Entalpía para cosacos

Un cosaco es aquella persona capaz de beber el equivalente a su propio peso en cerveza, en una sola sesión.

Eso de alternar entre el trabajo de laboratorio y el trabajo de campo deja conocimientos invaluables. Si llevan una botellita de agua de su marca preferida, la pueden colocar dentro de esa solución de urea y obtendrán unos hielos de agua potable en cuestión de minutos. Por si su motor es de bebidas destiladas y refresco de cola. Yo he medido unos -10°C durante la reacción de disolución de la urea (reacción endotérmica). Se puede calcular la cantidad de cervezas que se pueden enfriar con 40kg de urea o de nitrato de amonio. 

Un aspecto práctico también, es que algunos solutos bajan la temperatura de fusión del solvente. Por eso la solución de urea o nitrato de amonio con agua puede alcanzar temperaturas de -10°C permaneciendo en estado liquido!!

Problema: Un agrónomo cuenta con un bulto de urea (CO(NH2)2), una tina con agua a 25°C, un cartón de cervezas (medias) también a 25°C y una tabla de entalpías de disolución. Nota: La temperatura ambiente es de 40.0°C. 

Haciendo unos números con su tablet encuentra los siguientes datos: Cartón de cervezas=8.52L; 0.45kg_urea enfrian 1.0kg de agua de 25 a 0°C; Bulto de urea=40.0kg. 

Respuestas: Con 40.0kg de urea se pueden llevar 89.0kg de agua de 25°C a 0°C. La densidad del agua es de 1.0L/kg. Como sería un desperdicio enfriar tanta agua, el razonamiento ingenieril lo lleva a pensar en minimizar el volumen de agua y maximizar el volumen de cerveza. Por eso considera que usando la mitad del agua que puede enfriar con la urea, puede enfriar un volumen igual de cervezas. Entonces divide 44.5L_agua/8.52L_cartón=5.22 cartones.

Nota ambiental. Como la actividad agronómica es un asunto de responsabilidad, es necesario hacer un manejo responsable de los desechos. Por eso la solución de urea nunca deberá verterse en un cuerpo natural de agua o en un sitio donde pueda alcanzar el manto acuífero. De manera que esta solución deberá utilizarse para fertilizar unos 80 árboles frutales a razón de 0.5kg de urea por árbol.

La entalpía de disolución del nitrato de amonio (NH4NO3) es bastante mayor que le de la urea. De este modo, se necesitan 0.3145kg de nitrato de amonio para llevar la temperatura de 1.0kg de agua de 25.0 a 0°C. Con lo que un bulto de 40.0kg de esta sustancia nos alcanza a enfriar 127.2L de agua desde 25°C a 0°C.

Todo sea por motivar el aprendizaje y fomentar una vida digna.

Por supuesto que la buena planeación nos evitará tener que realizar acciones de última hora. Indudablemente es la mejor estrategia que todo agrónomo debe poner en práctica.

En cuanto a los efectos sobre la salud, la urea no es cancerígeno. De cualquier manera, ni la urea ni el nitrato de amonio deben ingerirse, ambos son tóxicos. Para eso debemos tener siempre presentes las buenas prácticas de laboratorio y no nos pasará nada.   

Unos apuntes sobre este tema: Termoquímica

Estanques y humedales. Construcción y recomendaciones.

Tema 2. Ciencia y tecnología.

Los aficionados a los estanques con plantas acuáticas, saben la importancia de sembrar peces, como las carpas Koi, ya que mantienen el estanque libre de larvas de mosquitos y otros insectos nocivos.

Es recomendable también introducir especies forrajeras, como caracoles manzana, Pomacea diffusa, y caracoles de acuario como Physella acuta. O también peces forrajeros como el Plecostomus. Estas especies herbívoras mantendrán el estanque libre de algas y las superficies como rocas y mampostería libres películas algales. Los caracoles también se alimentan de los pececillos aue lleguen a morir, así que son unos limpiadores y recicladores muy completos.

Los jardines de plantas acuáticas son toda una especialidad. En condiciones ideales, estos jardines requieren de poco mantenimiento.

Para eso se introducen las especies vegetales, ya sean flotantes (Lemna spp, Eichhornia crassipes) o como en este caso, ancladas en el fondo (género Nymphaea). Como los mosquitos y otros insectos dejan sus huevecillos en el agua, es necesario introducir peces que se alimentan de sus larvas acuáticas, estos pueden ser pececillos dorados (Carassius auratus (Linnaeus,1758)), cíclidos (Neolamprologus leleupi (Poll, 1956)) y charales (Chirostoma spp), este último endémico de los lagos de México.

En lugares de clima cálido, esta combinación permite que las nayades de libélulas y caballitos del diablo (Odonatos) crezcan sin dificultad. Las nayades no son consumidas por los peces, ya que ellas mismas son carnívoras y pueden incluso alimentarse de pequeños peces. Esto es muy recomendable ya que estos insectos devoran ávidamente pulgones, moscas, polillas y otras plagas agrícolas.

Un tercer elemento que es importante introducir en estos estanques son los caracoles acuáticos, como el caracol manzana (Pomacea diffusa) o el Physela acuta, que es más pequeño, rústico y prolífico, ya que estos forrajean en las paredes y ornamentos del fondo, evitando que se cubran de una bio-película de algas verdes.

Si se quiere además introducir tortugas, hay que seleccionar muy bien los tipos de peces y caracoles, porque las tortugas son muy voraces. Las más utilizadas son de la especie Trachemys scripta elegans, conocidas como tortugas japonesas y son originarias de Florida y el noreste de México. En Europa muchos países han prohibido su introducción como mascotas porque han invadido ecosistemas sensibles, tras ser liberadas por aficionados.


Tema 1. Programación y electrónica.
Tema 2. Ciencia y tecnología.
Tema 3. Humanidades y comportamiento humano.
Tema 4. Cine y literatura.

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La tuna (Opuntia spp).

Tema 2. Ciencia y tecnología.

Esta fruta ha sido de gran importancia para las culturas del norte de México y sur de Estados Unidos. Alvar Núñez Cabeza de Vaca la menciona con el nombre de higo de indias, en su relato Naufragios. Comenta el hambre que pasaron durante el inicio de la primavera y luego con alivio, la temporada de esta fruta les proveyó de una fuente abundante de alimento.

También hay algunas agroindustrias que la utilizan para fabricar mermeladas y otros dulces.

En los países áridos del norte de África y Medio Oriente se ha introducido su cultivo, aportando una alternativa para compensar la escaséz de alimentos que sufren aquellas regiones. Recordemos que aquellos desiertos se formaron entre 5 000 y 10 000 años atrás, por lo que tienen pocos cultivos nativos adaptados a la sequía.


Tema 1. Programación y electrónica.
Tema 2. Ciencia y tecnología.
Tema 3. Humanidades y comportamiento humano.
Tema 4. Cine y literatura.


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Invernaderos. Proceso de construcción.

 Tema 2. Ciencia y tecnología.

La primera etapa en la construcción de invernaderos es el acondicionamiento del suelo. En esta etapa se nivela el terreno y se incorporan materiales mejoradores de acuerdo a las necesidades del cultivo. Los materiales que no deben faltar son la corteza de pino y encino, grava de piedra pómez o tezontle y algún tratamiento para ajuste del pH con aporte de calcio, normalmente cal (CaO) o sulfato de calcio (CaSO4, dolomita). 

La segunda etapa consiste en la obra civil. Trazo de las naves, colocación de zapatas y levantamiento de la estructura de acero galvanizado. También la construcción de cisternas, caminos, pasillos.

La tercera etapa consiste en la colocación de cubiertas translúcidas y equipamiento. En esta etapa se colocan los sitemas de riego, la instalación eléctrica, la obra de drenaje, ventilación. Además se instalan ventiladores, sistemas motorizados para la apertura / cierre de ventilas y puertas, sistema de calefacción, sensores y sistemas automatizados de control.

Tema 1. Programación y electrónica.
Tema 2. Ciencia y tecnología.
Tema 3. Humanidades y comportamiento humano.
Tema 4. Cine y literatura.


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El estudio de los ciclos biológicos.

El estudio de los ciclos biológicos.

Tema 2. Ciencia y tecnología.

El conocimiento del ciclo de vida de muchos organismos biológicos se incrementó fuertemente durante el siglo pasado. Pero sus frutos más preciados se comenzarán a cosechar apenas en este nuevo siglo.

Durante el siglo pasado se hicieron grandes avances en técnicas de cultivo de hongos, bacterias, virus y células en suspensión (vegetales y animales), pero este siglo verá la producción en masa de metabolitos secundarios, síntesis biológica de polímeros estructurales (quitina, celulosa, lignina, entre otros), fármacos, aditivos alimenticios, enzimas de aplicación industrial y doméstica (sustitutos de detergentes, catalizadores y más), degradación de compuestos orgánicos tóxicos recalcitrantes y más.

Ya vemos las primera granajas especializadas en el cultivo de insectos y otros invertebrados. Con fines de control biológico, producción de composta y ácidos húmicos, cría de insectos comestibles, exhibiciones de colonias vivas de termitas y hormigas en los zoológicos con fines de conservación de la biodiversidad.

La cría de especies marinas o mixtas (dulceacuícolas y marinas), como la cría del salmón, el atún, el pulpo, los crustáceos (camarones, gambas y langostinos) y los bivalvos (almejas, ostiones, vieiras, abulones).

Para los críticos a mansalva de las nuevas tecnologías, se les puede informar que esto apenas comienza y les va a pasar encima como aplanadora. Ni siquiera sospechan la gran cantidad de tecnología que se está generando para prevenir, controlar y mitigar la contaminación ambiental. Ni qué hablar de procedimietnos para mejorar la calidad de vida de los enfermos, métodos preventivos, técnicas de minitorización, medicina genómica (uso de virus como vectores que llevan cadenas de ADN/ARN a las células enfermas). Las tecnologías para hacer nuestros alimentos más fáciles de digerir (la inteligencia humana se desarrolló a partir de que comenzamos a cocinar nuestros alimentos, de otra manera no podríamos dotar a nuestro cerebro de la cantidad de energía que consume).

Los organismos domesticados por el hombre están sujetos a ciclos de extinción

Los animales y plantas domésticos, han estado sujetos a procesos de extinción. En la actualidad los asnos, estos simpáticos y útiles animales, están viendo declinar su población en la mayoría de los países del mundo. Al grado en que muchas personas los conservan como una mera curiosidad.

Pero no son los únicos organismos domesticados por el hombre que han enfrentado un problema demográfico de este tipo. Durante la segunda guerra mundial, algunas razas de perros se extinguieron, ya que solo vivían en Europa. Otras razas, como el salchicha (Dashhund o Teckel) estuvieron al borde de la extinción al ser abandonados por sus amos, quienes obligados por la guerra tuvieron que emigrar o perecieron en el holocausto, y perecer de hambre o enfermedades. 

Las plantas domesticadas también han visto grandes variaciones en sus poblaciones. Las plantas cultivadas no siempre han sido las mismas, algunas sobreviven en los huertos familiares sin que alguien más siquiera las conozca, mientras otras son motivo de grandes negocios en todo el mundo.

Enlaces recomendados:

La resistencia a los transgénicos proviene de gente que no ha conocido el hambre

Control biológico. Odonatos. INTAGRI

SENASICA-SAGARPA

Tema 1. Programación y electrónica.
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Tema 4. Cine y literatura.

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El fósforo en la agricultura y en el medio ambiente.

Tema 2. Ciencia y tecnología.

Fósforo.

 Las reservas minerales de fósforo se agotarán, tal vez, durante la segunda mitad del siglo 21. Por ello se están desarrollando tecnologías para recuperar este elemento de las aguas residuales municipales (sistemas BARDENPHO y PHOSTRIP, Winkler, 1998). También se cuenta con procesos fisico-químicos como  absorbentes compuestos de óxidos de metales, que absorben fosfatos a pH más ácido. Los hidróxidos de doble capa (HDC) intercambian iónicamente con fósforo en un mayor intervalo de pH y su producción es de bajo costo. El fósforo puede recuperarse de los HDC mediante diferentes métodos, incluyendo elución con soluciones alcalinas o salinas”,

El fósforo bio-disponible se encuentra en forma de fosfatos (PO4), un anión con una carga negativa. Esto hace que sea muy movil en los suelos que tienen mayor cantidad de sitios de intercambio negativos. También es un elemento sumamente movil en los sistemas biológicos, mientras que las bacterias acumulan fósforo (fosfatos) dentro de su citoplasma durante el metabolismo aerobio en forma de ATP, durante el metabolismo anóxico / anaerobio, casi todo el fósforo se regresa a la solución.

El fósforo es un elemento normalmente limitante en los ecosistemas acuáticos (oligotróficos). De manera que cuando se añade un poco de este elemento (eutrófico), los afloramientos de algas generan desequilibrios de pH, oxígeno disuelto, penetración de la luz, entre otros efectos no deseados.
Como se desprende de lo dicho, el manejo del fósforo será un tema de gran importancia para la tan ansiada agricultura sustentable. Pero también su control en los cuerpos de agua, naturales y artificiales, es crucial en la conservación de estos ecosistemas.

En el futuro solo quedarán fuentes dispersas de este elemento y será mucho más costoso concentrarlo para su aplicación en la agricultura y la alimentación. Afortunadamente, ya se está trabajando en el desarrollo de las tecnologías de recuperación de fósforo, y no tendremos a grupos de ignorantes gritando en favor de la protección del fósforo en el planeta.

El fosfito de potasio es un compuesto que se utiliza de manera eficaz en nutrición vegetal, debido a su elevada solubilidad en agua, que le permite ser absorbido vía foliar por los vegetales. Su elevada capacidad sistémica permite que sea traslocado eficazmente dentro de los tejidos. Dentro de la planta, activa los sistemas de defensa contra hongos y factores adversos, ya que promueve la formación de fitoalexinas, enzimas hidrolíticas (quitinasa), síntesis de glucanasas, quitinasas y peroxidasas, etc. para limitar el ataque y la dispersión del patógeno. Con ello, se consigue que las plantas tengan una mayor resistencia en condiciones favorables para la infección de determinados hongos Oomicetos que causan podredumbres en plantas. Los fosfitos han mostrado efectividad selectiva contra oomicetos con dos modos de acción antifúngica: una directa que afecta el crecimiento del micelio y una estimulación indirecta de la defensas del hospedero. 

Potasio.

El potasio (K) es un nutriente muy importante para los cultivos agrícolas. Sus principales funciones se relacionan con el mantenimiento del equilibrio osmótico de las células vegetales, el transporte iónico a través de las membranas celulares y como activador / desactivador de enzimas en una gama de vías metabólicas, entre las que destacan la degradación de carbohidratos, síntesis del almidón, la reducción del nitrato y algunas reacciones del metabolismo energético.

Por ser un catión (+1) es retenido por adsorción sobre las superficies de intercambio de las arcillas 2:1. Mientras que en los suelos con bajo contenido de arcillas las pérdidas de potasio en solución pueden ser cercanas al 100% si la humedad disponible para el cultivo es excesiva (lluvias intensas o riegos pesados).

Acidez del suelo.

Las enmiendas para corregir el cvalor del pH del suslo, se basan en la aplicación de compuestos que generan acidéz (CaSO4, yeso, dolomita o sulfato de calcio) o compuestos que generan basicidad (CaO, cal u óxido de calcio) El uso de este tipo de tratamiento nos puede ahorrar mucho dinero durante varios ciclos de cultivo. A veces tendemos a corregir problemas de deficiencia de micronutrientes haciendo aspersiones con fertilizantes foliares. Cuando el verdadero problema es que nuestro suelo no tiene el pH y los iones adecuados para un buena disponibilidad de todos ellos. Muchas veces los productores argumentan que los suelos se agotan o que los abonos químicos degradan la calidad del suelo. Pero esto no es una condición irremediable, simplemente es un desbalance iónico que poco a poco cambia el pH de nuestros suelos.

Enlaces recomendados.

Dinámica del potasio en el suelo

Efecto nutrimental y fungicida del fosfito

Producción de roca fosfórica en el golfo de Cortéz Tecnología para la recuperación de fósforo en corrientese de agua. IMTA.
Tema 1. Programación y electrónica.
Tema 2. Ciencia y tecnología.
Tema 3. Humanidades y comportamiento  humano.
Tema 4. Cine y literatura.

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La cadena de suministro. Segunda parte.

La cadena de suministro. Segunda parte.

Categoría: 1. Ciencia y tecnología.

La cadena de suministro es un problema que tiene que saber resolver toda persona que de manera profesional o amateur desea emprender una expedición que tenga una duración mayor de dos o tres días. Un ejemplo muy ilustrativo lo puedo situar en una expedición por el cañón del río Colorado en el estado de Nuevo México, en Estados unidos, en la que seis personas, tres jóvenes de 15 años y tres adultos, uno de ellos mayor de 70 años de edad. En esta expedición con una duración de 6 jornadas para alcanzar el cauce del río y 6 días para regresar. El desnivel a vencer es mayor de 1000 metros. El factor limitante es el agua, ya que la expedición se realiza en el verano con temperaturas al medio día superiores a los 35°C en el punto de partida y cercanas a 45°C en el lecho del río.

Esta expedición inició sin contratiempos, pero después de tres jornadas la falta de planeación pronto condujo al grupo al punto sin retorno. Y dramáticamente, después de esto se percataron de que el calor era su gran enemigo y que la provisión de agua de ninguna manera sería suficiente hasta alcanzar el lecho del río Colorado. Aún la realización de un plan mínimo habría dado pautas a los expedicionarios para saber que su empresa era lo suficientemente grande para necesitar una estrategia.

En esta entrada se propone un ejercicio de análisis de la cadena de suministro que se puede planear en un caso semejante. El principio fundamental consiste en dedicar las primeras cuatro jornadas a acarrear suministros hacia los puestos avanzados. Es decir, cuatro de los expedicionarios que alcanzan el primer campamento en una jornada, dejan su carga de suministros y regresan al punto de partida para llevar el resto de la carga total hacia el primer campamento. Como se dijo al inicio, el recorrido tiene una duración de seis jornadas, es decir, seis campamentos adelante del punto de partida. El itinerario final tendrá una duración de 14 días, de manera que los expedicionarios consumirán en total 84 raciones (una ración de alimentos y una ración de agua contiene todo el requerimiento para un día) de alimentos y 84 raciones de agua. De esta manera, se planea que la primera jornada del trayecto sea recorrida por 8 personas. Esto es los seis expedicionarios marchando en el primer día hasta el primer campamento, dos expedicionarios regresan el segundo día al punto de partida y en el tercer día caminan hasta el primer campamento con las provisiones restantes de agua y alimentos.

De igual manera se propone que ocho jornadas se dediquen a acarrear provisiones del primero al segundo campamento y otras ocho jornadas para acarrear provisiones entre el segundo y el tercer campamento. A partir del tercer campamento se propone reducir a seis el número de jornadas para transportar las provisiones. Es decir. todos los expedicionarios avanzan cargando las provisiones necesarias para llegar al último campamento (el número 6).

Durante el camino hacia el lecho del río se propone dejar 6 raciones de agua y alimentos en los campamentos 1 al 5, que servirán para abastecer a los expedicionarios durante el regreso. De esta manera, en la jornada 6 cada expedicionario parte con 6 raciones de agua y alimentos, en la jornada 7 cada uno parte con 4 raciones de agua y alimentos y en la jornada 8 cada expedicionario parte con 2 raciones de agua y alimentos. 

Figura 1. Itinerario de avance de los expedicionarios. Los primeros cinco días se transportan las provisiones desde el sitio de partida, dedicando 8 jornadas para este propósito. A partir de la jornada 6 todos los expedicionarios avanzan.

Durante el camino de regreso al punto de partida, cada expedicionario lleva una ración de agua y alimentos y recoge una nueva ración al llegar al siguiente campamento.

Este itinerario aumenta dos días al trayecto total de 12 jornadas si se realizara sin el acarreo de provisiones. Sin embargo, los expedicionarios van a conocer mejor el recorrido y reducen las posibilidades de agotar los suministros antes de llegar al lecho del río. En el trayecto de regreso, cada expedicionario dispone de una ración completa de agua y alimentos esperando en cada campamento. De esta manera, aunque el transcurso es de ascenso, la carga de provisiones para cada expedicionario es la mínima posible.


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