CAMARAS DE ENSAYOS CLIMATICOS Y DE ENVEJECIMIENTO AMBIENTAL ACELERADO
PARA REPRODUCCION Y SIMULACION EN LABORATORIO DE CLIMAS NATURALES O ARTIFICIALES
DISEÑO, INVESTIGACION Y DESARROLLO DESDE 1967

viernes, 30 de septiembre de 2016

Corrosion microbiana: Bacterias corrosivas en aeronautica militar.

Curiosamente, en contra de lo que cabría pensar, incluso en las condiciones más desfavorables para los metales expuestos a condiciones corrosivas tales como el ambiente marino al que se suelen someter la industria aeronáutica militar que opera sobre portaaviones, existe otro tipo de peligro de corrosión que viene de la actividad microbiana; nos referimos a la corrosión por bacterias. En este sentido, la Fuerza Aérea Norteamericana no podía ser una excepción.

Imagen: USAF 
La USAF invierte alrededor de 6.000 millones de dólares anuales para combatir la corrosión de sus aviones de guerra, de los cuales, 1.200 son imputables a la actividad microbiana.
De todas las causas derivadas de la biocorrosión, los biocombustibles son factores que influyen en la proliferación de microorganismos capaces de desarrollar una actividad electroquímica de efectos corrosivos.
Las medidas preventivas pasan por procedimientos de Descontaminación Biológica mediante vapor a presión, el cual, a una temperatura de  80ºC, es capaz de eliminar la actividad bacteriana responsable de la corrosión. Este mismo procedimiento ya lo emplea rutinariamente la fuerza aérea norteamericana en contiendas que puedan hacer sospechar el uso de armas bacteriológicas.
Fuente: Popular Mechanics

miércoles, 28 de septiembre de 2016

Phobic2ice: Tecnologia aeronautica contra el hielo.

La formación de hielo durante el vuelo en aviónica representa un grave problema que persiste desde la propia existencia de la navegación aérea por los riesgos que ello ha conllevado siempre.
 
Algunos tenemos experiencias, no tan lejanas, de haber sufrido aterrizajes forzosos en aviones de hélice como consecuencia de la formación de hielo en las alas. Y es que el hielo, no solo puede afectar a la aerodinámica de la aeronave, sino también al correcto funcionamiento de los sistemas de control con resultados fatales.
El problema ha llevado a diversos grupos de investigación públicos y privados a estudiar medios para evitar dicho problema. De hecho existen recubrimientos anti-hielo, sistemas de calentamiento controlado, etc., etc.

Imagen: NASA
En esta línea de investigación, cabe destacar la existencia del proyecto europeo Phobic2ice (Super Ice Phobic Surfaces to Prevent Ice Formation on Aircraft), en el cual participan en España entidades como el Instituto de Técnica Aeroespacial (INTA) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), además de otras entidades internacionales, tales como Airbus AGI (Alemania), las Universidades de Concordia y la Politécnica de Montreal (Canadá), centros tales como Plasmoionique, DEMA,  Pratt & Withney, y Tecpar  (Polonia).
La participación de INTA es fruto de la experiencia adquirida en el proyecto español de I+D+I,  “HELADA”  (Recubrimientos contra la Formación de Hielo y la Erosión en Elementos Aerodinámicos de Aeronaves), precisamente encaminado al estudio de recubrimientos hielofóbicos  resistentes a la formación de hielo (anti-icing), experimentado con el avión español CASA-212.
Es destacar que para simular a escala de laboratorio la formación de hielo en las aeronaves, existen los túneles de viento aerodinámicos, capaces de reproducir las condiciones climatológicas de vuelo más adversas que se pueden encontrar. A tal efecto, existen centros de referencia nacionales acreditados ENAC, así como otros semejantes públicos y privados en diversos países.
Fuentes: INTA, CSIC, Phobic2ice

lunes, 26 de septiembre de 2016

Galeria climatica CETEMET: Estacion oficial de ensayos ATP.

El Túnel de Frío de CETEMET es reconocido por la UNECE como Estación Oficial a nivel internacional.

A través de UNECE, Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa, esta instalación ubicada en Linares ha sido incluida en la exclusiva lista mundial de Estaciones Oficiales de Ensayos ATP.
El Túnel de Frío del Centro Tecnológico Metalmecánico y del Transporte, CETEMET, ha sido reconocido por la UNECE, Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa, como Estación Oficial a nivel internacional para realizar ensayos ATP (Acuerdo Internacional de Transporte de Mercancías Perecederas). Se trata de una normativa que permite garantizar la cadena del frío en el transporte de vehículos perecederos para preservar la idoneidad del producto alimentario al consumidor final.
En este sentido, el Túnel de Frío de CETEMET es la única instalación de la zona sur de España que forma parte de la lista mundial de Estaciones Oficiales del ámbito ATP, donde solo se encuentran Linares y Getafe como representantes homologados españoles.
Según Patricio Lupiáñez, presidente de CETEMET, “tras conseguir la acreditación ENAC y la autorización del Ministerio de Industria, Energía y Turismo como entidad competente para acreditar nuevos prototipos de vehículos o para verificar los que ya están en servicio, este reconocimiento supone la consolidación internacional de este Centro Tecnológico después de varios años de dedicación, esfuerzo y trabajo en I+D+i”.
Más ventajas y competitividad internacional
Además del afianzamiento del Centro, la inclusión del Túnel de Frío de CETEMET en la lista internacional de Estaciones Oficiales implica una serie de beneficios para el sector a nivel local, regional y nacional. Se trata de un nuevo emplazamiento a disposición del tejido empresarial nacional, así como de países cercanos, para caracterizar la capacidad de aislamiento térmico de sus productos y verificar su Calidad.
De esta manera, el nuevo punto de Linares en el mapa mundial incrementa los medios y recursos de las empresas a la hora de llevar a cabo la comprobación de sus vehículos, que deben estar cada vez más preparados ante las exigencias del mercado y de controles reglamentarios. Además, a partir de ahora, CETEMET va a poder participar y concurrir en foros técnicos y mesas de debate internacionales que potenciará la investigación y el conocimiento en la región.
Se trata de una mejora en el ámbito de la I+D+i española que dinamizará la actividad empresarial con la presencia de entidades nacionales e internacionales en la zona. Además, este hecho intensifica los controles de seguridad, tanto en el sector transporte como en el ámbito alimentario, ya que supone una garantía de calidad para el consumidor de alimentos perecederos.
Galería Climática
El Túnel de Frío es la principal área de ensayos que ofrece la Galería Climática de CETEMET, pero no la única, ya que esta instalación también realiza ensayos ferroviarios (alrededor de 320 metros cuadrados). Además, simula condiciones climáticas extremas en un amplio rango de vehículos como turismos, camiones, autobuses, trenes e incluso tranvías. Asimismo, se han realizado ensayos textiles para evaluar su resistencia en condiciones extremas, e incluso a contenedores marítimos.

La Galería Climática alberga equipamiento específico para ensayar con vientos de hasta 120 km/h y temperaturas de 0 a 50ºC, y en diferentes condiciones de humedad relativa y radiación solar. Tiene un volumen útil de ensayo de 8 metros de ancho, 6 metros de alto y hasta 25 metros de largo.
Además, la Galería de Linares cuenta con la acreditación ENAC (Entidad Nacional de Acreditación) según los criterios establecidos en la Norma UNE EN ISO/IEC 17025:2005 como instalación competente para la realización de ensayos ATP a vehículos.
La Estación Oficial de Ensayos permite investigar y evaluar sistemas tan variados como la climatización del habitáculo de los vehículos, la refrigeración de los motores, la resistencia al viento de estructuras metálicas (carpas o paneles solares) y la capacidad aislante en vehículos isotermos.
Sobre CETEMET
CETEMET es la Fundación Centro Tecnológico Metalmecánico y del Transporte, ubicada en el Parque Empresarial Linarejos de Linares (Jaén). Su objetivo principal es promover la innovación y el desarrollo económico de las empresas del sector.
El Centro Tecnológico basa su estrategia en apoyar y estimular todos los procesos de innovación y desarrollo tecnológico con el objetivo de impulsar a la industria metalmecánica hacia mejores cotas de competitividad industrial.
CETEMET se encuentra inscrito dentro del Registro de Calificación de Agentes del Sistema Andaluz del Conocimiento y como Centro Tecnológico Nacional.
Fuente: Cetemet  (Centro Tecnológico Metalmecánico y del Transporte).

domingo, 25 de septiembre de 2016

Avances en ciencia de materiales, energia y biologia molecular.

Una nueva técnica de microscopía toma imágenes con resolución atómica de la estructura de sales disueltas en agua.

- La técnica, desarrollada por el CSIC, muestra que la sal común disuelta en agua cerca de una superficie tiene un comportamiento líquido y sólido simultáneamente.

- Los resultados del estudio podrían servir para obtener nuevos métodos para acumular energía y en nanomedicina. 
Imagen con resolución atómica de un volumen de sal disuelta en agua cerca de una superficie sólida.
Un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado una nueva técnica de microscopía de fuerzas en tres dimensiones que permite tomar imágenes con resolución atómica de la organización y estructura de sales disueltas en agua. Los resultados del estudio, publicado en la revista Nature Communications, podrían aplicarse en diversos campos científicos como la ciencia de materiales, la energía y la biología molecular.
“Esta técnica rompe un paradigma existente en microscopía de fuerzas que establece que la resolución atómica sólo se obtiene sobre superficies planas, es decir, en dos dimensiones. La nueva técnica muestra imágenes con resolución atómica en un volumen tridimensional. Esta técnica nos ha permitido observar que en la proximidad de una superficie sólida, la sal común se organiza con una estructura que presenta de forma simultánea propiedades de un sólido y de un líquido. Es la primera vez que se observa este tipo de comportamiento”, explica el investigador del CSIC Ricardo García, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid.
El método desarrollado proporciona imágenes de cómo se organizan los átomos de sales electrolíticas disueltas en agua como la sal común (cloruro de sodio) o el cloruro de potasio en la proximidades de una superficie. Las imágenes muestran que en las proximidades de una superficie sólida y por debajo de la concentración de saturación, los átomos de sodio y cloro se organizan con una estructura diferente a su estructura cristalina.
“Hemos podido observar que la sal común se organiza con una estructura que presenta de forma simultánea propiedades de un sólido y de un líquido (la elevada movilidad de los iones y las moléculas el agua). Esta técnica puede tener aplicaciones en el desarrollo de nuevos métodos para acumular energía y en nanomedicina para entender a nivel molecular la interacción entre medicamentos y proteínas.
La investigación está financiada por la European Science Foundation, proyecto 3DNanoMech, destinado para diseñar y construir un método de microscopía de fuerzas de alta velocidad para caracterizar con resolución atómica y molecular intercaras sólido-liquido.
Fuente: CSIC 15/07/2016 
Daniel Martín-Jiménez, Enrique Chacón, Pedro Tarazona, y Ricardo García. Atomically-resolved three-dimensional structures of electrolyte aqueous solutions near a solid surface. Nature Communications. DOI: 10.1038/NCOMMS12164

sábado, 24 de septiembre de 2016

Asfalto compuesto resistente al envejecimiento climatico.

Una  investigación desarrollada por Instituto Tecnológico del Plástico (AIMPLAS), en colaboración con Acciona Infraestructuras, la Dirección General de Carreteras de la Comunidad de Madrid y bajo la coordinación de la Universidad de Cantabria, dentro del proyecto POLYMIX, ha permitido desarrollar un novedoso asfalto con altas prestaciones de resistencia al envejecimiento climático.
Imagen: Asefma.

Según ha indicado el centro tecnológico, se trata de un asfalto a cuya composición se han añadido, de forma independiente, neumáticos fuera de uso (NFU), tapones de polipropileno (PP), envases de polietileno y perchas de poliestireno.
La mezcla ha sido ya experimentada en un tramo de carretera de dos kilómetros en la M-300 de Alcalá de Henares con extraordinarios resultados.
Según ha informado AIMPLAS, a la resistencia ambiental se suma una serie de respuestas favorables frente a las agresiones tales como la fatiga termomecánica del firme frente a los choques térmicos en condiciones extremas.
El estudio de viabilidad técnica y económica concluye que gracias a estos novedosos componentes las mezclas podrían fabricarse con un menor espesor por sus propiedades mejoradas, y reducir de esta forma el coste de producción.
Respecto a las ventajas de este asfaltado alternativo, AIMPLAS asegura que reduce el volumen de materia prima empleada en su fabricación, como los áridos naturales, y proporciona además nuevas vías de reutilización para grandes volúmenes de residuos plásticos a través de un método sencillo que se puede incorporar a cualquier planta asfáltica.
De esta manera, si su implantación se extendiera a todo el territorio nacional los residuos se podrían consumir prácticamente donde se generan, y se obtendrían además unas carreteras más sostenibles con un menor impacto ambiental,
Los resultados del proyecto de tecnología viaria POLYMIX (LIFE10 ENV/ES/000516), financiado con fondos europeos a través del programa Life+, han sido medidos mediante una serie de ensayos de monitorización realizados por el Centro de Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) del Ministerio de Fomento.
Es de destacar que los ensayos de este nuevo producto asfáltico se han ensayado en cámaras climáticas de simulación ambiental y envejecimiento climático acelerado bajo condiciones de frio, calor, humedad, lluvia, radiaciones solares UV y ozono.
Fuente: AIMPLAS.

miércoles, 21 de septiembre de 2016

Ensayos climaticos extremos. Test run-in.

Cuando hablamos de ensayos run-in, nos estamos refiriendo a las pruebas funcionales a las que se someten los mecanismos, sistemas y automatismos, cuando desempeñan sus funciones en las condiciones de servicio para las cuales fueron diseñados.
 
Cuando estos elementos están sometidos a condiciones climatológicas adversas, resulta imprescindible evaluar la resistencia de los mismos y su comportamiento en el tiempo bajo dichas condiciones. Para ello se utilizan las cámaras climáticas de laboratorio.

Imagen: NASA.
Las cámaras climáticas para ensayos run-in son capaces de simular condiciones tanto naturales como artificiales de piezas empleadas en motores de automoción, tecnología aeroespacial y aeronáutica, submarina, etc., bajo las cuales se han de soportar variables ambientales tales como temperaturas ultracriogénicas, choques térmicos repetitivos desde 850ºC hasta -190ºC y viceversa, atmósferas exentas de oxígeno, tormentas de arena, vientos huracanados, ambientes contaminados, gases tóxicos, corrosivos, atmósferas con altas concentraciones de ozono, bajas y altas presiones, etc., y a su vez, sometiendo a los aparatos a fatiga mecánica por efecto de vibraciones, sacudidas, esfuerzos de tracción, compresión y torsión, o combinaciones de todas ellas.
Cada día leemos en los medios el envío al espacio, a la Luna, Marte, asteroides, etc., de sistemas robóticos, sondas, satélites, telescopios, exploradores, etc., de elevadísimo coste, con la misión de cumplir misiones muy complejas en las cuales intervienen grupos de científicos con alta dedicación e implicación económica, tecnológica y científica de alto valor para la humanidad. ¿Imaginan que todos dichos esfuerzos fracasaran por no haber experimentado previamente su comportamiento y respuesta frente a las climatologías adversas presentes en cada entorno?
Solo con las cámaras climáticas es posible asegurar que cuando dichos instrumentos estén trabajando en sus destinos, en condiciones reales, resistan las condiciones extremas para los cuales fueron diseñados.

martes, 20 de septiembre de 2016

Corrosion por transicion termica en aceros inoxidables.

Cuando en la industria metalúrgica los constructores de equipamientos científicos y de mecánica de precisión o de estructuras metalúrgicas sensibles (como es el caso de la construcción naval), hablamos de la corrosión de las soldaduras, nos estamos refiriendo a la soldadura de los aceros inoxidables debido a la vulnerabilidad de las áreas contiguas a las uniones soldadas por efecto del calor frente a los condiciones ambientales químicamente activas, tales como los climas marinos o ambientes artificiales químicamente activos.
 
Efectivamente en las proximidades de los cordones de soldadura y otros tipos de uniones, aunque se suelde mediante gas Argón y se empleen electrodos de acero al molibdeno, las elevadas temperaturas producen ligeros cambios en las estructuras metalográficas haciéndolas más sensibles frente a la corrosión, especialmente si el proceso se realiza descuidadamente.

Las áreas debilitadas se denominan zonas de transición y tienen un tamaño medio de aproximadamente un centímetro de afectación.

El mayor peligro existente en estas zonas es la presencia de partículas de acero al carbono procedentes de las mecanizaciones de materiales férricos. Es por ello muy importante trabajar en recintos destinados solo a acero inoxidable y limpiar las partes de unión cuidadosamente antes de realizar las soldaduras.
Una técnica empleada en las cámaras destinadas a trabajar con sustancias corrosivas, consiste en realizar las soldaduras en pliegue, con el fin de aislar las zonas de transición. Es el caso de las cámaras de ensayos de corrosión acelerada por niebla salina. Esto mismo debería ser extensible a la metalúrgica de aplicación naval o de procesos químicos.
Si el proceso de soldadura de los aceros inoxidables tales como el AISI 316L se realiza profesionalmente, la resistencia a la corrosión es excelente, incluso en el caso de presencia de ácidos diluidos tales como ClH y SO4H2 y de soluciones con alto contenido en ClNa.
Si además se dota a las estructuras de tratamientos adicionales, la estabilidad puede ser de muy alta fiabilidad frente a la corrosión.

sábado, 17 de septiembre de 2016

Invar: Aleacion estable a los choques termocriogenicos.

La aleación conocida por Invar, también denominada FeNi36, o Nivarox, es una aleación de hierro (64%) y níquel (36%), y cantidades variables de manganeso,  carbono y cromo.
Por su bajo coeficiente de dilatación se emplea en componentes de elevadas solicitaciones funcionales y en la fabricación de piezas de alta precisión.
La aleación Invar fue desarrollada por Charles Édouard Guillaume en 1896, obteniendo por ello el premio Nobel de Física en 1920. En el mismo año también inventó una aleación de composición parecida, que llamó Elinvar, caracterizada por poseer un módulo de elasticidad de elevada estabilidad frente a los choques térmicos.
Cuando la temperatura sube, la aleación adopta gradualmente la configuración no ferromagnética. La contracción de volumen debido al paso de la configuración magnética en la configuración no ferromagnética es compensada por la expansión térmica natural del material, de modo que el volumen total se mantiene más o menos constante. Por encima de la temperatura de Curie del material, que es 280 ° C, el ferromagnetismo desaparece y el material se expande normalmente.
Por todo lo dicho, el interés de esta aleación es evidente a temperaturas criogénicas.

viernes, 16 de septiembre de 2016

El test ciclico de choque termico en la tecnologia aeroespacial.

En la tecnología aeronáutica y aeroespacial, la realización de ensayos de simulación climática es imprescindible la evaluación prematura de fallos funcionales por fatiga de aquellos elementos, componentes y sistemas cuya fiabilidad es vital para garantizar la fiabilidad de los proyectos. Hablamos de los test normalizados de ciclado térmico acelerado ESS, HALT y HASS. 

Para este cometido, las cámaras climáticas de ciclado térmico acelerado, son esenciales porque permiten determinar en el laboratorio la fiabilidad de los equipamientos que habrán de ser sometidos a condiciones funcionales extremas.
 
Las compañías Boeing y Airbus ya han remitido directivas a sus proveedores, colaboradores y subcontratistas avisándoles de que van a hacer un uso masivo de esa tecnología para aumentar la fiabilidad de los componentes del 787 Dreamliner (Boeing), y del A-350 (Airbus) y de los modelos posteriores que fabriquen. Todo ello es extensivo a la industria auxiliar aeronáutica tal como CASA, INTA, INDRA, ITP, etc., etc.
A nivel internacional las denominaciones empleadas más habituales son:
ESS: Environmental Stress Screaming.
HALT: Highly Accelerated Life Test.
HASS: Highly Accelerated Stress Screen.
De lo que se trata es de someter a los equipos, componentes, sistemas y automatismos, a la realización de pruebas funcionales simultaneadas con choques térmicos repetitivos de alto gradiente variable (en función de la aplicación), de manera que a escala de laboratorio podamos determinar la vida esperada del producto y su fiabilidad en las condiciones climáticas más extremas.
Para ello, las cámaras de simulación son capaces de generar gradientes térmicos de hasta 100ºC/min, entre -190ºC y +500ºC y viceversa, con permanencias y repeticiones sistemáticas, recreando simultáneamente las solicitaciones funcionales de los sistemas y elementos vitales. Además, en cortos espacios de tiempo, es posible determinar el estado en que se encontraría el equipo tras los largos periodos de vida esperada (horas por años de uso), tras el stress o fatiga acumulada sufrida.
Sin este tipo de pruebas, hubiese sido imposible que un robot tal como el Curiosity estuviera emitiendo informes científicos a la NASA desde el planeta Marte, desde hace ya tanto tiempo.

jueves, 15 de septiembre de 2016

Algas unicelulares: Biosensores para diseñar nanomateriales.

Las nanopartículas de plata son uno de los nanomateriales más usados: poseen propiedades bactericidas que las hacen muy útiles en la fabricación de muchos productos de consumo, desde textiles hasta material quirúrgico y suplementos alimentarios. Pero en la escala nanométrica las pruebas toxicológicas habituales pueden no ser suficientes. 

Ahora se ha comprobado que las algas pueden actuar como biosensores para detectar la toxicidad de estas nanopartículas de plata, según un trabajo realizado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology. El estudio se publica en la revista Environmental Science & Technology. 

Imagen: The desmid Clostarium. Por Derek Keast.

“El objetivo del estudio ha sido identificar los mecanismos de toxicidad de los nanomateriales cuando entran en contacto con organismos vivos”, según explica el investigador del CSIC Enrique Navarro, del Instituto Pirenaico de Ecología. El interés de este trabajo radica en el uso de algas unicelulares (Chlamydomonas reinhardtii ) como sensores biológicos. “Las algas serían capaces de detectar fenómenos que, de otro modo, serían indetectables utilizando las técnicas de análisis químicos habituales”, señala Navarro.
Las nanopartículas de plata tienen un reconocido efecto bactericida debido a la liberación de plata soluble. “Se puede comparar el funcionamiento de las nanopartículas con el de los difusores automáticos que usamos en los hogares, para liberar fragancias o insecticidas. De ese modo, tendríamos millones de difusores, muy pequeños, repartidos, por ejemplo, en un tejido”, explica el investigador. Cada uno de estos “difusores” liberaría una pequeñísima cantidad de plata que inhibiría el crecimiento de las bacterias a su alrededor.
“En este trabajo hemos estudiado cómo diferentes recubrimientos químicos, aplicados en la superficie de las nanopartículas de plata, modificaban el efecto tóxico sobre las algas. Para ello, hemos utilizado nueve de los compuestos químicos más empleados en la actualidad; compuestos como la gelatina, el lactato, el citrato, carbonatos…, etc.”, detalla Navarro.
Debido a la escala nanométrica a la que están estructurados, de 10-9 metros [un nanómetro es a un metro lo que una avellana al planeta Tierra], los nanomateriales manifiestan propiedades nuevas o potenciadas respecto a las que muestran a escala habitual. Este hecho los convierte en aditivos muy interesantes para productos de consumo, a los que añaden nuevas propiedades o características. En el caso de las nanopartículas de plata, al formar parte de muchos productos de consumo, es previsible que acaben por liberarse a los ecosistemas, donde muchos de sus posibles efectos son todavía desconocidos.
“Hay que tener en cuenta, sin embargo, que en los sistemas naturales difícilmente se alcanzan concentraciones de plata como las utilizadas en estos estudios. Además, las numerosas sustancias presentes en las aguas naturales pueden unirse a la plata, reduciendo así la cantidad de plata que podría ser incorporada por los organismos”, añade Navarro.
Este trabajo abre nuevas vías para el diseño de nanomateriales más eficaces. “A partir de este estudio se podrá mejorar el diseño de nuevos materiales basados en la plata, mejorando su eficacia o alargando su vida útil como biocida”, subraya el investigador.
Fuente: Instituto Pirenaico de Ecología.
Navarro, Enrique; Wagner, Bettina; Odzak, Niksa; Sigg, Laura; Behra, Renata. Effects of differently coated silver nanoparticles on the photosynthesis of Chlamydomonas reinhardtii. Environmental Science & Technology (2015). Doi: 10.1021/acs.est.5b01089

miércoles, 14 de septiembre de 2016

Clasificaciones climaticas por temperatura. Microclimas.

En función de la temperatura, los diferentes tipos de climas en nuestro planeta se clasifican en tres grupos: Climas cálidos, climas templados y climas fríos.

CLIMAS CALIDOS
• Clima ecuatorial (región amazónica, parte oriental de Panamá, Península de Yucatán, centro de África, occidente costero de Madagascar, sur de la Península de Malaca e Insulindia).
• Clima tropical (Caribe, Llanos y costas de Colombia, Costa Rica y Venezuela, costa del Ecuador, costa norte del Perú, la mayor parte del este de Bolivia, noroeste de Argentina, oeste de Paraguay, centro y sur de África, sudeste asiático, norte de Australia, sur y parte del centro de la India, la Polinesia etc. y la costa surcentral del Pacífico de México).
• Clima subtropical árido (suroeste de América del Norte, norte y suroeste de África, oriente medio, costa central y sur del Perú, norte de Chile, centro de Australia). Se ubica entre los climas desérticos subtropicales y las franjas de clima mediterráneo, del cual se distingue por una pequeña diferencia en cuanto a la lluvia recibida.
• Clima desértico y semidesértico, este último también llamado clima estepario, se ubican en el interior de los continentes en la zona templada (Asia Central, centro-oeste de América del Norte, Mongolia, norte y oeste de China).
CLIMAS TEMPLADOS
Los climas templados son los propios de latitudes medias, y se extienden entre los paralelos 30 grados y 70 grados aproximadamente. Su carácter procede de los contrastes estacionales de las temperaturas y las precipitaciones, y de una dinámica atmosférica condicionada por los vientos del oeste. Las temperaturas medias anuales se sitúan alrededor de los 15 °C y las precipitaciones van de 300 a más de 1000 mm anuales, dependiendo de factores como la exposición del relieve a los vientos y a la insolación, la distancia al mar o continentalidad y otros.
Dentro de los climas templados distinguimos dos grandes conjuntos: los climas subtropicales, o templados-cálidos, y los climas templados propiamente dichos, o templados-fríos. A su vez, dentro de cada uno de esos grandes conjuntos se engloban varios subtipos climáticos.
• Clima subtropical húmedo (sudeste de Estados Unidos y Australia, sur de China, noreste de Argentina, sur de Brasil y Uruguay, norte de la India y Pakistán, Japón y Corea del Sur).
• Clima mediterráneo (zona del Mediterráneo, California, centro de Chile, sur de Sudáfrica, suroeste de Australia)
• Clima oceánico o atlántico (zona atlántica europea, costas del Pacífico del noroeste de Estados Unidos y de Canadá, sureste de Australia, Nueva Zelanda, sur de Chile, costa de la Provincia de Buenos Aires, Argentina.
• Clima continental (centro de Europa y China y la mayor parte de Estados Unidos, norte y noreste de Europa, sur y centro de Siberia, Canadá y Alaska)
CLIMAS FRIOS
• Climas polares (al norte del Círculo Polar Ártico y al sur del Círculo Polar Antártico)
• Clima de montaña (en montañas altas)
MICROCLIMAS
Un microclima es un clima local de características distintas a las que están en la misma zona en que se encuentra. El microclima es un conjunto de valores meteorológicos que caracterizan un contorno o ámbito reducido y que se diferencia de los que existen en su entorno.
Los factores que lo componen son la topografía, temperatura, humedad, altitud, latitud, insolación y la cobertura vegetal.
Ejemplos de microclimas son:
• Clima urbano: Es un tipo de microclima originado por el calentamiento del aire por las actividades domésticas de tipo urbano, la industria, el transporte, la calefacción y otras causas. También produce un clima más seco y con mayores extremos meteorológicos.
• Incendios: (Tormenta ígnea). El lugar donde se producen incendios forestales suele tener unos efectos similares a los de los climas urbanos debido al calentamiento del aire en esos lugares.
• Erupciones: las erupciones volcánicas pueden producir lluvias torrenciales, nubes de polvo y agua, con tormentas eléctricas producidas por el ascenso violento de aire con gases y vapor muy calientes.
A efectos de investigación científica, tanto los diversos climas, como los microclimas mencionados, se pueden recrear a escala de laboratorio, mediante las cámaras climáticas de simulación.

Influencia de la temperatura en la absorcion hidrica vegetal.

Una investigación de la UCO y el IAS observa que, a menor temperatura, los árboles tienen más dificultad para adquirir recursos hídricos.
 
El agua es un recurso esencial en las plantas. Absorbida por las raíces, traslada nutrientes y otras substancias por un sistema vascular central hasta ser evacuada por las hojas. Además, contribuye a convertir el dióxido de carbono en oxígeno en la fotosíntesis. Sin embargo, en zonas de clima mediterráneo, el agua puede ser un bien escaso, por lo que muchos cultivos tienen que recurrir al riego para cubrir sus necesidades hídricas. Una investigación de la Universidad de Córdoba (UCO) y del Instituto de Agricultura Sostenible (IAS) ha observado que la temperatura del suelo influye en la forma en la que la planta adquiere este recurso. 

En los meses más fríos, la capacidad de absorción de agua por las raíces se reduce produciendo síntomas de marchitez en la planta aun cuando existe en el suelo suficiente agua para satisfacer las demandas de la planta.
Imagen: IG (CSIC).
El trabajo forma parte de una tesis recientemente defendida en la UCO, en la que se desarrolló un modelo para olivos y almendros. En un modelo los árboles se transforman en fórmulas matemáticas. Esta recreación sirve para comprender cómo se comportará la planta si se varían las condiciones que las afectan, una de las más importantes, la adquisición de agua. “Mediante esta estrategia, podemos pronosticar el comportamiento de estos cultivos y ofrecer, por ejemplo, soluciones adaptadas a las necesidades de los productores para incrementar la eficiencia de sus explotaciones”, explica el investigador Omar García Tejera, autor de la mencionada tesis doctoral, defendida el 22 de julio de 2016 y dirigida por de Luca Testi, del Instituto de Agricultura Sostenible (IAS-CSIC), y Francisco Villalobos, del Departamento de Agronomía de la UCO.
Los resultados del estudio de la interacción de la temperatura del suelo y la actividad de las raíces, publicados por el equipo científico conjunto de la UCO y el IAS en Tree Physiology, muestran que existe una reducción de la capacidad de absorción del sistema radical cuando éste es sometido a bajas temperaturas (menores a 15 o). En la misma publicación se observa que dicha reducción no está asociada a cambios en la viscosidad del agua con la temperatura, sino que posiblemente tengan que ver con modificaciones de los tejidos que componen la raíz.
Los resultados derivados de este trabajo ponen de manifiesto la necesidad de indagar en los aspectos relacionados con la fisiología de los sistemas radicales si se quiere tener una visión global del comportamiento del árbol bajo distintas condiciones. El trabajo ha sido desarrollado en olivos y almendros.
Un sistema complejo
El trabajo de modelización entiende al vegetal como un sistema complejo. Este enfoque convierte en inputs condiciones que afectan al desarrollo de la planta como el clima, la humedad y el tipo de suelo; y en outputs valores tales como el agua transpirada por las hojas o la fotosíntesis. La modelización ayuda a comprender mejor el sistema de absorción y transpiración de las plantas, por lo que ofrece respuestas que pueden ayudar a mejorar los rendimientos de los cultivos, especialmente cuando el agua escasea.
“Al desarrollar un modelo, podemos jugar con las variables que afectan a los procesos de transpiración y fotosíntesis y observar cómo se comportaría un olivo o un almendro si variamos su régimen hídrico por medio de un sistema de regadío o si lo plantáramos en una zona u otra del planeta con climas diferentes”, indica el investigador. De esta manera, se dan soluciones a necesidades de los productores: desde el agua a destinar para cada ejemplar al tamaño de copa más eficiente para obtener los mejores rendimientos.
Modelización de plantas
La modelización de plantas tiene sus orígenes en los años 70, explica García Tejera. Entonces, grupos de investigación de Estados Unidos y Países Bajos comenzaron a idealizar el comportamiento de cereales a través de fórmulas matemáticas. En el contexto de la Guerra Fría, esta información tenía un alto valor estratégico, ya que EEUU podía calcular las cosechas en la Unión Soviética y, si era necesario, intervenir en el precio de mercado del trigo para perjudicar a su enemigo.
Los modelos matemáticos son recreaciones de la realidad. Sin embargo, como advirtió el estadístico británico George Edward Pelham Box, los desarrolladores son conscientes de que, aunque no son fieles al cien por cien, sí muy efectivos para la búsqueda de soluciones: “En esencia, todos los modelos están equivocados, pero algunos son útiles”, estableció Box en un aforismo, no sin cierta sorna.
Fuente: UCO 
Omar García-Tejera, Álvaro López-Bernal, Francisco J. Villalobos, Francisco Orgaz and Luca Testi. ‘Effect of soil temperature on root resistance: implications for different trees under Mediterranean conditions’. Tree Physiol (2016). doi: 10.1093/treephys/tpv126.

lunes, 12 de septiembre de 2016

El bromo y la destrucción de la capa de ozono.

La destrucción de la capa de ozono se asocia generalmente a la emisión de compuestos antropogénicos, como CFCs y Halones, que son transportados hasta la estratosfera, la región de la atmósfera que alberga la capa de ozono. Sin embargo, las emisiones naturales de compuestos orgánicos halogenados, como el bromo, también contribuyen de manera considerable a la destrucción del ozono de la estratosfera, según muestra un estudio internacional con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). 
 
“La inyección de bromo natural en la estratosfera causa una considerable destrucción de ozono, según se ha calculado mediante un modelo climático que simula las medidas del avión Global Hawk de la NASA, que ha realizado las mediciones”, explica Alfonso Saiz-López, participante en el estudio e investigador del CSIC en el Instituto de Química Física Rocasolano. Y advierte: “Debido al origen natural de estas emisiones de bromo, cualquier cambio en el futuro estado de los océanos, que suponga un incremento de las emisiones, conducirá a una mayor destrucción de la capa de ozono”.
El estudio, publicado en la revista PNAS, también ha revelado que “sorprendentemente, la cantidad de bromo inyectada a la estratosfera en el Este y Oeste del Océano Pacífico es muy similar, a pesar de las importantes diferencias en química y transporte atmosférico entre ambas regiones.”
Imagen: Atolón de Palmyra. Océano Pacífico.
Los investigadores han llevado a cabo medidas in-situ de la inyección a la estratosfera de compuestos de bromo de origen oceánico. “El bromo es un eficiente catalizador de la destrucción de ozono en la estratosfera. La mayor parte del bromo que llega a la estratosfera procede de emisiones antropogénicas”, explica Saiz-lópez. “Sin embargo,  una cantidad incierta de bromo orgánico de origen natural, emitido desde los océanos como resultado de la actividad biológica marina, puede llegar a la estratosfera y, con ello, contribuir a la destrucción de la capa de ozono. Este estudio ha cuantificado el porcentaje de bromo de origen natural que llega a la estratosfera”.
En este trabajo, estos compuestos orgánicos de bromo, emitidos desde los océanos, se han medido por primera vez tanto en el Este como en el Oeste del Océano Pacifico en perfiles verticales desde la superficie del océano hasta la entrada a la estratosfera, a unos 18 km. Las medidas se han realizado a bordo del avión no tripulado Global Hawk, como parte de la misión Airborne Tropical Tropopause Experiment (ATTREX) de la NASA.
Este estudio también crea un paradigma para estudiar otros compuestos halogenados cuyas emisiones no están controladas por el Protocolo de Montreal (tratado internacional diseñado para proteger la capa de ozono sobre la Tierra).
Fuente: CSIC 27/10/2015
Maria A. Navarro, Elliot L. Atlas, Alfonso Saiz-Lopez, Xavier Rodriguez-Lloveras, Douglas E. Kinnison, Jean-Francois Lamarque, Simone Tilmes, Michal Filus, Neil R. P. Harris, Elena Meneguz, Matthew J. Ashfold, Alistair J. Manning, Carlos A. Cuevas, Sue M. Schauffler, and Valeria Donets. Airborne measurements of organic bromine compounds in the Pacific tropical tropopause layer. PNAS. Doi:10.1073/pnas.1511463112

domingo, 11 de septiembre de 2016

Nuevo efecto cuantico de la interaccion entre la luz y la materia.

Cuando los semimetales de Weyl y de Dirac se iluminan con luz circularmente polarizada los electrones en la superficie rotan de forma sincronizada con la radiación.

-        Los resultados del estudio podrían ayudar a diseñar nuevos aparatos de alta frecuencia que interconecten dispositivos electrónicos con otros luminosos.

Imagen: Esquema de la estructura de bandas del material y de la densidad electrónica en un cilindro del material. Las flechas muestran la radiación incidente y la dirección de rotación de los electrones. (CSIC)
Un estudio realizado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto un nuevo efecto cuántico que se produce cuando interactúan la luz y la materia. Este fenómeno, que se da en los semimetales de Weyl y de Dirac (análogos tridimensionales del grafeno), podría ayudar en el diseño de nuevos aparatos de alta frecuencia que interconecten dispositivos electrónicos con otros luminosos. Los resultados del estudio han sido publicados en la revista Physical Review Letters.
“Hemos visto que cuando el material se ilumina con luz circularmente polarizada los electrones presentes en la superficie rotan de forma sincronizada con la radiación. Este efecto es una nueva manifestación de la mecánica cuántica a nivel macroscópico”, explica el investigador del CSIC Rafael Molina, del Instituto de Estructura de la Materia.
El fenómeno descrito en el artículo consiste en una corriente rotatoria mantenida con una orientación determinada en la superficie del material, en la que el número de electrones que contribuyen a esa corriente crece en función del tamaño del área expuesta a la radiación. De forma similar a lo que ocurre en un material superconductor, la corriente no se disipa. Además, es inmune a los defectos en la composición y la estructura del material.
“La cantidad de información por unidad de tiempo que pueda transportar una corriente depende justamente de la frecuencia a la que actúe. Hay un gran interés, por tanto, en incrementar la frecuencia a la que pueden funcionar los aparatos electrónicos que actualmente está bastante lejos de las frecuencias típicas de la luz. Este tipo de efecto podría ser muy útil para nuevos dispositivos que pudieran funcionar a mayor frecuencia. Y también para aparatos que hicieran de interconexión entre dispositivos electrónicos y dispositivos luminosos”, concluye Molina.
Fuente: CSIC  06/06/2016

viernes, 9 de septiembre de 2016

Estabilidad biomolecular a altas temperaturas.

Descubren un posible mecanismo para estabilizar pequeñas biomoléculas a temperaturas elevadas. Los científicos creen que se debe a la viscosidad intracelular, que se mantiene un poco más alta que la del agua que las rodea. En el estudio se ha empleado un colorante especial que permite cuantificar la viscosidad en las células.

En nuestro planeta existen numerosos microorganismos que solo se desarrollan a temperaturas elevadas (entre 50 °C y 121 °C). Se trata de los termófilos, que son un tipo de procariotas. Estos emplean las mismas biomoléculas (proteínas, ácidos nucleícos y lípidos) en su metabolismo que el resto de organismos pero algunas biomoléculas más pequeñas, como el trifosfato de adenosina (ATP) (fundamental en la obtención de energía celular), se degradan rápidamente a temperaturas elevadas. Hasta ahora se desconocía cómo podían mantenerse estables estas biomoléculas de menor tamaño en medios acuosos.

Un equipo internacional liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha planteado una posible explicación: que se mantenga la viscosidad intracelular un poco más elevada que la viscosidad del agua. 

En el estudio, publicado en la revista Biophysical Journal, se ha empleado un colorante especial diseñado por Xiaojun Peng, científico de la Dalian University of Technology (China) y colaborador en este trabajo. Este colorante ayuda a cuantificar la viscosidad en base a su respuesta fluorescente y ha permitido comprobar que en los procariotas, a temperaturas entre 10 °C y 100 °C, al mantenerse la viscosidad relativamente alta en las células se genera un aumento de la estabilidad de las biomoléculas más pequeñas a altas temperaturas. 

Se trata de la primera vez que se determina la viscosidad intracelular en bacterias, según señalan los investigadores.
“La viscosidad disminuye drásticamente con la temperatura y eso aumenta la inestabilidad de las biomoléculas. El mecanismo descubierto es bastante sencillo y permitiría la estabilización de las biomoléculas sensibles a temperaturas elevadas. Los datos sugieren que esta es la estrategia de los termófilos que se desarrollan a temperaturas entre 50 °C y 80 °C, que presentan una viscosidad celular relativamente alta”, explica Juan M. González, investigador del CSIC en el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla.
Las siguientes investigaciones estudiarán qué ocurre a temperaturas superiores a los 80 °C ya que, como apuntan los expertos, las células deberían desarrollar mecanismos complementarios para mantener la estabilidad de esas pequeñas biomoléculas.
Fuente: CSIC 24/08/2016
A. Cuecas, J. Cruces, J. F. Galisteo-López, X. Peng, J.M. Gonzalez. Cellular viscosity in prokaryotes and thermal stability of low-molecular weight biomolecules. Biophysical Journal. DOI: 10.1016/j.bpj.2016.07.024

miércoles, 7 de septiembre de 2016

Peligro por corrosion en coches a gas.

Que la corrosión en los automóviles representa un serio problema no es nada nuevo, pero cuando se habla de que la corrosión puede representar un riesgo de explosión en las botellas de combustible gaseoso de los vehículos a gas, entonces hablamos de problemas  mayores.
 
Afortunadamente, pese a los enormes esfuerzos de calidad que realizan los fabricantes de automóviles en sus procedimientos productivos, cuando una cosa de estas sucede, todas las marcas reaccionan positivamente, llamando a revisión a las unidades de riesgo introducidas en el mercado. Este es el caso de la firma alemana Volkswagen.
Volkswagen acaba de anunciar una llamada a revisión de 30.000 unidades de las versiones a gas de Volkswagen Passat, Caddy y Touran fabricados con anterioridad al año 2010. La revisión consistiría en cambiar las botellas de gas cuyo recubrimiento interior pudiera estar afectado por corrosión.
Si el espesor del recubrimiento disminuyera, estas botellas podrían explotar con consecuencias imprevisibles.
Volkswagen ofrece la revisión sin coste alguno para el cliente, facilitando utilizar el automóvil en modo gasolina mientras se realiza la reparación.
Como lograr cero defectos resulta bastante difícil, felicitamos a los fabricantes que ejercen tales niveles de responsabilidad, dando prioridad a la seguridad, por encima de otras consideraciones de imagen.

martes, 6 de septiembre de 2016

Corrosion seca: Corrosion a altas temperaturas.

La mayoría de los fenómenos de oxidación de metales suele producirse en medio acuoso; sin embargo, estos materiales también reaccionan con el aire para formar óxidos externos. 

La alta temperatura de oxidación de los metales es particularmente importante en el diseño de algunos componentes como turbinas de gas, motores y equipamiento de petroquímicas.
El grado en que un óxido protege a un metal y por lo tanto no se corroe depende de varios factores; los más importantes son:
1. El porcentaje en volumen del óxido respecto al metal después de la oxidación debe ser próximo a la unidad.
2. La película formada debe tener buena adherencia.
3. El punto de fusión del óxido debe ser alto.
4. La película de óxido debe tener baja presión de vapor.
5. La película formada debe tener un coeficiente de expansión casi igual al del metal.
6. La película formada debe tener plasticidad a alta temperatura para evitar que se rompa o cuartee.
7. La película formada deberá tener baja conductividad y bajos coeficientes de difusión para iones metálicos y oxigeno.
El primer paso es pues determinar el porcentaje en volumen de óxido respecto al metal tras la oxidación para evaluar si el óxido formado es protector o no. El cálculo de este porcentaje es lo que se conoce como relación de Pilling-Bedworth, P-B, que se expresa como:
Relación P-B = Volumen Oxido producido / Volumen de metal consumido.
Cuando el metal tiene una relación P-B < 1, el óxido formado es poroso y poco protector, no protege, como es el caso de metales alcalinos. Si la relación es mayor de 1, habrá un esfuerzo compresivo y el óxido formado tenderá a romperse, como es el caso del óxido de Fe, Fe2O3 que vale 2,15. Si la relación P-B es cercana a la unidad, el óxido puede ser protector pero deberá cumplir con algunos otros de los factores antes señalados.
Cuando se forma una película de óxido sobre un metal por la acción oxidante del oxigeno, la tendencia más fundamental es la de un proceso electroquímico, como hemos señalado con anterioridad, que la simple combinación química para formar el óxido correspondiente. De manera que las reacciones parciales de oxidación y reducción para la formación de iones divalentes son:
Reacción parcial oxidación: M  M+2 + 2e-  (12.54)
Reacción parcial reducción: ½ O2 + 2e-  O2-  (12.55)
En las primeras etapas de la oxidación, la capa de óxido que se forma es discontinua y comienza con el crecimiento lateral de los primeros núcleos de óxido formados. Después se produce la interconexión entre núcleos de óxidos y el transporte de masa de los iones en una dirección normal a la superficie. Como se aprecia en la figura, el metal se difunde a medida que cationes y electrones atraviesan la película de óxido. En este mecanismo el oxigeno se reduce a iones oxigeno en la interfase óxido-gas, encontrándose la zona de formación de óxido en esta superficie.
Mecanismos de oxidación en la corrosión seca: a) Difusión de cationes. b) Difusión de aniones.
En otros casos, por ejemplo óxidos metálicos pesados, el oxigeno se difunde como iones O2- a la interfase metal-óxido y los electrones se difunden a la interfase óxido-gas, tal como se muestra en la figura b.
Desde el punto de vista de ingeniería la velocidad a la cual los metales y aleaciones se oxidan es muy importante pues determina la vida útil de la pieza o componente. Normalmente esta se expresa como la ganancia de peso por unidad de área. De forma empírica se han determinado las leyes de velocidad de oxidación y podemos decir que estas responden a comportamientos lineales, parabólicos o logarítmicos.