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IngenieríaREVISTA

Año 1 • Número 1

Revista Conexxión de Ingeniería, Año 1, No. 1, febrero-julio 2017, es una publicación semestral editada por RED UNIVERCOM S.C. Av. Zarzaparrillas No. 85, Col. Villa de las Flores, C.P. 55700. Teléfono: (55) 3067 6850, www.aliatuniversidades.com.mx; Editor responsable: María Eugenia Buendía López. No. de Reserva de Derechos al Uso Exclusivo: en trámite. Responsable de la última actualización de este número, Unidad de Informática, RED UNIVERCOM S.C., Av. Zarzaparrillas No. 85, Col. Villa de las Flores, C.P. 55700. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Queda prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización de RED UNIVERCOM S.C.

ContenidoEl ingeniero competente.Marco Antonio Alvarado-Luna....................................... 5

Evaluación de gastos generados por corrosión en la industria electrónica de la ciudad de Mexicali en el estado de Baja California, México.Gustavo López Badilla, María Marcela Acosta Gómez, Heriberto Montoya González, Julio César Castillo Moreno, Ana Paulina de la Rocha León y Sergio Alberto Soto Rivera.....................................................12

Proporción y visualización: la representación simbólica del espacio en el contexto de la racionalidad geométrica.Pedro T. Ortiz y Ojeda, Pedro A. G. Ortiz Sánchez y Patricia Guadalupe Sánchez Iturbe........................... 24

Transformaciones en la graficación por computadora.Daniel Trujillo Zamorano............................................... 30

La reducción de agua deteriora ecosistemas y disminuye niveles de competitividad industrial.Gustavo López Badilla, César Sánchez Ocampo y Judith Marisela Paz Delgadillo................................... 40

Leo SchlesingerDirector General

Rafael Campos HernándezDirector Institucional Académico

Christian Ortega LópezDirector Institucional de Operaciones

Héctor Raúl Gutiérrez Zamora FerreiraDirector Institucional de Finanzas

Roberto González LlorensDirector Institucional de Capital Humano

Ramón Alfredo Murguía Espinosa De Los MonterosDirector Institucional de Mercadotecnia

Nora Méndez LópezDirectora Institucional de Vinculación

Georgina Gómez De RegilDirectora Institucional de Ventas

Víctor Lazarín UmbralDirector Institucional Comercial

Esmeralda Chalita KaimDirectora General Corbuse

Edith Yael Villicaña GarciamorenoDirectora Corporativa de Desarrollo Académico

Ma. Eugenia Buendía LópezDirección Editorial

Iván Castorena CalvilloGustavo López BadillaPedro Tomás Ortiz y OjedaComité Editorial

Rosalinda Gallegos MoralesDiseño Gráfico

Érika Aydeé Hernández JiménezApoyo Editorial y Corrección de estilo

Directorio

EditorialEstimados lectores, con gran gusto y entusiasmo compartimos con ustedes el primer número de nuestra revista académica Conexxión de Ingeniería. Pero ¿qué es la Ingeniería?, según la Real Academia de la Lengua Española, “la ingeniería es un conjunto de conocimientos orientados a la invención y utilización de técnicas para el aprovechamiento de los recursos naturales o para la actividad industrial”.

Personalmente, creo que la Ingeniería es un estilo de vida, es una magnífica oportunidad para ser creativos y presentar soluciones innovadoras a problemas complejos. La Ingeniería no sólo alude a temas de industria o de investigación, o sólo al uso de las ciencias exactas, se refiere a la vida cotidiana, a utilizar la imaginación y a proponer mejoras en nuestro entorno. Se refiere a emplear nuestros talentos y ponerlos al servicio de los demás.

Así, en esta nueva aventura editorial los invitamos a leer trabajos que abordan temas de la Ingeniería tan diversos como la necesaria graficación por computadora; las condiciones que identifican las proporciones físicas en los fenómenos de visualización de una forma; las características que debe poseer un profesional de la Ingeniería para ser exitoso en el siglo XXI; una investigación sobre el gasto económico adicional ocasionado por el deterioro de componentes eléctricos industriales; y finalmente un proyecto de implementación para el ahorro del agua y la disminución del erario. Como pueden identificar, la Ingeniería es una piedra angular en el desarrollo de la vida.

Primero se presenta el texto: El ingeniero competente donde, Marco Antonio Alvarado-Luna, docente de la Universidad Valle del Grijalva (UVG) Campus Coatzacoalcos, expone que la labor de este sector de profesionales es fundamental en el crecimiento de las naciones. De este modo, enfatiza la necesidad del desarrollo de competencias genéricas durante sus estudios y de forma permanente en su desempeño laboral, pues éstas permiten desarrollar capacidades y habilidades en los nuevos entornos laborales para adaptarse exitosamente a las condiciones del siglo XXI, de ahí el interés de atenderlas y prepararse permanentemente.

En Evaluación de gastos generados por corrosión en la industria electrónica de Mexicali sus autores, Gustavo López Badilla, María Marcela Acosta Gómez, Heriberto Montoya González, Julio César Castillo Moreno, Ana Paulina de la Rocha León, Sergio Alberto Soto Rivera, docentes y estudiantes de la Universidad de Estudios Avanzados (UNEA) Campus Mexicali, realizan una investigación dentro de una empresa dedicada a la elaboración de sistemas electrónicos en México para analizar los costos generados por la presencia de corrosión en el interior de la misma, dado que este deterioro eléctrico proviene de la mezcla

entre el clima, la temperatura y las condiciones de la maquinaria en la industria estudiada. La utilidad de este trabajo es fundamental para que empresas de este tipo puedan sobrevivir económicamente a los costos adicionales por el uso normal de herramientas en sus plantas.

Pedro T. Ortiz y Ojeda, Pedro A. G. Ortiz Sánchez y Patricia Guadalupe Sánchez Iturbe, integrantes del Posgrado en Ingeniería de la Universidad Valle del Grijalva (UVG) Campus Tuxtla y autores de Proporción y visualización: la representación simbólica del espacio en el contexto de la racionalidad geométrica plantean en este trabajo cuáles son las características de la percepción de la realidad mediante formas, en sucesiones ordenadas, a través de proyecciones, similitudes y distancias que generan profundidades, magnitudes bidimensionales o tridimensionales, esto con la finalidad de identificar la forma en que se perciben los objetos en la realidad.

El artículo Transformaciones en la graficación por computadora sirve a su autor, Daniel Trujillo Zamorano, docente de Ingeniería en Sistemas Computacionales en la Universidad Valle del Grijalva (UVG) Campus Comitán, para identificar el uso de las transformaciones lineales (operaciones con matrices) que dan lugar al escalamiento, la traslación y la rotación de figuras geométricas o imágenes. En este trabajo se recupera la importancia del álgebra y de las ecuaciones lineales para la realización de estos procesos informáticos, cada vez más comunes en algunas industrias.

Finalmente, César Sánchez Ocampo, Judith Marisela Paz Delgadillo, Gustavo López Badilla, de la Dirección de Ingeniería en Tecnologías de Manufactura de la Universidad Politécnica de Baja California, Mexicali, México, presentan el trabajo La reducción de agua deteriora ecosistemas y disminuye niveles de competitividad industrial en el que plasman los resultados de una investigación que permite diseñar e implementar un sistema de control automatizado para concientizar a los ciudadanos de Mexicali, al norte de México, sobre el cuidado del agua y la ecología local con el fin de reducir los gastos para la hacienda pública en la zona. La importancia económica resulta evidente pero igualmente la ecológica, de ahí la trascendencia de este trabajo a nivel teórico y práctico.

El principal objetivo de esta nueva publicación es ser un vehículo académico para los estudiantes, docentes, investigadores y profesionales del área. Por lo tanto, abrimos este espacio para que quienes hoy nos leen se animen a escribir y enviarnos sus textos, y así contribuyan en la reflexión teórica que la Ingeniería contemporánea requiere, ya que ésta es un área fundamental que sustenta el desarrollo de cualquier nación.

Así pues, deseo que disfruten su viaje por este, nuestro primer número de la revista académica Conexxión de Ingeniería.

Iván Castorena CalvilloRector Universidad La Concordia, Campus Fórum Internacional

Revista Conexxión de Ingeniería 5

RESUMEN

PALABRAS CLAVE: Competencias, educación superior, ingeniería, ingeniero, empleador.

El presente artículo propone al profesional de la Ingeniería como fundamental en una época de cambios y de globalización, donde deben desarrollar competencias genéricas, tanto para sus estudios como para su desempeño laboral, para emplear sus capacidades y habilidades en nuevos entornos, es decir, que sean capaces de adaptarse a las circunstancias y lograrlo exitosamente.

El ingeniero competente

Marco Antonio Alvarado-Luna.Universidad Valle del Grijalva (UVG), Campus Coatzacoalcos.Docente de matemáticas y física.


INTRODUCCIÓN

El mundo actual ha tenido cambios en los últimos años en cuanto a las necesidades educativas, relacionándolas con las necesidades de los empleadores. En un mundo cada día más globalizado impera la competitividad y el deseo del progreso profesional así como el económico por parte de los egresados de instituciones superiores.

En el caso de los ingenieros es imperante que desarrollen competencias genéricas, tanto para sus estudios como para su desempeño laboral, que sean capaces de emplear sus habilidades y capacidades en nuevos entornos, es decir, que sean capaces de adaptarse a las circunstancias y lograrlo exitosamente.

Para quienes optan por una ingeniería como estudios superiores, no únicamente logran ser profesionistas con habilidades para enfrentarse a los retos laborales y la competitividad que el entorno local y mundial exige, también son personas de quienes se espera generen soluciones a los problemas tecnológicos o industriales.

Y aún cuando la Ingeniería se ha empleado y puede usarse para actividades negativas para los seres humanos (las carreras armamentistas, Ingeniería militar, ciberterrorismo, entre otras), la razón principal de la existencia de la Ingeniería es mejorar las condiciones de vida de los seres humanos.

Es por ello que los ingenieros más exitosos son aquellos comprometidos con sus estudios, con un elevado concepto de responsabilidad y compromiso, el desarrollo de habilidades, herramientas, así como con un constante progreso académico y profesional.

DESARROLLO

Según Serna Montoya:

El significado de la palabra ingeniero es: de ingenio, máquina o artificio, persona que profesa la ingeniería o alguna de sus ramas. Pero, ¿qué es un ingeniero? Algunos dicen que un ingeniero es el que aprovecha los recursos de la naturaleza en beneficio de la humanidad, aunque esta definición es muy satisfactoria ha dejado de ser exacta desde el momento que muchos ingenieros han pasado a ser empleados del gobierno, y en lugar de aprovechar los recursos de la naturaleza, aprovechan los recursos del presupuesto nacional (Serna Montoya, 2009b).

Las definiciones continuarían y podrían ser causa de controversia y ambigüedades, como ingeniero: que es quien sabe matemáticas o es el que construye, tal vez es el que no entiende nada del amor sino de cálculos. Por ello, Serna-Montoya (2009b) menciona las características de los mejores ingenieros:

• Son aquellos que han aprendido a hablar el idioma de la naturaleza.• Buscan mayor precisión con el uso de las matemáticas avanzadas.• Usan el método estadístico como herramienta (aunque puede producir resultados no deseados si se usa descuidadamente).


• Realizan una reflexión cautelosa de los ensayos a escala, ya que en la práctica los resultados a escala pudieran oponerse a la conclusión final del proyecto.• Identifican y reconocen sus propios prejuicios y percepciones, ya que siempre se trata con las costumbres humanas, sus labores son al mismo tiempo, producto y cimentación de la civilización, la cultura y la raza.• Además de que en su función como ingeniero: investiga, desarrolla sus resultados, tiene capacidad analítica, creatividad, capacidad de comunicar justo lo que él quiere, capacidad de trabajo en equipo y ética profesional.

Ansión e Iguíñiz (2004) plantean que en la trayectoria educativa ser profesional se torna la aspiración fundamental; “ser alguién”, “tener una profesión”, “progresar” condensa en efecto, las expectativas de las personas; “estudié con mucho ahínco para terminar la carrera” o “cumplir con mis metas, terminar mi carrera y hacer que las cosas vayan bien en mi familia”.

Así mismo, Ansión e Iguíñiz (2004) consideran que realizar las metas estudiantiles enfrenta la falta de orientación y a situaciones de falta de recursos económicos, por ejemplo la carrera de Medicina requiere profesionales excelentes, pero es díficil lograrlo para quien trabaje y estudie al mismo tiempo.

En relación a lo mencionado anteriormente existe la autogestión. Martínez Miguelez (2009) la considera como una de las ideas centrales sobre la optimización del desarrollo humano, que se puede manejar como la autogestión asistida: “Parecería implicar una gestión desde arriba y desde afuera y, sin embargo, la verdadera eficacia proviene de la idea contraria. Los gerentes de la educación no deben crear una jerarquía de mando, y, menos aún, hacer de puente y traer del extranjero políticas de desarrollo o, peor todavía, dejar que se las impongan desde el exterior, es decir, debemos buscar en el extranjero información, pero no modelos” (Martínez Miguelez, 2009).

Serna-Montoya (2009a) explica las diversas razones por las que una persona escogería estudiar ingeniería (interés por el funcionamiento de las cosas, le atraen las ciencias y técnicas, le motivan las áreas de las Ingenierías), pero la característica en común para todos los estudiantes de Ingeniería es la de pertenecer a una plataforma mediante la cual puede mejorarse todo sistema. “Uno de los objetivos fundamentales del ingeniero, consiste en adaptar la tecnología para ofrecer soluciones que satisfagan necesidades humanas”. Esto generalmente implica construir o diseñar un dispositivo, para que funcione con las características deseadas, mediante el uso de sus competencias disciplinares (Serna-Montoya, 2009a).

El desarrollo humano incluye el objetivo de que los jóvenes terminen su educación, e ingresen al mundo laboral, tal y como lo mencionan expertos como Rice (1997), para obtener destreza en el trabajo y alcanzar la independencia económica; su éxito profesional les brindará un sentido de satisfacción y valor. Un trabajo del que se disfrute contribuye a la felicidad y agrega significado a la vida.


Cuando un estudiante realiza el trabajo de plantearse cuál será su verdadera vocación e invierte sus esfuerzos para lograr sus objetivos, podrá estar preparado para un mundo globalizado. Zorrilla-Gascón (2013) afirma: “y además para que pueda ser empleado no únicamente en su entorno local o regional, pudiendo ser este el extranjero y, a partir de ahí, desarrollarse en el mundo, debido a que la globalización ha hecho y hará que el puesto de trabajo más apropiado, para cada uno, no necesariamente esté al lado de su hogar”.

Montes Padilla (2012), Pardo Rodríguez (2012), García Retana (2014), Gutiérrez Lomelín, (2014), Trujillo-Segoviano (2014) y Makienko y Panamaryova (2015) están de acuerdo en que la formación de profesionistas logre que sean capaces de vincular los conocimientos y habilidades adquiridas en su formación, con aquellas necesarias para su inserción y desempeño laboral, es decir, las genéricas; por ejemplo tener la capacidad de trabajo en equipo, resolver los problemas desde una visión holística, hacer uso óptimo de los recursos disponibles, entre otras habilidades. De este modo, el ingeniero podrá cumplir con las habilidades de cooperar y manejar un equipo que labore en proyectos interdisciplinarios.

Molina (2009) indica que existen diversas competencias que el ingeniero actual debe afrontar, también los estudiantes de Ingeniería necesitan desarrollar competencias que integren y den como resultado un profesional competente, e indica que algunas de las competencias que un nuevo ingeniero debe desarrollar son la dimensión técnica y la dimensión ética.

Dentro de la dimensión técnica se tiene la racionalización adecuada de los recursos, elaborar soluciones factibles y al mismo tiempo asequibles económicamente, el cumplimiento con los objetivos de trabajo, flexibilidad ante los cambios y la tecnología, habilidad de investigación, preparación profesional constante, habilidad para darse a entender en un equipo de trabajo, así como la capacidad de trabajar de forma independiente.

Dentro de la dimensión ética se tiene el respeto a los compañeros de trabajo sin importar su rango u oficio, la tolerancia y el respeto, ser justo, desarrollar las labores cuidando dañar lo menos posible el entorno, es decir, el medio ambiente y lograr la armonía moral e imagen de la empresa.

Dentro de las características de los ingenieros se tiene: la manufactura de bienes y el impacto que estos ejercen en el mundo, tanto que Makienko y Panamaryova (2015) consideran que el futuro de Rusia está conectado con la Ingeniería en primer lugar y en segundo lugar con la educación en Ingeniería, si es que desean recuperar su liderazgo tecnológico. En relación con lo anterior García Retana (2014) menciona que el ingeniero necesita competencias y tales competencias deberían ser potenciadas por

Las instituciones educativas en la actualidad tienen como misión formar seres humanos con responsabilidad profesional, capaces de solucionar problemas (asumiendo su papel como un actor de cambio) actuando con responsabilidad, aunque el orden de las ideas puede variar, la idea central no.


el aprendizaje de las matemáticas, de ahí la importancia de caracterizar el papel que tienen en su formación.

Para lograr lo anterior Flores Oliveros (2009) menciona que al ingeniero se le debe instruir en los procesos que llevará a cabo en su labor profesional; identificándolos, y planeando la gestión de la manera más apropiada, para permitir una futura operación coherente y estable en los procesos. Basándose en el tamaño de la organización y el tipo de actividades, la complejidad de los procesos e interacciones, la criticidad de los procesos y la disponibilidad de personal competente, reproducir la información por medio de representaciones gráficas, instrucciones escritas, listas de flujo y medios visuales electrónicos.

Por lo anterior, es importante observar, así como considerar varios aspectos tanto académicos como laborales de los ingenieros, y cómo estarán desarrollándose profesionalmente, incrementando sus cualidades, sus habilidades y finalmente su plusvalía como elemento de una organización.

El desarrollo profesional, que es el proceso por el que las personas progresan a través de una serie de etapas caracterizadas por distintas tareas de desarrollo, actividades y relaciones. Debe ser objeto de interés por parte del empleador, como Fernández Losa (2002) señala, ya que al crear condiciones de competitividad en los trabajadores, pone en ventaja a la empresa, y esto es importante ya que existen diferentes modelos de desarrollo profesional, aunque la literatura de investigación no se pone de acuerdo, sin embargo se citan a continuación tres modelos:

1. Modelos de ciclo de vida: Es la manera en que los trabajadores hacen frente a tareas durante el transcurso de su profesión, o por distintas etapas profesionales a las que se enfrentarán.

2. Modelos basados en la organización: El trabajador recorre varias fases para consolidarse dentro de su centro de trabajo, ejemplo de esas fases son los cambios de actividades y relaciones con sus compañeros y jefes. Ya que su desarrollo profesional implica aprendizaje para realizar tareas definitivas (Fernández Losa, 2002), tendrá como resultado madurez como trabajador dentro de la empresa.

3. Modelo del patrón de dirección: Fernández Losa (2002) apunta que este modelo es de dos tipos, uno es la forma en que muchos trabajadores planifican los objetivos de su profesión y sobre la rapidez con que desean avanzar laboralmente (trabajadores con objetivo de obtener un puesto, mantenerlo durante toda su vida laboral), estos trabajadores tienen un concepto lineal de su profesión. Otros empleados tienen como objetivo ascender profesionalmente, en forma de espiral, permanecen durante un tiempo en un empleo, luego pasan a un área diferente o a otro empleo. Cuando un trabajador elige el empleo dependiendo de sus objetivos, prioridades e intereses, podrá decidir conservar ese empleo hasta obtener otro donde ascienda profesionalmente, esto quiere decir, que desea contribuir en el éxito de la empresa y lograr su éxito financiero, con lo cual pueda realizarse profesionalmente (y personalmente).


CONCLUSIONES

La autogestión se refiere a la independencia o comportamiento autónomo de la persona en la formación, en este caso de su formación superior, se refiere a cómo pasar de ser espectador a participante activo de su propia formación, superando las dificultades de su propia persona.

El objetivo es la autorrealización profesional, la sensación de éxito, la solvencia económica, entre otros aspectos que puedan darle satisfacción y valor a su vida, contribuyendo en su felicidad.

Si el que se está formando profesionalmente es un ingeniero, existen características propias de su profesión, aquellas que le brindarán ese sentimiento de satisfacción: lograr, obtener y hacerse de competencias disciplinares que le son propias y la adquisición cada vez más rápida de esas, también dominar las competencias genéricas ya que el ingeniero no sólo realizará planeación técnica sino que trabajará con otros seres humanos, por lo que es muy importante que sea capaz de trabajar en equipo, cuidando los aspectos requeridos por el proyecto y sea ético.

La importancia de lo mencionado anteriormente es que el ingeniero sea capaz de hacer frente a las tareas por realizar durante todo el transcurso de su profesión, ya que se requiere alta calidad con el menor gasto económico (o en otras palabras, un margen de error pequeño) para que el ingeniero logre obtener el puesto que se ha marcado por elección propia, lo anterior se logra al devolver resultados óptimos a la empresa, con lo cual se proyecta como trabajador competente y como un prospecto para avanzar en su carrera como ingeniero.

BIBLIOGRAFÍA

Ansión, J. e Iguíñiz, J. (2004). Desarrollo humano entre el mundo rural y urbano. Fondo editorial de la Pontificia Universidad Católica del Perú.

Fernández Losa, N. (2002). El desarrollo profesional de los trabajadores como ventaja competitiva de las empresas. Cuadernos de gestión, 2(1):65-90.

Flores Oliveros, R. (2009). Diseño e implementación de un manual de procedimientos en el proceso de planeación del tecnológico de Acapulco, para ser más competitivo. México: Instituto Polítecnico Nacional.

García Retana, J. Á. (2014). Ingeniería, matemáticas y competencias. Actualidades Investigativas en educación , 14(1):1-29.

Gutiérrez Lomelín, R. Á. (2014). Aprendizaje competente. Conexxión, 3(8):39-44.


Makienko, M. y Panamaryova, A. (2015). Project approach in humanities as a cognitive strategy of modern engineering education. Procedia social and behavioral sciences, 166(7):415-421.

Martínez Miguelez, M. (2009). Dimensiones básicas de un desarrollo humano integral. Polis, 8(23):119-138.

Molina, A. (2000). La competencia profesional en el ingeniero del nuevo milenio. Revista facultad de ingeniería, 8(1):65-71.

Montes Padilla, F. G. (2012). La educación superior y sus retos actuales. Conexxión, 1(1):39-42.

Pardo Rodríguez, M. F. (2012). Problemáticas que enfrenta un egresado de nivel superior en la inserción al campo laboral. Conexxión, 1(1):48-49.

Rice, P. F. (1997). Desarrollo humano: estudio de ciclo vital. Prentice Hall.

Serna-Montoya, E. (2009a). La ingeniería. Revista digital Lámpsakos, 1(1):13-21.

Serna-Montoya, E. (2009b). El ingeniero. Revista digital Lámpsakos, 1(1):22-23.

Trujillo-Segoviano, J. (2014). El enfoque en competencias y la mejora de la educación. Ra Ximhai, 10(5):307-322.

Zorrilla-Gascón, M. Á. (2013). El presente y futuro de los ingenieros. Revista digital Lámpsakos, 1(9):7-8.


La importancia de los aceites en el entorno del quehacer gastronómico

RESUMEN

PALABRAS CLAVE: Análisis de costos, corrosión, electroquímica, factores climáticos, contaminación, microscopía de barrido electrónico, velocidad de corrosión.

La planeación de la producción en las empresas del ramo electrónico es de gran importancia en la elaboración de sus procesos de manufactura y expansión, donde se contemplan los costos primarios: materia prima, recursos humanos, maquinaria, edificaciones, sistemas de transporte y mobiliario, principalmente. Existen gastos innecesarios por la presencia de la corrosión que ocurre al interior de las empresas del ramo electrónico. En este estudio se realizó una investigación en una empresa de este sector de la ciudad de Mexicali para analizar los costos generados por la presencia de la corrosión.

Evaluación de gastos generados por corrosión en la industria electrónica de la ciudad de Mexicali en el estado de Baja California, México

Gustavo López Badilla, María Marcela Acosta Gómez, Heriberto Montoya González, Julio César Castillo Moreno, Ana Paulina de la Rocha León, Sergio Alberto Soto Rivera.Universidad de Estudios Avanzados (UNEA), Campus Mexicali.Docentes-estudiantes.


INTRODUCCIÓN

Los costos en una empresa pueden incrementarse cuando ocurre el proceso de corrosión. En el estudio que reportamos a continuación, la velocidad de corrosión (VC) indicó el grado de deterioro de las probetas metálicas instaladas en lugares estratégicos de la empresa analizada. La presencia de corrosión contribuyó a la generación de pérdidas económicas y al bajo rendimiento operativo de los equipos electrónicos industriales (López Badilla et al., 2007).

El objetivo principal de este estudio, aun mostrando un nivel bajo de corrosividad en la empresa evaluada, es el de evitar y reducir la presencia del fenómeno electroquímico. Esto origina pérdidas económicas no previstas en el proceso de planeación inicial. La corrosión deteriora los metales más utilizados en la industria como el acero, el carbono, el cobre, el estaño, el níquel y la plata, con los que se experimentó mediante el uso de probetas (López Badilla, 2008).

La generación de corrosión en la industria electrónica de la ciudad de Mexicali, ubicada al noroeste de la República Mexicana, representa pérdidas económicas por la realización de actividades extraordinarias en las plantas industriales de la región (Ballesteros, 2007).

También se considera la presencia de materia prima, subproductos y productos terminados que resultan defectuosos. Estos artículos dañados, considerados como subproductos con actividades de rescate o basura electrónica, son recuperables en sólo 50% y en la mayor parte de las ocasiones el porcentaje de recuperación es menor o nulo.

Existen métodos para evitar la generación de corrosión sencillos y de bajo costo, pero a veces es necesario utilizar la aplicación de métodos no muy viables y costosos para las empresas de Mexicali (Veleva et al., 2008).

La corrosión es un proceso electroquímico originado por variaciones de factores climáticos como la humedad relativa (HR) y la temperatura, con rangos mayores a 80% y 35° C en la época de verano (julio y agosto), y niveles mayores a 80% y menores a 10° C en el periodo de invierno (diciembre y enero). Estos rangos son típicos de la ciudad de Mexicali, originando e incrementando fácil y rápidamente la corrosión en dispositivos electrónicos utilizados en áreas interiores de la industria electrónica (López Badilla et al., 2011).

La investigación que se realizó estaba orientada a evidenciar las principales causas que originan la corrosión electroquímica en interiores de la empresa que está apoyando este estudio. Se realizó un microanálisis con la técnica de Microscopio de Barrido con Electrones (MBE) para determinar los principales agentes químicos causantes de la corrosión y una evaluación económica de los gastos generados por la misma (Fernández, 2003).

DESARROLLO

Corrosión en metales de dispositivos electrónicosLa función básica de una superficie conductora de contactos eléctricos de dispositivos electrónicos, es la de transportar los flujos eléctricos. La conductividad eléctrica de los


materiales de contacto se puede reducir en gran medida por la presencia de corrosión. Para este fenómeno se utilizan revestimientos protectores, pero aun así, en ambientes agresivos las superficies metálicas sufren deterioro.

Otro fenómeno que conduce al aumento de la resistencia de contacto es la corrosión de contacto que ocurre en conexiones indebidas, originando cortos circuitos y con ello las fallas eléctricas o incendios por sobrecarga eléctrica. También se presenta la corrosión por fricción, siendo el mecanismo de la degradación del material de la superficie, lo que provoca el aumento de la resistencia de contacto. La corrosión por fricción se produce cuando existe un movimiento relativo entre los contactos eléctricos con las superficies del metal inmóvil.

Industria electrónica en MéxicoLa industria electrónica en México se desarrolló de modo importante durante la década de 1960 con la fabricación de productos electrónicos como radios, fonógrafos y televisores. Pero en la década de 1970 el desarrollo disminuyó por el incremento de la competencia externa.

En 1986, México se anexó al Acuerdo General sobre Aranceles Aduaneros y Comercio y se realizó una reestructuración de la industria electrónica (López et al., 2011). En 1994, México firmó el Tratado de Libre Comercio (TLCAN) con Canadá y Estados Unidos que favoreció de manera particular la industria electrónica mexicana y la economía nacional. En la década de 1990 se realizaron algunas transformaciones en el sector electrónico derivadas del TLCAN. Con este tratado se instalaron en México compañías mundiales y nacionales que adquirieron gran importancia en la industria electrónica por sus actividades de exportación de productos electrónicos, lo cual generó gran cantidad de empleos (Bueno et al., 2002).

Funcionalidad de los equipos electrónicosLa eficiencia de una operación industrial se basa en la productividad en las plantas industriales del giro electrónico, las características principales y la eficacia de un producto manufacturado que implican su buena apariencia, bajo costo, facilidad de operación y de seguridad (Samuels y Young, 2003). Los dispositivos electrónicos y equipos utilizados en áreas de almacenes, de producción y de transporte están expuestos a los factores ambientales en los interiores de las plantas industriales y son influidos por las condiciones exteriores. Los factores climáticos tales como la HR y la temperatura en combinación con sulfatos afectan el funcionamiento de los sistemas electrónicos y con ello la economía de las empresas (Martin et al., 2001).

Por la complejidad de los equipos electrónicos, evitar la corrosión de contacto es muy difícil, principalmente en conexiones eléctricas enchufables. El oro es uno de los materiales utilizados para contactos eléctricos de alto rendimiento debido a su alta resistencia a la corrosión y su comportamiento eléctrico bueno y estable (López G. et al., 2010). Algunos científicos han investigado diferentes formas de minimizar el consumo de oro para contactos eléctricos y mejorar el rendimiento de este metal. Otros materiales usados para la protección contra la corrosión de las superficies conductoras de la electricidad son el estaño, el níquel, la plata y el paladio.


Factores que causan la corrosiónLos niveles de humedad relativa y la temperatura más alta de 80% y 35º C son el factor principal de la corrosión, ya que aumenta su VC con base en variaciones de parámetros climáticos, generando una mayor valencia en el estado de los metales activos (López Badilla et al., 2010) dañándolos muy rápido (Anderson et al., 2003).

Este daño ocurrió cuando las películas de óxido formadas en la superficie de los metales mencionados no estaban cubiertas de manera uniforme y sólo en algunas zonas de la superficie de estos materiales. Esto causó la corrosión por picaduras en este periodo de análisis. Los niveles de H2S, SOX y NOX del exterior de las compañías, en algunos periodos del año en Mexicali, sobrepasan los niveles estándar de calidad del aire. Las propiedades eléctricas de un material se presentan en función de la cantidad de humedad y contaminantes presentes en el ambiente interior, debido a que el efecto corrosivo aumenta después de la humedad y el conductor mixto iónico (Moncmanova, 2007).

MetodologíaUna de las preocupaciones de los dueños de empresas de la industria electrónica y el personal directivo es evitar pérdidas económicas. Esto ocurre cuando se presentan fenómenos no contemplados como la corrosión que deteriora los materiales metálicos de equipos y máquinas industriales. Al presentarse esta situación se originan fallas eléctricas causando un decremento en el rendimiento operativo.

El deterioro de los conectores eléctricos y las conexiones de los materiales mencionados, hasta el primer mes del estudio, muestra un bajo nivel de corrosividad, indicando un leve daño que puede expandirse conforme transcurre el tiempo de evaluación.

Las probetas metálicas se pesaron para obtener la pérdida de masa en una balanza analítica al 0,0001 g de cercana fiabilidad. Para determinar la concentración de sulfato en el interior de las plantas industriales se aplicó la técnica de platos de sulfatación en el interior de la empresa. El procedimiento del estudio contempla lo siguiente:

• Se usaron especímenes metálicos de los metales citados para ser analizados con el método gravimétrico. La pérdida de peso de cada metal evaluado, el primer mes del estudio, se correlacionó con los valores mínimo, máximo y promedio de HR y temperatura ambiental del interior de la empresa analizada con base en los estándares ASTM (ASTM, 2000).

• Se realizó un análisis de simulación en el programa MatLab de la correlación de la VC con los factores climáticos indicados.

El análisis con la técnica MBEEs una técnica importante que se utiliza en la industria electrónica, aunque los equipos de análisis son muy caros, pero es necesaria en sus procesos de fabricación con funciones complejas (AHRAE, 1999). Una vez que se determina el producto químico y la composición de los elementos y compuestos en las muestras se puede observar la distribución espacial de estos, con el fin de conocer los contaminantes de mayor y menor impacto que se hicieron reaccionar con la de metal (Rocak et al., 2005). Así se promueve el proceso de corrosión y se hace una distinción entre los diferentes compuestos para averiguar el posible estado de oxidación de los iones metálicos que participan en los productos de corrosión.


• Los metales corroídos se analizaron por la técnica de MBE acoplado a un electrón al dispersar rayos X en el analizador de barrido Philips XL ESEM. Con esta técnica se obtuvo información importante de los agentes químicos contaminantes que reaccionaron en las superficies metálicas. Aún en el primer mes de análisis la morfología de los productos de corrosión mostró datos sin gran efecto en el deterioro de los metales, pero significativa para evaluar el futuro proceso de corrosión. Los productos de corrosión se observaron en un microscopio óptico y por MBE antes de ser limpiadas las probetas metálicas del análisis realizado.

• Se elaboró un análisis económico de las pérdidas financieras por la presencia de corrosión.

Resultados y discusiónEl nivel de corrosión presentado por las probetas metálicas en el primer mes del estudio no fue muy significativo pero indicó que puede disminuir el rendimiento operativo de los equipos y maquinas industriales con dispositivos electrónicos. De no tomarse en cuenta esta situación disminuirán las ganancias de una empresa del ramo electrónico o de otro tipo que utilice estos sistemas. Esto puede ocurrir con pérdidas de clientes por la venta de productos electrónicos defectuosos, el incumplimiento de contratos con clientes y el mayor gasto de reparación de los equipos y máquinas electrónicas industriales.

En la tabla 1 se muestran los resultados de la VC de cada metal de acuerdo al periodo de exposición evaluado, y continúa el proceso para los siguientes meses del estudio. La VC mayor fue la de la plata, seguida del cobre, acero al carbono, estaño y níquel. La VC obtenida de cada metal no significa que se generen problemas de manera inmediata, sino que a corto, mediano o largo plazo, podría haber repercusiones graves. Al ser la plata y el cobre los más dañados se realizaron evaluaciones de la simulación matemática con del programa MatLab y los microanálisis de MBE de estos metales.

Metales Velocidad de corrosión, mg/m2.año

Acero al carbono 39 39Cobre 80Estaño 18Níquel 12Plata 92

Tabla 1. Evaluación gravimétrica de las probetas metálicas en agosto de 2013.

Análisis gravimétricoLa evaluación de las probetas metálicas por medio del método gravimétrico mostró datos relevantes durante el primer mes y el proceso de análisis continúa hasta junio del 2014. Después del primer mes de exposición, las probetas de los metales mencionados “se retiraron y se pesaron para obtener la ganancia de peso, generada por el proceso de corrosión. Posteriormente se limpiaron y se obtuvo su peso final para evaluar la velocidad de corrosión con la pérdida de masa. Se utilizaron estándares ASTM para evaluar la velocidad de corrosión de los metales” (López, Valdez y Schorr, 2011).


Simulación matemáticaSe realizó una evaluación de los niveles de corrosividad (NC) que indican el comportamiento de la corrosión en los metales analizados. Esto se muestra en las evaluaciones del cobre indicado en la figura 1 y de la plata en la figura 2. Las gráficas de simulación representan tres niveles, siendo en la figura 1 el de color verde oscuro donde se presentan niveles de correlación (NCO) bajos en el orden de 37%, seguido del color verde claro con 55% de NCO y el de color amarillo de 88% de NCO. Esto ocurrió en niveles altos de HR, considerado un factor importante en la generación de corrosión. La figura 1b muestra el mismo proceso para la plata correlacionando la VC con los niveles de temperatura, presentando nivel bajo de 26%, medio de 49% y alto de 71%.

Para la figura 2a se indica que los niveles de correlación, de acuerdo a los colores en el gráfico, fueron para la relación del cobre con la HR en niveles bajos de 31%, medios de 46% y altos de 81%. Para la figura 2 se muestra NCO del cobre con los rangos de la temperatura evaluados, de 22% en nivel bajo, 43% en nivel medio y 66% en nivel alto.

Lo anterior representa que los dispositivos electrónicos de la empresa donde se desarrolla el estudio podrían tener deterioro en un periodo corto o mediano, siendo no confiables en su operación y generando gastos innecesarios. Para esto es necesario controlar el proceso de corrosión que posiblemente no se elimine por completo y de manera rápida, pero que ayude a contar con los métodos adecuados para reducir su generación lo menos posible.

00

9

18

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

27

36

45

54

63

72

81Correlación de la VC del cobre con la HRVC, mg/m2 . año

HR, %a


Figura 1. Correlación de la velocidad de corrosión (VC) del cobre con: (a) la humedad relativa y (b) la temperatura (agosto del 2013).

00

7

14

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

21

28

35

42

49

56

63Correlación de la VC del cobre con la temperaturaVC, mg/m2 . año

T, ˚Cb

00 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

15

18

27

45

54

90Correlación de la VC de la plata con la HRVC, mg/m2 . año

HR, %a


Figura 2. Correlación de la velocidad de corrosión (VC) de la plata con: (a) la humedad relativa y (b) la temperatura (agosto del 2013).

Análisis de microscopíaLos análisis desarrollados con la técnica MBE representan los niveles de deterioro a nivel microscópico, que aun siendo mínima existe la posibilidad de que una superficie dañada, de la manera en que ocurre con los especímenes metálicos, sea un obstáculo para la conductividad eléctrica y con ello se originen fallas eléctricas que impliquen gastos no contemplados en cada proceso de manufactura de la industria electrónica.

La figura 3a indica el deterioro de la probeta de cobre del primer mes a una escala de 500X y la figura 3b muestra el deterioro en una escala menor de 5X. La finalidad de ambas figuras es un análisis más detallado.

Los productos de corrosión indicaron porcentajes mayores de concentración de sulfuros. En cambio la figura 3c representa el microanálisis de la plata, con un poco mayor de efecto de corrosión, siendo más sensible a la presencia de este fenómeno electroquímico. La figura 3d indica una evaluación más detallada de la figura 3c con un nivel de escala de 5X.

T, ˚Cb

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

9

18

27

36

45

54

63

72

Correlación de la VC de la plata con la temperaturaVC, mg/m2 . año


1. Vegetales.2. Duquesas de paté.3. Canapés con crema de roquefort a las hierbas.4. Baguette con rebanadas con queso de cabra.5. Paté de aceitunas y vegetales.6. Mousse de berenjena.7. Tarta de jitomate.8. Terrina de poro con salsa de naranja.9. Caballeros (Chevaliers).10. Pizza (Pissaldiere).

Figura 3. Microanálisis de corrosión de probetas metálicas de: (a) cobre 500X, (b) cobre 5X, (c) plata 500X y (d) plata 5X en el primer mes del estudio.

Análisis de costos por corrosiónEl uso de recursos económicos de manera adecuada en una empresa conlleva el éxito en su desarrollo y expansión. La presencia de costos inesperados origina un desequilibro financiero en las plantas industriales, por lo que se requiere ubicar rápidamente las causas de estos gastos innecesarios. Uno de los factores que contribuye a este tipo de costos es la presencia de corrosión en la industria electrónica, que genera a nivel mundial grandes pérdidas económicas y con ello incluso el cierre de las empresas.

En esta investigación, debido a estudios anteriores en otras regiones de la República Mexicana y de otros países, se correlacionaron los niveles de concentración de los agentes contaminantes H2S, SOX y NOX con variaciones de HR y temperatura, para obtener la VC de los metales mencionados. El cobre y la plata fueron los más deteriorados. Con base en esto se realizó una simulación en el programa MatLab sobre los posibles gastos por corrosión (%) que podrían generarse en un periodo de 24 meses, así como fallas eléctricas (%) posibles como se muestra en la figura 4.


Correlación de costos por corrosión en base al rendimiento operativode equipos de la industria electrónica para dos años

Figura 4.

En la figura 4 se observan en color azul oscuro los niveles de baja intensidad respecto de los gastos y fallas eléctricas en los primeros cuatro meses de la simulación, y conforme transcurren los meses del análisis se muestra en color azul verde un nivel mayor de intensidad de fallas y gastos. Este análisis de simulación busca evidenciar lo que puede ocurrir si no se considera la toma de medidas adecuadas para el control de la corrosión.

CONCLUSIONES

Los microcircuitos, los conectores y los contactos eléctricos utilizados en la industria electrónica son muy susceptibles a la corrosión que se produce en condiciones de interiores en plantas de la industria electrónica en Mexicali. Esto tiene como consecuencia la presencia de gastos innecesarios que es prioritario reducir.

“La exposición de estos componentes electrónicos en ambientes no controlados en el interior de plantas industriales, ocasiona un deterioro por corrosión en los materiales de estos dispositivos electrónicos”. Esta corrosión dependerá de “factores como naturaleza del material, rugosidad de la superficie y composición, temperatura y contaminantes adheridos a la superficie” (López, Valdez y Schorr, 2011).

En este estudio se evaluaron los niveles de velocidad de corrosión (VC) con factores climáticos (humedad relativa (HR) y temperatura) y contaminantes del aire (H2S, SOX y NOX, principalmente), aplicando el método gravimétrico. El análisis total comprende un periodo de doce meses, iniciando en julio del 2013 y hasta junio de 2014, y en este artículo se presentó la información relevante de un mes.

Periodo, meses

Gastos por corrosión, % Fallas eléctricas, %

020

18 1614

12 10 8 6 42 0

4

8

12

16

20

24


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BIBLIOGRAFÍA

La generación de corrosión observada en esta etapa del estudio ocurrió aún en ambientes controlados dentro de la empresa, mostrándose pequeñas manchas del fenómeno electroquímico. Para determinar los agentes contaminantes que ocasionaron el deterioro de los metales se utilizó la técnica de microscopía de barrido electrónico (MBE), mostrando las microfotografías con los niveles de corrosión.

Este trabajo es una investigación en proceso, se analizaron los cinco metales principales usados en la industria electrónica. Con base en los estándares ASTM se evalúo la velocidad de corrosión de cada metal instalado en el interior de la empresa que apoya este estudio. Por lo tanto, los resultados son provisionales pero significativos hasta el momento.


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RESUMEN

PALABRAS CLAVE: Espacio, geometría, proporción, racionalidad, transformaciones.

La percepción de la realidad se origina en formas, en sucesiones ordenadas, a través de proyecciones, similitudes y distancias que generan profundidades, magnitudes bidimensionales o tridimensionales. De modo que la idea de espacio se produce en la percepción del objeto, al disociar estos conceptos espaciales de otras cualidades de la realidad sensible para obtener por abstracción, un espacio que es la vez experimental e intuitivo. Sobre esto versa el presente artículo.

Proporción y visualización: la representación simbólica del espacio en el contexto de la racionalidad geométrica

Pedro T. Ortiz y Ojeda, Pedro A. G. Ortiz Sánchez y Patricia Guadalupe Sánchez Iturbe.Universidad Valle del Grijalva (UVG), Campus Tuxtla.Posgrado en Ingeniería.


INTRODUCCIÓN

La idea de espacio se desarrolla en forma intuitiva usando los sentidos y la percepción de la actuación de lo percibido y lo concebido, creando la idea por el desarrollo mental de diferentes interpretaciones del espacio, dentro de un conjunto heterogéneo de conceptos, según se ponga énfasis en la explicación del espacio perceptual o en la del espacio construido deductivamente.

La idea de intuición espacial o geométrica como se emplea en matemáticas, no corresponde a nada que pueda definirse y cubre, por el contrario, un campo esencialmente heterogéneo, de modo tal que el empleo de la palabra se convierte en contradictorio, puesto que al definir con toda precisión la intuición no tiene cabida, puesto que lo intuitivo es el dominio donde el rigor formal está ausente.

En el espacio perceptual, el sujeto es el que percibe y el objeto está constituido por las formas y figuras de los cuerpos, en cambio en el espacio deductivo el sujeto está representado por la actividad deductiva formalizada siendo entonces el objeto todo aquello que se considere como exterior a esa actividad formal, que es el espacio intuitivo, ya que conecta esta realidad intuitiva como la expresión de una experiencia física posible o simplemente como un dato externo a la deducción axiomatizada.

DESARROLLO

En términos generales, las interpretaciones del espacio tienden a separarlo de la intuición perceptual o en imágenes, para ser concebido en función de una construcción deductiva que ya no se aplica a posteriori a formas dadas previamente por la sensibilidad sino que realmente las genera en todas sus partes o debido a una generalización que interviene apenas se pone en contacto con el objeto físico.

MetodologíaEn la teoría de la forma se considera que la percepción no se compone de elementos dados previamente, sino que constituye de entrada una estructura total, siendo solidaria del equilibrio del campo conceptual que se haya comprometido en su totalidad, aun la percepción de un punto aislado constituye una estructura de conjunto, ya que ese punto es una figura que destaca del fondo percibido como un plano o un espacio en tres dimensiones.

Las estructuras totales caracterizan la totalidad de cada campo perceptual y a cada figura particular percibida en el interior de un campo perceptual, están organizadas según las leyes cuya esencia es geométrica: orden, simetría, regularidad, proporciones.

La teoría de la forma proporciona así una nueva concepción de la geometría perceptual presente desde el punto de vista de la vida mental, pero que no se vincula con la hipótesis de las ideas innatas y abarca la motricidad sin recurrir a la experiencia empírica.


Así, el sistema perceptual aplica criterios como la proximidad y la similitud para formar agrupaciones para el estímulo visual; la percepción agrupa aquellos estímulos que están próximos y son similares. El análisis de estos criterios revela que todos son ejemplos de simetría en el sentido matemático, en el que la simetría se refiere a la imposibilidad de distinción de acuerdo con un posible uso de transformaciones.

Los criterios como el de proximidad y la similitud se refieren a imposibilidades de distinción de acuerdo con posibles usos de las transformaciones y también en dimensiones espaciales y no espaciales, respectivamente.

Los criterios como el de la proximidad y la similitud se refieren a imposibilidades de distinción de acuerdo con transformaciones cíclicas. Por lo tanto, se puede concluir que la agrupación casi siempre está enfocada en la identificación de simetrías. La necesidad de identificar simetrías surge del intento de construir la memoria.

Una teoría a nivel lógico-preaxiomático es intuitiva, concreta o material pues se vincula con acontecimientos y su contenido empírico se mantiene. En la geometría se requiere de la argumentación retórica que está vinculada al encadenamiento lógico para ser aceptable y que la intuición no sea preponderante en las proposiciones, sobre todo cuando se desarrolla la intuición espacial.

La geometría parte de la idea de que la formación visual se articula en términos de una métrica que se caracteriza por definir, cuantificar o cualificar en términos objetivos y racionales o en términos subjetivos o estéticos la condición de la representación espacial de los componentes que forman la realidad sensible.

En la acepción más universal del término, la proporción es la primera cualidad que debe ostentar un ser o un objeto para calificarlo de bello, la proporción es una correspondencia que se establece en términos de las dimensiones entre sí y la relación de las partes como un todo.

Contemplar la belleza de las formas en el arte o la naturaleza resulta grato y se vincula con la proporción (la adecuada). Para lograr esta última se requiere evitar la igualdad de dos medidas pero también una gran diferencia entre ellas.

La construcción del espacio es solidaria no sólo de todo el desarrollo mental de cada etapa de la vida sino además de toda la evolución biológica, que en el extremo de este desarrollo se encuentra en las operaciones deductivas de la geometría, que ha evolucionado en grandes rasgos desde una concepción que pone todo acento en la propiedad perceptual o sensible del espacio hasta una percepción que reduce la geometría a una especie de lógica.

La proporción es la relación que se establece entre las medidas de una forma, la belleza de una forma son sus proporciones, es decir, la comparación o semejanza que se puede establecer por la construcción simbólica dentro de un proceso cognitivo.


Resultados y discusiónDos figuras son semejantes si tienen exactamente la misma forma aunque no el mismo tamaño, así se puede establecer semejanza con los elementos básicos de espacio euclidiano, los puntos, la recta y el plano. De manera que dos segmentos, dos circunferencias, dos cuadrados, dos triángulos equiláteros cualesquiera son semejantes, así dos figuras son semejantes, si una de ellas es un modelo a escala de la otra.

Las condiciones anteriores aseguran que existe semejanza, los triángulos son las únicas figuras en las que la semejanza se observa en forma fácil, en el caso de un cuadrado y un rectángulo, los ángulos son congruentes porque todos son ángulos rectos, sin embargo, los lados correspondientes no son proporcionales y ninguno es escala del otro.

A un rectángulo se le llama estático cuando la relación entre sus lados puede ser representada por un número entero o fraccionario pero racional, es decir, finito, conmensurable. El término estático indica el equilibrio que se experimenta en el espacio determinado por este tipo de rectángulos cuyos lados son proporcionales.

Dos o más superficies tienen los lados proporcionales entre sí cuando sus dimensiones son divisibles entre una unidad de medida respectivamente de tamaño diferente, pero contenida un número igual de veces en los lados correspondientes, llamándose esta unidad de medida módulo.

Los triángulos y los cuadrados son polígonos de tres y cuatro lados, que pueden estar inscritos dentro de círculos y se pueden generalizar a cualquier número de lados, como se puede suponer son de dos en adelante, cuando el número de lados es muy grande, un polígono regular se convierte en un círculo, la forma que incluye un área con el menor perímetro.

Se encuentra como característica fundamental de la semejanza de las figuras, la existencia de proporcionalidad de los lados, si dividimos un segmento rectilíneo de longitud unitaria, como puede ser un lado de un rectángulo, en dos partes de tal forma que la parte mayor sea la medida proporcional entre la parte menor y el segmento completo, se obtiene una cantidad de 1.618, es la longitud del segmento mayor, llamado

Generalizando, es posible considerar que un polígono es una figura formada por la reunión de varios segmentos de manera que no se crucen y solamente se toquen en los extremos, si ninguno de sus puntos está a lados opuestos de una recta que contenga un lado del polígono, se le llama convexo, lo que permite definir a un polígono regular como: convexo, de lados y ángulos congruentes, lo que conduce a que sean simétricos, equiláteros y equiángulos.

La definición de semejanza establece que los ángulos correspondientes deben ser congruentes y que los lados correspondientes deben ser proporcionales. En el caso de un triángulo si cumple una de las dos condiciones cumple con la otra, si los ángulos correspondientes son congruentes entonces los lados correspondientes son proporcionales y así recíprocamente.


la media proporcional y en este caso tiene el nombre singular de sección de oro y se acostumbra representar con la letra griega φ. Esta sección tiene características que se manifiestan en la naturaleza, el hombre y sus obras de arte, y que en matemáticas se origina en forma de una serie llamada de Fibonacci.

CONCLUSIONES

Al estar presente una proporción estética, como la sección de oro, se genera una sensación de ritmo constante que se repite indefinidamente, originando una satisfacción psicológica de belleza. De manera que existe el principio del ritmo y la proporción como necesidad lógica. En la composición artística es el ritmo el que gobierna la proporción.

El ritmo satisface la necesidad humana de confirmación de la naturaleza cíclica de la vida y del mundo natural, la repetición de elementos tiene un papel principal en la unificación de patrones más allá de la definición de la textura y del diseño. La duplicación y el intervalo generan una sensación de movimiento si se repite de manera regular.

El balance y la proporción están ligados muy íntimamente con el ritmo, el exceso de igualdad, se puede estimar como carente de ritmo por exceso o insuficiencia de repetición y estructura. Kepes citado por Dantzic (1994) menciona que: “parecen justificar el ser considerados factores concomitantes” los términos módulo, proporción, simetría y ritmo.

La formulación racional de explicar el arte desde una perspectiva científica no obstaculiza la sensibilidad intuitiva. Según Scott (1992): “la dependencia literal de la matemática y la geometría conduce a la esterilidad mecánica. Si no olvidamos que tales auxiliares no son más que instrumentos que nos permiten profundizar nuestra comprensión y agudizar nuestra sensibilidad, creo que podemos navegar sin peligro”.

De manera que esto demuestra que el proceso creativo es conducido por una racionalidad que involucra la lógica y la intuición como elementos formadores de la representación mental y estética del espacio físico y simbólico definiendo la idea de que la naturaleza representativa de la realidad está formada básicamente por conceptos elementales de proporcionalidad que conducen a tener un significado visual de los diferentes componentes que forman la construcción mental de una persona de su propia realidad.


BIBLIOGRAFÍA

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Miller, C. y Heeren, V. (2012). Introducción al pensamiento matemático. México: Trillas.

Reyes, V. J. (2013). La geometría y nuestro entorno. México: Trillas.

Scott, R. G. (1992). Design fundamentals. USA: Edit. R. E. Publishing Company.


RESUMEN

PALABRAS CLAVE: Álgebra lineal, graficación por computadora, transformaciones lineales, traslación, escalamiento, rotación.

Una parte de las Ciencias de la Computación, específicamente la graficación por computadora, toma como base el conocimiento del álgebra lineal en el uso de las matrices para representar sistemas de ecuaciones lineales, en nuestro caso serán de utilidad como medio de almacenamiento y para el uso de las transformaciones lineales (operaciones con matrices) que dan lugar al escalamiento, traslación y rotación de figuras geométricas o imágenes.

Transformaciones en la graficación por computadora

Daniel Trujillo Zamorano.Universidad Valle del Grijalva (UVG), Comitán.Docente de Ingeniería en Sistemas Computacionales.


INTRODUCCIÓN

La Informática como una ciencia en pleno desarrollo toma como base el uso de matrices para almacenar y operar datos, en este caso, vértices de una figura geométrica a través de algoritmos computacionales. El objetivo principal de este trabajo es demostrar claramente que el álgebra lineal se aplica para almacenar y realizar transformaciones en los gráficos como son la traslación, el escalamiento y la rotación a través de ejemplos donde se demuestre y explique de manera comprensible la influencia del álgebra lineal en las gráficas por computadora y específicamente en un sinnúmero de programas computacionales que requieren el uso de gráficos.

DESARROLLO

Transformaciones linealesSean V y W espacios vectoriales reales. Una transformación lineal T de V en W es una función que asigna a cada vector v Є V un vector único Tv Є W y que satisface, para cada u y v en V y cada escalar α.

Almacenamiento de una figura geométricaEn la figura 1 se muestra un polígono regular de 5 lados con los vértices [A, B, C, D, E] y se muestra la matriz correspondiente.

Figura 1. Polígono de 5 lados.

Representación matricial del polígono.

A B C D E

La figura 1 se encuentra en dos dimensiones representada en la matriz anterior, para el eje de las abscisas representado por R1 y el eje de las ordenadas corresponde a R2.

2 2 2 0 0 21 2 2 0 0

+


TraslaciónImplica desplazar todos los puntos de una figura geométrica (circunferencias, triángulos, líneas, puntos), en la misma dirección y en la misma proporción. Supongamos la matriz anterior:

Para obtener una traslación de la figura en el eje de las abscisas y/u ordenadas se utiliza una matriz de traslación como la que se presenta a continuación:

Donde TX representa traslación en x, Ty representa la traslación en y, de tal forma que si quisiéramos mover dos unidades en x a la figura y, una unidad en y quedaría expresada de la siguiente forma:

En la figura 2 se puede observar que el pentágono representa la figura original y la otra figura representa el pentágono trasladado.

Figura 2. Traslación del polígono.

2 2 2 0 0 21 2 2 0 0

+

00

x

y

x y

EE

T T

1 2 2 1 3 3 21 02 2 1 4 3

* 0 12 0 1 4 12 10 0 1 2 1

0 2 1 2 3

+ +

=


EscalamientoEs la operación que nos permite, dado un conjunto de puntos que representan una figura, aumentar o disminuir de tamaño el gráfico original. Regresamos nuevamente a la matriz de puntos que representa al pentágono.

Para obtener un escalamiento en x y/o en y se utiliza la siguiente matriz.

Anteriormente para la traslación utilizamos los parámetros Tx y Ty que representan traslación en X y traslación en Y respectivamente, ahora utilizaremos los parámetros Ex y Ey que servirán para escalar en X y en Y respectivamente. Si quisiéramos escalar a la figura en 2 veces el tamaño original, la operación de matrices quedaría de la siguiente forma:

X Y X Y

A la operación anterior se le conoce como escalamiento compuesto, una combinación de traslación y escalamiento, quedaría representada por la figura 3.

Para representar un escalamiento simple asignamos a Tx y Ty un valor de 0, quedando representada por la figura 4.

Figura 3. Escalamiento compuesto. Figura 4. Escalamiento simple.

2 2 2 0 0 21 2 2 0 0

+

00

x

y

x y

EE

T T

1 2 2 1 1 5 2 22 02 2 1 5 5

* 0 22 0 1 5 11 10 0 1 1 1

0 2 1 1 5

+ +

=

00

1

1

2

2

3

3

4

5

6

4


RotaciónImplica el cambio de orientación de una figura geométrica con respecto del punto de referencia. Veamos la siguiente propuesta para hallar la matriz de rotación (ver figura 5).

Figura 5. Deducción de rotación.

Note que la distancia r desde el origen al punto P es igual en ambos sistemas, de modo que las respectivas coordenadas (x, y) y (x’, y’) se pueden denotar de la siguiente forma:

Tomando en cuenta identidades trigonométricas queda de la siguiente manera:

Tomando en cuenta la expresión AA y BB, la matriz de rotación quedaría así:

Esta matriz tiene como características poseer un determinante de 1 y ser ortogonal. En el siguiente ejemplo a través del pentágono anterior, propondremos rotarlo π radianes:

'

'

cosy rsin

cos( )sin( )

x r

x ry r

αα

α β

α β

==

= −

= −

'

'

cos( ) r(cos cos sin sin )cos ysin (AA)

x rx x

α β α β α β

β β

= − = +

= +

'

'

sin( ) r(sin cos cos sin )sin yc B )os ( B

y ry x

α β α β α β

β β

= − = −

= − +

cos sinsin cosθ θθ θ

−


De tal manera que la figura rotada quedaría de la siguiente forma:

Figura 6. Rotación.

1 2 2 1 1 5 2 2cos sin2 2 1 2 2

* sin cos2 0 1 2 00 00 0 1 0 0

0 2 1 0 2

π ππ π

+ − +

− − − = − −

Un vistazo en 3DHasta ahora hemos visto transformaciones en 2D (dos dimensiones), a continuación se explicarán las tres transformaciones anteriores (traslación, escalamiento y rotación) en 3D partiendo de una figura base. Cabe mencionar que el almacenamiento en matriz de una figura en 3D se hace en forma diferente en algunos programas de computadora donde se almacenan los planos de los que se compone una figura en 3D, a motivo de explicación nosotros seguiremos trabajando las figuras incluyendo sólo los vértices de la figura geométrica. Supongamos la siguiente matriz que representa a una figura en tercera dimensión.

Como notamos, la matriz anterior se incrementó en una dimensión, debido al soporte del eje z del gráfico en cuestión. Un apunte que debemos tomar en cuenta es que para el manejo de gráficos más complejos tendremos matrices de m x n dimensiones, donde se almacenarán no sólo las coordenadas de los gráficos sino el color, la textura, el estilo, entre otros.

0 0 0 13 0 0 13 0 1 13 2 1 13 2 0 12 2 0 12 2 1 12 1 0 11 1 0 11 1 1 11 2 1 11 2 0 10 2 1 10 2 0 10 0 1 12 1 1 1

ABCDEFGHIJKLMNOP

X Y Z

1

1

2

-3

-2

-1

2

3


Traslación y escalamiento en 3DPara trasladar o escalar un gráfico en 3D recurriremos a la siguiente matriz:

Donde el parámetro E se utiliza como factor de escalamiento y el parámetro T como factor de traslación, como ya se vio anteriormente basta con sustituir estos parámetros con un número real para que se provoque una transformación en el gráfico.

Rotación en 3DLa rotación tridimensional se puede hacer de tres formas con respecto a cada uno de los ejes (x, y, z). Las matrices de rotación para cada uno de los ejes se presentan a continuación.

Respecto al eje z:

Respecto al eje y:

Respecto al eje x:

Las representaciones anteriores muestran claramente la matriz de rotación para cada uno de los ejes.

0 0 00 0 00 0 0

1

x

y

z

x y z

EE

ET T T

cos sin 0 0sin cos 0 00 0 1 00 0 0 1

θ θθ θ

−

cos 0 sin 00 1 0 0

sin 0 cos 00 0 0 1

θ θ

θ θ

−

1 0 0 00 cos sin 00 sin cos 00 0 0 1

θ θθ θ

−


Vista computacionalAhora veremos cómo usar este modelo de álgebra lineal aplicado a la programación, para lo cual utilizaremos el código del lenguaje de programación java para explicar cada uno de los casos en 2D.

1.-public class transformaciones{2.-3.-int matriz[][]=new int[5][3];4.- public transformaciones(){5.- matriz[][]={ 1, 3.41, 1,6.- 2, 2, 1,7.- 2, 0, 1,8.- 0, 0, 1,9.- 0, 2, 110.- };11.-}12.-public void trasladar(int incrementoX,13.-int incrementoY) {14.- for(int i = 0; i<5; i++){15.-16.-matriz[i][0]= matriz[i][0]+incrementoX;17.-matriz[i][1]= matriz[i][0]+incrementoY;18.-19.- } 20.- }21.-public void escalar(float escalarX, float22.-escalarY){23.-24.-for(int i = 0; i<5; i++){25.-26.-matriz[i][0]= matriz[i][0]*escalarX;27.-matriz[i][1]= matriz[i][0]*escalarY;28.-29.- }30.- }31.-public void rotar(float angulo){32.-33.-for(int i = 0; i< 5;i++){34.-matriz[i][0]= 35.-matriz[i][0]*Math.cos(angulo) +36.-matriz[i][1]*-1*Math.sin(angulo);37.- int nuevaY = 38.-matriz[i][0]*Math.sin(rad)+ 39.-matriz[i][1]*Math.cos(rad);40.- tempY.set(i,nuevaY);41.- }42.-43.- }44.-}45.-}


Explicación del código de programaciónDefinimos una nueva clase llamada transformaciones (línea 1), declaramos un nuevo arreglo que hará la función de una matriz (línea 3). Llenamos el arreglo con los vértices del polígono de 5 lados inicial con el constructor de la clase (líneas 4-11). Creamos un método llamado traslación el cual recibe por parámetros la traslación en el eje x y la traslación en el eje y, en seguida se utiliza una estructura de repetición para recorrer el arreglo, aplicar la traslación y construir la nueva matriz (líneas 12-20).

Creamos un método llamado escalamiento, el cual recibe por parámetros el escalamiento en el eje x y el del eje y, en la estructura de repetición multiplicamos cada uno de los espacios de memoria donde residen los vértices de la figura por el factor de escalamiento (líneas 21-30).

Creamos un método llamado rotación, el cual recibe por parámetro el ángulo en radianes dentro de la estructura de repetición, se aplican las operaciones correspondientes a cada uno de los renglones del arreglo para obtener una rotación de la figura (líneas 31-45).

CONCLUSIONES

En este trabajo se muestran cada una de las transformaciones lineales que son un tema del álgebra lineal, así como la relación con los gráficos por computadora.

Las transformaciones del álgebra lineal en la graficación por computadora han tomado un gran auge en la actualidad y es de gran importancia el estudio de modelos matemáticos que a través de una sinergia entre las ciencias computacionales provean de herramientas tales que puedan ser usadas en la computación moderna y a su vez por la sociedad en general.

El lector deberá probar y comprobar que el álgebra lineal describe en el ámbito de las transformaciones 2D y 3D, un modelo que se puede aplicar y entender fácilmente en los usos que hoy existen, como en los sistemas CAD, los juegos por computadora, entre otros.

Es de gran acierto enriquecer cada uno de los temas aquí presentados, entiendo así que el trabajo de este artículo es una guía que pretende introducir al lector para entender la influencia del álgebra lineal en la graficación por computadora.


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BIBLIOGRAFÍA


RESUMEN

PALABRAS CLAVE: Ecosistemas, competitividad, industrial, corrosión, equipo, ahorro, agua.

El presente artículo presenta los resultados de una investigación con el diseño e implementación de sistemas de control automatizados (SCA) para concientizar en el cuidado del agua y con ello mantener el vital líquido necesario a un costo menor para las actividades humanas realizadas en la ciudad y valle de Mexicali, en el estado de Baja California Norte, México. Esto se realiza en actividades de riego de áreas verdes y agricultura para evitar derrames y pérdidas del vital líquido y conservar el ecosistema en esta región del país.

La reducción de agua deteriora ecosistemas y disminuye niveles de competitividad industrial

César Sánchez Ocampo, Judith Marisela Paz Delgadillo, Gustavo López Badilla.Dirección de Ingeniería en Tecnologías de Manufactura, Universidad Politécnica de Baja California, Mexicali, B.C., México.


INTRODUCCIÓN

Los incrementos en el consumo de agua y electricidad en la zona noroeste de la República Mexicana se deben a la presencia de incrementos de humedad relativa (HR) y temperatura aun cuando sean índices menores de 1% o 5% y de 1° C a 2° C. Esto afecta a ciertas operaciones en industrias de esta región debido a que se requiere mantener climas controlados en los interiores de la industria electrónica y con ello se mantienen encendidos los equipos de aire acondicionado con mayor frecuencia en los meses de mayo a agosto. Este tipo de actividades se realizan para evitar la presencia del fenómeno electroquímico que daña rápidamente los equipos y maquinaria industrial y productos fabricados.

El gasto generado por el uso frecuente de los equipos de aire acondicionado y los altos costos por consumo de electricidad en esta región origina que las empresas replanteen sus gastos. Esto causa que los niveles de productividad a veces no sean los óptimos y con ello los índices de competitividad disminuyan en la industria electrónica de esta zona del país, Además, al reducirse los niveles de agua, el costo del vital líquido se incrementa y esto repercute en la industria electrónica y de cualquier otro ramo de la región.

El Río ColoradoEl Río Colorado (RC) proviene del estado de Colorado, nace de las Montañas Rocosas de Colorado en la zona central de los Estados Unidos (E. U.) y suministra agua a gran parte del suroeste de los E. U. (Colorado, Utah, Nevada, California y Arizona) y al noroeste de México (Baja California y Sonora). El RC mide 2 500 km (Reyes, Guerra y Ramírez, 2006), siendo un proveedor importante a los hábitats de esta región y el único en algunas zonas de ambos países. Los principales entornos ambientales de esta región son llanuras, montañas y zonas desérticas con más de 400 especies de flora, hábitat de especies de peces, reptiles, anfibios, aves, roedores y mamíferos (Aguirre y Torres, 2007).

Las principales actividades que se desarrollan en estos ecosistemas son la agricultura y la ganadería, caza de fauna, operaciones de geotermia para suministro de electricidad a las grandes urbes y suburbios de la región, acuicultura, pesca y ecoturismo. La central geotérmica es una fuente principal de suministro eléctrico al valle y ciudad de Mexicali, además de ciudades de E. U. como Calexico, El Centro y Brawley, pero que contamina el RC por sus desechos químicos.

El caudal del RC ha disminuido en los últimos 10 años, causando cambios hidrodinámicos en las cuencas bajas, lo que preocupa a especialistas ambientales, autoridades de gobierno y poblaciones. La causa: el uso desproporcionado de suelos para nuevos asentamientos humanos, modificando su entorno con operaciones industriales y agrícolas que salinizan los mantos acuíferos y degradan los suelos por causas naturales, como el fenómeno de erosión (Lozano y Romo, 2003).

La ciudad de Mexicali es propensa a problemas con el agua en el futuro por el proceso de recubrimiento del Canal Todo Americano (CTA), que es un ramal del RC. El RC provee de agua al valle para operaciones agrícolas y a la ciudad para actividades industriales, domésticas, comerciales y gubernamentales de Mexicali.


Es por esto la necesidad de realizar estudios en esta zona del país, que conlleven a evaluar la posibilidad de utilizar los SCA básicos de bajo costo (menor a los 100 pesos mexicanos) y fáciles de fabricar y operar, para ahorrar agua en las operaciones de esta ciudad y su valle.

Aplicar el revestimiento al CTA representa colocar una estructura en forma de placa en las áreas de California por donde fluye el agua. Esto puede generar su disminución en pozos del valle de Mexicali.

Los costos por usar el aguaEl deterioro de los ecosistemas a nivel mundial ha originado desequilibrio en todas las regiones del mundo al presentarse variaciones en los factores climáticos. Esto es debido a la emisión de contaminantes al aire, agua y suelo; además de la tala de bosques que generan zonas desérticas y despobladas por falta de recursos naturales para la sobrevivencia. Aunado al inadecuado uso del agua en algunas regiones del mundo.

La falta de agua origina mayor gasto para transportarla hacia ciudades y a las empresas industriales, donde sus gastos se incrementan y se causa un desbalance en sus finanzas y competitividad. La falta del vital líquido también causa enfermedades que a los gobiernos e industrias preocupan por requerir un gasto mayor al presupuestado.

Actualmente, los países desarrollados controlan la mayor cantidad del recurso hídrico (Porter, 1991) y las finanzas en una escala cercana a 85% (Sánchez, 2010), donde las economías de los países en vías de desarrollo representan 22%. La mayor parte de los países en extrema pobreza tienen problemas de escasez de agua por lo que las organizaciones como la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Organización de las Naciones Unidas (ONU), la Organización de Alimentos y Agricultura (FAO, por sus siglas en inglés) y la Organización de Estados Americanos (OEA) están preocupadas por esta situación (Lozano y Romo, 2003).

El ecosistema en la frontera de México y Estados UnidosLa región oeste de la zona fronteriza de México y los E. U. contiene gran variedad de flora y fauna adaptadas a los hábitats de esta área. Tanto la vegetación como los animales han permanecido por la presencia del agua proveniente de E. U. Si disminuye la capacidad en los mantos acuíferos, canales y ríos, se podría generar un desequilibrio ecológico (González, Montoya y Hernández, 2007).

Cuando el RC es contaminado de manera inconsciente por agroquímicos y descargas industriales y urbanas (líquidos, sólidos y gaseosos) se reduce la calidad y la cantidad del recurso hídrico. Es por esto que debe cuidarse el agua, para evitar su escasez y una situación problemática ambiental, económica y social de esta región (Gómez, Rivera, Martínez y Yánez, 2004).

Alteración del entorno ambiental y socialEl actual proceso de revestimiento de uno de los ramales del RC, como el CTA en el sureste de los E. U., tendrá un efecto negativo en el suministro del recurso hídrico de la zona por la reducción de los niveles en los mantos acuíferos. Esto alterará los ecosistemas


en ambos países, debido a la migración de ciertas especies (González, Montoya y Hernández, 2007).

También se podría originar decremento en las actividades agrícolas e industriales del valle y la ciudad de Mexicali por la reducción de productos agrícolas de esta zona, con un incremento en los precios de los alimentos y la pérdida de empleos. Además, se podrían ocasionar problemas de salud por la falta de nutrientes alimenticios y la generación y proliferación de enfermedades respiratorias. Debido a esta situación se podrían romper algunas cadenas alimenticias con la modificación de la flora y fauna de esta zona (López B., Rueda y Domínguez, 2002).

Concientización en el cuidado del ecosistemaExpertos ambientales de ambos países consideran que la contaminación del RC con sus ramales y el revestimiento del CTA están disminuyendo la calidad y la cantidad del recurso hídrico en la región fronteriza. Por esto es de vital importancia el cuidado del agua con algún tipo de programa donde la población esté consciente de su uso adecuado o algún tipo de sistema automatizado que apoye la concientización de las personas. Analistas señalan la posibilidad de una etapa de poco suministro o escasez del agua (Robles y Torres, 2003).

Estudios anteriores indican que el nivel de concientización para el cuidado del agua de parte de la población que habita la ciudad y valle de Mexicali es bajo, con el desarrollo de actividades agrícolas, domésticas e industriales, donde en ocasiones se generan encharcamientos. Esto conllevó al diseño y desarrollo de un sistema automatizado para el control de riego en la zona noroeste de México.

Equilibrio ecológicoUtilizar adecuadamente el vital líquido es garantía de un desarrollo urbano en las pequeñas y grandes ciudades. Esto conlleva a generar impulsos en el fortalecimiento industrial, como lo es la zona noroeste de la República Mexicana, donde existe un amplio número de empresas del ramo industrial de tipo maquiladora de E. U., Canadá, China, Japón, Alemania e Italia. Al haber crecido de manera desproporcionada las ciudades fronterizas con los E. U., Mexicali, Tijuana y Ensenada, se generó un uso inadecuado del vital líquido por lo que en algunas zonas de esta región del país hay problemas en el suministro de agua.

El agua como medio de vidaLos expertos en el campo de la protección del agua piensan que su escasez tiene efectos negativos en la salud. La OMS indica que más de la mitad de la población mundial es víctima de la escasez de agua, lo que ha contribuido al cambio climático en algunas regiones, y la generación y propagación de las actuales enfermedades y el desarrollo de nuevas (Sánchez, Páez y Flores, 2006). En México, algunas regiones presentan la problemática de la escasez de agua y disminuye la productividad en sus operaciones agrícolas, comerciales e industriales. El noroeste de México es propenso a sufrir los efectos negativos de la escasez de agua por lo mencionado anteriormente (González, Montoya y Hernández, 2007).


Con la escasez de agua se produce una disminución de la productividad de vegetales, legumbres, frutas, trigo, maíz y alimentos para el ganado vacuno. Además, se origina un incremento en los costos de los productos comerciales de la región y los que son enviados a otras zonas del país o de E. U., lo que genera problemas económicos (Reyes, Guerra y Ramírez, 2006). Según un informe de la Comisión Nacional del Agua de México (CNA), en esta región ha disminuido la calidad del agua en los últimos 20 años y se han reducido los volúmenes del vital líquido en pozos del valle de Mexicali. Esto ha ocasionado 12.000 hectáreas dañadas, originando zonas estériles para las actividades agrícolas.

Debido a esto se han reducido las operaciones comerciales e industriales en los últimos cinco años. Aunado a lo del revestimiento del canal, según especialistas del tema, en un periodo de tres a cinco años se reducirá alrededor de 30% el suministro del agua.

DESARROLLO

MetodologíaSe realizó un estudio en la ciudad de Mexicali por la problemática de la región y se desarrolló una evaluación para la implementación de un nuevo SCA de bajo costo. Para realizar el análisis fue necesario elaborar cuatro etapas que se mencionan a continuación:

a) Análisis periódico de la calidad del agua. Se realizó una evaluación de la calidad del agua desde el 2005 al 2012 en la ciudad de Mexicali.

b) Evaluación del consumo de agua en casa-habitación. El uso adecuado del recurso hídrico en Mexicali no se realiza, originando caos económico, social y ambiental.

c) Análisis del deterioro de suelos en el valle de Mexicali. El daño que se genera por la disminución o posible desabasto de agua a las superficies terrestres fértiles del valle de Mexicali se ha incrementado en pequeños porcentajes en los últimos diez años. Debido a esto se realizó un análisis de los porcentajes de suelo con mayor deterioro.

d) Fabricación del SCA. El SCA fue diseñado y fabricado, es de bajo costo con una eficiencia de 85%, probado durante cinco años en Mexicali y su valle.

e) Evaluación de microscopía del suelo. Se generó una evaluación de diferentes zonas de esta región. Se utilizó el SCA en los lugares y en otros no para observar sus diferencias con la técnica de microscopía electrónica de barrido (MBE). El análisis fue elaborado para conocer las consecuencias de la disminución del agua y su desabasto.

ResultadosEl costo del agua en Mexicali es bajo aun con los equipos especializados para purificarla, siendo de alrededor de $6 pesos mexicanos por metro cúbico (costo mensual de $300 a $500 pesos mexicanos).


Figura 1. Análisis de la calidad de agua en el sistema de suministro a la ciudad de Mexicali (2005-2012).

Evaluación del consumo de agua

En la ciudad de Mexicali se ha generado un crecimiento drástico en los últimos 20 años, se desarrolló simultáneamente al análisis del consumo del vital líquido en casa-habitación. Se realizaron 1000 encuestas en los siete años del estudio.

El objetivo de esta evaluación fue determinar el consumo por cada hogar de la ciudad de Mexicali para elaborar una estimación de uso por casa-habitación para correlacionarlo con el agua de baja calidad que se suministra a la ciudad y su valle.

Las opiniones de la ciudadanía mexicalense indicaron que del año 2005 a 2007, durante el verano donde más se utiliza, el consumo fue menor a los 300 m3 por mes en cada hogar, siendo mayor al promedio decretado por la OMS de 150 m3. Del 2007 al 2008 el consumo se incrementó a 375 m3 y partir de ese periodo hasta el año 2012 la cifra llegó a 450 m3. Esto es de gran relevancia porque el suministro de agua de baja calidad se somete a un tratamiento de alto costo y no se utiliza adecuadamente.

Calidad del agua analizada en la fuente de suministro al valle

de Mexicali (2005 - 2012)Tiempo.

Años

Porcentaje, %

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

50 55 60 75

Al inicio del estudio se indica como la calidad del agua es cercana a 75% y se observa una mayor concentración de los niveles de calidad del recurso hídrico, de 60% evaluada del 2005 al 2007. Del 2007 al 2010, la calidad fue de 50%, disminuyendo y requiriendo del mejoramiento de los equipos especializados para purificarla y suministrarla a las actividades requeridas. Del 2010 al 2012, la calidad estuvo en 50%, siendo esto grave por la posibilidad de generarse infecciones respiratorias y estomacales.


Figura 2. Evaluación del consumo de agua (m3) en casa-habitación de la ciudad de Mexicali (2005-2012).

Análisis de deterioro de suelosUna de las consecuencias del desabasto de agua es el daño a las superficies terrestres y sus ecosistemas. Esto origina pérdidas económicas y al medio ambiente. El caso del valle de Mexicali no es la excepción de esta situación, donde la población no tiene la conciencia del cuidado del agua en casa-habitación, industrias y áreas agrícolas. La figura 3 muestra una evaluación del nivel de deterioro de los suelos en el valle de Mexicali, por una pequeña disminución que se ha presentado por el crecimiento poblacional y de industrias en esta región. Además, se ha observado la falta de concientización de al menos la mitad de la población de esta ciudad de 900,000 habitantes.

Los niveles con el color rojo indican grados de deterioro mayor como índice de 10 con un porcentaje de 15.5% y los de color azul de menor daño con 16.5%. En las otras zonas del gráfico con colores oscuros y claros se muestra el proceso de deterioro como el color verde de un nivel menor a 30% de daño. Esto genera superficies terrestres infértiles para cultivos, pérdidas económicas y la reducción de la competitividad.

Consumo de agua encasas-habitación de Mexicali

(2005-2012)Tiempo.

Años

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

450 375 300 225 150

Consumo por hogar, m3

El control del consumo de agua en la población de Mexicali es vital por la disminución que está en proceso por el revestimiento del CTA y tendiendo a ser una región muy productiva del sector agrícola, comercial e industrial con posibilidades de escasez de agua. Las autoridades estatales de Baja California y municipales de Mexicali están preocupadas y la población no tiene esa visión, por lo que sigue derrochando el recurso hídrico. Desde hace diez años la imposición de multas a personas o instituciones que derrochen agua no ha logrado gran avance.


Figura 3. Análisis del daño a suelos (m2) en el valle de Mexicali (2005-2012).

Sistema automático de control de aguaEl SCA fue diseñado y fabricado por personal experto del área de electrónica y medio ambiente apoyado por alumnos investigadores del Instituto Tecnológico de Mexicali (ITM). Una vez fabricado el sistema se aplicó como prueba experimental en áreas verdes del ITM y casa-habitación, logrando un ahorro de agua. El sistema SCA (figura 4) e información del consumo doméstico en 100 hogares de la ciudad de Mexicali (tabla 1) se muestra a continuación:

Figura 4. Diagrama a bloques del sistema de control automático para control de agua.

Porcentaje, %

Tiempo.Años

2012 10

9

8

7

6

5

4

3

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

05 10 15 20 25 30 35

FUENTE DEALIMENTACIÓN

DETECTOR DEHUMEDAD

ACTIVACIÓN DEACTUADOR

INDICADORLUMINOSO


Consumo de agua(m3), 2011

Consumo de agua(m3), 2012

Sin utilizar el SCA 3775 3230

Utilizando el SCA 2685 2345

Tabla 1. Análisis del consumo anual de agua en 100 hogares con y sin el SCA (2011-2012).

La tabla anterior muestra los niveles de consumo de los años 2011 y 2012 para determinar por esta evaluación el incremento sin tener el cuidado del vital líquido.

Evaluación de microscopía en suelos del valle de MexicaliLos pequeños incrementos en el deterioro de suelos fértiles en el valle de Mexicali han resaltado la importancia del cuidado del ecosistema de esta región. A nivel macroscópico se observa el daño en las superficies terrestres, pero el análisis a detalle por microscopía de barrido electrónico muestra un nivel de mayor visualización. En la figura 5a se presenta el uso adecuado del agua y su comparativo en el periodo de tiempo, usando el SCA con un ahorro marginal de agua en la figura 5b.

Figura 5. Análisis microscópico de superficie terrestre (a) sin utilizar el SCA y (b) usando el SCA (2012).

CONCLUSIONES

El cuidado del agua es muy importante para la conservación y preservación de nuestros ecosistemas debido a que el recurso hídrico no es renovable. Deben desarrollarse programas para su conservación. El actual proceso del revestimiento del CTA en los E. U. afectará a la región noroeste de México. Casi 50% de la población de la ciudad de Mexicali no tiene conciencia del uso adecuado del agua.

En actividades de riego se generan encharcamientos, desaprovechando el agua. La falta del agua en esta región podría afectar las actividades cotidianas de casa-habitación, industrias, comercios, centros de gobierno, zonas agrícolas y áreas verdes, principalmente. En esta investigación se diseñó y desarrolló un sistema automático para el control del agua en actividades de riego y en el proceso de su aplicación se tuvo un ahorro de hasta 75%. Este dispositivo electrónico se ha implementado en instituciones educativas, casa-habitación, industrias, áreas verdes y ha resultado de gran interés a la sociedad mexicalense.

a b


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BIBLIOGRAFÍA

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