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Cada vez queda menos para despedir los días largos y llenos de luz de verano.

Este año 2020, el horario de invierno comenzará en México el domingo 25 de octubre, y habrá que atrasar una hora las manecillas del reloj. A partir de ese momento, los días tendrán menos tiempo de luz natural y parecerán más cortos, ya que anochecerá antes.

Sonora y Quintana Roo son las únicas entidades del país en donde no cambiarán sus relojes, esto por cuestiones turísticas y económicas. En el resto de los 30 estados de la República sí aplica a partir del día y hora mencionada. El horario de invierno durará hasta el 4 de abril de 2021 para regresar al de verano.

https://www.youtube.com/watch?v=_g3wFaULdj4&feature=youtu.be

https://www.youtube.com/watch?v=QwPdrARHpSk&feature=youtu.be&list=PL1vMhg3AawgQBgyQMX3m2K1K1Xrgf55wI

https://www.youtube.com/watch?v=je3NBznQOys&feature=youtu.be&list=PL1vMhg3AawgQBgyQMX3m2K1K1Xrgf55wI

https://www.youtube.com/watch?v=e0pecj7ZCcQ&list=PL1vMhg3AawgQBgyQMX3m2K1K1Xrgf55wI

http://www.comoves.unam.mx/assets/revista/54/el-agua-como-recurso.pdf

El agua como recurso

Marisa Mazari Hiriat

El agua cubre aproximadamente el 75% de la superficie terrestre; es fundamental para los procesos tanto ambientales como sociales e indispensable para el surgimiento y desarrollo de la vida. En la actualidad estamos alterando los sistemas acuáticos a un ritmo acelerado y enfrentamos gravísimos problemas relacionados con el uso y mantenimiento de este valioso recurso.

El agua forma una gran capa, que llamamos hidrósfera, sobre la superficie terrestre y se estima que su área de distribución cubre 510 millones de km2. El volumen total de agua en el planeta es de aproximadamente 1 390 millones de km3. Éstas son las reservas de agua de la Tierra y de ellas sólo el 0.26% es directamente utilizable por la especie humana. El agua de mar, que es la que cubre gran parte del planeta, contiene 33 partes por mil de sales disueltas, por lo que sería necesario que pasara por un tratamiento previo para que pudiéramos darle los usos del agua dulce. El agua es indispensable para la vida, y la que se encuentra en nuestro cuerpo debe tener ciertas características, como son que posea un cierto contenido y cantidad de sales y carezca de organismos que dañen la salud. Para que podamos consumirla y utilizarla en nuestras casas, en la producción de alimentos de origen vegetal o animal y en la industria, el agua debe ser dulce y de cierta calidad.

El ciclo del agua

Podemos decir que el agua, igual que la energía, no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Está en continua circulación y movimiento, cambiando de un estado a otro, pero su cantidad en el planeta permanece constante. Y el agua que llueve, se almacena o evapora en los arroyos, ríos, lagos, lagunas y zonas costeras finalmente llega a los océanos, forma parte de lo que se denomina el ciclo hidrológico, que consiste en tres fases principales: la precipitación, la evaporación y el flujo, tanto superficial como subterráneo. Cada una de estas fases involucra transporte, almacenamiento temporal y cambio de estado del agua (sólido, líquido y gaseoso), dependiendo de varios factores, como son la temperatura a la que se encuentra el agua, la latitud de la zona geográfica y la época del año.

El agua se almacena en distintos sistemas acuáticos, como son mares y océanos, lagos, presas, ríos, acuíferos, pantanos y casquetes polares, y en cada uno se mantiene por lapsos distintos. Pero de todos estos sistemas, únicamente de los de agua dulce depende en gran medida el funcionamiento de los seres vivos que no son marinos: las plantas y animales que necesitan de agua dulce para vivir y que son base del desarrollo y mantenimiento de la humanidad sobre la Tierra.

Las reservas de agua dulce están siendo utilizadas por la especie humana a una tasa extremadamente veloz, mucho más rápido de lo que tardan en recuperarse, por lo que este recurso, considerado como renovable, se empieza a transformar en no renovable.

Cantidad y calidad

La cantidad de agua con la que contamos en la Tierra no aumenta ni disminuye, pero la población humana sí ha crecido drásticamente, y por lo tanto, ha crecido también la necesidad que tenemos de este recurso. Además, si bien la cantidad de agua es constante, no lo es la forma en que se distribuye en el tiempo: es irregular a lo largo del año y también varía en diferentes años dependiendo de las condiciones climáticas globales. De igual forma, los distintos ecosistemas, como las selvas húmedas, los bosques de pinos, los matorrales, los pastizales o los desiertos, influyen sobre la forma y la cantidad de agua que penetra en los sistemas de acuíferos, su conservación en el suelo o su paso a la atmósfera, lo que ocasiona que la disponibilidad de este recurso sea variable en cada región del planeta.

Más de 2.2 millones de personas mueren al año por enfermedades relacionadas con el uso de agua contaminada.

Además de la distribución geográfica y temporal, la calidad del agua es otro factor que considerar, ya que una parte importante del total de agua dulce con el que contamos resulta inutilizable debido a que lo hemos modificado al contaminar los sistemas acuáticos con una gran diversidad de sustancias como: metales, grasas, aceites, derivados de combustibles, disolventes industriales, así como miles de tipos de microorganismos.

Es importante considerar que aun si se cuenta con la cantidad de agua necesaria, ésta puede no cumplir con ciertas condiciones que permitan un uso adecuado. Es diferente un agua para uso y consumo humano de la que se utilizará para riego, o la destinada al cultivo de organismos acuáticos, generación de energía eléctrica o para uso industrial. El problema en algunas zonas es que la misma agua se aplica a cualquier uso, sin tener en cuenta su calidad, lo que provoca serios problemas. Los relacionados con aspectos de salud son de suma importancia, pero también lo son los que están provocando cambios, en su mayoría irreversibles, en los ecosistemas del planeta.
Cuando se hace referencia a la calidad del agua es necesario puntualizar qué tipo de sustancia contiene, ya sea suspendida o disuelta (sales, metales, hidrocarburos, plaguicidas, etc.), o bien de qué organismo (virus, bacterias, parásitos, etc.) se trata y en qué concentración o cantidad se encuentra, para entender la alteración del agua o del sistema acuático y qué tan seria, reversible o irreversible es.

En zonas urbanas existen diversas fuentes contaminantes que alteran la calidad del agua de los cuerpos superficiales como son los lagos y ríos, los cuales acarrean sustancias y organismos hacia las lagunas y zonas costeras. Pero, aun cuando no los vemos, también estamos contaminando los sistemas de agua subterránea con una gran variedad de compuestos y de organismos que son liberados en la superficie y migran o se desplazan hacia abajo hasta llegar a los acuíferos.

Los compuestos o contaminantes pueden incorporarse a los cuerpos de agua en forma puntual, esto es, en un sólo lugar, o bien de manera difusa, abarcando toda una región. Por lo general, en un sólo sistema de almacenamiento de agua, como un lago, por ejemplo, se dan varios tipos de contaminación.

Las zonas rurales agrícolas en la cuales se utilizan fertilizantes y plaguicidas son ejemplos de contaminación de tipo no puntual o difusa, que produce problemas en amplias zonas de riego, en las que se desecha el agua que contiene esos compuestos. Lo mismo sucede en la actividad pecuaria, donde se generan una serie de alteraciones por microorganismos que son arrastrados a los cuerpos de agua, contaminándolos.

La mayor demanda de agua se da en las grandes ciudades o megalópolis, en las que el problema de su abasto está ligado a la salud y el bienestar de miles o millones de personas que en ellas habitan y que dependen para vivir de que existan recursos hídricos suficientes en la región.

Crisis del nuevo siglo

El agua utilizable por el ser humano se ha reducido en gran medida, lo que en pleno siglo XXI nos ha llevado a enfrentar una importante crisis mundial en torno al agua. Por ahora los conflictos por el agua se dan sólo entre regiones, por ejemplo, los que existen en la frontera norte de México con los Estados Unidos por el río Bravo y el río Colorado, pero es muy posible que la necesidad de este recurso desencadene en parte las guerras del futuro.

Alrededor de dos millones de toneladas de desechos son arrojados diariamente a los distintos sistemas de almacenamiento de aguas, incluyendo residuos industriales, de fertilizantes y de plaguicidas.

Y nosotros ¿qué podemos hacer para utilizar el agua adecuadamente y cooperar para que esta crisis no continúe y llegue a dimensiones irreversibles?

Los diferentes autores de este número de la revista ¿Cómo ves? intentamos introducir al lector al tema del agua desde diferentes perspectivas. Esperamos con este número convencerlo de la importancia del agua como recurso no renovable y de la necesidad de que cada uno pongamos nuestro “granito de arena” para usarla de la manera más adecuada y ayudar a su conservación.

Marisa Mazari Hiriart trabaja en el Instituto de Ecología de la UNAM como investigadora titular. Durante los últimos 10 años ha estudiado los problemas del agua en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México.

Imagina un tren cruzando Japón a una velocidad asombrosa. Sus ruedas no llegan a tocar el suelo, en realidad, ¡está flotando!… Esta experiencia, que parece sacada de un sueño, pronto será una realidad gracias a los famosos trenes japoneses Maglev.

Japón ya es conocido por su sistema de trenes bala, extendido por todo el país y operativo desde 1964. El shinkansen, actualmente el tren más rápido del mundo cederá su puesto al Maglev, cuando este medio de transporte sea una realidad en unos pocos años.

Cómo funciona el Maglev

El SC Maglev o tren magnético superconductor, ha sido desarrollado por la Central Japan Railway Company y por el Railway Technical Research Institute desde la década de los 70. Su funcionamiento se basa en el principio de repulsión magnética, capaz de crear un potente campo magnético que actúe entre los coches del tren y la propia vía. La palabra maglev, de hecho, es la combinación de dos palabras: “magnético” y “levitación”. Esta levitación magnética, o lo que es lo mismo, que el tren flote en el aire, se consigue por un sistema de suspensión electrodinámica conocido como EDS.

Los raíles contienen dos sets de bobinas de metal cruzadas en forma de “ocho” que crean un modelo electromagnético. El tren, por su parte, lleva unos imanes superconductores llamados “bogies”. Cuando está parado, el tren descansa sobre unas ruedas de caucho.

Al comenzar el movimiento, el tren avanza lentamente sobre ellas haciendo posible que los imanes situados bajo el tren interactúen con los de la vía. Una vez que el tren alcanza los 150 kilómetros por hora (93 millas/hora), la fuerza magnética creada es lo suficientemente potente para elevar el tren 10 centímetros (4 pulgadas) del suelo, eliminando la fricción y permitiendo incrementar la velocidad.

La misma fuerza magnética que eleva el tren hace que avance y se mantenga centrado sin salirse de la vía, lo que hace que viajar en él resulte muy suave y excepcionalmente seguro.

Velocidad máxima del Maglev 2018

En abril de 2015 un tren superconductor Maglev tripulado rompió los dos records de velocidad existentes de vehículos sobre raíles. El tren fue cronometrado y alcanzo los 603 kilómetros por hora (375 millas/hora). Esta es una velocidad muy superior a la de los trenes Maglev que ya funcionan en Shanghai, China y Korea del Sur y que corren entre las 268 y las 311 millas/hora y las 68  millas respectivamente.

El tren Maglev también superó el record previo de velocidad del Shinkansen en las pruebas realizadas en las vías de Miyazaki. La mayoría de los shinkasen operan con velocidades que rondan los 500 km/hora (200 – 274 millas/hora). Con las nuevas tecnologías que se están desarrollando y aplicando, probablemente los trenes futuros alcanzarán velocidades aún superiores.

El futuro de los trenes de alta velocidad

El Maglev japonés puede mantener sus actuales records mundiales pero hay que tener en cuenta que le saldrán competidores. El primer ministro japonés, Shinzo Abe, ha propuesto vender esta avanzada tecnología a Estados Unidos para construir una línea Maglev que una Nueva York y Washington.

También hay planes para poner en marcha una línea que vaya de Los Ángeles hasta San Francisco, California, y que tal vez alcance velocidades superiores a los 700 km/h.

Los materiales metálicos se caracterizan por presentar una resistencia casi nula al paso de la corriente eléctrica, es decir, al paso de electrones de conducción a través de sus orbitales. Esta característica hace que sean utilizados en las aplicaciones en las que el transporte de electricidad es necesario, como es el caso de los cables conductores, de ahí que sean mayormente de cobre o aluminio, o en los conectores, algunos de ellos bañados en oro, por ser éste un muy buen conductor.

La resistencia que presentan los materiales al paso de la corriente eléctrica, muy pequeña en el caso de los metales, se transforma en calor, denominado Efecto Joule, por el choque de los electrones entre sí o con los átomos que componen la red cristalina en la que se encuentran, como consecuencia de la oscilación térmica. Por ello, para transportar la corriente a largas distancias a través de los tendidos eléctricos, se transforma ésta a altas tensiones, reduciendo la intensidad y así la temperatura que alcanzan los cables y con ello evitando que se derritan.

Superconductividad

La superconductividad es la capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales para conducir corriente eléctrica con resistencia y pérdida de energía cercanas a cero en ciertas condiciones, siendo una de éstas, el encontrarse a muy bajas temperaturas, cercanas al cero absoluto (-273ºC). Esta propiedad fue descubierta en 1911 por el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes, cuando observó que la resistencia eléctrica del mercurio desaparecía cuando se lo enfriaba a 4º Kelvin (-269 °C).

La aparición del superdiamagnetismo es debida a la capacidad del material de crear supercorrientes. Éstas son corrientes de electrones que no disipan energía, de manera que se pueden mantener eternamente sin obedecer el Efecto Joule de pérdida de energía por generación de calor. Las corrientes crean el intenso campo magnético necesario para sustentar el efecto Meissner. Estas mismas corrientes permiten transmitir energía sin gasto energético, lo que representa el efecto más espectacular de este tipo de materiales. Debido a que la cantidad de electrones superconductores es finita, la cantidad de corriente que puede soportar el material es limitada. Por tanto, existe una corriente crítica a partir de la cual el material deja de ser superconductor y comienza a disipar energía.

Levitación Magnética

Otra de de las características que define a un supercondutor es que el campo magnético inducido por un campo magnético externo débil es cero en su interior cuando éste es enfriado por debajo de su temperatura de transición superconductora. Este efecto es llamado Meissner-Ochsenfel y es el que permite que los imanes leviten sobre un superconductor (diamagnético perfecto).

En la levitación magnética se utiliza nitrógeno líquido en ebullición, que mantiene al superconductor en un estado de resistencia nula, al aproximar su temperatura al cero absoluto. Cuando el imán desciende hacia el superconductor, induce una corriente eléctrica, que a su vez crea un campo magnético opuesto al del imán. Como el superconductor no tiene resistencia eléctrica, la corriente inducida sigue fluyendo y mantiene el imán suspendido indefinidamente

La levitación de metales pesados por superconductividad a bajísimas temperaturas (-270ºC) ya se ha realizado experimentalmente en laboratorios…

Aplicaciones

Desde que se descubrieron las primeras piedras con propiedades magnéticas en la ciudad de Magnesia (Asia Menor), el Hombre ha tratado de buscar aplicaciones al sorprendente efecto del magnetismo. El tren de levitación magnética, o Maglev, es un tren suspendido en el aire por encima de una vía, entre 10mm y 15 cm, siendo propulsado hacia adelante por medio de las fuerzas magnéticas (atractivas y repulsivas). La ausencia de contacto físico entre el carril y el tren hace que la única fricción sea la del aire, por lo que se pueden conseguir muy altas velocidades con un consumo de energía razonable, el 40% del consumo normal para un vehículo, y a un bajo nivel de ruido. La línea que une Shanghai con su aeropuerto tarda 7 minutos y 20 segundos en recorrer los 30 kilómetros a una velocidad máxima de 431 km/h y una media de 250 km/h. En Alemania se lleva a cabo la construcción del Transrapid, un Maglev que unirá las ciudades de Berlín y Hamburgo, con una velocidad máxima de 500 km/h.

Dentro de la levitación magnética otra de las aplicaciones es el almacenamiento de energía mediante los volantes de inercia, ya que permite hacer girar indefinidamente una rueda superconductora inmersa en un campo magnético de manera que almacene la energía mecánica. Este tipo de dispositivo se estudia para la aplicación en trenes o de aerogeneradores (Cedex). Asimismo la levitación también se aplica en medicina cardiovascular con un sistema de asistencia ventricular, compuesto por un Ventrículo de Asistencia centrífugo y un motor, que proporciona soporte temporal en caso de insuficiencia cardiaca o de fallo ventricular.

El principio de levitación magnética se utilizará como catapulta para que las lanzaderas espaciales venzan la atracción gravitatoria terrestre…

Los superconductores también se utilizan como detectores de campos electromagnéticos muy débiles (hasta 100 mil millones de veces más débiles que el campo geomagnético de la Tierra), pudiendo utilizarse en el estudio de señales electromagnéticas generadas por el cerebro.

El próximo estadio en la evolución de los supercomputadoras se denomina computación cuántica, que utilizando las propiedades de la superconductividad podrá alcanzar velocidades 250 más veloces que los actuales supercomputadoras.