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.
A la mayoría de nosotros nos ha ocurrido. Abrir la despensa, coger un paquete de arroz, harina o pasta y….¡bicho! Nos encontramos con que nuestros alimentos están infectados con insectos.
La contaminación por insectos de alimentos almacenados es un problema muy molesto para los consumidores y de gran preocupación paras las empresas alimentarias. Implica grandes pérdidas tanto de materia prima como de producto almacenado, que se traducen a su vez en enormes pérdidas económicas y deterioro de imagen para la marca.
Estos insectos no son patógenos y no suponen un problema de salud para el consumidor que los encuentra, pero el paquete contaminado es desechado directamente haciendo responsable, aún sin serlo en la mayoría de los casos, a la empresa fabricante.
Los insectos contaminantes de productos almacenados son diversos y atacan a multitud de productos: harina, arroz, frutos secos, frutas deshidratadas, pan, pasta alimenticia, galletas, etc. En Europa, la industria del grano representa aproximadamente 300 millones de toneladas que están expuestas al riesgo de infestación y contaminación por plagas durante el tratamiento post-cosecha, almacenamiento y en las instalaciones de las empresas alimentarias (Stesjakl, V. 2014).
Las empresas de materia prima y alimentarias se enfrentan a un gran problema intentando contener y eliminar de sus instalaciones a estos artrópodos que encuentran en silos y almacenes, un lugar ideal para alimentarse y reproducirse. Las empresas recurren a diferentes métodos de prevención, control y eliminación en todos sus procesos, con el fin de asegurar que sus productos están libres de cualquier tipo de insectos contaminantes. Además, han de pasar rigurosas auditorías en las que cada proceso y punto de sus fábricas son revisados a tal fin.
Sin embargo, una vez que sus productos salen de la fábrica, el control sobre ellos es muy difícil. Estos insectos viven para alimentarse y reproducirse, por lo que la búsqueda de alimento es su prioridad. La contaminación por insectos es mucho más susceptible durante el proceso de transporte, durante el almacenamiento hasta su venta y en los hogares, pese a todas las medidas que haya podido tomar la empresa fabricante.
Estos artrópodos tienen un olfato excepcional y son capaces de oler el alimento a través de los embalajes y paquetes, introduciéndose por cualquier pequeño orificio o grieta de embalaje hasta llegar al alimento. Además, son capaces de perforar papel, cartón y todo tipo de plásticos (insectos penetradores). Por este motivo, los departamentos de I+D de las empresas alimentarias, y los centros de investigación con los que trabajan, están continuamente innovando en sus envases y buscando alternativas que mejoren sus embalajes y los hagan más resistentes a los insectos.
Como consumidores, debemos fijarnos en el momento de la compra si los paquetes presentan algún signo de estar dañados (perforaciones, orificios…), y al llegar a nuestra casa debemos conservar este tipo de productos en envases de vidrio o metal. Además, si en algún momento aparece en nuestra despensa algún paquete contaminado, debemos eliminar todos los productos que puedan haberse infectado y proceder a la limpieza exhaustiva de la misma.
Desde el punto de vista de la investigación, debido a las restricciones cada vez mayores en el uso de insecticidas, como el bromuro de metilo o la fosfina, se están llevando a cabo estudios para sustituir estos métodos por otras tecnologías menos dañinas y más respetuosas con el medio ambiente, como el uso de feromonas o la utilización de temperaturas extremas para la limpiezas y control de las fábricas.
En relación a los envases, los avances se orientan a la incorporación de sustancias repelentes que disuadan a los insectos de su ataque. Los últimos ensayos se orientan a la utilización de aceite esenciales que, encapsulados en polivinil alcohol, puedan ser impresos a modo de tinta sobre film de polipropileno y ser usados como material de embalaje repelente a los insectos (Heon-Joo Jo, 2015).
Con todos estos avances, cada vez será más difícil decir aquello de “hay un bicho en mi despensa”.
La medicina tiene un pilar fundamental en las herramientas que le brinda la ingeniería. La modelación matemática y computacional es clave para la generación de nuevas estrategias terapéuticas para el tratamiento de enfermedades. Detrás de muchos de los avances en medicina hay un fuerte desarrollo científico y tecnológico, que recae de una u otra manera en la ingeniería
Para la ingeniería, la salud siempre ha sido uno de sus objetivos en cuanto a la investigación aplicada. Desde el diseño y uso de tecnologías paracontrolar variables que afectan a la salud del ser humano, hasta el diseño y uso de tecnologías de control como apoyo a las ciencias de la salud. Un claro ejemplo de ésto es el avance en equipos de diagnóstico, prótesis, dispositivos de terapia, etc.
En CARTIF llevamos casi diez años investigando en una línea que refleja muy bien esta fusión de ambas disciplinas. Esta línea se ha enfocado en la mejora de los criterios utilizados por los médicos a la hora de predecir la ruptura de aneurismas de aorta abdominal, con el objetivo de identificar el momento idóneo para llevar a cabo la intervención quirúrgica desde el punto de vista de la ingeniería. En concreto, con la resistencia de materiales.
Un aneurisma de aorta abdominal es una dilatación irreversible de la pared de la aorta del segmento que transcurre entre la bifurcación de las arterias renales y las ramas de las arterias iliacas, afectando en ocasiones a estas últimas. El 70% son asintomáticos, y se detectan en estados avanzados, lo que hace más importante su evaluación de riesgo de ruptura.
La ruptura de los aneurismas de aorta abdominal (AAAs) es una de las principales causas de muerte en el mundo:
• El 8% de los mayores de 65 años y el 10% de los mayores de 80 años presentan un AAA. • Es la décima causa de muerte en mayores de 65 años en países occidentales. • Factores como el tabaquismo, la aterosclerosis, la obesidad, o la hipertensión aumentan el riesgo de padecer un AAA. • La ruptura de la arteria conlleva la muerte antes de llegar al hospital, en el 90% de los casos. • La tasa de mortalidad asociada a la intervención quirúrgica es del 5,8% para reparación quirúrgica abierta y del 1,7% para reparación endovascular.
Actualmente, se interviene quirúrgicamente cuando el aneurisma llega a 5 cm de diámetro máximo o su tasa de crecimiento es superior a 0,5 cm/año. El 24% de los aneurismas que rompen tiene un diámetro inferior al considerado como crítico. Por lo tanto, los actuales criterios clínicos empleados para evaluar el riesgo de rupturano pueden ser considerados como los predictores más fiables.
El equipo de CARTIF ha utilizado los principales parámetros geométricos de los AAAs: diámetro máximo, diámetro de la arteria sana, longitud, espesor de la pared y asimetría (forma geométrica). Estos parámetros pueden ser medidos de forma fácil por el médico a través de la tomografía axial computerizada, medio de diagnóstico utilizado por los médicos.
Estos parámetros se combinan entre sí de manera eficiente para generar la herramienta de evaluación del riesgo de ruptura. Esta herramienta se ha programado utilizando software libre y permite generar una base de datos para cada paciente, y dentro de la misma, ficheros con los datos de cada examen de seguimiento. Contiene un gestor gráfico que permite representar la evolución del Riesgo de Ruptura.
La herramienta, aporta una serie de sugerencias al cirujano, que toma la decisión más acertada sobre si es conveniente llevar a cabo la intervención quirúrgica o continuar con el seguimiento de la evolución del aneurisma.
Para comprobar que la herramienta era eficaz, se realizaron pruebas de validación sobre pacientes durante varios años. Los resultados mostraron que el método es capaz de estimar con fiabilidad el riesgo de ruptura de aneurismas, permitiendo identificar aquellos potencialmente peligrosos de romper, aun cuando su diámetro máximo sea menor que el usado por la comunidad médica en la actualidad, y permitiendo identificar aquellos casos donde la ruptura no se vaya a producir, evitando que el paciente se someta al procedimiento quirúrgico de reparación.
Con este trabajo se demuestra que la colaboración entre la medicina (liderada por el HCUV) y la ingeniería (liderada por CARTIF), es increíblemente productiva. Los resultados obtenidos permiten un gran avance con una aplicación eminentemente práctica y ponen de manifiesto la importancia que la investigación y la I+D tienen de cara a la sociedad.
Los recién clausurados Juegos Olímpicos de Río de Janeiro 2016 todavía están dando sus últimos coletazos por Internet y en los medios de comunicación, y a todos se nos vienen a la cabeza algunas preguntas como ¿cuál es la alimentación que llevan estos atletas?, ¿qué tipo de productos consumen?, ¿son productos aptos para cualquier deportista de menos nivel?
Después de 14 años de debate, el pasado mes de junio la Comisión Europea publicó el esperado informe sobre alimentos destinados a los deportistas. En realidad, el objetivo de este informe era determinar si deben tratarse como alimentos especiales (y por tanto, cumplir unos requerimientos legales concretos) o simplemente considerarlos como alimentos de uso corriente.
Para ello, se pidió al Consorcio para la Evaluación de la Cadena Alimentaria (FCEC) que realizara un estudio del mercado de alimentos destinados a deportistas. Partiendo del índice de innovación en la UE, se estima que existen en el mercado entre 20.000 y 30.000 productos alimenticios para deportistas. En el estudio se clasificaron dentro de estas categorías:
1)Bebidas isotónicas (61%). 2) Productos a base de proteínas para la recuperación pos-ejercicio, la generación y el fortalecimiento de la masa muscular (26%). 3) Productos para aumentar la energía y el rendimiento y productos de complementación continua para deportistas (13%).
Dado que el término “alimentos para deportistas” no está definido en la legislación de la UE, para llevar a cabo el estudio de mercado se consideró como “deportistas” a aquellas personas que practican deporte una o más veces a la semana. Además, se incluyó un curioso requisito para ser “deportista”: haber consumido alimentos para deportistas al menos una vez en el último año… algo así como: “no eres un “depor” si no te alimentas como los “depors”, ¡campeón!”. En este momento, no puedo evitar recordar aquello de que “somos lo que comemos”. Si esta premisa es cierta y estoy utilizando adecuadamente la lógica aristotélica, si comemos como Nadal … ¡¡SOMOS NADAL!! (en fin, ya sabemos a qué fruta nos tenemos que inflar)
Total que, finalmente, la Comisión ha establecido que no hay ninguna necesidad de considerar “especiales” a los alimentos para deportistas. Por esto, a partir del 20 de julio de 2016, estos alimentos se regirán por normas horizontales de legislación, ya sea comocomplemento alimenticio (conforme a la Directiva 2002/46/CE) o bien como alimento enriquecido (conforme al Reglamento (CE) nº 1924/2006 y Reglamento (UE) 1169/2011).
Entre los argumentos que la CE ha manejado para llegar a esta decisión se encuentran:
• Las personas que realizan actividades deportivas difícilmente pueden ser caracterizadas como un grupo vulnerable de la población. • A menudo, resulta muy difícil determinar si son alimentos destinados a alimentación especial o simplemente son alimentos enriquecidos en ciertos nutrientes con declaraciones de propiedades saludables destinada a deportistas. • Ya existe un marco legislativo adecuado que proporciona las garantías necesarias en términos de seguridad alimentaria, composición, información al consumidor y seguridad jurídica.
A día de hoy, las declaraciones de propiedades saludables que van destinadas a deportistas son las que recoge la siguiente tabla. Cabe mencionar que actualmente las declaraciones pertinentes sobre la cafeína están en proceso de discusión. Por otro lado, a pesar de que la EFSA reconociera el efecto beneficioso del sodio para los deportistas, no está aprobado declarar “alto contenido en sodio” por no considerarse un efecto beneficioso para la población general.
Ante esta situación, parte de la industria alimentaria ya ha expresado su preocupación manifestando que se está limitando la innovación de estos productos. Pero ya sabemos que nunca se legisla a gusto de todos.
Todo el mundo sabe lo que es una cámara termográfica. Películas como “Depredador”, la retransmisión de la fórmula 1, etc. han ayudado a que la gente conozca esta tecnología. En CARTIF llevamos muchos años empleándola para la inspección de construcciones e infraestructuras.
Su funcionamiento se basa en que todo objeto con una temperatura superior al cero absoluto emite radiación infrarroja, la cual no es visible por el ojo humano. Esta radiación depende de la temperatura del objeto, por lo que conociendo dicha radiación se puede obtener la temperatura.
Una cámara termográfica registra no solo esta radiación (radiación emitida), sino también la reflejada y la transmitida por los objetos. Además, aparte de la temperatura del objeto entran en juego otros factores, por lo que la obtención de la temperatura no es inmediata.
Las cámaras termográficas traen un software que devuelve la temperatura del objeto inspeccionado de forma transparente al usuario. El problema viene cuando se confía demasiado en este software y no se sabe muy bien que se está haciendo. Un operador no experimentado puede cometer ciertos errores. La idea de este post es aclarar ciertos conceptos erróneos que tiene el público general sobre las cámaras termográficas:
1.Las cámaras termográficas son capaces de ver dentro de los objetos. FALSO. La cámara solo ve la superficie del objeto, y a partir de ahí, calcula la temperatura.
2.Cualquier tipo de material puede ser medido con cámaras termográficas. FALSO. La temperatura de un cuerpo viene dada por la radiación emitida, pero la cámara también ve la radiación reflejada y transmitida. La mayoría de los materiales son opacos a la radiación infrarroja, por lo que la componente transmitida puede ser ignorada. Pero hay materiales con baja emisividad que reflejan mucha radiación, por lo que son difíciles de medir con una cámara termográfica.
3. Las cámaras termográficas no pueden usarse de día.FALSO. Las cámaras termográficas solo son sensibles al infrarrojo (no ven la luz visible tal como lo hacemos los seres humanos). De noche es más sencillo controlar la radiación reflejada, por lo que dependiendo de lo que se quiera inspeccionar, es aconsejable hacerlo por la noche.
4. No es necesario conocer la emisividad del objeto inspeccionado. FALSO. Sin duda, este es el parámetro más importante que debe conocer la cámara para calcular correctamente la temperatura.
5.Esta tecnología es muy cara.FALSO. Hace años era así. El avance tecnológico ha supuesto que existan cámaras termográficas a precios muy competitivos. Incluso FLIR comercializa un accesorio para convertir el móvil en una cámara termográfica.
Ahora que ya sabemos más sobre las cámaras termográficas, es el momento de saber hasta qué punto son innovadoras sus aplicaciones. Estos son algunos ejemplos:
2. Detección de motores en bicicletas Este año, la UCI detectó un motor eléctrico en la bicicleta de Femke Van den Driessche durante el campeonato del mundo de ciclocross sub 23. Es el primer caso de dopaje tecnológico en la historia del ciclismo.
3. Diagnóstico de traumatología Según los resultados de un estudio recientemente publicado en el Journal of Medical Imaging and Health Informatics, las cámaras termográficas de alta resolución pueden ser buenas herramientas de apoyo para proporcionar a los médicos información adicional para identificar correctamente la presencia o no de una lesión en una determinada zona corporal.
El estudio ha sido desarrollado por un grupo de investigación de la Unidad de Termografía de la Facultad de la Actividad Física y el Deporte (INEF) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en colaboración con la clínica CEMTRO.
4. Control de plagas Es posible utilizar termografía para la detección de plagas, gracias a la correlación entre las humedades y la presencia de insectos. También se ha visto que ciertas anomalías que aparecen en las imágenes termográficas pueden deberse a ciertos insectos como las termitas.
5. Uso de la termografía para la prevención del cáncer de mama Se basa en analizar cambios de temperatura detectados con termografía que podrían ser debidos a vascularizaciones, infecciones, inflamaciones, etc. Un tumor necesita crear vasos sanguíneos para desarrollarse. Este proceso, llamado angiogénesis, produce calor y es cuando una termografía puede detectarlo, mucho antes de que se desarrolle el propio tumor.
Sin duda, la termografía es una tecnología con grandes posibilidades. En próximas entregas, os contaremos lo que hacemos con ella en algunos de nuestros proyectos.
