El Aneurisma de Aorta Abdominal (AAA) ha sido reconocido como un importante problema de salud en la última década. Las estadísticas asociadas con esta patología son preocupantes y, como se registra en la mayoría de los estudios encontrados en la literatura científica, se prevé que su incidencia se incremente en los próximos años debido fundamentalmente al aumento en la expectativa de vida de la población. La ruptura de los aneurismas de aorta abdominal representa un evento clínico muy importante debido a su alta tasa de mortalidad.
Como indicaba nuestro compañero Félix Nieto en su post anterior, los indicadores empleados actualmente para decidir el tratamiento a pacientes con aneurisma, son el diámetro máximo transversal y la tasa de crecimiento, pero, en algunos casos, pueden ser considerados insuficientes, pues no tienen una base teórica físicamente fundamentada. Debido a esta limitación, en años recientes las investigaciones han estado básicamente dirigidas a mejorar la comprensión sobre los fenómenos asociados al surgimiento y posterior evolución de esta patología, con el objetivo de definir si otras variables podrían ser predictivas de ruptura.
Una de las mayores restricciones en la obtención de resultados precisos en la modelización de patologías vasculares, es el uso de un dominio computacional realista, lo cual cada día se acerca más a lo posible, debido a los avances tecnológicos en el equipamiento para la realización de tomografía axial computadorizada (TAC), de resonancia magnética (IRM) y al desarrollo de técnicas CAD, lo que ha permitido avanzar significativamente en la extracción detallada, in vivo, de estructuras anatómicas.
En este sentido, en CARTIF estamos trabajando en la conversión automatizada del conjunto de imágenes 2D obtenido mediante TAC en un modelo 3D realista y que constituya el dominio geométrico de integración en la simulación de AAA, mediante técnicas por elementos finitos.
La actividad relacionada con el tratamiento de imágenes médicas de AAA ha sido la base fundamental para uno de nuestros últimos proyectos: el estudio de la influencia de parámetros geométricos sobre el índice de ruptura de los AAA, enfocado particularmente al ángulo de las iliacas.
En una primera fase se han realizado simulaciones dinámicas de fluidos y estructurales para calcular el Índice Potencial de Ruptura (IPR) de varios casos de pacientes afectados por AAA
Los resultados obtenidos demuestran que los valores del ángulo de las iliacas (α) están relacionados con otros parámetros geométricos como la excentricidad del AAA y que en conjunto pueden caracterizar el IPR.
El siguiente paso será confirmar esta tendencia sobre una mayor base de datos de pacientes que presentan AAA, siendo imprescindible, como hasta ahora, la buena colaboración que tenemos con el Hospital Clínico Universitario de Valladolid.
Estamos convencidos de que los resultados de esta línea de investigación podrían ser una herramienta muy eficaz para el cirujano a la hora de tomar la decisión de someter o no el paciente al procedimiento quirúrgico de reparación. Para confirmarlo, seguiremos trabajando.
Seguro que alguna vez, sobre todo en los pueblos, hemos escuchado a algún agricultor pronunciar una frase parecida a ésta: “Este año el trigo está creciendo mucho debido a las lluvias; lástima que van a salir muchas malas hierbas, tendré que echar herbicidas”. Ante este comentario se podría abrir una larga discusión.
Está claro que las malas hierbas son un problema, pero existen otras formaspara que no invadan los cultivos, sin necesidad de recurrir a los herbicidas. No hay que dejarlas crecer de forma invasiva pero tampoco es bueno erradicarlas por completo ya que tienen otros efectos beneficiosos: ayudan a controlar las plagas y favorecen la presencia de polinizadores en el campo.
Entonces ¿en qué quedamos? ¿Hay que dejarlas o no? Pues existen otras soluciones, como dejar márgenes entre cultivos e introducir plantas aromáticas o árboles frutales que eviten la aparición de las malas hierbas en esos márgenes, al igual que antiguamente se intercalaban campos de cereal con huertos e incluso con frutales. Es lo que se llama crear coberturas vegetales.
¿En qué consisten las coberturas o cubiertas vegetales?
Se trata de sembrar entre las calles o líneas de los cultivos alguna especie cultivable, o bien dejar crecer la vegetación natural de forma espontánea. Las coberturas vegetales se utilizan como estrategia para el manejo del suelo, ya que reducen el riesgo de erosión, además de aumentar la biodiversidad de los enemigos naturales de las plagas habituales de los cultivos.
Las coberturas compiten con las malezas por espacio, luz y nutrientes y por lo tanto ayudan a reducir los costes de control de malas hierbas, suponiendo esto una ventaja para el agricultor. Otros cultivos de cobertura producen sustancias alelopáticas (compuestos bioquímicos que influyen en el crecimiento, supervivencia o reproducción de otros organismos) que inhiben el crecimiento de ciertas malas hierbas y, en general, las coberturas vegetales, al igual que los setos, son una reserva donde viven organismos beneficiosos que pueden pasar al cultivo en busca de sus presas (las plagas).
¿Se utiliza mucho las coberturas vegetales?
Pues sí. Sobre todo, en agricultura ecológica. La Agricultura Ecológica, regulada por el REGLAMENTO (CE) Nº 834/2007 DEL CONSEJO de 28 de junio de 2007, prohíbe el uso de plaguicidas y fertilizantes de origen químico de síntesis. Por tanto, en la producción ecológica se desarrollan diferentes estrategias de manejo para cumplir con la normativa. Una de ellas es el incremento de la diversidad dentro y alrededor del cultivo con diferentes plantas que estimulen la variedad de organismos beneficiosos. La técnica de diversificación más importante es el empleo de coberturas vegetales entre las líneas de los cultivos.
El tema de las coberturas vegetales es muy discutible por ambas partes, sus firmes defensores y aquellos que nunca la llevarían a la práctica. Está claro que al introducir un cultivo nuevo entre líneas de otro cultivo principal, por ejemplo un viñedo, se producirá una competencia con las viñas, y a esto puede unirse una pérdida de producción, pero también puede resultar muy interesante conseguir un producto de mayor calidad debido a mejoras en el suelo, o puede aparecer una flora microbiana diferente que haga que el vino que se produzca con esas uvas tenga unas características sensoriales especiales.
Algunas veces pasan décadas y décadas y se evoluciona en muchos temas pero en otros casos se tiende a hacer las cosas como en el pasado, como en el caso de introducir coberturas entre líneas de cultivo, aunque siempre se pueden añadir nuevas técnicas fruto de la I+D. En CARTIF trabajamos tanto en el campo de la viticultura y enología donde hemos hecho experiencias de siembra de coberturas vegetales de plantas aromáticas entre líneas de viñedo, como en el desarrollo de técnicas de bajo impacto ambiental y técnicas de agricultura ecológica.
En anteriores posts, el mantenimiento predictivo fue mencionado como uno de los principales habilitadores digitales de la Industria 4.0. El mantenimiento, ligado a la revolución industrial, sin embargo, nos ha acompañado en nuestra evolución como seres humanos.
Desde la prehistoria, nuestros antepasados han construido herramientas que sufrían desgaste y que, a veces, se rompían sin previo aviso. La solución era simple: tallar una nueva herramienta. Al crear mecanismos más elaborados (e.g. rueda de madera), la alternativa natural al desecho se convirtió en la reparación a cargo del artesano. Los telares mecánicos de la Primera Revolución Industrial eran aún más complicados de reparar por lo que surgieron oficios específicos que evolucionaron hacia los operarios de mantenimiento actuales. Durante esta evolución, el desgaste y las roturas de piezas sin previo aviso continuaba siendo parte del día a día de las fábricas.
¿Por qué se ha roto de repente este engranaje que ayer funcionaba perfectamente? El cerebro humano puede asimilar conceptos como la linealidad de acontecimientos (estaciones, noche y día, …) o incluso eventos que suceden a intervalos más o menos regulares. Sin embargo, estos imprevistos desquiciaban a los operarios. ¿Cómo podemos asegurarnos de que ese engranaje no vuelva a romperse? La respuesta era biológicamente predecible: “… pararemos la máquina cada 2 días (por ejemplo) y revisaremos el desgaste del engranaje…”
Esta tradición ha derivado en la práctica habitual del mantenimiento que se aplica en la industria y en productos de consumo como, por ejemplo, nuestros automóviles. Nuestro concesionario nos obliga a realizar revisiones periódicas (e.g. cada 10.000 km) para comprobar elementos críticos (frenos, correa de distribución, …) y cambiar piezas con un mayor desgaste (ruedas, filtros …). Esto se denomina mantenimiento preventivo, y se aplica en fábricas u otro tipo de instalaciones (e.g. aerogeneradores) para evitar averías imprevistas. Sin embargo, estas averías no se pueden eliminar (son eso, imprevistas) y es necesaria su reparación. Hablamos de mantenimiento correctivo. El que nadie quiere hacer.
¿Cómo ponerle freno a toda esta catarata de averías inesperadas, gastos de reparación y revisiones innecesarias? Una de las disciplinas en las que más ha trabajado CARTIF desde sus inicios es el mantenimiento predictivo que persigue mitigar (no sería realista asumir que vamos a eliminar lo imprevisto) las averías inesperadas y reducir las revisiones periódicas de las máquinas. De nuevo el mantenimiento predictivo puede explicarse como una respuesta biológica previsible al problema de averías inesperadas. Se basa en la revisión periódica usando señales características del entorno o de la propia máquina que nos puedan indicar de forma anticipada un funcionamiento anómalo. La ventaja de este mantenimiento es que no requiere parar la máquina como en el preventivo. Por ejemplo, un motor eléctrico puede tener un consumo normal cuando funciona correctamente, pero este consumo aumentará si algún elemento del motor sufre algún desgaste excesivo. Vigilando el consumo de forma adecuada podemos entonces detectar averías incipientes.
Siguiendo con el ejemplo del motor eléctrico, ¿cuál debe ser la variación mínima de consumo a tener en cuenta para decidir que debemos parar el motor eléctrico y efectuar una reparación? Como en muchas decisiones de la vida, es necesario aplicar un criterio de coste/beneficio, valorando cuánto podemos perder si no reparamos dicho motor frente a cuánto va a costar la reparación. ¿Cómo reducir la incertidumbre en esta decisión? La respuesta es una predicción fiable de la evolución de la avería. Esta predicción estará influenciada por muchísimos factores, algunos de ellos desconocidos (es algo aleatorio como hemos dicho). Sin embargo, los dos principales a tener en cuenta en la predicción son el tipo de evolución de la avería (e.g. la evolución de la avería en una pieza frágil será muy diferente a una pieza más o menos elástica) y el régimen de trabajo al que se verá sometida la máquina (un ventilador encendido las 24 horas del día, frente al motor de un ascensor que arranca y para cada vez que alguien pulsa el botón en un piso). Una predicción fiable permitirá al responsable de mantenimiento elegir, junto con la previsión de carga productiva de la instalación, la opción más beneficiosa, que en muchos casos suele ser la planificación de la intervención de mantenimiento sin que afecte a la producción.
Otro efecto beneficioso del mantenimiento predictivo es que un tratamiento adecuado de las señales medidas ofrece indicios de qué elemento está fallando. Esto se denomina el diagnóstico de la avería y contribuye a reducir la incertidumbre en la acción de mantenimiento más adecuada. Un ejemplo es la medición de vibraciones que permiten diferenciar una avería de un motor eléctrico que tiene un exceso de vibración por un cortocircuito incipiente o debido a un rodamiento dañado. Pero eso es materia de otro post.
La Iniciativa Internacional de Compra Pública Sostenible (SPPI, Sustainable Public Procurement Iniciative) es el instrumento político fundamental a día de hoy para promover el desarrollo sostenible y avanzar hacia una economía verde que fomente el desarrollo de productos y servicios sostenibles, maximizando los beneficios sociales y medioambientales. Las Directivas de la Comisión Europea obligan a las administraciones públicas a basar sus decisiones de adjudicación en el principio de la oferta económicamente más ventajosa (MEAT), centrándose en los costes del ciclo de vida y en los productos social y medioambientalmente sostenibles. Los Estados miembros deben fomentar en general el análisis del coste de todo el ciclo de vida como una práctica habitual en las inversiones a largo plazo.
La inversión en infraestructuras de transporte tiene un impacto positivo en el crecimiento económico. Crean riqueza y puestos de trabajo, pero ha de hacerse de forma que se maximicen esos impactos positivos y se minimice el impacto negativo en el medioambiente. Concretamente, el transporte por ferrocarril supone el 0,2% de las emisiones globales en la UE27. De esas emisiones, la infraestructura supone el 28%, y la mitad se producen durante su construcción. Esto ilustra el alto impacto ambiental de estas actividades.
En el artículo del blog de IODC “Luchando contra el cambio climático: el reto de datos definitivo”, se defiende que los datos son más poderosos cuando están disponibles como datos abiertos o públicos y que los científicos no sólo utilizan los datos para monitorizar el cambio climático, sino también para ayudar a aportar soluciones, combinando la ciencia de los datos con la ciencia del clima.
En línea con estas ideas, hay una iniciativa, parcialmente financiada por el Programa LIFE+ de la Comisión Europea, que combina el análisis de ciclo de vida (ACV) con técnicas de análisis inteligente de datos, con el fin de mejorar la sostenibilidad de los procesos de construcción de infraestructuras ferroviarias, considerando aspectos ambientales, económicos y sociales. El objetivo es reducir las huellas de carbono e hídrica de los proyectos de construcción de infraestructuras ferroviarias desde las etapas iniciales, i.e. el diseño y la planificación.
En una reciente conferencia, Martina Werner, miembro del Parlamento Europeo y del Comité ITRE sobre Industria, Investigación y Energía, defendía que muchos fabricantes se limitan a competir en base al precio, mientras que un desarrollo riguroso de las directivas de compra, y particularmente del principio MEAT, puede proporcionar a los proveedores una ventaja competitiva. En la actualidad se tienen en cuenta numerosos factores durante el proceso de compra, incluyendo la fiabilidad de la cadena de suministro, los servicios, los costes de mantenimiento, factores medioambientales y criterios de responsabilidad social corporativa.
A partir del impacto medioambiental y social de las tareas más importantes, una herramienta de acceso abierto proporciona los valores de las huellas y determinados indicadores sociales y medioambientales como datos abiertos, para promover la incorporación de criterios medioambientales en los proyectos de construcción. Esta herramienta está disponible online, con toda la información relacionada con ACV y ACV Social (SLCA) y pretende difundir el desarrollo sostenible y allanar el camino para que administraciones públicas y licitadores utilicen este tipo de herramientas.
La filosofía taoísta establece a través del Ying y el Yang la dualidad que presenta todo lo que existe en el universo, de forma que siempre hay dos fuerzas antagonistas y complementarias que se necesitan mutuamente. Difícilmente se puede apreciar el valor de la paz sin la existencia de guerras, o de la salud si no hubiera enfermedades.
Este enfoque dual también es aplicable a la tecnología, imponiendo condiciones que en muchas ocasiones son opuestas, pero que permiten el equilibrio de los sistemas. Según establece la Termodinámica, para la producción de frío (extracción de calor a un foco de menor temperatura) tenemos que aportar energía exterior y disipar calor a un medio que está más caliente que la zona que queremos enfriar, de forma que el calor y el frío conviven como si del Ying y el Yang se tratara.
Las condiciones de habitabilidad que los seres vivos tenemos, nos obligan a mantener una temperatura adecuada para poder realizar los procesos vitales, de forma que valores entorno a los 23 ºC, nos permiten estar confortables. Sin embargo, el clima y las condiciones exteriores presentan valores en ocasiones muy alejados de este óptimo: desde los -40ºC que puede haber en las zonas próximas a los polos, hasta los 55ºC que puede haber en verano en las zonas próximas al ecuador, siendo en esencia la presencia o ausencia de radiación solar la que origina estas diferencias.
La tecnología ha desarrollado sistemas para la transformación de la energía solar en calor o electricidad, siendo por ello aplicable tanto a calefacción como a refrigeraciónsolar. La ausencia de radiación solar produce la necesidad de calefacción, y por lo tanto parece poco probable que podamos aprovechar la radiación disponible -que en general será pequeña- para calefacción. Sin embargo, la necesidad de frío sí va a estar en general asociada a la presencia de radiación solar, como si del Ying y el Yang se tratara también. De hecho, la climatización es una de las tecnologías estrella para el mundial de Qatar, en el que se van a utilizar campos de fútbol con refrigeración solar (Wolfgang Kessling:” Cómo climatizar un estadio” o en inglés “How to air-condition outdoor spaces”).
La refrigeración solar propone un conjunto de tecnologías en las que se aprovecha la radiación solar para producir frío, bien a partir de agua previamente calentada con captadores solares y sistemas sorbentes (máquinas de absorción o adsorción), bien a partir de electricidad producida con solar fotovoltaica para accionar un sistema basado en compresor. Como en el caso de los hermanos de “Hombre rico, hombre pobre”, su evolución temporal ha sido y es diferente.
Hasta hace 10 años, eran los sistemas de frío solar basados en máquinas sorbentes los que disponían de un mayor número de aplicaciones y desarrollos tecnológicos. Por aquellos tiempos, la fotovoltaica era cara. Sin embargo, con la reducción del coste que ha sufrido recientemente, el uso de fotovoltaica para producir frío solar está aumentando de manera importante. Por otro lado, hay fabricantes de máquinas de absorción con sistemas de triple efecto y rendimientos del 180% dispuestos a presentar una dura batalla por la climatización con radiación solar.
En cualquier caso e independientemente de la tecnología que se imponga, lo que tengo claro es que el futuro del frío es caliente, tan caliente como el Sol.
La agricultura y la ganadería son actividades económicas que en algunos lugares de Europa tienen un alto valor social. Además, hay que sumar el peso que tienen en la economía de muchas regiones y la importancia que se les da en las políticas de la Unión Europea. A pesar de esto, los agricultores y ganaderos no tienen fácil conseguir un rendimiento económico similar al que en su entorno social obtienen otras profesiones.
Desde la Ilustración, se han venido produciendo descubrimientos e invenciones que han permitido a la agricultura y a la ganadería mejorar las cosechas, las razas y, en general, el rendimiento de las explotaciones. El siglo XXI ha traído Internet y el Internet de las Cosas. Ni la agricultura ni la ganadería van a dejar de aprovecharse de las tecnologías de El Internet de las Cosas. Trata sobre la comunicación entre las máquinas y se apoya en la computación en la nube y en redes de sensores. Es móvil, virtual y necesita de conexiones a Internet fiables. Permite dotar a las máquinas y a los procesos de percepción del entorno y de la inteligencia necesaria para optimizar su funcionamiento por sí mismos.
La agricultura y ganadería de precisión pueden ser la puerta de entrada del Internet de las Cosas en esta actividad milenaria. Se trata de dotar de sensores a todos los elementos que participan en el proceso, desde el suelo de las parcelas hasta la maquinaria, pasando por las plantas o los animales, para tomar decisiones a partir de los datos que generan, como ya contamos aquí.
Pero, aunque el Internet de las Cosas puede mejorar el rendimiento de las explotaciones, no podemos olvidar que los precios que reciben los agricultores y ganaderos por sus productos los fija el mercado. La Política Agraria Común (PAC) ha ido evolucionando a lo largo de las décadas desde una posición proteccionista (anterior a la entrada de España en la UE), hasta la situación actual, en la que el mercado está prácticamente desregulado y, por lo tanto, las rentas de los agricultores y ganaderos están sujetas a los vaivenes del mercado. Estando así las cosas, una organización de la oferta podría ayudar al sector agropecuario a defender sus intereses. ¿Podría el Internet de las Cosas contribuir a la organización de la oferta de la agricultura?
Imaginemos una región en la que todas las explotaciones tuvieran implantado el Internet de las Cosas para desarrollar sus tareas de manera eficiente. En principio sólo sería un paso más en la tecnificación agropecuaria, y supondría el registro de todos los parámetros que determinan el rendimiento de una explotación y que describen su estado. Imaginemos ahora que todas las explotaciones se comunican entre sí de manera autónoma y comparten toda la información que registran los sensores. Imaginemos, por fin, que esa red de explotaciones por la que fluye toda la información tuviera inteligencia.
Esta inteligencia artificial recibiría, además, información sobre quiénes son y dónde están los posibles compradores, los precios que pagan, el estado de las cosechasen regiones competidoras, las predicciones de mercado y climáticas. Con toda esta información sobre el estado de las explotaciones y del mercado, esta inteligencia artificial gestionaría las explotaciones a las que está conectada, sugiriendo a los agricultores y ganaderos diferentes acciones con el objetivo de maximizar los precios de venta. Por ejemplo, podría llegar a la conclusión de que el precio máximo de cierto producto se obtendrá si se oferta cierto número de toneladas a determinado comprador en determinado día. De entre todas las explotaciones elegiría a aquéllas en las que el producto haya alcanzado el mejor grado de madurez e indicaría a los agricultores el día en el que todos ellos deberían recoger el producto para ofrecérselo conjuntamente al comprador seleccionado.
Un esquema como el propuesto convertiría a las explotaciones en cosas conectadas a Internet con la inteligencia necesaria para optimizar por sí mismas su funcionamiento. Además, facilitaría la mejora de las condiciones de trabajo y de vida en el medio rural por su posible impacto en la renta del sector agropecuario.
