Genes robados: ¿Transgénicos naturales? Episodio I
Escrito por:
UTEC
Autor:
Prof. Alberto Donayre
Prof. Departamento de Bioingeniería e Ingeniería Química
La transferencia horizontal de genes (HGT) es un proceso muy activo en microorganismos. Recientemente se han evidenciado procesos de transferencia horizontal de genes entre especies cercanas en animales. Los científicos han descubierto la transferencia de genes desde una planta a un insecto y entre especies de cordados en la familia de los peces. Estos eventos han sido catalogados como eventos “transgénicos naturales”. Siendo los primeros reportes de transferencia horizontal de genes entre especies muy distantes de manera natural, esto inicia una nueva percepción de la errada visión acerca de supuestas barreras en el flujo de material genético en la naturaleza.
El arenque (Clupea harengus) es una especie de pez del mar Báltico y Atlántico. Aparentemente, ha tenido un intercambio genético poco usual con un eperlano arco iris (Osmerus mordax). Estas especies son evolutivamente distantes y no comparten un ancestro en común. Los eperlanos son peces costeros que, de modo similar al salmón, pueden pasar parte de su vida en los ríos. El Dr. Peter Davis de Queen’s University en Canadá, sostiene que esta transgénesis natural pudo haber ocurrido hace 100 millones de años. El pez eperlano arco iris necesita adaptarse a bajas temperaturas y, al parecer ha tomado “prestado” un gen que codifica para la proteína anticongelante AFP. Esto fue descubierto al realizar el ensamblaje genómico global del arenque reportado este año.
La transferencia horizontal de genes que es muy activa en procariotas, es también una estrategia de obtención de nuevas características en los eucariotas. Ocurre en la transferencia de genes bacterianos a eucariotas para poder tolerar estreses abióticos como los metales pesados como Hg, As y la tolerancia a la temperatura extrema. Es común que algas y diatomeas de mares árticos, adquieran genes de la familia AFP (“antifreeze protein”) para obtener tolerancia a bajas temperaturas. En los eucariotas este evento no es usual, excepto los casos reportados de transferencia de genes de endosimbiontes a líneas germinales de células de cordados. Sin embargo, el “transgen” no se encuentra en la progenie, es decir no es heredable.
AFP es una proteína tipo lectina que se une a calcio (Ca+2) para proteger del congelamiento a las células. Circula en el cuerpo del pez protegiéndolo en aguas heladas, ofreciendo una enorme ventaja adaptativa. La conservación entre la secuencia del gen AFP de arenque y eperlano es alrededor de un 98%, y se sabe que estos últimos no poseen proteínas anticongelantes AFP. Por ello, los autores concluyen que ocurrió un evento de transgénesis natural heredable hace millones de años. La estructura genómica del eperlano muestra agrupamiento de genes similares en regiones del genoma; es decir un ordenamiento en bloques. La región en donde se encuentra el gen anticongelante se halla interrumpiendo uno de estos bloques genómicos. Los revisores de la revista científica fueron muy escépticos acerca de estas evidencias, comenta en una entrevista el Dr. Peter Davies. La fuerte evidencia hallada es que este gen “extraño” está rodeado por material genético de elementos transponibles o transposones. La secuencia de dichos transposones comparte una gran similitud con la secuencia del arenque.
Aun así, una de las preguntas más inquietantes es: ¿cómo ocurrió exactamente la transferencia de material genético?. La hipótesis es que se produjo de modo similar a como los científicos en el laboratorio modifican peces. Se emplean espermatozoides de desove a los cuales se les adhiere en ADN foráneo, y de este modo el material genético es transferido al embrión. En la naturaleza el arenque libera en el mar millones de espermatozoides, los cuales después de un tiempo desaparecen, pero el ADN persiste. Se plantea que de esta manera el ADN de arenque introdujo su material genético en óvulos del pez eperlano. Esto constituye la primera evidencia de que un vertebrado transfiere un único gen a una especie distante de otro vertebrado mediante transferencia horizontal de genes.
Las evidencias de la transferencia horizontal de genes se siguen acumulando, producto de los recientes datos de la secuenciación de genomas. Estos fenómenos aportan a la hipótesis de que muchos de los eventos evolutivos pueden tener su origen en HGT. En la segunda parte de esta entrega aportaremos evidencia de que esto puede ocurrir entre otras especies superiores como las plantas.
Bibliografía:
1.- Laurie A. Graham, Peter L. Davies, Horizontal Gene Transfer in Vertebrates: A Fishy Tale,
Trends in Genetics, 2021, ISSN 0168-9525, https://doi.org/10.1016/j.tig.2021.02.006.
2.- A. Crisp, et al. Expression of multiple horizontally acquired genes is a hallmark of both vertebrate and invertebrate genomes. Genome Biol., 16 (2015), p. 50
https://doi.org/10.1186/s13059-015-0607-3
3.- M. Lavitrano, et al. Methods for sperm-mediated gene transfer. Methods Mol. Biol., 927 (2013), pp. 519-529. https://doi.org/10.1007/978-1-62703-038-0_44
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El sentido del trabajo y las relaciones en un mundo cambiante
Escrito por:
UTEC
Estudios replicados en múltiples países muestran, consistentemente, que el trabajo es el segundo aspecto más importante de la vida de la mayoría de las personas, después de la familia. Según Víctor Frankl, a las personas las motiva un deseo de buscar sentido en su vida y el trabajo es uno de los principales caminos para esta búsqueda.
Una de las fuentes de sentido del trabajo es su condición de espacio en donde se desarrollan relaciones de confianza con otras personas. En sociedades que se están volviendo más impersonales y fragmentadas, y en las que los espacios de construcción de comunidad como iglesias, gremios y organizaciones sociales están perdiendo influencia, las personas dependen cada vez más del trabajo como un espacio de relacionamiento y construcción de identidad.
Sin embargo, la tecnología y la globalización están convirtiendo también al trabajo en un espacio cada vez menos estructurado y menos predecible. Las grandes empresas solían ofrecer como propuesta de valor a sus empleados una perspectiva laboral y formativa de largo plazo, pero los horizontes de permanencia en las empresas se están acortando y en cambio ahora existe un mayor énfasis en la autonomía y la flexibilidad como beneficios. Estas condiciones nuevas resultan atractivas para muchas personas, pero pueden ser interpretadas también como una redefinición de la relación con los empleadores. Lo que era una relación estable, con un horizonte casi indefinido, se convierte en una relación casi transaccional, con un menor sentido de compromiso y de confianza mutua.
Cuando las personas pierden la sensación de estabilidad en sus conexiones organizacionales y laborales, suelen recurrir a mecanismos de contención alternativos. Por ejemplo, definen propósitos que integran su vida y su trabajo, establecen nuevas rutinas y, sobre todo, buscan nuevas conexiones con personas fuera de su entorno laboral formal. Estas conexiones personales no son sólo relevantes como conductos de búsqueda de sentido, sino que además son necesarias para navegar con éxito un contexto de trabajo más desestructurado y cambiante. Los entornos volátiles e inciertos exigen no sólo resiliencia y proactividad, sino además capacidades sociales y emocionales que faciliten el desarrollo efectivo de relaciones con otras personas. Esta capacidad debe ser ágil, pues resulta necesario construir y aprovechar rápidamente relaciones funcionales que ayuden a solucionar problemas en contextos específicos. Además, la capacidad debe ser consistente, pues es fundamental también desarrollar y sostener redes interpersonales de confianza sólidas y estables, que sirvan como soporte y contención a lo largo de la vida profesional.
Fuentes:
Ashford, S. J., Caza, B. B., & Reid, E. M. (2018). From surviving to thriving in the gig economy: A research agenda for individuals in the new world of work. Research in Organizational Behavior, 38, 23-41.
Cartwright, S., & Holmes, N. (2006). The meaning of work: The challenge of regaining employee engagement and reducing cynicism. Human resource management review, 16(2), 199-208.
Frankl, V. E. (1985). Man's search for meaning. Simon and Schuster.
Harpaz, I., & Fu, X. (2002). The structure of the meaning of work: A relative stability amidst change. Human relations, 55(6), 639-667.
Petriglieri, G., Ashford, S. J., & Wrzesniewski, A. (2019). Agony and ecstasy in the gig economy: Cultivating holding environments for precarious and personalized work identities. Administrative Science Quarterly, 64(1), 124-170.
Se realizó en UTEC Seminario sobre Sistemas de Protección Sísmica de Edificios
Escrito por:
UTEC
Por: Dr. Luis Bedriñana, Profesor de la carrera de Ingeniería Civil
En la Universidad de Ingeniería y Tecnología (UTEC) contamos siempre con la participación de reconocidos profesionales del rubro de la ingeniería y tecnología, quienes contribuyen al desarrollo de los cursos y proyectos de nuestros alumnos y profesores. En esta ocasión, los profesores de la carrera de Ingeniería Civil tuvieron el agrado de recibir al Dr. Victor Zayas, presidente de Earthquake Protection Systems, California - USA en el marco del Seminario ‘Sistemas de Protección Sísmica de Edificios’, en el cual se discutir sobre todas las posibilidades que existen en la actualidad para que los hospitales sean seguros ante eventuales sismos.
“Estoy muy contento de estar en UTEC compartiendo con todos los estudiantes y futuros ingenieros mi experiencia en la protección sísmica y la importancia de un adecuado diseño estructural para poder tener hospitales más seguros en el Perú”, comentó el Dr. Zayas, quien es Ph.D. en Ingeniería Estructural por la Universidad de California, Berkeley, y bachiller en ciencias con mención en Ing. Mecánica por la misma universidad.
El Dr. Zayas es el inventor del Péndulo de Fricción, un concepto de péndulo deslizante que minimiza el daño sísmico para estructuras, y es también el inventor principal del Péndulo de Fricción Triple, el primer sistema de aislamiento sísmico de varias etapas para la protección de los componentes no estructurales y contenidos de estructuras.
El seminario que se realizó en UTEC también contó con la charla de Ing. Luis Espinola (Ingeniería Sísmica SAC), quien expuso acerca de los proyectos hospitalarios que hacen uso de protección sísmica en el Perú. Además de la comunidad de UTEC, el evento contó con la presencia diversos especialistas y profesionales de Ingeniería Civil.
Secuencia sísmica en el sur de California: implicancias en el diseño sísmico de estructuras
Escrito por:
UTEC
Por: Dr. Luis Bedriñana, Profesor de la carrera de Ingeniería Civil
Hace un par de semanas el sur de California, Estados Unidos, fue afectado por dos eventos sísmicos consecutivos de gran magnitud. El primero sucedió el jueves 4 de Julio y tuvo una magnitud de 6.4 (profundidad de 10.7km), mientras que el segundo sucedió el viernes 5 de Julio y tuvo una magnitud de 7.1 (profundidad de 8km). Ambos eventos ocurrieron muy cerca uno del otro (ver Fig. 1), a aproximadamente 17.7km de la localidad de Ridgecrest, Los Angeles, California. Estos dos eventos provocaron cientos de réplicas (como se puede ver en Fig. 1) que se sintieron hasta una semana después. En algunas zonas cercanas al epicentro del sismo del 05/07/2019 se registraron intensidades de hasta VIII, lo cual indica un movimiento considerablemente fuerte.
Curiosamente el evento del 04/07/2019 fue inicialmente catalogado por el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) como el evento principal, el cual incluso generó distintas replicas. Empero, el evento del 05/07/2019 (Magnitud 7.1) pasó a ser considerado como el evento principal, luego de lo cual el evento del 04/07/2019 pasó a ser considerado como un evento precursor del principal. Se estima entonces que la ocurrencia del evento precursor (magnitud 6.4) liberó la suficiente energía para iniciar una reacción en cadena que llevo a la ocurrencia de un sismo de mayor magnitud. La figura 1 muestra la ubicación de los eventos sísmicos relacionados a los principales e indican que fueron producidos por un movimiento de las placas en la falla de San Andres [1]; sin embargo, varios expertos sugieren que el movimiento fue más complejo e involucró a otras fallas menores en la zona, lo cual apoya la hipótesis de una reacción en cadena de eventos sísmicos [1]. La complejidad asociada a la ocurrencia de sismos en la zona del Sur de California produjo esta peculiar secuencia de sismos Precursor-Principal-Replicas. Una secuencia similar se observó en el sismo de Kumamoto, Japón, en el 2016, donde un sismo de magnitud 6.6 (15 de abril, 2016) fue seguido inmediatamente (después de 28 horas) por otro sismo de magnitud 7.0.
Relación con el caso peruano
En el Perú se suele considerar a los sismos como eventos aleatorios, lo cual es cierto para la mayoría de casos, y los estudios para el cálculo de la capacidad sísmica de la infraestructura peruana asumen este escenario [2]. Sin embargo, la ocurrencia de secuencias de sismos de gran magnitud y en un corto espacio de tiempo, como la del Sur de California, ha llamado la atención a la comunidad de ingenieros y científicos sobre la necesidad de diseñar las estructuras ante escenarios sísmicos más realistas, como la presentada en la Fig. 3. Ha sido reconocido además que estas secuencias podrían conllevan a un mayor daño en las estructuras, comparándose con el escenario tradicional de sólo usar el evento sísmico principal [3].
Por otro lado, la actual norma técnica peruana para el diseño sísmico de estructuras [4] especifica el uso de al menos tres registros de aceleraciones existentes, los cuales correspondería a eventos sísmicos aislados, para el diseño de estructuras complejas. Al usar eventos sísmicos aislados se pueden dejar aspectos importantes para la estimación del margen de colapso sísmico en estructuras, ya que no es lo mismo considerar el efecto de un sismo aislado en una estructura, que considerar una secuencia de eventos sísmicos. Esto se debe principalmente al hecho de que el daño en las estructuras es acumulable en el tiempo y la energía absorbida en los elementos depende del número de vibraciones acumuladas. Por lo tanto, resultaría importante incorporar el uso de secuencias sísmicas en el diseño de infraestructura importante en el Perú.
Finalmente, es importante notar que el entendimiento de la ocurrencia de los sismos se renueva y actualiza constantemente debido a la mejor data obtenida, por lo que también se deben renovar los enfoques para el diseño y protección sísmica de la infraestructura civil.
Referencias
[1] Ross S. Stein, Tiegan Hobbs, Chris Rollins, Geoffrey Ely, Volkan Sevilgen, and Shinji Toda, (2019), Magnitude 7.1 earthquake rips northwest from the M6.4 just 34 hours later, Temblor, http://doi.org/10.32858/temblor.037A
[2] Bedriñana, L. A., and Saito, T. (2011). “Seismic Risk and Damage Cost Analysis of Mid-Rise Base Isolated Buildings in Peru.” Proceedings of 8th International Conference on Urban Earthquake Engineering, Tokyo, Japan.
[3] Han, R., Li, Y., and van de Lindt, J. (2014). “Seismic risk of base isolated non-ductile reinforced concrete buildings considering uncertainties and mainshock–aftershock sequences.” Structural Safety, Elsevier, 50, 39–56.
[4] Norma Técnica E.030 (2016), “Diseño Sismoresistente”, Reglamento Nacional de Edificaciones.
Sismo en Loreto y su impacto en la infraestructura
Escrito por:
UTEC
Por: Dr. Luis Bedriñana, Profesor de la carrera de Ingeniería Civil
El pasado 26 de mayo a las 02:41 horas se registró un sismo de gran magnitud en la región Loreto. De acuerdo a los reportes oficiales del Instituto Geofísico del Perú (IGP) [1], el evento sísmico tuvo una magnitud (momento) de 8.0, una profundidad de 135 km (correspondiente a eventos intermedios) y un epicentro localizado a unos 60 km al sur de la localidad de Lagunas, Alto Amazonas. La intensidad (de acuerdo a la Escala de Mercalli Modificada) máxima registrada para este evento sísmico fue de VII en la localidad de Lagunas, Yurimaguas, como se puede ver en la siguiente figura:
Distintas redes de monitoreo sísmico han registrado el evento a diferentes distancias del epicentro, brindado una información muy relevante para la toma de futuras decisiones. Según el reporte de la Red Acelerográfica del Colegio de Ingenieros del Perú [2], la máxima aceleración registrada en el terreno fue de 95.8 cm2/s (alrededor del 9.8% de aceleración de la gravedad) en Chachapoyas, Amazonas. En cuanto a los registros Lima, las aceleraciones máximas del suelo fueron menores a un 10 cm2/s, como se puede ver en la figura siguiente. Cabe mencionar que, aunque la magnitud del evento sismo fue considerable, el efecto del mismo sobre la superficie de la localidad ha sido considerado como moderado. Esto debido principalmente a la profundidad en la que sucedió el sismo (mayor de 130 km).
El impacto en la infraestructura
Por otro lado, llama la atención que un evento que aparentemente no tenía un gran potencial destructivo, en términos de la aceleración máxima registrada, ha ocasionado un considerable daño en las viviendas e infraestructura de la zona de amazonas. El pasado miércoles 29/05, el Centro de Operaciones de Emergencia Regional (COER) de San Martín reporto que alrededor de 700 viviendas sufrieron daños y que 2.460 personas ya vienen recibiendo apoyo por parte del Instituto Nacional de Defensa Civil [3]. Del total de daños en viviendas, se reportó además que un 47% de estas quedaron inhabitables. Por otro lado, se reportó el daño de 9 instituciones educativas y 2 centros de salud, además de cuantioso daño en carreteras.
Este reporte preliminar de los daños de un sismo que puede ser catalogado por muchos de moderado, pone en evidencia una vez más la poca calidad de nuestra infraestructura para afrontar embates naturales y lo poco que se ha avanzado en las últimas décadas respecto a políticas de gestiones del riesgo sísmico. Si bien ha habido distintas actualizaciones de la normatividad peruana para el diseño sísmico, es aún muy poco lo que se ha avanzado en la aplicación de estas tecnologías en los planes urbanos regionales y locales. La informalidad en la construcción es el otro gran factor que afecta el riesgo sísmico de nuestras viviendas, quedando en evidencia que son este tipo de construcciones las que más aportan al daño total en un evento sísmico.
El panorama de perdida para otros eventos sísmicos en la región amazónica es incluso más pesimista, si se tienen en cuenta que la norma sísmica peruana actualizada [4] estima un peligro sísmico de casi el doble, en términos de aceleración máxima del suelo, al registrado el pasado fin de semana. Por ejemplo, para un evento sísmico de gran magnitud y de menor profundidad se pueden esperar aceleraciones en el terreno del orden de 0.25g (g: aceleración de la gravedad) según el mapa de peligro sísmico [4], mientras que el pasado fin de semana se registraron picos de aceleraciones del suelo del orden del 0.09g. Entonces, el daño esperado en la zona para un evento sísmico superior al del fin de semana podría ser exponencialmente mayor al registrado. Urge entonces tomar las medidas en el planeamiento y prevención de desastres en la región amazónica.
¿Cómo mejorar la infraestructura peruana ante estos eventos?
Si bien es cierto que el gran problema de la infraestructura peruana, sobre todo en viviendas, es la auto construcción, un gran aspecto para reducir el daño sísmico en viviendas e infraestructura es el uso de nuevas tecnologías para la protección de estructuras. Desde las últimas décadas, distintas tecnologías vienen siendo aplicadas en la protección sísmica de estructuras en países como Japón, USA, Nueva Zelanda, entre otros. Estas tecnologías tienen como concepto general el de prevenir que el daño producido por las vibraciones sísmicas se distribuya en las estructuras principales, previniendo así, mecanismos peligrosos de falla. Uno de estos sistemas es el aislamiento sísmico, que en esencia busca desacoplar la estructura principal de los movimientos más fuertes del suelo interponiendo elementos especialmente diseñado en la base de los edificios. En el Perú también se han propuesto algunos dispositivos de este tipo para proteger las viviendas [5], y desde hace algunos años, esta tecnología se viene aplicando en algunos edificios en el Perú. Ejemplo de ello es el campus de la Universidad de Ingeniería y Tecnología - UTEC que cuenta con una serie de dispositivos de aislamiento sísmico en su base, los cuales protegerían al edificio principal aun en caso de eventos sísmicos de gran magnitud. La protección sísmica también alcanzaría al contenido del edificio y aseguraría que las operaciones continúen aun inmediatamente después un evento sísmico.
Si bien es cierto que ya se ha propuesto una normatividad para el diseño de edificios con aislamiento sísmico en el Perú [6], aún queda mucho trabajo por hacer en la investigación, construcción, supervisión, y certificación de estos sistemas para lograr la masificación de esta tecnología a mas regiones del país.
Referencias
[1] Tavera H., “Reporte Sísmico: Sismo del 26 de mayo del 2019”, Instituto Geofísico del Perú, 2019.
[2] Alva J., “Informe: Sismo de Lagunas – Alto Amazonas – Loreto. 26 de mayo del 2019”, Red Acelerográfica del Colegio de Ingenieros del Perú, 2019
[3] Nota de prensa El Comercio: https://elcomercio.pe/peru/san-martin/sismo-loreto-dano-700-viviendas-af....
[4] Norma Técnica E.030, “Diseño Sismoresistente”, Reglamento Nacional de Edificaciones, 2016
[5] Bedriñana L., “Propuesta de un sistema económico de aislamiento sísmico para viviendas”, Tesis de Grado, Universidad Nacional de Ingeniería, 2009
[6] Norma Técnica E.031, “Aislamiento Sísmico”, Reglamento Nacional de Edificaciones, 2016
Fuente de la imagen: La República
Ingeniería civil:Conoce más sobre el taller UTEC-MIT sobre mapeo y fotogrametría digital
Escrito por:
UTEC
El taller, dictado por MIT Design Heritage, fue dirigido a estudiantes de UTEC e investigadores del Centro de Investigación y Tecnología del Agua (CITA). Foto: Modelo 3D del campus de UTEC, elaborado durante el taller por el alumno Hugo Rodriguez.
El objetivo del taller “MIT Design Heritage: Mapping the Landscape and Ancient Ruins”, llevado a cabo a finales del mes de mayo, fue el de generar un modelo fotogramétrico 3D a través de fotografías tomadas por cámaras digitales y drones. El ejercicio consistió en crear un modelo digital del edificio de la UTEC, así como de otros objetos de menor tamaño. A lo largo de los tres días que duró el taller y el seminario dictado por el Dr. Takehiko Nagakura, se capacitó a los estudiantes de UTEC e investigadores del CITA, en el uso de drones y cómo manejar los programas Autodesk ReCap Pro, Agisoft PhotoScanPro y MeshUp como herramientas para el procesamiento y edición de imágenes digitales para la creación del modelo 3D.
Los modelos desarrollados y expuestos en el taller, se pueden visualizar en la página web de MIT-Design Heritage a través del siguiente enlace: cat2.mit.edu/heritage.
Ingeniería civil: Ingeniería ancestral en el complejo arqueológico Tipón
Escrito por:
UTEC
El equipo de trabajo estuvo conformado por personal del Centro de Investigación y Tecnología del Agua (CITA), alumnos de UTEC e investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT)-Architecture. Fotografía: Nikolaos Vlavianos (MIT).
CITA y MIT-Architecture se encuentran desarrollando investigación para estudiar los criterios hidráulicos que emplearon los incas para distribuir, uniformemente, y disipar la energía del agua en el complejo arqueológico Tipón. Este proyecto logrará conectar a las personas con el conocimiento científico obtenido a través de mapas de realidad virtual, los cuales ayudarán a entender, de una manera más didáctica, la ciencia detrás del complejo. En este sentido, el Dr. Takehiko Nagakura, investigador principal de parte de MIT-Architecture, expresó que en la actualidad existen muchas maneras de comunicar la ciencia, tal como la realidad virtual, y es nuestro deber aprovecharlas.
Nuestro equipo de investigadores, conformado por alumnos de UTEC, como el estudiante José María Muñoz, e investigadores del CITA, utilizó equipos de alta precisión para el desarrollo del proyecto, los cuales pertenecen a la carrera de Ingeniería Civil en UTEC, debido a las irregularidades en los materiales de construcción empleados en el complejo, tales como rocas y sedimentos. Uno de los equipos utilizados es el láser escáner (LiDAR) para poder obtener la forma de los canales y del complejo en su totalidad, a través de un mapeo en tres dimensiones, obteniendo una nube de puntos del orden de millones. Además, se emplearon técnicas de fotogrametría, utilizando drones y cámaras fotográficas, para poder obtener una vista general del complejo como insumo para la construcción virtual del mismo.
“Los objetivos principales son ayudar al Ministerio de Cultura a reconstruir, de manera apropiada, el complejo arqueológico y generar un conocimiento ancestral relacionado al científico. Además, se plantea hacer escalable el proyecto y se pueda aplicar en otros complejos o estructuras ancestrales”, acotó el Dr. Jorge Abad, director de la carrera de Ingeniería Civil y el CITA e investigador principal del proyecto.
A futuro, se proyecta realizar mediciones de caudales y velocidades para poder hacer un modelo matemático del flujo del agua en el complejo Tipón, así como desarrollar más iniciativas en otras estructuras arqueológicas. Por tanto, la denominada Ingeniería Ancestral y del Patrimonio Histórico, apoyada en la carrera de Ingeniería Civil, continuará.
Redactado por: Leo Guerrero, investigador del CITA.
KON Team: Proceso de diseño del KON Mk. II
Escrito por:
UTEC
El equipo de estudiantes de UTEC ganó el primer puesto al mejor diseño de vehículo en el campeonato de América. ¿Pero cómo lograron este resultado?
Además de los conocimientos obtenidos durante su formación como estudiantes de ingeniería, el equipo contó con el apoyo de especialistas durante la etapa de diseño. Entre ellos se puede destacar a los profesores de manufactura Wilzon Hormaza y Francisco Araucano. Con quienes se llevó a cabo un seguimiento continuo al proceso, así como guía y consejo a la hora de tomar decisiones desde una perspectiva técnica.
A su vez, el ala técnica del advisory board conformado por miembros de Eco-Runner Team Delft también fue un soporte importante. Con su experiencia y know-how compartido fue posible trabajar de manera más sistemática y eficiente. Se pudieron delimitar mejor las opciones y realizar los análisis correspondientes de una manera más precisa. De esta manera se pudo converger el diseño dentro de los plazos establecidos.
El equipo de estudiantes de UTEC puso bastante empeño y esfuerzo en la realización de este diseño. Teniendo como principales métricas la reducción de peso, aerodinámica, ergonomía del piloto, de igual modo la selección de los mejores componentes como un motor de alta eficiencia.
El equipo diseñó un vehículo capaz de disputar el podio ganando el primer puesto de diseño dentro de su categoría. Es importante mencionar que el factor diferenciador fue la aplicación de conceptos de economía circular, y se tomó en cuenta la huella de carbono y consumo de agua. A día de hoy no basta con ofrecer soluciones prácticas, sino que es importante tomar en cuenta la sostenibilidad e innovación en nuestras propuestas para realmente lograr un impacto positivo.
Importancia de la tecnología en la evaluación del estado de la infraestructura civil
Escrito por:
UTEC
Redactado por: Luis A. Bedriñana (Profesor a Tiempo Completo del Departamento de Ing. Civil)
Dentro de los objetivos para el desarrollo sostenible de las Naciones Unidas [1], se menciona que la adecuada inversión en infraestructura es crítica para el desarrollo de los centros urbanos. Por ejemplo, el Objetivo 9 menciona que es necesario construir y mantener infraestructura más resiliente, lo cual es especialmente relevante en un país con diversas amenazas naturales como el Perú. Sin embargo, mucha de la infraestructura, base para la industria y calidad de vida en las mayores ciudades, ha sido construida hace varias décadas. Por ejemplo, un número considerable de puentes de la red vial de los Estados Unidos fueron construidos entre los 1950’s y 1960’s, indicando que muchos de ellos llegaron ya a su tiempo de vida útil de diseño (50 años en general) [2]. Se puede notar un caso similar en el Perú, donde muchos de los puentes actualmente operativos fueron construidos hace ya más de 30 años. Por ende, se hace evidente la necesidad de la correcta estimación de la condición de nuestra infraestructura civil.
La importancia de evaluar la condición, y calidad, de la infraestructura civil ha sido puesta en evidencia. Recientemente, la asociación de ingenieros civil de Estados Unidos (ASCE por sus siglas en inglés) ha lanzado un reporte [3] en donde mide y califica la condición y el desempeño de su infraestructura. Por ejemplo, este reporte, que se realiza cada cuatro años, ha dado una calificación de C (en una escala de A a F) a sus puentes, y D para caminos. Estos estudios dan la información base para la gestión de la infraestructura civil; de hecho, este reporte provee diversas recomendaciones para mejorar la calificación dada a la infraestructura civil. Esto ilustra la importancia de monitorear la condición de la infraestructura civil. Lamentablemente, no existen reportes de este tipo en el Perú, al menos no con este nivel de detalle. Sin embargo, ha sido reportado que sólo 738 de los 3665 de la red vial nacional del Perú han sido inspeccionados, de los cuales 50 puentes han sido catalogados como malos o muy malos [4]. Por ende, se hace necesario el establecer planes de evaluación de la condición de la infraestructura nacional para, luego, realizar planes de mantenimiento de la misma.
Otro aspecto importante es el empleo de técnicas adecuadas para evaluar la condición estructural de la infraestructura civil, lo cual asegura la calidad de la data de un reporte de evaluación del desempeño de infraestructura. La estrategia empleada tradicionalmente para estimar la condición de estructuras existentes es la realización de inspecciones visuales. Para el caso de puentes, por ejemplo, se desarrollan inspecciones en campo por ingenieros entrenados. Esta estrategia, sin embargo, ha probado ser muy poco eficiente en muchos casos. Para dar un ejemplo, la red vial de California, EEUU, tiene más de 24000 puentes [5] y la red nacional del Perú tiene 3665 puentes, lo cual hace muy costoso e ineficiente el realizar la inspección detalla en campo de cada uno de estos puentes. Además, la categorización del daño en campo requiere de un gran número de ingenieros debidamente entrenados, además de proveer resultados subjetivos en algunos casos. Otro inconveniente con los métodos tradicionales es que muchas veces deben de cerrarse parcialmente, o totalmente, el servicio de la estructura inspeccionada.
Muchas de las limitaciones de las inspecciones tradicionales pueden ser solucionadas con el empleo de nuevas tecnologías. Actualmente, se viene desarrollando diversas tecnologías para optimizar los procesos de evaluación y monitoreo de la condición de estructuras. Sensores de alta precisión y de menor costo son ahora más comunes, los cuales se emplean para medir distintos parámetros importantes de una estructura (aceleración, desplazamientos, deformaciones unitarias, etc) y que luego son usados para realizar diversos métodos de identificación estructural. Sin embargo, estos métodos son todavía costos y son difíciles de implementar en estructuras complejas.
La aplicación de fibras ópticas ha logrado grandes avances en el monitoreo de estructuras con configuraciones complejas. Los Sensores de Fibras Ópticas (SFO) proveen una fuente de información más estable y son capaces de obtener mediciones distribuidas a lo largo de la longitud de las fibras. En Ingeniería Civil la técnica más usada es la Reflectometría Óptica en Dominio del Tiempo para obtener mediciones de deformación unitaria [6], para lo cual se insertan fibras ópticas en diversos elementos estructurales. Los SFO se han aplicado dentro un torón de acero post-tensado para medir deformaciones en aplicaciones de estructuras de concreto prefabricado [7].
Por otro lado, una de las tecnologías que más viene impactado la evaluación y monitoreo de estructuras es la Visión Artificial combinada con técnicas de Machine Learning [8,9]. El hecho de que sean tecnologías sin-contacto provee una muy atractiva ventaja sobre otros métodos ya que se pueden realizar mediciones de gran precisión en lugares poco accesibles de una estructura. Además, estas técnicas resultan ser más económicas, comparado con sensores físicos, y pueden realizar detecciones automáticas del daño superficial como grietas y fisuras [8]. En particular, las técnicas basadas en Redes Neuronales han mostrado resultados muy promisorios para la clasificación, detección y reconocimiento del daño en estructuras de concreto [9]. Sin embargo, estas técnicas tienen la desventaja de requerir una enorme cantidad de imágenes, debidamente procesadas, para brindar resultados generalizables.
En el Perú se tienen ya algunos avances en el desarrollo de alguna de estas tecnologías. Por ejemplo, se vienen planteando prototipos para la inspección y detección de daños en las superficies de estructuras de concreto reforzado [10]. De la misma forma, sistemas similares se han propuesto para la inspección de estructuras históricas de Adobe [11]. Estos sistemas usan técnicas basadas en Redes Neuronales y Visión artificial para analizar imágenes de estructuras reales.
Lo discutido anteriormente no hace que mas que reforzar la importancia del desarrollo tecnológico para brindar mejores soluciones en la gestión de la infraestructura civil. Además, es crítico el evaluar y monitorear adecuadamente la condición de la infraestructura civil existente, por su gran relevancia para el desarrollo sostenible de nuestros sistemas urbanos.
Referencias:
[1] https://sdgs.un.org/es/goals
[2] AAOSHAT. (2008). “Bridging the Gap – Restoring and Rebuilding the Nation’s Bridges”. American Association of State Highway and Transportation Officials. Washington DC.
[3] https://infrastructurereportcard.org/
[4] https://www.pvn.gob.pe/puentes/spuentes/
[5] Mangalathu, S. (2017). “Performance based grouping and fragility analysis of box-girder bridges in California”. Ph.D. Thesis, Georgia Institute of Technology.
[6] Leung, C. K. Y., Wan, K. T., Inaudi, D., Bao, X., Habel, W., Zhou, Z., Ou, J., Ghandehari, M., Wu, H. C., and Imai, M. (2015). “Review: optical fiber sensors for civil engineering applications.” Materials and Structures, 48(4), 871–906.
[7] Bedriñana, L. A. (2018). “Seismic Performance and Seismic Design of Damage-Controlled Prestressed Concrete Building Structures.” Ph.D. Thesis, Kyoto University. https://doi.org/10.14989/doctor.k21364
[8] Deng, J., Lu, Y., and Lee, V. C. S. (2021). “Imaging-based crack detection on concrete surfaces using You Only Look Once network.” Structural Health Monitoring, 20(2), 1–16
[9] Cha, Y.-J., Choi, W., and Büyüköztürk, O. (2017). “Deep Learning-Based Crack Damage Detection Using Convolutional Neural Networks.” Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 32(5), 361–378.
[10] https://fb.watch/58vSD3p4_k/
[11] https://proyectos.utec.edu.pe/iniciacion-cientifica/2020-1/proyecto-47
Docente de Ingeniería Mecánica recibe reconocimiento por prestigioso portal de investigadores
Escrito por:
UTEC
Wangdo Kim Ph. D., profesor principal de la carrera de Ingeniería Mecánica de UTEC, acaba de recibir un reconocimiento por el número de veces en que el artículo científico, en el que participó junto a otros investigadores, ha sido leído.
INGENIERÍA MECÁNICA EN UTEC: MALLA CURRICULAR, CONVENIOS PERFIL DEL EGRESADO Y MÁS
La investigación se denomina ‘Using dual Euler angles for the analysis of arm movement during the badminton smash’, y propone un nuevo método de estudio que simplifica la extracción y cálculo de datos mediante un electrogoniómetro y ángulos de Euler duales.
Esta experiencia se expondrá en las aulas virtuales de la carrera de Ingeniería Mecánica.
Puedes conocer más de esta investigación, aquí.