradas como `teóricas´están viendo como año tras año disminuye de manera alarmante las vocaciones de estudiantesen sus aulas. Esta realidad debe llevar a las universidades a revisar sus planteamientos y areplantear el cometido de la docencia en un entorno cada vez más cambiante yprofesionalizado6.2 José Manuel López Cosar. Rev. Física y Sociedad, Nro. 14, 20033 Juan Antonio Cabrera, del departamento de Prospectiva Tecnológica del CIEMAT. Rev. Física ySociedad, Nro. 14, 20034 Diego Hergueta, subdirector de Control Avanzado de Repsol YPF. Rev. Física y Sociedad, Nro. 14, 20035 Miguel Ángel Sabadell, físico y divulgador científico. Rev. Física y Sociedad, Nro. 14, 20036 Alberto Miguel Arruti, físico y periodista. Rev. Física y Sociedad, Nro. 14, 2003 3
  10. 10. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente2.2. Física y UniversidadSin lugar a dudas, el ámbito universitario no puede continuar anclado a parámetros queapenas hace algunos años parecían válidos. El prototipo de universidad ajena a los cambiossociales y a las nuevas necesidades de la sociedad se ha quedado obsoleto y resulta necesarioponer en marcha un sistema educativo más acorde con los tiempos actuales; más práctico ymás participativo. Algo está cambiando en el entorno académico en el mundo ya que en losúltimos años la universidad se muestra mucho más receptivas que antes a proyectos dedivulgación y de información sobre la física en general y sobre las salidas profesionales delfísico en la actualidad7.Sin embargo, no sólo resulta necesario que la universidad se amolde a la evolución constantede cualquier sociedad avanzada y a las nuevas perspectivas del mercado laboral, también esmuy importante que las instituciones públicas y los organismos oficiales secunden iniciativasencaminadas a divulgar el conocimiento y fomentar el estudio de las diversas ramas de laciencia. A este respecto, desde el Colegio de Físicos se viene observando un “alentador”cambio de tendencias últimamente y cómo, poco a poco, se consigue una mayor penetracióntanto en estamentos académicos como en administraciones públicas: “En este momentocontamos con unas posibilidades que antes no teníamos y queremos encauzarlas a través del`portal de la física´. Actualmente llegamos a centros de investigación, a colegios profesionales,a empresas públicas y privadas, y debemos aprovechar estas sinergias para dar a conocer elpapel del físico y la importancia de la física en nuestra sociedad”, comenta Gonzalo Echagüe.“En Inglaterra, el sector en el que más Físicos se colocan es el de la banca y las finanzas”Comunicación y marketingUna vez más, como ocurre en tantos sectores de actividad y en tantos otros ámbitos de la vida,la comunicación y el marketing parecen claves para poder seguir avanzando. En palabras dePilar Olivares, jefe de Servicio de Dosimetría y Radioprotección del Hospital Gregorio Marañón,“la sociedad está en continua evolución y la física tiene que adaptarse al mismo ritmo. Esindispensable dar mayor importancia a la comunicación y a la divulgación; dar a conocer lascompetencias profesionales del físico, hacer más comprensibles los fundamentos de la física oexplicar la contribución de ésta área del conocimiento tan decisiva en tantos adelantos denuestra sociedad”.Para ello, según comenta Luis Balairón, jefe de Servicio de Variabilidad y Predicción del Climadel Instituto Nacional de Meteorología y presidente de la Asociación Española deMeteorólogos, “el cometido que se puede llevar a cabo desde medios de comunicaciónespecializados como el `portal de la física´ o desde la universidad, los colegios profesionales yla escuela (con campañas de información y divulgación específica), resulta realmentefundamental si queremos fomentar nuevas vocaciones científicas y divulgar la importancia dela física en la sociedad”.Cultura científica7 De hecho, como comenta Gonzalo Echagüe, presidente del Colegio Oficial de Físicos. Física y Sociedad,Nro. 14, 2003 4
  11. 11. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteAsí, mientras los planes de comunicación locales y específicos pueden ser cruciales paraconseguir captar la atención de públicos objetivos y llegar apersonas potencialmenteinteresadas en temas científicos, no menos importante resulta el papel delos medios decomunicación generales o el apoyo de instituciones y responsables políticos.No en vano, actualmente, el problema de la divulgación no se puede restringir únicamente aun ámbito tan concreto como la difusión del papel de los físicos en nuestra sociedad o laimportancia de la física a través de la historia, sino que atañe al conjunto de las ciencias. Comorecuerda Alicia Torrego, gerente del Colegio Oficial de Físicos: “Vivimos un momento históricoen que se está perdiendo la cultura científica. Los estudiantes de enseñanzas medias llegan alas carreras universitarias con grandes lagunas, ya que hoy por hoy la física o la química handejado de ser asignaturas obligatorias en secundaria. La falta de estudios básicos en cienciasestá llevando aun empobrecimiento cultural y a formar profesionales con una educaciónincompleta”.La influencia de la televisiónComo coinciden en señalar los físicos de diversos ámbitos que se dieron cita en este actoorganizado por el Colegio de Físicos, la situación es preocupante y los medios de comunicacióngeneralistas también tienen su grado de responsabilidad, ya que no hace demasiados años seprogramaban series de televisión en las parrillas de las cadenas públicas que despertaban elinterés de la sociedad por la ciencia. Series tan bien hechas y con un fondo científico-divulgativo tan riguroso y formativo como `Erase una vez el hombre´ o `Erase una vez el cuerpohumano´ impactaron a la audiencia entonces y consiguieron grandes cotas de popularidad;mientras que por su parte, programas como `El hombre y la Tierra´, `Cosmos´ o más reciente-mente `Condición Humana´ contribuyeron a despertar muchas vocaciones y carrerascientíficas.“Hoy más que nunca es necesario dar mayor importancia a la comunicación y el marketing,fomentar nuevas vocaciones científicas y divulgar la importancia de la Física en la sociedad”Entonces, ¿por qué actualmente no se emiten programas de divulgación científica cuandovivimos en una era marcada por la investigación y el desarrollo? Según, señala AsunciónSánchez Justel esta realidad resulta incomprensible puesto que “en mi experiencia comodirectora del Planetario de Madrid he podido comprobar que disciplinas como la astronomía yla astrofísica despiertan un gran interés social. En las numerosas campañas de comunicación ydivulgación que hemos llevado acabo en los últimos años, siempre hemos obtenido una granrespuesta del público en general. La gente tiene una gran curiosidad por la ciencia y le gustaaprender y saber más”. Desde el punto de vista de la directora del Planetario de Madrid, si nohay más programas de divulgación científica en televisión es porque “resulta más baratocomprar series documentales sobre vida animal o programas de Naturaleza, que realizar unprograma de divulgación científica de calidad”. Algo que corrobora Miguel Ángel Sabadell, queen su dilatada experiencia en radio y televisión ha podido constatar la poca confianza de losresponsables y directivos de televisión hacia los programas de divulgación científica a pesar deque realmente hay un sector de la población considerable interesado en este tipo deinformaciones. Como recuerda Miguel Ángel, desde el equipo del programa de divulgacióncientífica `2.mil´ tuvimos una experiencia bastante clarificadora al respecto: “durante unaretransmisión de un torneo de tenis en TVE2 se suspendió la emisión de un partido a causa dela lluvia. En este periodo de espera, la dirección de la cadena decidió reprogramar varioscapítulos de `2.mil´. La audiencia residual que dejó el tenis era de un millón y medio depersonas y durante la emisión de la serie de divulgación científica se consiguió una media detres millones de televidentes. Una vez reanudado el partido el share de audiencia volvió a caer 5
  12. 12. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientea las cotas iniciales, sin embargo, posteriormente, no se renovaría una segunda entrega de laserie `2.mil´.“Desde hace algunos años el Colegio Oficial de Físicos realiza una gran labor en la divulgacióndela Física”Divulgar, un objetivo prioritarioLa educación científica, tanto en las estructuras y planes de enseñanza, como en lo querespecta a la opinión pública debe ser un objetivo prioritario hoy por hoy. No deja de resultarparadójico que en un momento histórico en que España cuenta con una generación numerosay bien preparada de científicos, y ahora que se está experimentando un espectacularcrecimiento del número de publicaciones de científicos españoles en revistas de prestigiointernacional y del número de citas que dichos trabajos reciben, al mismo tiempo se estéproduciendo una reducción de nuevas vocaciones científicas y un paulatino empobrecimientode la cultura científica en nuestra sociedad.La divulgación de la ciencia, por tanto, debe ser una preocupación que nos ocupe a todos;desde los colegios profesionales, el entorno universitario, o los centros de investigación hastalas instituciones públicas, empresas privadas, o medios de comunicación, sino queremos que lasociedad se dirija hacia un analfabetismo científico. Como escribía recientemente en unartículo publicado en el periódico El País, Jorge Wagengsberg, director del museo de Ciencia deBarcelona, en nuestros días: “Humanidades=cultura–ciencia”SALIDAS PROFESIONALES DEL FÍSICO• DocenciaUna de las principales actividades del físico es la docencia, tanto en la enseñanza secundariacomo en la formación de futuros licenciados. En este sentido, son numerosos los que impartenmaterias relacionadas con la física, y no sólo en facultades de esta licenciatura, sino tambiénen otras de Ciencias e incluso en escuelas politécnicas de diferentes Ingenierías (Industriales,Telecomunicaciones, etc.).• InvestigaciónUna de las principales actividades del físico es la investigación, que desarrollafundamentalmente en el ámbito público. Las mayores fuentes de innovación tecnológica deEspaña, en lo que se refiere a su actividad investigadora, son las universidades y losorganismos públicos de investigación.• Medio ambienteEl medio ambiente como sector multidisciplinar que es, admite gran número de profesionalesdiferentes. Desde este punto de vista, el físico es un técnico competente para la realización deEvaluaciones de Impacto Ambiental, para el desarrollo de Sistemas de GestiónMedioambiental y la elaboración de proyectos relacionados con los Residuos Sólidos Urbanos,Industriales y Sanitarios, Contaminación de las Aguas y los Suelos, etc. Sin embargo, el físicopor su formación, es idóneo para temas relacionados con la Contaminación Atmosférica, laAcústica Ambiental, la Energía y los Residuos Radiactivos. 6
  13. 13. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente• Producción de EnergíaEn el sector energético tradicional, existen físicos que trabajan en centrales nucleares y encentrales térmicas. En el de las energías alternativas, encontraremos físicos en centraleseólicas y solares térmicas, e incluso desarrollando pequeñas instalaciones de energía solarfotovoltaica.• ElectrónicaEs muy importante la participación del físico en la industria de los circuitos integrados, en laindustria de los automatismos (robótica) y en empresas de instalaciones de baja, media y altatensión.• MedicinaLa participación de los físicos en el mundo de la medicina es destacada. Desde 1997 existe unaespecialidad de postgrado, la Radiofísica Hospitalaria, que dura tres años y se realiza en elámbito hospitalario. Pero los físicos llevan colaborando en el campo de la medicina en Españadesde hace más de cuarenta años. En los hospitales, los físicos especialistas realizan tareasconcretas de tipo asistencial como son la planificación de tratamientos con radiacionesionizantes, el control de calidad de los equipos de terapia y diagnóstico, el diseño y control deinstalaciones radiactivas, las tareas de protección radiológica aplicables a pacientes, público ypersonal etc. Además, en algunos hospitales colaboran físicos no especialistas que realizandiversas tareas, como el mantenimiento de equipos, programas informáticos etc.• Magnetismo.Señalaremos la industria de las memorias magnéticas de grabación, así como las empresas querealizan medidas de campos magnéticos.• Acústica.Son numerosas las empresas dedicadas al desarrollo de proyectos relacionados con la acústica,para los que suelen emplear a físicos. Dichas empresas se dedican, entre otros aspectos, a larealización de aislamientos y a la implementación de barreras contra el ruido, a la medición dela contaminación acústica, e incluso, al diseño de edificios con buenas condiciones sonoras.• Nuevas tecnologías de la información.Existe un gran porcentaje de físicos que se dedican a la informática, realizando trabajos tantode programador como de analista de sistemas. El desarrollo de equipos informáticos tambiénes un campo en el que podremos encontrar físicos. Por último, nos gustaría destacar el sectorde las telecomunicaciones (telefonía, redes informáticas, internet, etc.) en el que, como yadijimos, la participación del físico está muy extendida.• Tecnología espacial y aeronáutica.En este campo, el físico aporta sus conocimientos de informática y astrofísica. Así pues, existenfísicos en empresas que se dedican a la realización de estudios de telemetría y teledetección,al diseño de radares, a las comunicaciones vía satélite, etc.• Armamento y defensa. 7
  14. 14. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLos físicos han tenido una participación destacada en desarrollar tecnologías de la informacióny tecnología espacial y aeronáutica para la defensa. En lo que al armamento se refiere, existenfísicos trabajando en empresas que se dedican a la producción de explosivos.• Ciencias atmosféricasLa predicción meteorológica es un aspecto que concentra numerosos físicos tanto en elInstituto Nacional de Meteorología como en empresas que se dedican al estudio de dichaspredicciones.• Economía y finanzasActualmente el mundo de la economía y las finanzas está empezando a incorporar físicos. Laeconomía es un sistema complejo adaptativo y para el estudio de su evolución son ideales losconocimientos sobre sistemas aleatorios de los licenciados en CC. Físicas.• Instrumentación científico-técnicaGran parte de la instrumentación utilizada en laboratorios de medida, tanto de centros deinvestigación como de industrias, se basa en fundamentos físicos; por esto las empresas que sededican al diseño y la fabricación de este tipo de productos deciden ocupar sus puestos conlicenciados en CC. Físicas• Metrología y calibraciónNos referiremos fundamentalmente a los laboratorios de ensayo y calibración industrial, quejunto con el Centro Español de Metrología, aportan a la industria española la infraestructuranecesaria para soportar las actividades metrológicas que sus sistemas de calidad les exigen. Enestos laboratorios la participación de físicos es notable.• Geodesia y prospecciónExisten físicos en empresas dedicadas a la realización de sondeos, estudios de sismología,prospecciones geológicas, etc.La ciencia es un conjunto organizado de conocimientos, que de manera constante y crecientebusca explicaciones de las cosas. La tecnología, sin embargo busca la aplicación de leyes yprincipios de las ciencias para fabricar o mejorar algunos productos. Esto de una manera une alas ciencias con la tecnología de manera que se necesita de una para la existencia de otra.Ejemplo de esto.- Un científico necesita de aparatos modernos y tecnológicamente preparadospara mantenerse a la vanguardia del estudio de la ciencia, y sin dicha ciencia no existiese latecnología que hoy conocemos.3. FISICA APLICADA 8
  15. 15. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteFísica aplicada es un término genérico que indica la parte de la física que se interesaparticularmente por el uso de tecnologías. "Aplicada" se distingue de "pura" mediante unasutil combinación de factores como la motivación de investigación, y la relación entretecnología y ciencia que influencia este trabajo.1 Usualmente difiere de la ingeniería en que lafísica aplicada no se interesa en el progreso de algo en particular, pero apunta a utilizar la físicao la conducta investigadora física para el desarrollo de nuevas tecnologías o para resolver unproblema de la ingeniería, este método es similar al utilizado por la matemática aplicada. Enotras palabras, física aplicada se basa en las leyes fundamentales y los conceptos básicos de lasciencias físicas pero se enfoca a utilizar estos principios científicos a sistemas prácticos. Losfísicos aplicados también pueden estar interesados en el uso de la física para investigacionescientíficas, por ejemplo, las personas que trabajan en aceleradores de partículas buscanconstruir mejores aceleradores para la investigación de la física teórica3.1. Áreas de investigación:3.1.1. AcústicaLa acústica es una rama de la física interdisciplinaria que estudia el sonido, infrasonido yultrasonido, es decir ondas mecánicas que se propagan a través de la materia (tanto sólidacomo líquida o gaseosa) (no se propagan en el vacío) por medio de modelos físicos ymatemáticos. A efectos prácticos, la acústica estudia la producción, transmisión,almacenamiento, percepción o reproducción del sonido. La ingeniería acústica es la rama de laingeniería que trata de las aplicaciones tecnológicas de la acústica.La acústica considera el sonido como una vibración que se propaga generalmente en el aire auna velocidad de 343 m/s (aproximadamente 1 km cada 3 segundos), ó 1.235 km/h encondiciones normales de presión y temperatura (1 atm y 20 °C).RamasAlgunas ramas de la física acústica:Aeroacústica: generación de sonido debido al movimiento violento en el aire.Acústica en física: análisis de los fenómenos sonoros, mediante modelos físicos y matemáticos.Acústica arquitectónica: estudio del control del sonido, tanto del aislamiento entre recintoshabitables (casas, cuartos o habitaciones), como del acondicionamiento acústico de locales(salas de conciertos, teatros, etc.), amortiguándolo mediante materiales blandos, oreflejándolo con materiales duros para que la construcción o la estructura del lugar permita elmáximo aprobechamiento del sonido o bien hacer que en sonido disminusca y no traspase losmuros o paredes.Psicoacústica: estudia la percepción del sonido en humanos, la capacidad para localizarespacialmente la fuente, es decir su ubicación, la calidad observada de los métodos decompresión de audio, etcétera.Bioacústica: estudio de la audición animal (murciélagos, perros, delfines, etc.) y asícomprender como utilizan el sentido auditivo (como radares, detectando sonidos de bajafrecuencia o como protección para si mismo).Acústica ambiental: estudio del sonido en exteriores, el ruido ambiental y sus efectos en laspersonas y la naturaleza, estudio de fuentes de ruido como el tránsito vehicular, ruidogenerado por trenes y aviones, establecimientos industriales, talleres, locales de ocio y el ruidoproducido por el vecindario (la contaminación auditiva). 9
  16. 16. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteAcústica subacuática: relacionada sobre todo con la detección de objetos mediante el sonido(se utiliza en barcos o en submarinos sonar).Acústica musical: estudio de la producción de sonido en los instrumentos musicales, y de lossistemas de afinación de la escala.Electroacústica: estudia el tratamiento electrónico del sonido, incluyendo la captación(micrófono y estudios de grabación), procesamiento (efectos, filtrado comprensión, etc.)amplificación, grabación, producción (altavoces), etc.Acústica fisiológica: estudio del funcionamiento del aparato auditivo, desde la oreja a lacorteza cerebral (el oído y sus componentes, así como sus repercusiones, enfermedades ytrastornos).Acústica fonética: análisis de las características acústicas del habla y sus aplicaciones.Macroacústica: estudio de los sonidos extremadamente intensos, como el de las explosiones,turborreactores, entre otros.3.1.2. AgrofísicaLa Agrofísica es la rama de la ciencia que mezcla los campos de la física y la agronomía, trata elestudio y la descripción de los ecosistemas agrícolas y los objetos biológicos que son afectadospor la actividad humana utilizando métodos característicos de la física. La agrofísica esta muyrelacionada con la biofísica, pero se distingue de ella, en que esta restringida a la biología delas plantas, los animales, y el suelo, involucrados en agricultura, y en la biodiversidad. Sediferencia de la biofísica en que toma en cuenta las características especificas de los objetosinvestigados como el conocimiento de la nutrición, la agronomía, la biotecnología, la genética,etc.La agrofísica se relaciona con algunas ciencias básicas como la biología; en su metodología yconocimientos (especialmente en el campo de la ecología del medio ambiente y la fisiologíavegetal), y la física, de la que adquiere los métodos de investigación, especialmente losmodelos físicos y de experimentación.La agrofísica no se limita a resolver sólo los problemas técnicos de la agronomía y no es sólouna aplicación práctica de la ciencia. Lo que la hace diferente a la ingeniería agrícola y leproporciona una base para clasificarla como una ciencia fundamental.Los modelos físicos, estrechamente relacionada con la biofísica, están dispuestos a resolver, yasea global o localmente los aspectos del comportamiento de los ecosistemas complejos quedeben estudiarse, como el consumo de energía, seguridad alimenticia, etc.3.1.3. BalísticaEs el estudio científico (física y química) de todo lo relativo al movimiento de los proyectiles(balas, bombas de gravedad, cohetes, misiles balísticos, etc).El estudio de la balística se centra en el estudio de las fuerzas, trayectorias, rotaciones ycomportamientos diversos de los proyectiles en diferentes ambientes de empleo, además dela forma del proyectil, sustancias, temperaturas, presiones gaseosas, etc., situaciones quesuceden en las diferentes fases del disparo, desplazamiento del proyectil a lo largo del ánima y 10
  17. 17. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientesalida al exterior, trayectoria e impacto. El estudio de la balística centrado en las armas defuego es parte de los estudios forenses.3.1.4. BiofísicaLa biofísica es la ciencia que estudia la biología con los principios y métodos de la física. Sediscute si la biofísica es una rama de la física o de la biología. Desde un punto de vista puedeconcebirse que los conocimientos y enfoques acumulados en la física "pura" pueden aplicarseal estudio de los sistemas biológicos. En ese caso la biofísica le aporta conocimientos a labiología, pero no a la física, sin embargo, le ofrece a la física evidencia experimental quepermite corroborar teorías. Ejemplos en ese sentido son la física de la audición, labiomecánica, los motores moleculares, comunicación molecular, entre otros campos de labiología abordada por la física.Otros estudiosos consideran que existen ramas de la física que deben desarrollarse aprofundidad como problemas físicos específicamente relacionados con la materia viviente. Así,por ejemplo, las polímeros biológicos (como las proteínas) no son lo suficientemente grandescomo para poderlos tratar como un sistema mecánico, a la vez que no son lo suficientementepequeños como para tratarlos como moléculas simples en solución. Los cambios energéticosque ocurren durante una reacción química catalizada por una enzima, o fenómenos como elacoplamiento químico-osmótico parecen requerir más de un enfoque físico teórico profundoque de una evaluación biológica.Entre esos dos extremos aparecen problemas como la generación y propagación del impulsonervioso donde se requiere un pensamiento biológico, más un pensamiento físico así comoalgo cualitativamente nuevo que aparece con la visión integradora del problema.Una subdisciplina de la biofísica es la dinámica molecular, que intenta explicar las propiedadesquímicas de las biomoléculas a través de su estructura y sus propiedades dinámicas y deequilibrio. Otra subdisciplina que se encuentra actualmente en boga es la biología de sistemas,en la que normalmente se renuncia al detalle molecular para tratar de entender lasinteracciones globales de los sistemas vivos.Áreas de la BiofísicaBiomecánica: Estudia los modelos, fenómenos y leyes que sean relevantes en el movimiento(incluyendo el estático) de los seres vivos.Bioacústica: Usualmente se refiere a la investigación de la producción del sonido, su dispersióna través de un medio y su recepción en animales.Motores moleculares: Están en el origen de todos los movimientos de los seres vivos.Comunicación molecular: La transmisión y recepción de información por medio de lasmoléculas.División celular: Una parte muy importante del ciclo celular en la que una célula inicial sedivide para formar células hijas.3.1.5. Física aplicada a la economía 11
  18. 18. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLa econofísica es un novedoso campo de investigación científica que aplica teorías y métodos,originalmente desarrollados por físicos, para entender y resolver problemas en la Economía y,especialmente, aquellos que involucran aspectos estocásticos y de Dinámica no lineal.Ejemplos de econofísica incluyen el uso de la teoría de la Percolación para explicarfluctuaciones en los mercados, el uso de modelos de infarto cardíaco, criticalidadautorganizada y dinámica de placas tectónicas para explicar las caídas en las bolsas de valores.La Econofísica se preocupa por explicar fenómenos de escalamiento y autosimilares como lasleyes de potencias en la distribución de la riqueza. Otro problema de la Econofísica, es elestudio de la existencia de caos determinista en los patrones de transacciones económicas ysus horizontes de predicción temporal.La econofísica surgió en los Años 1990, principalmente en el entorno del prestigiado InstitutoSanta Fe de Nuevo México, que se especializa al estudio de los Sistemas complejos. Uno de losprincipales exponentes de la Econofísica es Brian Arthur, quien acuñó el término economíaadaptativa para denominar sistemas económicos formados por un número grande de agentesque realizan transacciones de tipo económico. El mejor ejemplo se conoce como el problemadel bar "El Farol". Aparentemente, fue el profesor de física de la Universidad de Boston EugeneStanley, el primero en llamar así a esta disciplina.Es importante mencionar que la Econofísica se contrapone en métodos y filosofía a laeconomía clásica pues considera que, ésta última, se basa en fundamentos teóricos derivadosde una termodinámica del equilibrio que es inaplicable a la realidad.Una rama de estudio emparentada con la Econofísica es la Sociofísica que estudia fenómenossociales desde la óptica de los Sistemas complejos y la Dinámica nolineal.3.1.6. Física computacionalSe denomina física computacional a una rama de la física que se centra en la elaboración demodelos por ordenador de sistemas con muchos grados de libertad. En general, se efectúanmodelos microscópicos en los cuales las "partículas" obedecen a una dinámica simplificada, yse estudia el que puedan reproducirse las propiedades macroscópicas a partir de este modelomuy simple de las partes constituyentes.La manera en que se realizan las simulaciones es resolviendo las ecuaciones que gobiernan elsistema. Por lo general, son grandes sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias oecuaciones diferenciales a derivadas parciales, que no pueden ser resueltos de maneraanalítica.A menudo, la dinámica simplificada de las "partículas" tiene cierto grado de aleatoriedad. Engeneral, esta vertiente se denomina Método de Montecarlo, nombre que le viene por loscasinos de Montecarlo como forma jocosa de recordar que el método usa la aleatoriedad.Otras simulaciones se basan en que la evolución de una "partícula" en el sistema depende,exclusivamente, del estado de las partículas vecinas, y se rige mediante reglas muy simples y,en principio, determinadas. A esto se le llama simulaciones con autómatas celulares. Unejemplo clásico, aunque más matemático que físico, es el famoso Juego de la vida, ideado porJohn Conway. 12
  19. 19. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteLa física computacional tiene sus aplicaciones más relevantes en física del estado sólido(magnetismo, estructura electrónica, dinámica molecular, cambios de fase, etc.), Física NoLineal, dinámica de fluidos, astrofísica (simulaciones del Sistema Solar, por ejemplo), Física departículas (teoría de campos/teorías gauge en el reticulado espacio-temporal, especialmentepara la Cromodinámica Cuántica (QCD)).Las simulaciones que se realizan en física computacional requieren gran capacidad de cálculo,por lo que en muchos casos es necesario utilizar supercomputadores o clusters decomputadores en paralelo.3.1.7. Física de las comunicacionesLa Física de las comunicaciones es una de las áreas de la física aplicada que trata diversos tiposde sistemas de comunicación. Telefonía móvil Comunicaciones ópticas Radio Red de computadoras Telecomunicaciones Teléfono Telégrafo Televisión3.1.8. Teoría de controlLa Teoría de Control es un campo interdisciplinario de la ingeniería y las matemáticas, quetrata con el comportamiento de sistemas dinámicos. A la salida deseada de un sistema se lellama referencia. Cuando una o más variables de salida de un sistema necesitan seguir ciertareferencia sobre el tiempo, un controlador manipula la entrada al sistema para obtener elefecto deseado en la salida del sistema (retroalimentación).3.1.9. BiotecnologíaLa biotecnología es la tecnología basada en la biología, especialmente usada en agricultura,farmacia, ciencia de los alimentos, medio ambiente y medicina. Se desarrolla en un enfoquemultidisciplinario que involucra varias disciplinas y ciencias como biología, bioquímica,genética, virología, agronomía, ingeniería, física, química, medicina y veterinaria entre otras.Tiene gran repercusión en la farmacia, la medicina, la microbiología, la ciencia de losalimentos, la minería y la agricultura entre otros campos. Probablemente el primero que usóeste término fue el ingeniero húngaro Károly Ereki, en 1919, quien la introdujo en su libroBiotecnología en la producción cárnica y láctea de una gran explotación agropecuaria.Según el Convenio sobre Diversidad Biológica de 1992, la biotecnología podría definirse como"toda aplicación tecnológica que utilice sistemas biológicos y organismos vivos o sus derivadospara la creación o modificación de productos o procesos para usos específicos". 13
  20. 20. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEl Protocolo de Cartagena sobre Seguridad de la Biotecnología del Convenio sobre laDiversidad Biológica5 define la biotecnología moderna como la aplicación de: Técnicas in vitro de ácido nucleico, incluidos el ácido desoxirribonucleico (ADN) recombinante y la inyección directa de ácido nucleico en células u orgánulos, o La fusión de células más allá de la familia taxonómica que superan las barreras fisiológicas naturales de la reproducción o de la recombinación y que no son técnicas utilizadas en la reproducción y selección tradicional.AplicacionesLa biotecnología tiene aplicaciones en importantes áreas industriales como lo son la atenciónde la salud, con el desarrollo de nuevos enfoques para el tratamiento de enfermedades; laagricultura con el desarrollo de cultivos y alimentos mejorados; usos no alimentarios de loscultivos, como por ejemplo plásticos biodegradables, aceites vegetales y biocombustibles; ycuidado medioambiental a través de la biorremediación, como el reciclaje, el tratamiento deresiduos y la limpieza de sitios contaminados por actividades industriales. A este uso específicode plantas en la biotecnología se llama biotecnología vegetal. Además se aplica en la genéticapara modificar ciertos organismos.Las aplicaciones de la biotecnología son numerosas y suelen clasificarse en:  Biotecnología roja: se aplica a la utilización de biotecnología en procesos médicos. Algunos ejemplos son el diseño de organismos para producir antibióticos, el desarrollo de vacunas más seguras y nuevos fármacos, los diagnósticos moleculares, las terapias regenerativas y el desarrollo de la ingeniería genética para curar enfermedades a través de la manipulación génica.  Biotecnología blanca: también conocida como biotecnología industrial, es aquella aplicada a procesos industriales. Un ejemplo de ello es el diseño de microorganismos para producir un producto químico o el uso de enzimas como catalizadores industriales, ya sea para producir productos químicos valiosos o destruir contaminantes químicos peligrosos (por ejemplo utilizando oxidorreductasas). También se aplica a los usos de la biotecnología en la industria textil, en la creación de nuevos materiales, como plásticos biodegradables y en la producción de biocombustibles. Su principal objetivo es la creación de productos fácilmente degradables, que consuman menos energía y generen menos desechos durante su producción.8 La biotecnología blanca tiende a consumir menos recursos que los procesos tradicionales utilizados para producir bienes industriales.  Biotecnología verde: es la biotecnología aplicada a procesos agrícolas. Un ejemplo de ello es el diseño de plantas transgénicas capaces de crecer en condiciones ambientales desfavorables o plantas resistentes a plagas y enfermedades. Se espera que la biotecnología verde produzca soluciones más amigables con el medio ambiente que los métodos tradicionales de la agricultura industrial. Un ejemplo de esto es la ingeniería genética en plantas para expresar plaguicidas, con lo que se elimina la necesidad de la aplicación externa de los mismos, como es el caso del maíz.  Biotecnología azul: también llamada biotecnología marina, es un término utilizado para describir las aplicaciones de la biotecnología en ambientes marinos y acuáticos. 14
  21. 21. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Aún en una fase temprana de desarrollo sus aplicaciones son prometedoras para la acuicultura, cuidados sanitarios, cosmética y productos alimentarios.Biorremediación y biodegradaciónLa biorremediación es el proceso por el cual son utilizados microorganismos para limpiar unsitio contaminado. Los procesos biológicos desempeñan un papel importante en la eliminaciónde contaminantes y la biotecnología aprovecha la versatilidad catabólica de losmicroorganismos para degradar y convertir dichos compuestos. En el ámbito de lamicrobiología ambiental, los estudios basados en el genoma abren nuevos campos deinvestigación in silico ampliando el panorama de las redes metabólicas y su regulación, asícomo pistas sobre las vías moleculares de los procesos de degradación y las estrategias deadaptación a las cambiantes condiciones ambientales. Los enfoques de genómica funcional ymetagenómica aumentan la comprensión de las distintas vías de regulación y de las redes deflujo del carbono en ambientes no habituales y para compuestos particulares, que sin dudaaceleraran el desarrollo de tecnologías de biorremediación y los procesos debiotransformación.Los entornos marítimos son especialmente vulnerables ya que los derrames de petróleo enregiones costeras y en mar abierto son difíciles de contener y sus daños difíciles de mitigar.Además de la contaminación a través de las actividades humanas, millones de toneladas depetróleo entran en el medio ambiente marino a través de filtraciones naturales. A pesar de sutoxicidad, una considerable fracción del petróleo que entra en los sistemas marinos se eliminapor la actividad de degradación de hidrocarburos llevada a cabo por comunidadesmicrobianas, en particular, por las llamadas bacterias hidrocarbonoclásticas (HCB). Ademásvarios microorganismos como Pseudomonas, Flavobacterium, Arthrobacter y Azotobacterpueden ser utilizados para degradar petróleo. El derrame del barco petrolero Exxon Valdez enAlaska en 1989 fue el primer caso en el que se utilizó biorremediación a gran escala de maneraexitosa, estimulando la población bacteriana suplementándole nitrógeno y fósforo que eranlos limitantes del medio.BioinformáticaLa bioinformática es un campo interdisciplinario que se ocupa de los problemas biológicosusando técnicas computacionales y hace que sea posible la rápida organización y análisis de losdatos biológicos. Este campo también puede ser denominado biología computacional, y puededefinirse como, "la conceptualización de la biología en término de moléculas y, a continuación,la aplicación de técnicas informáticas para comprender y organizar la información asociada aestas moléculas, a gran escala". La bioinformática desempeña un papel clave en diversas áreas,tales como la genómica funcional, la genómica estructural y la proteómica, y forma uncomponente clave en el sector de la biotecnología y la farmacéutica.BioingenieríaLa ingeniería biológica o bioingeniería es una rama de ingeniería que se centra en labiotecnología y en las ciencias biológicas. Incluye diferentes disciplinas, como la ingenieríabioquímica, la ingeniería biomédica, la ingeniería de procesos biológicos, la ingeniería debiosistemas, etc. Se trata de un enfoque integrado de los fundamentos de las cienciasbiológicas y los principios tradicionales de la ingeniería.Los bioingenieros con frecuencia trabajan escalando procesos biológicos de laboratorio aescalas de producción industrial. Por otra parte, a menudo atienden problemas de gestión, 15
  22. 22. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambienteeconómicos y jurídicos. Debido a que las patentes y los sistemas de regulación (por ejemplo, laFDA en EE.UU.) son cuestiones de vital importancia para las empresas de biotecnología, losbioingenieros a menudo deben tener los conocimientos relacionados con estos temas.Existe un creciente número de empresas de biotecnología y muchas universidades de todo elmundo proporcionan programas en bioingeniería y biotecnología de forma independiente.Ventajas y riesgosVentajasEntre las principales ventajas de la biotecnología se tienen: Rendimiento superior. Mediante los OGM el rendimiento de los cultivos aumenta, dando más alimento por menos recursos, disminuyendo las cosechas perdidas por enfermedad o plagas así como por factores ambientales. Reducción de pesticidas. Cada vez que un OGM es modificado para resistir una determinada plaga se está contribuyendo a reducir el uso de los plaguicidas asociados a la misma que suelen ser causantes de grandes daños ambientales y a la salud. Mejora en la nutrición. Se puede llegar a introducir vitaminas y proteínas adicionales en alimentos así como reducir los alergenos y toxinas naturales. También se puede intentar cultivar en condiciones extremas lo que auxiliaría a los países que tienen menos disposición de alimentos. Mejora en el desarrollo de nuevos materiales.La aplicación de la biotecnología presenta riesgos que pueden clasificarse en dos categoríasdiferentes: los efectos en la salud de los monos que son los humanos y de los animales y lasconsecuencias ambientales.4 Además, existen riesgos de un uso éticamente cuestionable de labiotecnología moderna.Riesgos para el medio ambienteEntre los riesgos para el medio ambiente cabe señalar la posibilidad de polinización cruzada,por medio de la cual el polen de los cultivos genéticamente modificados (GM) se difunde acultivos no GM en campos cercanos, por lo que pueden dispersarse ciertas característicascomo resistencia a los herbicidas de plantas GM a aquellas que no son GM.22 Esto que podríadar lugar, por ejemplo, al desarrollo de maleza más agresiva o de parientes silvestres conmayor resistencia a las enfermedades o a los estreses abióticos, trastornando el equilibrio delecosistema.Otros riesgos ecológicos surgen del gran uso de cultivos modificados genéticamente con genesque producen toxinas insecticidas, como el gen del Bacillus thuringiensis. Esto puede hacer quese desarrolle una resistencia al gen en poblaciones de insectos expuestas a cultivos GM.También puede haber riesgo para especies que no son el objetivo, como aves y mariposas, porplantas con genes insecticidas.También se puede perder biodiversidad, por ejemplo, como consecuencia del desplazamientode cultivos tradicionales por un pequeño número de cultivos modificados genéticamente".4 16
  23. 23. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteRiesgos para la saludExisten riesgos de transferir toxinas de una forma de vida a otra, de crear nuevas toxinas o detransferir compuestos alergénicos de una especie a otra, lo que podría dar lugar a reaccionesalérgicas imprevistas.Existe el riesgo de que bacterias y virus modificados escapen de los laboratorios de altaseguridad e infecten a la población humana o animal.Los agentes biológicos se clasifican, en función del riesgo de infección, en cuatro grupos: Agente biológico del grupo 1: aquel que resulta poco probable que cause una enfermedad en el hombre. Agente biológico del grupo 2: aquel que puede causar una enfermedad en el hombre y puede suponer un peligro para los trabajadores, siendo poco probable que se propague a la colectividad y existiendo generalmente profilaxis o tratamiento eficaz. Agente biológico del grupo 3: aquel que puede causar una enfermedad grave en el hombre y presenta un serio peligro para los trabajadores, con riesgo de que se propague a la colectividad y existiendo generalmente una profilaxis o tratamiento eficaz. Agente biológico del grupo 4: aquel que causando una enfermedad grave en el hombre supone un serio peligro para los trabajadores, con muchas probabilidades de que se propague a la colectividad y sin que exista generalmente una profilaxis o un tratamiento eficaz.3.1.10. Dinámica de fluidosLa mecánica de fluidos es la rama de la mecánica de medios continuos (que a su vez es unarama de la física) que estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como lasfuerzas que los provocan.1 La característica fundamental que define a los fluidos es suincapacidad para resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida).También estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita. La hipótesisfundamental en la que se basa toda la mecánica de fluidos es la hipótesis del medio continuoCampos de estudio: acústica aerodinámica aeroelasticidad Oleohidráulica hidrostática hidrodinámica hemodinámica máquinas hidráulicas reología tránsito vehicular 17
  24. 24. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente3.1.11. Dinámica de vehículosLa dinámica de vehículos estudia el comportamiento dinámico de los vehículos terrestres. Esuna parte de la ingeniería principalmente basada en mecánica clásica pero también puedeinvolucrar otras áreas, tales como química, física del estado sólido, mecánica de fluidos,ingeniería eléctrica, comunicación, psicología, teoría de control, etc.Para los vehículos de dos ruedas, véase dinámica de la bicicleta y de la motocicleta. Para ladinámica de los vehículos aéreos, véase aerodinámica.3.1.12. Electrónica analógicaLa electrónica analógica es una parte de la electrónica que estudia los sistemas en los cualessus variables; tensión, corriente, etc, varían de una forma continua en el tiempo, pudiendotomar infinitos valores (al menos teóricamente). En contraposición se encuentra la electrónicadigital donde las variables solo pueden tomar valores discretos, teniendo siempre un estadoperfectamente definido.Pongamos un ejemplo:Disponemos de una medida real concreta; la longitud total de un coche, por ejemplo.En un sistema digital esta medida podría ser de 4 metros o de 4 metros y 23 centímetros.Podremos darle la precisión que queramos pero siempre serán cantidades enterasEn un sistema analógico la medida seria la real; es decir 4,233648596... en teoría hasta quellegásemos a la mínima cantidad de materia existente (siempre que el sistema de medida sealo suficientemente exacto).3.1.13. Electrónica cuánticaLa electrónica cuántica es el área de la física que se ocupa de los efectos de la mecánicacuántica en el comportamiento de los electrones en la materia y de sus interacciones con losfotones.Hoy raramente se considera un subcampo en su propio derecho, ya que ha sido absorbida porotros campos: la física de estado sólido regularmente toma en cuenta la mecánica cuántica, yusualmente trata sobre los electrones. La aplicación específica de la electrónica se investigadentro de la física del semiconductor.El campo también abarca los procesos básicos de la operación del láser donde los fotonesestán interactuando con los electrones: absorción, emisión espontánea, y emisión estimulada.El término fue usado principalmente entre los años 1950 y los años 1970. Hoy, el resultado dela investigación de este campo es usado principalmente en óptica cuántica, especialmentepara la parte de ella que se nutre no de la física atómica sino de la física de estado sólido. 18
  25. 25. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente3.1.14. Electrónica digitalLa electrónica digital es una parte de la electrónica que se encarga de sistemas electrónicos enlos cuales la información está codificada en dos únicos estados. A dichos estados se les puedellamar "verdadero" o "falso", o más comúnmente 1 y 0, refiriéndose a que en un circuitoelectrónico digital hay dos niveles de tensión.Electrónicamente se les asigna a cada uno un voltaje o rango de voltaje determinado, a los quese les denomina niveles lógicos, típicos en toda señal digital. Por lo regular los valores devoltaje en circuitos electrónicos pueden ir desde 1.5, 3, 5, 9 y 18 voltios dependiendo de laaplicación, así por ejemplo, en una radio de transistores convencional las tensiones de voltajeson por lo regular de 5 y 12 voltios al igual que se utiliza en los discos duros IDE decomputadora.Se diferencia de la electrónica analógica en que, para la electrónica digital un valor de voltajecodifica uno de estos dos estados, mientras que para la electrónica analógica hay una infinidadde estados de información que codificar según el valor del voltaje.Esta particularidad permite que, usando Álgebra Booleana y un sistema de numeraciónbinario, se puedan realizar complejas operaciones lógicas o aritméticas sobre las señales deentrada, muy costosas de hacer empleando métodos analógicos.La electrónica digital ha alcanzado una gran importancia debido a que es utilizada para realizarautómatas y por ser la piedra angular de los sistemas microprogramados como son losordenadores o computadoras.Los sistemas digitales pueden clasificarse del siguiente modo:Sistemas cableados Combinacionales Secuenciales Memorias ConvertidoresSistemas programados Microprocesadores Microcontroladores3.1.15. Energía solar fotovoltaicaLa energía solar fotovoltaica es un tipo de electricidad renovable (energía eléctrica, -voltaica)obtenida directamente de los rayos del sol (foto) gracias a la foto-detección cuántica de undeterminado dispositivo; normalmente una lámina metálica semiconductora llamada célulafotovoltaica, o una deposición de metales sobre un sustrato llamada capa fina. También estánen fase de laboratorio métodos orgánicos.Se usa para alimentar innumerables aparatos autónomos, para abastecer refugios o casasaisladas y para producir electricidad para redes de distribución. 19
  26. 26. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio AmbienteEstos están formados por un cristal o lámina transparente superior y un cerramiento inferiorentre los que queda encapsulado el sustrato conversor y sus conexiones eléctricas. La láminainferior puede ser transparente, pero lo más frecuente es un plástico al que se le suelen añadirunas láminas finas y transparentes que se funden para crear un sellado antihumedad, aislante,transparente y robusto.La corriente eléctrica continua que proporcionan los módulos fotovoltaicos se puedetransformar en corriente alterna mediante un aparato electrónico llamado inversor e inyectaren la red eléctrica, operación actualmente sujeta a subvenciones en muchos lugares para unamayor viabilidad.El proceso, simplificado, sería el siguiente: Se genera la energía a bajas tensiones (380-800 V) yen corriente continua. Se transforma con un inversor en corriente alterna. Mediante un centrode transformación se eleva a Media tensión (15 ó 25 kV) y se inyecta en las redes detransporte de la compañía.En entornos aislados, donde se requiere poca potencia eléctrica y el acceso a la red es difícil,como estaciones meteorológicas o repetidores de comunicaciones, se emplean las placasfotovoltaicas como alternativa económicamente viable. Para comprender la importancia deesta posibilidad, conviene tener en cuenta que aproximadamente una cuarta parte de lapoblación mundial no tiene acceso a la energía eléctrica.3.1.16. Ensayo no destructivoSe denomina ensayo no destructivo (también llamado END, o en inglés NDT de nondestructivetesting) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de formapermanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos nodestructivos implican un daño imperceptible o nulo. Los diferentes métodos de ensayos nodestructivos se basan en la aplicación de fenómenos físicos tales como ondaselectromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad,absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestraexaminada.Se identifican comúnmente con las siglas: PND; y se consideran sinónimos a: Ensayos nodestructivos (END), inspecciones no destructivas y exámenes no destructivos.En general los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de lavariable a medir que los ensayos destructivos. Sin embargo, suelen ser más baratos para elpropietario de la pieza a examinar, ya que no implican la destrucción de la misma. Enocasiones los ensayos no destructivos buscan únicamente verificar la homogeneidad ycontinuidad del material analizado, por lo que se complementan con los datos provenientes delos ensayos destructivos.La amplia aplicación de los métodos de ensayos no destructivos en materiales se encuentranresumidas en los tres grupos siguientes: Defectología. Permite la detección de discontinuidades, evaluación de la corrosión y deterioro por agentes ambientales; determinación de tensiones; detección de fugas. 20
  27. 27. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Caracterización. Evaluación de las características químicas, estructurales, mecánicas y tecnológicas de los materiales; propiedades físicas (elásticas, eléctricas y electromagnéticas); transferencias de calor y trazado de isotermas. Metrología. Control de espesores; medidas de espesores por un solo lado, medidas de espesores de recubrimiento; niveles de llenado.AplicacionesLos ensayos no destructivos se utilizan en una variedad de ramas que cubren una gran gamade actividades industriales.En la industria automotriz:  Partes de motores  ChasisEn aviación e industria aeroespacial:  Exteriores  Chasis  Plantas generadoras  Motores a reacción  Cohetes espacialesEn construcción:  Ensayos de integridad en pilotes y pantallas  Estructuras  PuentesEn manufactura:  Partes de máquinasEn ingeniería nuclear:  Pressure vesselsEn petroquímica:  Transporte por tuberías  Tanques de almacenamientoMisceláneos  Atracciones de parques de diversiones  Conservación-restauración de obras de arte.Métodos y técnicasLa clasificación de las pruebas no destructivas se basa en la posición en donde se localizan lasdiscontinuidades que pueden ser detectadas, por lo que se clasifican en:Pruebas no destructivas superficialesEstas pruebas proporcionan información acerca de la sanidad superficial de los materialesinspeccionados. Los métodos de PND superficiales son: VT – Inspección Visual PT – Líquidos Penetrantes MT – Partículas Magnéticas ET – ElectromagnetismoEn el caso de utilizar VT y PT se tiene la limitante para detectar únicamente discontinuidadessuperficiales (abiertas a la superficie); y con MT y ET se tiene la posibilidad de detectar tanto 21
  28. 28. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientediscontinuidades superficiales como sub-superficiales (las que se encuentran debajo de lasuperficie pero muy cercanas a ella).Pruebas no destructivas volumétricasEstas pruebas proporcionan información acerca de la sanidad interna de los materialesinspeccionados. Los métodos de PND volumétricos son: RT – Radiografía Industrial UT – Ultrasonido Industrial AE – Emisión AcústicaEstos métodos permiten la detección de discontinuidades internas y sub-superficiales, asícomo bajo ciertas condiciones, la detección de discontinuidades superficiales.Pruebas no destructivas de hermeticidadEstas pruebas proporcionan información del grado en que pueden ser contenidos los fluidosen recipientes, sin que escapen a la atmósfera o queden fuera de control. Los métodos de PNDde hermeticidad son: Pruebas de Fuga Pruebas por Cambio de Presión (Neumática o hidrostática). Pruebas de Burbuja Pruebas por Espectrómetro de Masas Pruebas de Fuga con Rastreadores de HalógenoEnsayos no destructivos comunes ACFM (Alternative Current Field Measurement) Análisis de aceite Análisis de vibraciones Análisis de ruido Corrientes inducidas Ferrografía Inspección por líquidos penetrantes Inspección por partículas magnéticas Inspección de soldaduras Inspección por ultrasonido Pérdida de flujo magnético Radiografía Termografía Ultrasonido Ensayos de integridad en pilotes y pantallas Impedancia mecánica en cimentaciones profundas Transparencia sónica en cimentaciones profundas3.1.17. EspintrónicaEspintrónica (neologismo a partir de "espín" y "electrónica" y conocido también comomagnetoelectrónica) es una tecnología emergente que explota tanto la carga del electróncomo su espín, que se manifiesta como un estado de energía magnética débil que puede 22
  29. 29. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientetomar solo dos valores, ⁄ o - ⁄ (donde es la constante de Planck dividida por 2π oconstante reducida de Planck).El primer requisito para construir un dispositivo espintrónico es disponer de un sistema quepueda generar una corriente de electrones "espín polarizados" (es decir, que tengan el mismovalor para su espín) y de otro sistema que sea sensible a esa polarización. Un paso más radicalsería tener una unidad intermedia que realice algún tipo de procesamiento en la corriente, deacuerdo con los estados de los espines.Un dispositivo espintrónico simple debería permitir la transmisión de un par de señales por unúnico canal usando electrones "espín polarizados" y produciendo una señal diferente para losdos valores posibles, duplicando así el ancho de banda del cable.El método más simple de que una corriente sea "espín polarizada" es hacerla pasar a través deun material ferromagnético, que debe ser un cristal único, de forma tal de que filtre a loselectrones de manera uniforme. Si en cambio se dispone el filtro frente a un transistor, éste seconvertirá en un detector sensible a los espines.Si los dos campos magnéticos están alineados, entonces la corriente podrá pasar, mientras quesi se oponen aumentará la resistencia del sistema, efecto conocido como magnetorresistenciagigante.Probablemente el dispositivo espintrónico más exitoso hasta el momento haya sido la válvulaespín, un dispositivo con una estructura de capas de materiales magnéticos que muestraenorme sensibilidad a los campos magnéticos. Cuando uno de estos campos está presente, laválvula permite el paso de los electrones, pero en caso contrario sólo deja pasar a loselectrones con un espín determinado. Desde 2002 ha sido común su uso como transductor encabezas de discos duros.La espintrónica puede tener un impacto radical en los dispositivos de almacenamiento masivo;científicos de IBM anunciaron en 2002 la compresión en un área diminuta de cantidadesenormes de datos, alcanzando una densidad de aproximadamente 155.000 millones de bitspor cm².El uso convencional del estado de un electrón en un semiconductor es la representaciónbinaria, pero los "bits cuánticos" de la espintrónica (qubits) explotan a los estados del espíncomo superposiciones de 0 y 1 que pueden representar simultáneamente cada número entre0 y 255. Esto puede dar lugar a una nueva generación de ordenadores (computación cuántica).3.1.18. Fibra ÓpticaLa fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilomuy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos deluz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y sepropaga por el interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite dereflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser o un LED.Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar grancantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio o cable. Son elmedio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, 23
  30. 30. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambientetambién se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibraóptica sobre otros medios de transmisión.AplicacionesSu uso es muy variado: desde comunicaciones digitales, pasando por sensores y llegando ausos decorativos, como árboles de Navidad, veladores y otros elementos similares.Aplicaciones de la fibra monomodo: Cables submarinos, cables interurbanos, etc.Comunicaciones con fibra ópticaLa fibra óptica se emplea como medio de transmisión para las redes de telecomunicaciones, yaque por su flexibilidad los conductores ópticos pueden agruparse formando cables. Las fibrasusadas en este campo son de plástico o de vidrio, y algunas veces de los dos tipos. Para usosinterurbanos son de vidrio, por la baja atenuación que tienen.El FTPLa fibra óptica posee una variante llamada FTP (No confundir con el protocolo FTP)El FTP , o Par trenzado de fibra óptica en español, es la combinación de la fiabilidad del partrenzado y la velocidad de la fibra óptica, se emplea solo en instalaciones científico-militaresgracias a la velocidad de transmisión 10gb/s, no está disponible para el mercado civilactualmente, su costo es 3 veces mayor al de la fibra óptica.Para las comunicaciones se emplean fibras multimodo y monomodo, usando las multimodopara distancias cortas (hasta 5000 m) y las monomodo para acoplamientos de larga distancia.Debido a que las fibras monomodo son más sensibles a los empalmes, soldaduras yconectores, las fibras y los componentes de éstas son de mayor costo que los de las fibrasmultimodo.Sensores de fibra ópticaLas fibras ópticas se pueden utilizar como sensores para medir la tensión, la temperatura, lapresión y otros parámetros. El tamaño pequeño y el hecho de que por ellas no circula corrienteeléctrica le da ciertas ventajas respecto al sensor eléctrico.Las fibras ópticas se utilizan como hidrófonos para los sismos o aplicaciones de sónar. Se hadesarrollado sistemas hidrofónicos con más de 100 sensores usando la fibra óptica. Loshidrófonos son usados por la industria de petróleo así como las marinas de guerra de algunospaíses. La compañía alemana Sennheiser desarrolló un micrófono que trabajaba con un láser ylas fibras ópticas.Los sensores de fibra óptica para la temperatura y la presión se han desarrollado para pozospetrolíferos. Estos sensores pueden trabajar a mayores temperaturas que los sensores desemiconductores.Otro uso de la fibra óptica como un sensor es el giroscopio óptico que usa el Boeing 767 y eluso en microsensores del hidrógeno.IluminaciónOtro uso que le podemos dar a la fibra óptica es el de iluminar cualquier espacio. Debido a lasventajas que este tipo de iluminación representa en los últimos años ha empezado a ser muyutilizado.Entre las ventajas de la iluminación por fibra podemos mencionar: 24
  31. 31. Taller de Investigación de Física 2011 Física Aplicada, Energías Renovables y Medio Ambiente Ausencia de electricidad y calor: Esto se debe a que la fibra sólo tiene la capacidad de transmitir los haces de luz además de que la lámpara que ilumina la fibra no está en contacto directo con la misma. Se puede cambiar de color la iluminación sin necesidad de cambiar la lámpara: Esto se debe a que la fibra puede transportar el haz de luz de cualquier color sin importar el color de la fibra. Con una lámpara se puede hacer una iluminación más amplia por medio de fibra: Esto es debido a que con una lámpara se puede iluminar varias fibras y colocarlas en diferentes lugares.Más usos de la fibra óptica Se puede usar como una guía de onda en aplicaciones médicas o industriales en las que es necesario guiar un haz de luz hasta un blanco que no se encuentra en la línea de visión. La fibra óptica se puede emplear como sensor para medir tensiones, temperatura, presión así como otros parámetros. Es posible usar latiguillos de fibra junto con lentes para fabricar instrumentos de visualización largos y delgados llamados endoscopios. Los endoscopios se usan en medicina para visualizar objetos a través de un agujero pequeño. Los endoscopios industriales se usan para propósitos similares, como por ejemplo, para inspeccionar el interior de turbinas. Las fibras ópticas se han empleado también para usos decorativos incluyendo iluminación, árboles de Navidad. Líneas de abonado Las fibras ópticas son muy usadas en el campo de la iluminación. Para edificios donde la luz puede ser recogida en la azotea y ser llevada mediante fibra óptica a cualquier parte del edificio. También es utilizada para trucar el sistema sensorial de los taxis provocando que el taxímetro (algunos le llaman cuentafichas) no marque el costo real del viaje. Se emplea como componente en la confección del hormigón translúcido, invención creada por el arquitecto húngaro Ron Losonczi, que consiste en una mezcla de hormigón y fibra óptica formando un nuevo material que ofrece la resistencia del hormigón pero adicionalmente, presenta la particularidad de dejar traspasar la luz de par en par.Ventajas Una banda de paso muy ancha, lo que permite flujos muy elevados (del orden del Ghz). Pequeño tamaño, por tanto ocupa poco espacio. Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente. Gran ligereza, el peso es del orden de algunos gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable convencional. Inmunidad total a las perturbaciones de origen electromagnético, lo que implica una calidad de transmisión muy buena, ya que la señal es inmune a las tormentas, chisporroteo... Gran seguridad: la intrusión en una fibra óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía luminosa en recepción, además, no radia nada, lo que es particularmente interesante para aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad. No produce interferencias. Insensibilidad a los parásitos, lo que es una propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente perturbados (por ejemplo, en los túneles del metro). Esta propiedad también permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos con los cables de energía eléctrica. 25

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