Tecnología y sus aplicaciones

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Tecnología y sus aplicaciones, es una obra producida por Tibidabo Ediciones, S.A y ha sido dirigida por el Dr. Asiaín García, de la Universidad de Barcelona.

El contenido de la obra abarca dos áreas de conocimiento científico, relacionadas entre sí:

• Descubrimientos científicos y sus aplicaciones en la vida diaria y en otros campos de la ciencia.

• La obra aporta datos y conceptos a diferentes descubrimientos científicos y sus aplicaciones, como pueden ser la creación de microorganismos o las secuencias de ADN.

También ofrece explicaciones detalladas de los conceptos explicados y proporciona ejemplos e imágenes como complemento a la explicación. De este modo se ayuda a una mejor y mayor comprensión de los conceptos explicados y se amplían los conocimientos sobre la materia.

• Tecnología. Avances y descubrimientos tecnológicos.

En este segundo gran apartado se tratan los avances tecnológicos que se están llevando a cabo, Así como sus aplicaciones en diversos ámbitos. En muchos casos estos avances tecnológicos están estrechamente relacionados con alguno de los descubrimientos científicos ya explicados en la obra, lo cual permite ver la relación existente entre la ciencia y la tecnología.

Las explicaciones sobre las novedades tecnológicas y los estudios que se están llevando a cabo para conseguir innovaciones futuras, ayudan a entender muchas de las técnicas utilizadas hoy en día y a mejor y depurar su uso.

Citamos dos de los ejemplos más innovadores a los que se hace referencia en la obra, como son el sistema GPS y los trenes de Alta Velocidad.

La obra combina el uso de vocabulario científico con explicaciones con términos más sencillos, lo cual permite la familiarización con los términos científicos y tecnológicos así como con los términos más recientes de aplicaciones tecnológicas.

 

El precio de la obra es de 175* euros, IVA incluidos.



*Descuento del 15% incluido preceptivo para bibliotecas públicas .

1. El Sincrotón, una Herramienta de Investigación Científica.

Los sincrotones, aceleradores de partículas que emiten un haz de luz muy fino, intenso y de amplio espectro, son una magnífica herramienta para estudiar la materia y permiten alcanzar relevantes logros científicos e industriales.


2. El sistema de posicionamiento global (GPS).

El sistema de posicionamiento global (GPS) es un sistema capaz de determinar la posición del usuario en la Tierra a cualquier hora, en cualquier sitio, en cualesquiera condiciones meteorológicas mediante observaciones a satélites artificiales. Los satélites GPS orbitan alrededor de la Tierra y están monitorizados de manera continua por estaciones de control repartidas sobre la superficie de la Tierra. Los satélites transmiten señales que pueden ser detectadas por un usuario con un receptor GPS para, de este modo, determinar su posición.


 3. Robots Móviles con capacidad de percepción, aprendizaje y decisión.

El proyecto de robótica móvil MARCO consiste en desarrollar nuevas técnicas de aprendizaje automático para adquirir e interactuar con la información recogida por sensores externos de diversa índole (cámaras de vídeo, láser, ultrasonidos). Estas habilidades de aprendizaje, en conjunto, pueden ser aplicadas a diversos tipos de vehículos móviles (carretillas automáticas, automóviles, robots).


 4. Titanio y sus aleaciones para aplicaciones tecnológicas.

El titanio es el último metal de la Tabla periódica descubierto, que no era una tierra rara, y su nombre proviene del dios Titanos, que significa “nacido de la tierra para conquistar el cielo”. Esta etimología se ha hecho realidad, ya que las aplicaciones más importantes del titanio extraído de minerales son la aeronáutica y la astronáutica. La aplicación tecnológica de este metal y sus aleaciones crece de manera espectacular. Los álabes de turbina de los aviones, mecanismos, fuselajes de aviones y astronaves, motores de coches y de motocicletas, reactores químicos, implantes dentales, palos de golf, son algunas de las aplicaciones tecnológicas de esta familia de metales, gracias a su baja densidad, a las excelentes propiedades mecánicas, a la buena resistencia a la corrosión y a su biocompatibilidad.


 5. Detección y reconocimiento de personas en secuencias de videos.

La generación de contenidos multimedia crece exponencialmente con le paso del tiempo. Dichos contenidos abarcan desde fotografías o vídeos de usuarios hasta programas de televisión o películas comerciales. Generalmente, estos contenidos se almacenan en bases de datos para su posterior utilización. Dada la gran cantidad de material existente, se hace necesario el desarrollo de sistemas automáticos que permitan buscar contenidos específicos. Este artículo describe herramientas desarrolladas en la Universidad Politécnica de Cataluña que permiten detectar y reconocer personas en una secuencia de vídeo de forma totalmente automática.

 6. Física y aplicaciones del efecto Josephson.

Con le nombre de efecto Josephson se denomina al paso de partículas cargadas entre dos superconductores separados por una barrera no superconductora. Normalmente, el superconductor es niobio o aluminio y la barrera un aislante, un óxido de aluminio, le tamaño de una unión es del orden de micras o decenas de nanómetros. Tales dispositivos se conocen con le nombre de uniones Josephson y presentan importantes aplicacioness básicas y tecnológicas.

 7. Los superconductores: protecciones eléctricas del siglo XXI.

La transición entre el estado superconductor y el estado metálico o, en ocasiones, semiconductor que caracteriza a los materiales superconductores, puede ser inducida si la corriente que circula por el material excede un valor crítico. Esto les convierte en materiales idóneos para limitar la corriente que circula en sistemas de potencia tales como la red eléctrica permitiendo aumentar su capacidad de transporte. Los últimos desarrollos prueban la eficiencia y viabilidad de sistemas de protección ultrarrápidos basados en superconductores.

 8. La visión por computador: usos y aplicaciones.

La visión artificial es un área de investigación creciente y de especial interés en diversos ámbitos científicos e industriales. Conscientes de su importancia, le grupo de Visión por Computador del departamento de Ingeniería de Sistemas, Automática e Informática Industrial lleva más de 20 años de investigación, desarrollo y aplicación de computadores especializados y algoritmos para solucionar problemas que, mediante estas técnicas, permiten obtener mejores resultados y más fiables.

 9. Análisis y modelización de accidentes industriales.

Las instalaciones industriales y le transporte de mercancías peligrosas implican un cierto riesgo (incendios, explosiones, etc.). El análisis de riesgos es un conjunto de metodologías que permite estudiar, cuantificar y reducir este riesgo a límites tolerables.

 10. Los generadores de electricidad. Organización de un alternador.

De las 20 intervenciones de la ingeniería que han tenido un impacto más importante en la vida del hombre durante el siglo XX, la Academia Americana de Ingeniería ha puesto en primer lugar la electrificación.

Esta electrificación ha exigido cantidades enormes de energía eléctrica y ésta es generada casi en su totalidad por los alternadores, nombre con le que se conocen las máquinas rotativas que convierten la energía hidráulica o térmica disponible en la naturaleza en energía eléctrica en forma de corriente alterna.

Estas máquinas, que funcionan según le principio del campo magnético giratorio, pueden generar desde unos pocos centenares a miles de millones de unidades de potencia.

 11. Transporte multimedia en redes industriales.

En los últimos años, junto con la implantación en l s empresas de sistemas de comunicación son cada vez más potentes y flexibles, se ha realizado un gran es fuerzo para mejorar la supervisión y el control de los procesos industriales, extendiéndose el uso de aplicaciones multimedia como los sistemas SCADA (supervisión, control y adquisición de datos) o los sistemas de visión por computador. La incorporación del tratamiento de imágenes en tiempo real en los procesos de supervisión y control de forma integrada con las redes de comunicaciones existentes, abre un abanico importante de nuevas aplicaciones y su implementación ha demostrado ser viable en redes industriales Profibus.

 12. Transportes, territorios y Sociedad.

Un nuevo modo de transporte -causa y efecto de evolución y modernización- altera el territorio y las formas de vida de los ciudadanos. En su implantación aparecen actitudes subjetivas que movilizan diversos actores políticos, económicos y sociales, formando un entramado complejo de situaciones y actitudes a menudo enfrentadas. No obstante, la presencia de actores facilita la concertación y, en última instancia, la realización del proyecto.

 13. Logística y transporte de mercancías.

La logística, como ciencia que estudia las operaciones de transporte, presenta hoy en día una gran difusión social como característica estratégica de supervivencia de las empresas productoras. Aún así, el sector del transporte de mercancías se encuentra en clara evolución, cuyos efectos más palpables se manifiestan en el entorno urbano. De este modo nace una nueva área de interés, la Logística Urbana, que engloba la gestión de la movilidad de personas y mercancías en el ámbito urbano y metropolitano.

14. El presente y futuro del control automático.

Después de explicar en qué consiste el control automático y las ventajas de utilizar el concepto de realimentación (“feedback”) se describirán algunos de los actuales sistemas de control automático, como son el control de las constantes vitales de los organismos vivos, le piloto automático de un avión y el control del movimiento de un robot móvil.

A continuación se detallarán algunos de los temas de investigación que actualmente se están llevando a cabo en nuevos campos de aplicación del control automático y que sin duda serán de utilidad en un futuro próximo.

 15. Impactos sociales de la Ingeniería Civil.

La construcción de infraestructuras desencadena una serie de impactos, directos e indirectos o inducidos, positivos y negativos. Puesto que una nueva infraestructura modifica el espacio donde se desarrollan las actividades económicas y las formas de vida y, en consecuencia, afecta profundamente tanto el marco como los hábitos de la sociedad afectada. Con ello se inicia un proceso de transformación más o menos dinámica. Pero siempre irreversible.

 16. Polímeros biodegradables.

Los polímeros se han introducido en nuestra vida cotidiana en la segunda parte del siglo XX. Reúnen las características ideales que se exigen a cualquier material: coste reducido, son ligeros, resistentes y prácticamente indestructibles. Los consumimos por miles de toneladas ya que están presentes en la mayoría de objetos y herramientas que utilizamos. Sin embargo, el material voluminoso, coloreado y de difícil destrucción plantea un grave problema después de uso: ¿qué hacemos con los residuos?

17. Componentes básicos de un sistema de control.

Se resumen las características de un sistema de control para la automatización de procesos industriales. Se hace hincapié en las principales técnicas que se utilizan para le control. Se presta especial atención a los dispositivos que se utilizan como elementos controladores y a la programación de los mismos. Para finalizar se realiza una breve reseña de las líneas actuales de trabajo e investigación en el área de la ingeniería de sistemas.

18. El ferrocarril y la aviación: Competidores en el siglo XX y complementarios en el siglo XXI.

Durante muchos años, el ferrocarril se ha considerado un modo de transporte seguro pero lento. Por el contrario, le avión representaba la rapidez. Hoy día, sin embargo, en líneas donde circulan trenes a lata velocidad, de cada 100 viajeros, 80 ó 90 lo hacen por ferrocarril y sólo de 10 a 20 viajeros toman el avión. Se explica el porqué de este cambio y cómo en el trayecto París-Bruselas, los aviones ya no vuelan y todos los viajeros se desplazan en tren.

 19. Diagnóstico y control de fallos en sistemas tecnológicos.

Al aumentar la complejidad de los sistemas tecnológicos desarrollados por el hombre al automatizar cada vez más su operación y control mediante el uso de computadores, es cada vez más imprescindible el uso de sistemas de detección y diagnóstico de fallos que garanticen un correcto funcionamiento de los mismos. Pensemos que muchas de las catástrofes en centrales nucleares, misiones espaciales, vuelos comerciales… que se han producido estos últimos años se podrían haber evitado si se hubieran podido detectar y diagnosticar a tiempo los fallos que las han provocado.

Así pues, en los sistemas de control de sistemas tecnológicos (procesos industriales, aviones, vehículos…) las funciones de supervisión sirven para indicar estados de funcionamiento indeseados o no permitidos, así como para tomar las acciones correctoras apropiadas, de cara a mantener el sistema dentro de los estados de funcionamiento adecuados y deseados, evitando accidentes o peligros.

Dentro de las funciones de supervisión, la detección y diagnóstico de fallos es un elemento clave puesto que se encarga de detectar y localizar los posibles estados de funcionamiento indeseado para el sistema. El control tolerante a fallos es, a su vez, el encargado de tomar las acciones correctoras apropiadas con el fin de mantener el sistema en su estado de funcionamiento normal en presencia de un fallo en la medida que sea posible, o bien de detener el sistema de forma segura en caso de que después del fallo no sea posible continuar con el funcionamiento del mismo.

 20. El control de la contaminación acústica.

La contaminación acústica es uno de los motivos de queja más importantes del mundo desarrollado, pero no ha sido tratado adecuadamente. Una de las causas es la gran dispersión de fuentes de ruido existentes, y la dificultad de su tratamiento. En el capítulo se muestran los campos de actuación y las técnicas utilizadas en el Laboratorio de Ingeniería Acústica y mecánica (LEAM) para la determinación y control de las diferentes fuentes de ruido.

 21. Los autómatas celulares.

En cuanto, el gen y el bit son expresiones del discreto encanto de la naturaleza. Auspiciados por esta visión digital del mundo, los autómatas celulares son una herramienta matemática y de simulación cada vez más popular. Desde la sencillez de sus reglas locales nos sorprenden generando dinámicas complejas que emergen espontáneamente. Nos aleccionan sobre las condiciones para que surjan la transmisión, modificación y almacenamiento de información. Son una metáfora de las mágicas propiedades de organización que exhibe ese fenómeno que llamamos vida.

 22. Microorganismos: Fábrica de nuevos productos.

La utilización de microorganismos en beneficio del hombre data de miles de años atrás. Sin embargo, el desarrollo de la ingeniería genética ha supuesto una revolución en el campo de la microbiología industrial. Actualmente es posible no sólo utilizar los microorganismos para obtener productos y hacer que los microorganismos sinteticen moléculas que nunca existieron en la naturaleza.

 23. Motores biomoleculares y nanotecnologías.

Estudiamos diversos sistemas biológicos que presentan movimiento direccional, como los llamados motores moleculares (quinesinas, dineínas, complejo actina-miosina) así como los modelos físicos sencillos usados para su estudio. Por último vemos cómo estas mismas ideas se pueden aplicar al campo de la tecnología a escala nanométrica (nanotecnología).

24. Ingeniería y diseño de proteínas para su utilización en procesos industriales.

El conocimiento de las estructuras de muchas proteínas, así como la posibilidad de manipular el material genético de muchos organismos, ha dado lugar a la Ingeniería de proteínas, un conjunto de técnicas que permiten alterar el gen que codifica una proteína para introducir cambios específicos en su composición y, por tanto, en su comportamiento. El empleo de dichas técnicas permite producir proteínas cuyo uso industrial sea más eficaz, así como estudiar su comportamiento en la célula.

25. Eliminación de metales pesados de aguas residuales.

La presencia de metales en las aguas naturales constituye un serio problema para los seres vivos. Las aguas residuales industriales son el principal origen de estos contaminantes. En nuestro estudio hemos puesto de manifiesto la gran capacidad de la leonardita, un carbón inmaduro, para eliminar metales como el níquel, zinc, cobalto, cromo y plomo presentes en aguas residuales. En todos los casos los porcentajes de eliminación han sido superiores al 80% y en algún metal se llega casi al 100%.

 26. Generación de hidrógeno a partir de residuos agrícolas y forestales.

Dentro de las energías renovables, la biomasa ocupa un lugar prioritario por sus posibilidades presentes y futuras. Por otra parte, hay un interés creciente en la producción de hidrógeno motivado por su importante papel en la síntesis química, y sobre todo porque se considera un combustible medioambientalmente limpio. En este contexto, este artículo presenta la producción de hidrógeno a partir de residuos agrícolas y forestales mediante dos procesos termoquímicos: gasificación con vapor de agua y reformado de líquidos de pirólisis.

 27. Reciclado y valorización energética de residuos sólidos urbanos.

La correcta gestión de los residuos es una preocupación común a todos los países y regiones con alto nivel de desarrollo y alta producción per capita. En los países más avanzados, la búsqueda de soluciones al problema contempla asimismo los problemas del medio ambiente y la salud pública. La Universidad Politécnica de Cataluña ha desarrollado y puesto a punto una tecnología de tratamiento térmico de residuos de origen urbano/industrial basada en tecnología de gasificación soportada por un sistema experto que permite la gestión óptima del proceso de valorización energética de tales residuos en condiciones de seguridad ambiental.

28. Tecnologías para el aprovechamiento termoquímico de la Biomasa.

El aprovechamiento energético de la biomasa y, específicamente, de residuos de naturaleza lignocelulósica procedentes de actividades agrícolas y forestales, mediante la gasificación, se presenta actualmente como una de las fuentes de energía renovables con más futuro a comienzos del siglo XXI. Los desarrollos realizados en las dos últimas décadas junto con la imperiosa necesidad de respetar le medio ambiente hacen de este proceso uno de los que mayores ventajas presenta frente a la combustión e incineración.

Se presentan brevemente algunos de los aspectos tecnológicos de este proceso.