ENSEÑANZA DE LA INGENIERÍA

Se ha anunciado que ya está en servicio completo el laboratorio "Clark Center" en la Universidad de Stanford, en California,  Estados Unidos.

Esta noticia carecería de importancia si no fuera por hecho de que estos laboratorios están destinados para el programa Bio-X, que consiste en reunir a los investigadores de 23 disciplinas científicas de los departamentos universitarios de las Escuelas de Medicina, de Ingeniería y la de Ciencias y Humanidades, con el objetivo de que hagan investigación inter-disciplinaria en bio-tecnología, pues ha quedado demostrado que en la actualidad, aún  las investigaciones demasiado especializadas requieren de conocimientos específicos de otras ramas del saber.

El Clark Center se compone de tres edificios colocados entre las áreas destinadas a Medicina, Ingeniería y Ciencias y Humanidades, en disposición "U" con un área jardinada al centro. Los laboratorios, en tres pisos por edificio, no están asignados, y solo son cerrados los que  requieran atmósfera contorlada. Se tienen cubículos desarmables para un objetivo determinado, que se deberán retirar al término de la necesidad. No existen cubículos para los investigadores, quienes están en enormes salas con vista al jardín central y a los otros edificios, con muebles, incluyendo mesas y escritorios, con ruedas para que se puedan agrupar según las necesidades.  Todas las instalaciones de laboratorio y las de servicios vienen por el techo, y las bajadas son totalmente móviles mediante los rieles adecuados.

Los edificios tienen sus entradas, así como los  servicios de restaurante y cafeterías, etc, dispuestos para  que los investigadores necesariamente tengan que convivir. 

El resultado ha sido muy bueno, porque el intercambio de conocimientos,  las opiniones y la  participación voluntaria en los proyectos es muy elevada, tal que el concepto está siendo imitado en otras universidades, pues se estima que la bioingeniería será una de las áreas de la ciencia que causará mayor impacto en la sociedad en el futuro mediato.

Visita virtual: http://news-service.stanford.edu/news/2003/october22/clark-video-1022.html

Como se anunció oportunamente, en las montañas próximas a esta ciudad de León, Gto., los días 12, 13 y 14 de marzo tuvo lugar el Rally México, tercera fecha en el campeonato internacional de Rallies. El primer lugar lo obtuvo el piloto de Estonia, Markko Martin, a bordo de un automóvil Ford. El tiempo computado fue de 4h 06m 46,2s, y una ventaja de 42,5 segundos sobre el segundo lugar.

Las especificaciones técnicas del coche ganador,  Ford Focus RS WRC 2003, son las siguientes: 

Fotografías en:
http://www.wrc.com/en_GB/Gallery/Photo/PhotoSearch.htm
http://www.rallymexico.com/gallery.asp 

En el número 70 de este Boletín escribimos: "Con frecuencia escuchamos el comentario de que ya no hay nada que inventar, o bien descubrir alguna aplicación de lo ya inventado". Como en esa ocasión, describiremos una aplicación de lo ya inventado para iluminar espacios interiores con rayos solares.

Se trata de un dispositivo que podríamos llamar luminaria, que se instala en el techo de espacios oscuros para obtener iluminación solar como sigue: En la azotea se coloca una especie de domo totalmente transparente, que dirige los rayos solares a un tubo cilíndrico, con el interior pulido a espejo, que los refleja a una pantalla colocada en la parte inferior, que al iluminarse produce el efecto de una fuente luminosa. Todo está calculado para que la luz que se obtiene en el local tenga una dispersión como si proviniera de una luminaria común de energía eléctrica.

En la foto mostramos un salón iluminado durante el día con estas luminarias solares, y durante la noche con lámparas eléctricas comunes, y en el esquema, la disposición de los principales elementos. Según el fabricante, los rayos solares se pueden guiar con eficiencia en una longitud hasta del orden de 12 metros dentro del tubo. 

Un ejemplo de esta luminaria solar es la de 530 mm de diámetro, que para la latitud de California proporciona  13,900 lumens en promedio, equivalente a una luminaria eléctrica de 400 watts, del tipo High Bay de aditivos metálicos.

Ref: www.solatube.com

A. OBJETIVOS DE UN ESTUDIO.
 El objetivo básico de un estudio de sistemas de pararrayos consiste en definir un proyecto que permita construir las instalaciones eléctricas para protección razonablemente confiable contra descargas atmosféricas. Los planos deberán mostrar la ubicación y las principales características de dispositivos. Los dibujos se deberán representar con el suficiente detalle que permita su interpretación en campo y la adecuada construcción. Adicionalmente, se deberán respetar las especificaciones de las Normas obligatorias en el lugar de la instalación, así como las preferencias del usuario.

B. BASES TEÓRICAS PARA CÁLCULO.
Para la protección contra descargas atmosféricas se conecten dos principios básicos, 

1. El principio del mástil según Franklin.
2. El principio de la jaula electrostática según Faraday.

Mástil de Franklin.
El principio de Franklin establece que la distancia más cercana entre una carga electrostática de origen atmosférico residente en las nubes y la superficie terrestre será de manera indudable el punto más alto de una zona geográfica. Bajo este principio, al erigir un mástil, la punta de este se convierte en un receptor de descargas atmosféricas, las cuales pueden ser canalizadas a tierra de forma segura sin daño para el inmueble o personas, dentro de un cono virtual donde la punta es la misma punta del mástil, y su radio es aproximadamente dos tantos de la altura del mástil. Se presta a suponer que entre mas alto sea un mástil mas grande será el cono virtual de protección, sin embargo, varios autores difieren de este concepto. Se deberá tener presente que en caso de daño de un único mástil durante una tormenta, automáticamente se desvanece la protección.

Jaula de Faraday.
El principio de Faraday establece que el material encerrado dentro de una envolvente de material conductor cuando este conductor es conectado a tierra, el material encerrado queda libre de interferencias electromagnéticas y que cualquier fenómeno eléctrico, por intenso que sea, no causara ningún efecto en el interior de la envoltura, ya que esta sirve como pantalla o blindaje del interior. El efecto esperado consistirá en que las corrientes eléctricas causadas por cargas electrostáticas externas tenderán a circular por el material conductor de la periferia sin daño o afectación a los elementos encerrados dentro de este espacio y que no circularan corrientes eléctricas dentro de dicho volumen encerrado. Bajo este principio, al recubrir una edificación de una malla de material conductor, las corrientes eléctricas de origen atmosférico tenderán a circular por estos conductores en el exterior del edificio y pueden ser canalizadas a tierra de forma segura sin daño del inmueble o personas dentro de este blindaje. Esta protección es exclusiva para el volumen encerrado dentro del blindaje y deberá contar con un drene efectivo de corrientes a tierra. Se deberá tener presente que la construcción de una jaula perfecta representa una inversión sumamente elevada.

Recientemente se ha aceptado la clasificación de dos tipos de sistemas de protección:

Sistemas Pasivos.
Los sistemas pasivos  son aquellos en los que por su sola ubicación con relación al suelo y a la fuente de carga electrostática atmosférica provocan una ionización en una punta y atraen cargas de signo opuesto. Se instalan para recibir descargas eléctricas atmosféricas. Dentro de esta clasificación entran puntas de descarga convencionales, puntas de “punta múltiple”, puntas con toroides, puntas elevadas macizas, hilos de guarda y otros medios semejantes.

Sistemas Activos. 
Los sistemas activos son aquellos que generan carga eléctrica y continuamente están “bombardeando” a la atmósfera con iones, los cuales se pretende que repelan o neutralicen a las cargas electrostáticas atmosféricas. Esto en teoría provoca la cancelación de descargas o minimización de la energía descargada. Durante algún tiempo se construyeron puntas con núcleo radioactivo como fuente iónica pero por el riesgo que entraña su mantenimiento y potencial efecto contaminador actualmente están prohibidos, Recientemente se desarrollaron elementos con partes piezoeléctricas que por la sola agitación de corrientes de aire crean presiones internas que bastan para generar potenciales eléctricos. Aunado a este efecto generador se aprovechó el principio de vénturi para crear corrientes ascendentes de aire, con lo cual se ha logrado un efectivo “bombardeo iónico” a la atmósfera. Dentro de esta clasificación se encuentran prácticamente todas las puntas de protección europeas.

Estado del campo.
En México existen algunas normas de cumplimiento obligatorio, que establecen la obligatoriedad de contar con protección contra descargas atmosféricas para algunos tipos de edificaciones, principalmente donde existen materiales inflamables o explosivos, sin embargo, no establecen el método aceptado y por lo mismo queda ambigua la aplicación de algún principio técnico. Desde un punto de vista estrictamente legal no existe una reglamentación o normatividad especifica para este tipo de instalaciones. En otros países con un grado de desarrollo tecnológico más avanzado si existe reglamentación especifica de cumplimiento obligatorio. 

Por lo anterior, en México es opcional el uso de uno u otro método, sin embargo, por seguridad, es recomendable que cuando se instale un sistema de protección contra descargas atmosféricas la selección no se base exclusivamente en el costo de las puntas, en su lugar se debe seleccionar el sistema de preferencia del usuario pero que aplique de manera adecuada y completa alguna de las normas que se han desarrollado en otros países.

Por cercanía geográfica, en México es fácil acceder a la reglamentación de los Estados Unidos de Norteamérica (USA), donde se aplica la publicación 780 de la N. F. P. A. (National Fire Protection Association) denominada “Lightning Protection Code”.  Esta norma técnica desarrollada desde 1904 y periódicamente actualizada, aplica de manera simultánea los dos principios conocidos, establece el uso de puntas de descarga para atracción de cargas electrostáticas y al mismo tiempo obliga a la construcción de una malla formada por cables en todo el contorno del edificio, establece calibres mínimos, el espaciamiento máximo de los cables que forman la malla y las características de los electrodos para drene a tierra. La normativa americana se basa primordialmente en métodos pasivos y la combinación de principios de Franklin y de Faraday.

En la Unión  Europea de países, el desarrollo tecnológico referido a protección contra rayos se inclina por aplicar el principio de Franklin. Al paso del tiempo se unificaron criterios en la llamada unión Europea y de común acuerdo, en 1990, se publico la Norma Internacional CEI/IEC 1024-1, “Protección de Estructuras Contra Rayos”. En esta Norma se aclara que un sistema de pararrayos no puede prevenir la formación de rayos y que ningún sistema puede garantizar de manera absoluta la protección de estructuras, sin embargo, asegura que el seguimiento de sus recomendaciones puede minimizar los riesgos por estos fenómenos. El desarrollo tecnológico mas reciente se refleja en la Norma Francesa NF-C-17-102 “Protección de las estructuras y de las zonas abiertas contra él Rayo mediante pararrayos con dispositivo de cebado”, publicada en Francia el 5 de junio de 1995. La normativa europea se basa primordialmente en métodos activos y el principio de Franklin.
 

C. PROCEDIMIENTO PARA ANÁLISIS Y SELECCIÓN.
C.1 Principios básicos de aplicación de la NFPA 780.

Dependiendo de la altura y características del edificio a proteger se define el grado de riesgo y en función de este grado, se deberá seleccionar las puntas de descarga, accesorios y el calibre del conductor. 

En la azotea del edificio, en el perímetro y las áreas más altas, se deberá construir uno o varios anillos basándose en cables conductores, estos anillos junto con puntas de descarga se conocen como “coronas”. Adicionalmente se deben formar reticulados donde las dimensiones máximas no rebasen 15 metros de ancho por 45 metros de largo.

En el perímetro de la azotea y en el perímetro de los niveles más altos se deben colocar pequeños mástiles mejor conocidos como “puntas de descarga”, cuya separación deberá ser como máximo de 6,00 m para puntas de 0,30 m y máximo de 7,50 m para puntas de 0,60 m, estas puntas deben quedar lo mas cerca posible del pretil, la separación máxima de la esquina externa del pretil a la punta mas próxima será de 0,60 m. En los claros centrales se deberán colocar puntas de descarga de no menos de 0,60 m espaciadas como máximo a 15,00 metros entre ellas.

Dependiendo del perímetro total de la azotea se deberán colocar varios cables verticales, los cuales se deberán seleccionar en función de un bajante por cada 30 metros o fracción de perímetro. Estos cables conocidos como “bajantes” deberán espaciarse a lo largo del perímetro del edificio procurando una distribución dentro de lo posible regular, se debe cuidar que en tramos rectos su separación no sea mayor de 46 metros y en tramos con desvíos o formas irregulares del perímetro, su separación siguiendo el contorno no sea mayor de 23 metros, en cualquier caso, el promedio de separación entre la totalidad de bajantes no debe exceder de 30 metros

C.2 Principios básicos de aplicación de la NF-C-17-102.

En la azotea del edificio y las áreas más altas, se deberán instalar puntas de pararrayos, con dispositivo de cebado.

Dependiendo de la altura y características del edificio a proteger se define el grado de riesgo y en función de este grado, se deberá seleccionar la capacidad ionizante y el material del pararrayos, los accesorios y el calibre del conductor.

El procedimiento para esta selección de pararrayos, toma como base la altura del edificio y el grado de protección con el que se deberá contar y así poder determinar los diferentes radios de protección con los que se contarán. Cabe aclarar que se aceptan tres niveles de protección, el Nivel I se aplica para construcciones de alto riesgo por almacenar sustancias explosivas o fácilmente inflamables, que alojan contenidos de alto valor o que requieren protección especial por aglomeración de personas. El Nivel II se aplica para condiciones menos severas y el Nivel III para edificaciones regulares, de bajo riesgo, pocas personas o contenido de valor fácilmente recuperable.

Para determinar el radio de protección de una determinada punta con cebador, es indispensable conocer la frecuencia y cantidad de descargas en la zona geográfica del inmueble a proteger; también se debe considerar el material de construcción del inmueble; el grado de riesgo de inflamabilidad o explosión de su contenido; el valor del contenido; las facilidades para una rápida y segura evacuación de personas y la necesidad de que el inmueble continué en operación aun y cuando se presenten fenómenos severos. 

Una vez seleccionado el tipo de punta a emplear y ya calculado el radio de protección, se ubican de manera preliminar diversas puntas que se toman como origen y se trazan áreas virtuales de cobertura en cada nivel a proteger de tal manera que no queden sitios o zonas desprotegidas, este proceso generalmente es gráfico e iterativo.

Una vez seleccionado el sitio de ubicación de puntas, se deben instalar bajantes de pararrayos, dependiendo de la altura del edificio, estos podrán contar con una sola bajante cuando la distancia vertical es igual o menor de 28 metros y el recorrido horizontal es sensiblemente inferior de 28 metros; cuando la distancia vertical es mayor de 28 metros o la distancia horizontal es mayor que la distancia vertical, se deberán instalar dos bajantes. Los cables deberán correr libre de daño mecánico, en caso de cambios de dirección las curvas deberán ser suaves y tener un radio de curvatura igual o mayor de 0,20 metros.

C.3 Requisitos adicionales.

Como requisito obligatorio de Norma Oficial Mexicana, todos los objetos metálicos en azotea deberán ser puestos a tierra. En el caso de que existan gabinetes  o equipo eléctrico o partes metálicas no portadoras dentro de un radio de 1.80 metros tomando como origen el cable de bajante, se deberá instalar un puente de unión entre este elemento y el cable de bajante. La resistencia a tierra del electrodo no deberá ser mayor de 10 Ohms para apartarrayos y no deberá ser mayor de 25 Ohms para sistemas generales de puesta a tierra.

No se considera obligatoria la interconexión de electrodos de diferentes sistemas siempre y cuando los electrodos o conductores se localicen separados con distanciamiento de 1.80 metros o distancias mayores. En caso de espaciamiento inferior de 1.80 metros si es requisito obligatorio.

La interconexión de electrodos de diferentes sistemas se considera opcional y se acepta en general como una medida sana para asegurar la igualación de potenciales y minimizar los valores de resistencia a tierra.

La interconexión de electrodos de diferentes sistemas dentro de un mismo predio es requisito obligatorio. En el caso especifico de sistemas de pararrayos, se acepta que esta interconexión no es obligatoria pero si altamente recomendable, lo que lleva a confirmar la construcción de un anillo de tierras interconectado con electrodos de pararrayos.

D. BIBLIOGRAFÍA.

• NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-001-SEDE-1994, INSTALACIONES ELÉCTRICAS (UTILIZACIÓN).   SECRETARIA DE ENERGÍA.
• NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-022-STPS-1999, ELECTRICIDAD ESTÁTICA EN LOS CENTROS DE TRABAJO, CONDICIONES DE SEGURIDAD E HIGIENE. SECRETARIA DEL TRABAJO Y PREVISIÓN SOCIAL.
• NFPA-780 STANDARD FOR THE INSTALLATION OF LIGHTNING PROTECTION SYSTEMS 1997 EDITION.
• NORMA INTERNACIONAL CFE/IEC 1024-1, 1990, PROTECCIÓN DE ESTRUCTURAS CONTRA RAYOS
• NORMA FRANCESA NF-C-17-102, 1995. PROTECCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS Y DE LAS ZONAS ABIERTAS CONTRA EL RAYO MEDIANTE PARARRAYOS CON DISPOSITIVO DE CEBADO.

Las tarjetas con chip, llamadas también tarjetas inteligentes, pueden almacenar y procesar  grandes cantidades de información, permiten la lectura y escritura de datos, mediante el manejo de programas o aplicaciones. Puede autorizar o controlar transacciones bancarias y comerciales, permitir el acceso autorizado a zonas restringidas en edificios inteligentes, almacenar información de modo digital, conservar y utilizar boletos para viajes o eventos, almacenar de manera segura información médica o legal del usuario, etc.

Al igual que una computadora personal, el chip puede programarse para ejecutar algunas tareas específicas y tomar decisiones al comunicarse con un terminal o lector de chip.

Estas tarjetas son de dos clases:

• Tarjetas de memoria: son similares a las telefónicas, únicamente almacena información o un valor determinado sin tener la capacidad de poderse regrabar.
• Tarjetas de microprocesador: son tarjetas con un mayor nivel de seguridad y mayor capacidad de almacenamiento, las cuales permiten la lectura y escritura de datos, mediante el manejo de programas o aplicaciones.

El chip ofrece la identificación electrónica en Internet con la finalidad de impulsar el comercio electrónico. En este caso, la aplicación se basa en el principio de una firma digital o "identidad digital", contenida solamente en el chip y no en la computadora, lo que reduce significativamente la posibilidad de que alguna persona viole la clave y realice compras a través de Internet, o transacciones indebidas entre cuentas bancarias no autorizadas.

Esta aplicación permite navegar en Internet almacenado en el chip los nombres de usuario y el password de las páginas preferidas del usuario, así mismo, almacena información personal requerida para llenar formatos y órdenes de compra en internet.

Para realizar estas operaciones desde el hogar es necesario contar con un “lector”, el cual será proporcionado por la institución financiera que expide la tarjeta (en el caso de México, hasta ahora, son los bancos Banamex y Santander Serfín).

El “lector”, es un dispositivo electrónico que se instala en la computadora personal, actúa como un intermediario entre la computadora y el chip de la tarjeta.

Es importante aclarar que el lector no puede transferir virus debido a que no graba ninguna información en la PC.

La tecnología actual se basa en patrones de las principales empresas, quienes crean los medios para facilitar transacciones financieras utilizando tarjetas con chip. Estos patrones permiten que las tarjetas y los terminales actúen de manera uniforme, de tal forma que las transacciones del cliente sean constantes.

El costo de producción de las tarjetas con chip es de aproximadamente 8 dólares por tarjeta, mientras que el costo de las tarjetas con bandas es de 10 centavos de dólar.

Hay que aclarar que estos costos no son para el usuario, si no para la institución que adquiere un producto de esta especie.

MEDIDAS DE SEGURIDAD
Dos de las medidas de seguridad que se ofrecen para este instrumentos son:

--  SERVICIO DE VERIFICACIÓN DE DIRECCIÓN (AVS)
AVS ofrece protección contra el uso fraudulento de tarjetas en transacciones a distancia verificando la dirección de cobro del tarjeta habiente; es decir, si alguna persona no autorizada tiene el número de tarjeta, esta no podrá realizar operaciones ya que es necesario contar con el chip para poder leer la información necesaria para concluir la operación.

Anteriormente cuando se realizaban operaciones a larga distancia (Internet, teléfono, etc.), no existía la forma de saber si la persona que estaba realizando dicha operación era realmente la propietaria de la tarjeta o una persona autorizada, gracias a esto surgieron problemas derivados de las transacciones ejecutadas, por lo que se creó:

-- CÓDIGO DE CONFIRMACIÓN DE TARJETA (CVC2)

Master Card ha ejecutado la verificación CVC2. El código CVC2 consiste en un valor de tres dígitos que se obtiene de la cuenta de cada una de las tarjetas y se imprime -en vez de grabársele en relieve- en el recuadro de firma de todas las tarjetas Master Card . Es una manera en la que el comerciante puede verificar que el tarjeta habiente tiene efectivamente la tarjeta en sus manos cuando se realizan transacciones a distancia. Todas las tarjetas Master Card vienen con un código CVC2.

DESVENTAJAS ACTUALES
Sin embargo a pesar de que existen tarjetas con microprocesador de última generación, la seguridad no esta garantizada, esto a consecuencia de:

Hasta ahora la mayoría de los cajeros automáticos son de tecnología antigua y solo pueden leer la banda magnética, que resulta muy fácil de falsificar.

La mayoría de las terminales de pago que usan los comerciantes no leen el chip, por lo que las operaciones realizadas se hacen por medio de la banda magnética, lo que la vuelve vulnerable.

Las tarjetas con banda magnética son más fáciles de falsificar, y más inseguras al realizar operaciones por internet, sin embargo, las tarjetas con chip aunque son falsificables actualmente (debido a que aún no se generalizan los lectores en todos los comercios), son seguras para realizar operaciones vía internet gracias a sus medidas de seguridad.

Pese a los beneficios que brinda el chip, por ahora existen dos obstáculos para su difusión: el costo de la tarjeta y el de la infraestructura que se necesita en puntos de venta, tiendas, establecimientos y comercios establecidos.

Información proporcionada por la 
Comisión Nacional para la Protección y Defensa de los Usuarios de Servicios Financieros  (http://www.condusef.gob.mx )
Agua Azul #610; Col. Jardines del Moral; 37160 León, Gto. (477) 717 2180 y 717 2830. gtocond@central.condusef.gob.mx