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  LUZ desarrolla modelos computacionales para la producción de plástico, aluminio y películas delgadas
  Creado el 13/05/2011
 

En un pequeño espacio de la Facultad Experimental de Ciencias, a través de novedosos modelos computacionales, un grupo de investigadores simula distintos procesos concernientes a las áreas de Biociencias, Ciencias de la Tierra, Ciencias del Espacio, Ciencias Urbanas y Nanociencias, entre otras, para ofrecer herramientas que ayuden en la toma de decisiones a instituciones oficiales y privadas.

El Centro de Modelado Científico (CMC) centra su producción principalmente en fenómenos atmosféricos, pero también desarrollan líneas de investigación en física de la materia condensada, de gran impacto para la sociedad.

Los proyectos más importantes están relacionados con aleaciones de aluminio, polímeros y películas delgadas.

Ha sido posible desarrollar estos trabajos del Departamento de Física de LUZ mediante algunas interacciones con investigadores de otras instituciones como el Departamento de Física de la Universidad de Oriente (UDO) y el Centro de Física del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (Ivic).

Según la profesora Émily Chávez –directora del CMC y coordinadora de estas líneas– los materiales se llevan a modelos matemáticos y procesos computacionales para conocer su evolución.

Las muestras de aluminio son producidas por las empresas metalúrgicas de Guayana, desde donde se suministran los materiales necesarios, en el laboratorio de la UDO efectúan el proceso de caracterización experimental de las propiedades que se pueden medir con los elementos de laboratorio: efectividad y poder termoeléctrico. Finalmente, en el CMC se encargan de completar el análisis teórico, comparable con los demás estudios.

A partir de esos resultados, se conocen los posibles usos a los que se pueden destinar las distintas aleaciones y se notifica a la empresa para fabricar los materiales correctos con una efectividad óptima.

Chávez considera importantes estos procesos porque los metales son un gran potencial que tiene Venezuela y necesita más herramientas destinadas a favorecer el desarrollo de estos recursos, pues “hay países que viven solo de la exportación minera”, y esta es un área que puede aprovecharse mejor.

Por otra parte, han trabajado junto con los investigadores del Ivic en sistemas más complicados como los polímeros, principalmente en la fabricación de plástico. Los estudios efectuados por el CMC ayudan a conocer las características de una muestra particular de polímeros y si los productos fabricados tendrán una vida útil suficiente.

La profesora justifica estas evaluaciones porque los polímeros son elementos que se encuentran distribuidos en todos los lugares y se emplean en distintos usos.

En cuanto a las películas delgadas –también conocidas como láminas delgadas, son estructuras de 2 dimensiones que se han convertido en el paradigma de la tecnología actual y son uno de los temas más importantes para los grupos de investigación–, está convencida de que su estudio y conocimiento puede llevar a la anhelada independencia tecnológica, debido a que las películas delgadas tienen gran aplicabilidad en todos los equipos modernos.

Los procesos de simulación del crecimiento de películas delgadas de interés físico se efectúan siguiendo la metodología de deposición balística y la implementación de un autómata celular.

Se justifica su desarrollo motivado a que las películas son de sumo interés por sus múltiples aplicaciones tecnológicas.

Los modelos obtenidos de cinéticas atómicas para lograr el crecimiento de las películas son de altísima complejidad; los objetivos de esta línea de investigación son simular el crecimiento de películas delgadas usando el método de deposición balística y utilizar un autómata celular para la simulación del crecimiento de películas delgadas.

En la industria metalmecánica

Otros trabajos consisten en simular procesos de precipitación en sistemas de varias fases usando el método de Montecarlo, posteriormente los resultados se comparan con medidas experimentales para su validación.

Se siguen los procesos de descomposición de una solución sólida usando la teoría de Binder y la teoría semiclásica, con las cuales se resuelven los sistemas de ecuaciones integrodiferenciales producto de las cinéticas de descomposición.

Se justifican estas investigaciones porque la industria metalmecánica requiere cada vez más obtener información sobre los procesos que ocurren en soluciones sólidas para implementar sus aplicaciones.

“Dado que resulta extremadamente costoso hacerlo de manera experimental, las simulaciones mediante modelos estocásticos y semiclásicos permiten realizar estas predicciones a menor costo”, afirma Émily Chávez.

Un método multifuncional

El desarrollo de estas investigaciones es posible mediante la aplicación del método Montecarlo, con el cual se pueden efectuar estudios en la física, la matemática, la economía y la astronomía, entre otros.

Son procesos disímiles, sin embargo, relacionados a través del método de estudio, que se basa en el uso de variables aleatorias, eficaces para resolver ecuaciones matemáticas difíciles de solucionar con las técnicas tradicionales. El método es aplicable a cualquier tipo de problema, ya sea estocástico o determinista.

El Centro de Modelado Científico lo ha estado aplicando en varias líneas de investigación, pues los procesos ocurridos en la atmósfera y en el universo en general son llevados a modelos matemáticos y procesos computacionales para conocer su evolución.

Émily Chávez cuenta que han estado trabajando con base en proyectos que incluyen a investigadores y tesistas con trabajos de importancia en todo el país. “El objetivo es resolver la complejidad de esos sistemas y hacer predicciones sobre ellos. Son estudios importantes en el sentido de ayudan a las empresas a predecir lo que ocurrirá con sus productos”, agrega.

La tarea del CMC consiste en un trabajo teórico de simulación, no es experimental. En otros departamentos se encargan de la parte experimental, luego en el centro toman esos datos con la finalidad de integrarlos y verificarlos mediante los modelos de simulación. Para esto también interactúan con el Laboratorio de Física de la UDO, caracterizado por sus buenos equipos computacionales.

Una de las ventajas de la simulación se trata del ahorro económico, porque investigar experimentalmente requiere un mayor gasto de dinero, tiempo y energía. En cambio, los modelos matemáticos de simulación facilitan el proceso.

Está comprobado que el método Montecarlo ofrece una importante efectividad en la predicción, por eso los objetivos del centro están enfocados en aplicar las herramientas que se están desarrollando a otros problemas que se estudian de manera diferente, como la lemna, el tráfico urbano, la astrofísica, y otros problemas difíciles de resolver tradicionalmente.

Las investigaciones son motivadas principalmente por un interés académico, por eso no buscan comercializar los productos, solo brindar los resultados a las empresas. Según la investigadora, se ha logrado una sinergia importante entre los laboratorios.

Los productos obtenidos han servido de basa para la publicación de artículos en revistas importantes de ciencia, además han llevado exposiciones a eventos nacionales e internacionales.

Una trayectoria

El Departamento de Física de la Facultad Experimental de Ciencias fue el lugar donde comenzaron a desarrollarse los proyectos de investigación en materia condensada como unidad académica. Posteriormente trataron de formalizar el laboratorio, pero no se concretó.

En vista de la importancia del tema, consiguieron la oportunidad de adscribirlo al Centro de Modelado Científico de LUZ, donde se registraron como líneas prioritarias para el desarrollo de la nación: “El Gobierno quiere, por ejemplo, que tengamos soberanía tecnológica, la cual se puede conseguir con el desarrollo de las películas delgadas”, dice Chávez.

Impulsar la producción de aluminio

Tradicionalmente el aluminio ha ocupado, junto con el acero, una posición ventajosa para contribuir con el desarrollo económico de Venezuela, pues el país cuenta con importantes condiciones competitivas para la extracción de la bauxita y para su procesamiento en materia prima básica.

En condiciones normales, la empresa Venalum produce en promedio 36.000 toneladas por mes. Sin embargo, la reciente crisis eléctrica nacional ha provocado la disminución de ese número. En febrero de de 2010, la producción de aluminio de Venalum cayó 47 % debido a la reducción de suministro eléctrico decretada por el Gobierno. En enero de este año la producción suramericana de aluminio primario cayó 3,1 %.

El objetivo del Centro de Modelado Científico de LUZ, con sus investigaciones en física de la materia condensada, consiste en ofrecer conocimientos para impulsar y conseguir un mejor aprovechamiento de este recurso, ya sea usado en forma pura, aleado con otros metales o en compuestos no metálicos.

En todo el mundo la utilización industrial del aluminio ha hecho de este metal uno de los más importantes, tanto en cantidad como en variedad de usos, en vista de que es un material polivalente que se aplica en ámbitos económicos muy diversos y que resulta estratégico en situaciones de conflicto. Es superado solo por el hierro y acero.
 
   
Fuente: LUZ AdN  
   
 
       
 
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Defining Conservation Priorities of Seasonally Dry Tropical Forest, One Ecosystem Globally Threatene
11/12/2014

I expect to contribute to re-evaluate the conservation status of Neotropical Seasonally Dry Forest (SDTF; considered one ecosystem globally threatened), and to define conservation priorities along its distribution. I will perform a biogegraphical study by attending to the origins and relationships among the main dry forest areas based in their shared species (species richness concentration and endemism) of birds associated to them. I will obtain via Ecological Niche Modeling, individual species maps of potential distribution to reconstruct continental and nationals’ maps of SDTF´s, elucidating the dynamic response to climatic fluctuations and its impact on richness and endemism patterns.

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  El Centro de Modelado Científico -CMC- es una institución dedicada a la Investigación y Desarrollo a nivel nacional e internacional, adscrita a La Universidad del Zulia, y con sede en Maracaibo, Venezuela. Está constituida por una treintena de investigadores de áreas muy diversas, con el fin de llevar a cabo investigaciones y productos inter- y transdisciplinarios.
 
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