Libro del alumnado de Ciencias Aplicadas a la Actividad Profesional 4º ESO by Grupo Anaya, S.A.

O S E 4

Ciencias Aplicadas a la Actividad Profesional

MARÍA JESÚS GONZÁLEZ MARTÍNEZ ALBERTO JOSÉ DE JAIME COBO

algaida

Coordinación editorial: Luis Pino García Edición: Joaquín Pérez Blanca y María Prior Venegas Diseño de cubierta e interior: Alegría Sánchez Maquetación: Alegría Sánchez Ilustraciones: Joaquín González Dorao, Juan Pablo Mora y Luis Domínguez Edición gráfica: Rocío Álvarez Fotografías: ArchArchivo Anaya (6x6 Producción Fotográfica, Cosano, P.; Hernández Moya, B.; Lezama, D.; Martín, J.A.; Osuna, J.; Peñuela Py, E.; Pérez de Tudela, M.; Steel, M.; Sánchez, J.; Torres, O.; Valls, R.), 123RF y colaboradores, Age Fotostock (José Lucas, Luis Davilla), Alamy/ Cordon Press (ASP GeoImaging/NASA, Jerónimo Alba, MARKA, MShieldsPhotos, Pictorial Press Ltd, Science History Images), ALBUM (Román G./ Agencia EFE), Getty Images (Daniel Beltra, John Finnet Photography, Mike Coppola, STAN HONDA/AFP, The Asahi Shimbun).

Este libro ha sido elaborado conforme a la legislación vigente en materia educativa y responde a las enseñanzas correspondientes a la Educación Secundaria Obligatoria y al currículo de la materia de Ciencias Aplicadas a la Actividad Profesional. Todas las tareas, actividades y ejercicios que aparecen en este libro han de realizarse en un cuaderno aparte.

Las normas ortográficas seguidas en este libro son las establecidas por la RAE en su Ortografía (2010).

Algunas actividades y tareas han sido diseñadas para trabajar en equipo de manera cooperativa. Otras tareas del manual constituyen proyectos integrados de trabajo. Nuestros materiales educativos son editados con el compromiso de fomentar y favorecer la igualdad de todas las personas y el respeto a la diversidad. Los contenidos de este libro y los procedimientos de trabajo han sido seleccionados y elaborados teniendo en cuenta criterios de cuidado, protección y conservación del medioambiente.

© Del texto: María Jesús González Martínez y Alberto José de Jaime Cobo. © De esta edición: Algaida Editores, S.A. 2021. Avda. San Francisco Javier, 22. Edif. Hermes, 5ª, 3-8. 41018 Sevilla. ISBN: 978-84-9189-473-5 Depósito legal: SE 585-2021

Reservados todos los derechos. El contenido de esta obra está protegido por la Ley, que establece penas de prisión y/o multas, además de las correspondientes indemnizaciones por daños y perjuicios, para quienes reprodujeren, plagiaren, distribuyeren o comunicaren públicamente, en todo o en parte, una obra literaria, artística o científica, o su transformación, interpretación o ejecución artística fijada en cualquier tipo de soporte o comunicada a través de cualquier medio, sin la preceptiva autorización. Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra solo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Diríjase a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos, www.cedro. org) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra.

Índice

PÁGINAS INICIALES

DESARROLLO

LA CIENCIA Y SUS APLICACIONES

PÁGINAS FINALES

Citas iniciales

¿Qué sabes hasta ahora?

1. El método científico

2. Las magnitudes y sus unidades

3. La ciencia y sus campos de aplicación

4. Ciencia y nuevas tecnologías

ESQUEMA DE LA UNIDAD

IDEAS CLAVE DE LA UNIDAD

ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN

ACTIVIDAD PRÁCTICA: Un cosmético casero: una loción hidratante para pieles normales

Técnico de belleza y estética

Técnico en sistemas microinformáticos y redes

PERFILES PROFESIONALES

PÁGINAS INICIALES

DESARROLLO

PÁGINAS FINALES

LA MATERIA

Citas iniciales ¿Qué sabes hasta ahora?

1. ¿Qué es la materia?

2. Técnicas de experimentación en física, química y biología

3. El lenguaje de la química

4. Leyes ponderales

5. Las disoluciones

ESQUEMA DE LA UNIDAD

IDEAS CLAVE DE LA UNIDAD

ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN

ACTIVIDAD PRÁCTICA: El almíbar: un dulce casero con mucha historia

PERFILES PROFESIONALES

PÁGINAS INICIALES DESARROLLO

PÁGINAS FINALES

EL LABORATORIO

Técnico en planta química

Técnico en fundición

Citas iniciales

¿Qué sabes hasta ahora?

1. El laboratorio

2. Limpieza e higiene en el laboratorio

ESQUEMA DE LA UNIDAD

IDEAS CLAVE DE LA UNIDAD

ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN

ACTIVIDAD PRÁCTICA: Fabricación de jabón de glicerina

PERFILES PROFESIONALES

Técnico en operaciones de laboratorio

Técnico en emergencias sanitarias

PÁGINAS INICIALES

DESARROLLO

LA ATMÓSFERA: CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

PÁGINAS FINALES

PÁGINAS INICIALES

PÁGINAS FINALES

¿Qué sabes hasta ahora?

1. La atmósfera

2. Los fenómenos atmosféricos

3. La contaminación atmosférica

4. Efectos de la contaminación atmosférica sobre el medio ambiente

ESQUEMA DE LA UNIDAD

IDEAS CLAVE DE LA UNIDAD

ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN

ACTIVIDAD PRÁCTICA: Cómo se produce el efecto invernadero

100

Técnico en montaje de estructuras e instalación de sistemas aeronáuticos

101

Técnico en emergencias y Protección Civil

101

Citas iniciales

103

¿Qué sabes hasta ahora?

103

1. El suelo y su formación

104

2. Contaminación nuclear o radioactiva

110

3. Residuos y tratamientos

115

4. Contaminación nuclear o radiactiva

119

5. Impacto medioambiental

124

ESQUEMA DE LA UNIDAD

126

IDEAS CLAVE DE LA UNIDAD

126

ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN

127

ACTIVIDAD PRÁCTICA: Fertilizantes orgánicos, hacia una agricultura ecológica

128

PERFILES PROFESIONALES

PÁGINAS INICIALES

DESARROLLO

LA HIDROSFERA: CONTAMINACIÓN DEL AGUA

PERFILES PROFESIONALES

DESARROLLO

EL SUELO: CONTAMINACIÓN Y RESIDUOS

Citas iniciales

PÁGINAS FINALES

Técnico en jardinería y floristería

129

Técnico en producción agroecológica

129

Citas iniciales

131

¿Qué sabes hasta ahora?

131

1. La hidrosfera

132

2. La contaminación del agua

135

3. La gestión sostenible del agua

144

ESQUEMA DE LA UNIDAD

146

IDEAS CLAVE DE LA UNIDAD

146

ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN

147

ACTIVIDAD PRÁCTICA: ¿Cómo saber si el agua es potable?

148

PERFILES PROFESIONALES

Técnico en redes y estaciones de tratamiento de aguas

149

Técnico en gestión administrativa

149

PÁGINAS INICIALES

DESARROLLO

PÁGINAS FINALES

DESARROLLO SOSTENIBLE

151

¿Qué sabes hasta ahora?

151

1. Desarrollo sostenible

152

2. Repercusiones en el medio ambiente

154

3. Contribuciones a la sostenibilidad

156

ESQUEMA DE LA UNIDAD

166

IDEAS CLAVE DE LA UNIDAD

166

ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN

167

ACTIVIDAD PRÁCTICA: ¿Cómo hacer papel reciclado?

168

PERFILES PROFESIONALES

PÁGINAS INICIALES

DESARROLLO

INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN

ANEXO

Citas iniciales

PÁGINAS FINALES

169

Técnico en aprovechamiento y conservación del medio natural

169

Citas iniciales

171

¿Qué sabes hasta ahora?

171

1. Investigación, desarrollo e innovación

172

2. Gestión de la innovación

176

3. Importancia de la I+D+i

187

4. La importancia de las TIC en la investigación científica

192

ESQUEMA DE LA UNIDAD

194

IDEAS CLAVE DE LA UNIDAD

194

ACTIVIDADES DE CONSOLIDACIÓN

195

ACTIVIDAD PRÁCTICA: Cómo crear una página web para tu negocio

196

PERFILES PROFESIONALES

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

Técnico en aceites de oliva y vinos

Técnico en electromecánica de vehículos automóviles

197

Técnico en instalaciones de telecomunicaciones

197

1. Información teórica del proyecto de investigación

200

2. Etapas de una investigación experimental

202

3. Redacción y presentación del proyecto de investigación

204

Conoce tu libro PRESENTACIÓN DE LA UNIDAD Doble página inicial con: Imagen de gran tamaño alusiva al título de la unidad. Citas motivadoras e imagen complementaria. Índice temático de la unidad. Cuestiones previas (“¿Qué sabes hasta ahora?”).

DESARROLLO DE LA UNIDAD Los epígrafes y subepígrafes desarrollan los contenidos de cada unidad. Los conceptos esenciales aparecen destacados para que puedas identificarlos y asimilarlos mejor. Además, dispones de un gran número de recursos complementarios: Fotografías e ilustraciones científicas con gran detalle y precisión. Cuadros sinópticos, tablas y esquemas que facilitan la comprensión. Actividades internas para consolidar los contenidos más importantes de la unidad. ¿Sabías que…?: curiosidades científicas, hechos importantes en el mundo de la ciencia y datos secundarios. Informaciones complementarias de todo tipo (biografías de destacadas personalidades científicas, textos contextualizadores, explicaciones adicionales, etc.). Recuerda: recordatorios de cuestiones estudiadas en cursos o unidades anteriores. Experimentamos: sencillos experimentos científicos que podrás realizar en casa, en entornos habituales, en el aula o en el laboratorio de ciencias. Navegamos: recomendaciones de páginas web de prestigiosas instituciones y publicaciones de carácter científico.

Ahora te toca a ti: tareas colaborativas de carácter práctico con finalidad social. Competencias clave: tareas en las que se aplican de forma práctica los conocimientos adquiridos a distintas situaciones.

PÁGINAS FINALES ESPECIALES Esquema de la unidad e Ideas clave de la unidad: para recordar y comprender los principales conceptos y sus relaciones significativas. Actividades de consolidación: para repasar, comprobar y evaluar los contenidos. Actividad práctica para aplicar, mediante una metodología procedimental, los conocimientos teóricos aprendidos a lo largo de la unidad. Perfiles profesionales: sección en la que se recogen las características (asignaturas, habilidades y salidas laborales) de dos opciones académicas profesionales relacionadas con la temática de la unidad.

ANEXO DEL LIBRO Proyecto de investigación: para aprender cómo llevar a cabo una investigación científica. Se compone de los siguientes apartados: • Información teórica del proyecto de investigación. • Etapas de una investigación experimental. • Redacción y presentación del proyecto de investigación. Anexo. Proyecto de investigación 3.2. Presentación oral Existen multitud de recursos informáticos para elaborar presentaciones multimedia que te permitan exponer, ante la clase u otro tipo de público interesado, en un corto periodo de tiempo tus investigaciones. La forma más habitual de preparar la presentación es realizando una colección de diapositivas mediante un sof software específico. En dichas diapositivas se presentarán de forma resumida todos los apartados incluidos en el informe escrito. Una vez realizadas las diapositivas, es importante seguir una serie de recomendaciones a tener en cuenta antes de realizar una ponencia oral:

g Evitar colores muy estridentes o tipografías de letra muy pequeñas. No colocar excesivo texto en la misma diapositiva.

g Utilizar siempre algún elemento visual (icono, foto-

tro de estudio. En el cuerpo del panel se hará referencia a: introducción, objetivos, materiales y métodos, resul tados, conclusiones, bibliografía y agradecimientos. Las dimensiones aconsejables son 70 cm (ancho) x 100 cm (alto), y siempre en vertical. Los tamaños mínimos aconsejables (en puntos) para los textos serían los siguientes: título (72), autores (37), datos del equipo de trabajo y correo electrónico (29), y resto de textos (26). En cuanto a su colocación es importante que se siga un orden similar al del informe escrito y con la secuencia de colocación de arriba abajo y de izquierda a derecha. Es aconsejable sintetizar al máximo la información escrita y aumentar la información gráfica, haciendo atractivo al panel con variedad de fotos, gráficas esta dísticas y elementos icónicos.

grafía, gráfica, etc.) que acompañe al texto de la diapositiva. Usar fragmentos de audio y vídeo que apoyen la exposición (mejora la comprensión de los contenidos).

g Probar la presentación

con antelación suficiente al inicio de la sesión. Comprobar que los formatos de audio y vídeo son compatibles con el equipo a emplear.

g Realizar ensayos previos ayuda a coger confianza y a controlar el tiempo de exposición. No se debe sobrepasar el tiempo asignado. Generalmente basta con 10 minutos para exponer los resultados más importantes. con tranquilidad y con tono alto de voz. Cuidar el lenguaje corporal tanto si se está hablando como si no se está haciendo.

g Hablar

3.3. Elaboración de un panel expositivo A menudo, los trabajos de investigación realizados pueden ser expuestos en ferias de la ciencia, congresos científicos u otros eventos, donde suele ser necesario elaborar un póster o panel impreso que recoja los elementos básicos del informe escrito. Para confeccionar un póster se requiere un software específico similar al empleado para la elaboración de las diapositivas. En este caso solamente haremos una diapositiva pero de un tamaño muy grande. En estos paneles deberán figurar en su cabecera al menos los siguientes elementos: título, personas autoras y cen-

Las conclusiones más representativas del proyecto de investigación rea lizado se recogerán en un póster.

Anexo 255

Las ciencias aplicadas emplean el conocimiento de una o varias disciplinas de la ciencia para resolver problemas prácticos. Estas áreas del saber son vitales para el desarrollo, entre otros campos, de la tecnología.

Unidad 1 La ciencia y sus aplicaciones 1 El método científico 2 Las magnitudes y sus unidades 3 La ciencia y sus campos de aplicación 4 Ciencia y nuevas tecnologías

«Lo decía Severo Ochoa y yo lo repito muchas veces: un país sin investigación es un país sin desarrollo». Margarita Salas (1938-2019), bioquímica española.

«La ciencia es una amiga que conviene tener cerca». Mariano Barbacid (1949), bioquímico español.

«Un ordenador es para mí la herramienta más sorprendente que hayamos ideado. Es el equivalente a una bicicleta para nuestras mentes». Steve Jobs (1955-2011), empresario informático y cofundador de Apple.

«Soy de las que piensan que la ciencia tiene una gran belleza. Un científico en su laboratorio no es solo un técnico: es también un niño colocado ante fenómenos naturales que le impresionan como un cuento de hadas». Marie Curie (1867-1934), científica francesa, primera persona en recibir dos premios Nobel en distintas especialidades (Física, 1903, y Química, 1911).

«Al carro de la cultura española le falta la rueda de la ciencia». Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), médico y científico español, Premio Nobel de Medicina en 1906.

¿Qué sabes hasta ahora? ¿Para qué sirve el método científico? ¿Qué se entiende por ‘medir’? ¿Por qué es importante tener un sistema de unidades internacional? ¿Qué entiendes por ciencia? ¿Cómo podemos distinguir la ciencia de la pseudociencia? ¿Qué relación existe entre la tecnología y la ciencia? ¿Por qué es importante la investigación científica? ¿En qué se diferencia la ciencia básica de la aplicada? ¿Dónde podemos conseguir información científica veraz? ¿Qué ventajas ha supuesto la ciencia para la calidad de vida del ser humano?

Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

1. EL MÉTODO CIENTÍFICO Etapas del método científico

Se denomina método científico al conjunto sistemático de etapas que se emplean para obtener nuevos conocimientos científicos.

CIENTÍFICO MÉTODO

Sus etapas son las siguientes:

Observación

1) Observar con detalle el fenómeno que se va a estudiar utilizando alguno de los cinco sentidos.

Preguntas

2) Hacernos preguntas sobre el fenómeno observado para averiguar por qué ocurre.

Hipótesis

Experimentación

3) Plantear una o varias hipótesis, es decir, ideas o explicaciones provisionales que pueden responder a las preguntas anteriormente planteadas y, por tanto, explicar el fenómeno observado. 4) Experimentar para comprobar o refutar las hipótesis. En el caso de que la hipótesis sea refutada, se deberán proponer nuevas hipótesis hasta llegar a una correcta.

Análisis

5) Analizar y reflexionar acerca de los resultados obtenidos.

Conclusión

Actividades 1. En determinadas disciplinas, las etapas del método científico pueden verse aumentadas, dependiendo de la complejidad del área en cuestión. Amplía tu información sobre ello y recoge por escrito cuáles pueden ser dichas fases. ¿En qué tipo de disciplinas observas que sucede?

6) Llegar a una conclusión tras alcanzarse la veracidad, o no, de la hipótesis establecida y posteriormente, formular una teoría científica. En caso de que la conclusión resulte enriquecedora para el conjunto de la sociedad, se pueden publicar o divulgar los resultados con el fin de compartir estos conocimientos. Los grandes hallazgos científicos suelen divulgarse en revistas especializadas.

Experimentamos Tareas propuestas Imagina que te regalan un ramo de flores y que, al llevarlo a casa, un familiar te comenta que añadas una aspirina al agua del florero porque así las flores van a durar más días sin marchitarse. Sin embargo, un segundo familiar te indica que no lo hagas porque se marchitarán antes de lo normal. Para comprobar quién tiene razón, debemos aplicar las etapas del método científico. 10 Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

1. Colocamos en el florero A tres flores con agua, y en el florero B tres flores con agua y una aspirina. 2. Establecemos una hipótesis: se conservarán mejor las flores del florero B porque la aspirina hará que tarden más tiempo en aparecer microorganismos que puedan dañar las flores. 3. Para comprobar nuestra hipótesis colocamos los dos floreros en las mismas condiciones de luz y temperatura y los observamos durante varios días. 4. Anotamos en una tabla de datos cómo evolucionan las flores de los dos floreros para extraer conclusiones. 5. Finalmente, observaremos cómo las flores del florero B permanecen más días sin marchitarse. Tenía razón pues el primer familiar.

LAS MAGNITUDES Y SUS UNIDADES

2.1. La magnitud y la medida El ser humano siempre ha sentido curiosidad por el mundo que le rodea. La importancia de describir y medir lo observado se conoce desde la antigüedad, como lo demuestran, por ejemplo, unas tablillas grecorromanas (siglo IV a.C.) en las que quedó trazada la longitud del pie como patrón. Las diferentes ramas de la ciencia (biología, física, química, etc.) describen tanto cualitativamente como cuantitativamente la naturaleza de la materia y sus fenómenos. De ahí que sea necesario realizar mediciones de diversas propiedades de la materia o de sus variaciones. Se llama magnitud a toda propiedad o característica que describe fenómenos físicos o químicos susceptibles de ser medidos, entendiendo por medir la comparación de la magnitud con otra de la misma naturaleza que se ha elegido previamente como referencia o patrón. Medir una magnitud de una muestra es, por tanto, determinar cuántas veces la cantidad adoptada como unidad patrón está contenida en ella. Las magnitudes pueden relacionarse entre sí, constituyendo en su conjunto las diferentes leyes de la física y la química que rigen el universo.

2.2. La unidad La unidad se define como una determinada cantidad de magnitud que se toma como referencia o patrón para comparar con ella otras cantidades de la misma magnitud. Para elegirla, se debe tener en cuenta la extensión de la cantidad a medir. Así, por ejemplo, para medir distancias microscópicas se suele manejar el amstrong (10-10 metros) mientras que para distancias interestelares se usa el año luz (9,46 x1015 metros). Para que el resultado de una medida sea adecuado, la unidad debe cumplir los siguientes requisitos: Constancia La medida debe mantenerse invariable bajo cualquier circunstancia.

Comodidad La medida debe corresponder con la extensión de la magnitud a medir.

Reproducibilidad

La belleza de una obra de arte, por ejemplo, no puede considerarse magnitud, pero sí su masa o su volumen. Podemos decir que la masa de un cuerpo es de 90 kg, lo que significa que la muestra presenta 90 veces la unidad patrón de la masa, el kilogramo.

Sabías que...?

El Sistema Internacional de Unidades es la versión moderna del sistema métrico decimal, por lo que el SI también es conocido de forma genérica como sistema métrico. Es el sistema de unidades vigente en casi todos los países del mundo.

Deben existir patrones de esa misma unidad.

Con el objetivo de evitar la pluralidad de unidades para una misma magnitud en todo el mundo, la Conferencia General de Pesas y Medidas (1960) estableció un sistema denominado Sistema Internacional de Unidades, abreviado SI. Se trata de un sistema unificado que estableció las unidades básicas de medida de cada magnitud: metro, kilogramo, segundo, amperio, mol y candela. Estas unidades constituyen la referencia internacional para los instrumentos de medición. Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

2.3. Clasificación de las magnitudes y sus unidades Recuerda • Un mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas cantidades elementales como átomos hay en 12 gramos de carbono-12. • El metro es la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299 792 458 segundos. Este patrón fue establecido en 1983.

Toda magnitud física debe llevar asociada sus unidades. Como ya sabemos, es fundamental para el método científico que las medidas sean reproducibles y, para que esto sea posible, las magnitudes, con sus unidades, han de ser expresadas de una manera concisa y no ambigua. Así, podemos diferenciar entre magnitudes escalares o vectoriales: * Magnitudes escalares: aquellas que quedan definidas mediante un

valor numérico y su unidad correspondiente. Ejemplos: la masa, el volumen o la temperatura.

* Magnitudes vectoriales: aquellas en las que, además del valor numé-

rico (módulo) y su unidad correspondiente, es preciso indicar su dirección y sentido. Ejemplos: la velocidad o la fuerza.

Entre todas las magnitudes que podemos considerar en los sistemas, existen algunas que son comunes a todos ellos e independientes entre sí. De ahí que, en este sentido, las magnitudes puedan clasificarse en: * Magnitudes fundamentales o básicas: definidas fácilmente por sí

mismas. Son las siguientes.

Kilogramo patrón. En Andalucía, la entidad competente en control metrológico es la Consejería de Transformación Económica, Industria, Conocimiento y Universidades.

La tecnología desarrolla continuamente instrumentos de medición cada vez más exactos. 12 Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

Magnitud

Unidad

Símbolo

Longitud

Metro

Masa

Kilogramo

Tiempo

Segundo

Corriente eléctrica

Amperio

Cantidad de sustancia

Mol

mol

Intensidad luminosa

Candela

Temperatura

Kelvin

* Magnitudes derivadas: son magnitudes definidas que pueden expre-

sarse como una combinación de las magnitudes fundamentales. El número de magnitudes derivadas dentro del campo científico no tiene límite. No obstante, entre las más importantes, destacan las siguientes. Magnitud

Unidad

Símbolo

Superficie, área

Metro cuadrado

Volumen

Metro cúbico

Densidad

Kilogramo por metro cúbico

kg/m3

Velocidad

Metro por segundo

m/s

Fuerza

Newton

Presión

Pascal

Energía

Julio

Potencia

Vatio

Carga eléctrica

Culombio

Aceleración

Metro por segundo cuadrado

m/s2

2.4. Sistema decimal: múltiplos y submúltiplos Las unidades del Sistema Internacional, excepto la masa, se basan en fenómenos físicos fundamentales y constituyen una referencia internacional de las indicaciones de los instrumentos de medición. En muchas ocasiones, la comunidad científica debe trabajar con cantidades cuyo tamaño puede ser muy grande o muy pequeño en relación a la unidad. El Sistema Internacional es un sistema decimal en el que los múltiplos y submúltiplos de las unidades se forman por medio de prefijos que designan los factores numéricos decimales por los que se multiplica la unidad. Factor

Nombre

Símbolo

Factor

Nombre

Símbolo

Deca

10-1

Deci

Centi

102

Hecto

10-2

103

Kilo

10-3

Mili

106

Mega

10-6

Micro

109

Giga

10-9

Nano

1012

Tera

10-12

Pico

1015

Peta

10-15

Femto

Sabías que...?

El Sistema Internacional de unidades se declaró de uso legal en España en 1967. Actualmente hay países, como Estados Unidos, que no lo han declarado oficial o prioritario. En muchos de estos países se emplea el sistema anglosajón de unidades (pulgadas, pies, millas, galones, etc.).

Actividades 2. Justifica razonadamente cuáles de las siguientes características pueden considerarse magnitudes y cuáles no: • El color de los ojos. • La temperatura corporal. • El sabor de los alimentos. • El precio del oro. • La simpatía de una persona. • El volumen de un líquido. 3. Indica si las siguientes magnitudes son fundamentales o derivadas, así como su unidad en el Sistema Internacional: longitud, masa, velocidad, temperatura, energía, superficie, fuerza, tiempo y volumen.

En el ámbito profesional de la construcción, la exactitud y la precisión de las medidas constituyen aspectos fundamentales para crear estructuras sólidas y fiables.

4. Nombra la magnitud que mide cada una de las siguientes unidades y diferencia si son o no unidades del SI: a) km/h; b) kg/m3; c) L (litro); d) atm (atmósfera); e) ºC; f) g; g) mol; h) J (julio). Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

3. LA CIENCIA Y SUS CAMPOS DE APLICACIÓN 3.1. La ciencia: concepto e importancia La ciencia, término procedente del latín scentia y que significa ‘conocimiento’, es un concepto íntimamente relacionado con la sociedad. Mediante la ciencia se han investigado, descubierto y establecido relaciones entre los fenómenos naturales y se han descifrado las leyes que los rigen. Por ello, la ciencia es necesaria y fundamental para el desarrollo del ser humano y la mejora de su calidad de vida. Denominamos ciencia al conjunto de conocimientos sobre el mundo que nos rodea. Estos conocimientos están estructurados de manera sistemática gracias a la observación, el razonamiento y la experimentación, es decir, gracias al método científico. A medida que se profundiza en el conocimiento de los distintos fenómenos naturales, varían los modelos y teorías elaboradas para su explicación. La ciencia es un proceso en continua construcción.

Clasificación de las ciencias en función de la forma de alcanzar el conocimiento científico: Ciencias empíricas: aquellas que se refieren a los hechos del mundo que nos rodea y cuyos enunciados se contrastan experimentalmente. Ejemplos: la física, la química o la biología.

Ciencias formales: se refieren solo a ideas, enunciados o proposiciones y a su coherencia interna, con referencia o no a la realidad. Su validez no está condicionada a datos empíricos. Ejemplos: la lógica o las matemáticas.

La ciencia es una de las ramas del saber humano con mayor influencia en nuestras vidas. Por ello, es fundamental fomentar la cultura científica entre la ciudadanía. Entre otros valores que aporta, contribuye a apreciar y cuidar nuestro entorno natural y permite discernir entre hechos científicamente probados y rumores o bulos. Además, una persona con experiencia científica debe ser capaz de: La característica principal de las ramas científicas es su carácter experimental, para cuyo estudio se aplica el método científico.

Sabías que...?

La Fundación Descubre organiza todos los años la Semana de la Ciencia en Andalucía. Puedes ampliar tu información sobre ello en la web: semanadelaciencia.fundaciondescubre.es

La investigación científica permite desarrollarnos como sociedad y mejorar nuestra calidad de vida. 14 Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

* Explicar razonadamente la realidad natural. * Comprender los desafíos tecnológicos que se plantean en la actualidad. * Poseer un conjunto sólido de conocimientos contrastados (concep-

tos, teorías, etc.).

* Utilizar procedimientos experimentales (estrategias, técnicas y habi-

lidades de investigación).

La ciencia y sus capacidades Relacionar las ciencias experimentales con la industria, el medio ambiente, la sociedad y la calidad de vida.

Sabías que...?

Utilizar las TICs en los procesos científicos y relacionar la ciencia con la sociedad.

Realizar medidas con los instrumentos adecuados y comprobar procesos científicos.

Interpretar datos y expresar las ideas científicas.

Describir y nombrar el material utilizado en los laboratorios de ciencias experimentales.

Los respiradores son equipos sanitarios precisos, complejos y muy costosos diseñados para su utilización en hospitales con pacientes en situación crítica. Durante las primeras fases de la pandemia de COVID-19, la comunidad científica tuvo que diseñar diferentes modelos de fácil construcción y acceso, más económicos. No obstante, estos últimos modelos, antes de poder ser utilizados en centros sanitarios, tuvieron que pasar varias pruebas para su homologación.

Plantear problemas, formular hipótesis, analizar variables, diseñar y realizar experimentos.

Entre las numerosas y diferentes aplicaciones de la ciencia en el mundo actual, podemos destacar las siguientes: * Creación de nuevas industrias, como el sector de la impresión en 3d. * Mejora de las técnicas de producción industrial, como sucede en el

sector de la automoción.

* Invención de nuevos materiales, como el grafeno.

Actividades

* Optimización de procesos económicos, como ocurre en el sector

5. ¿Qué significa exactamente el término ‘ciencia’?

Sin embargo, en ocasiones, los avances científicos también pueden generar repercusiones no siempre positivas, como el incremento del cambio climático o la destrucción de la capa de ozono.

6. ¿Qué diferencia existe entre una ciencia empírica y una ciencia formal? Piensa en un ejemplo de cada una de ellas y escríbelos en tu cuaderno.

financiero.

7. Amplía tu información sobre esta temática y cita tres aplicaciones de la ciencia en la sociedad actual. ¿En qué otros campos crees que podría ser útil a corto plazo?

La creación de un nuevo material como el grafeno permite mejorar el rendimiento de muchos procesos o instrumentos de nuestra vida cotidiana, como por ejemplo las baterías, las celdas fotovoltaicas, la descontaminación de aguas, etc. Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

3.2. La ciencia y su aplicación en la industria La ciencia desempeña un papel muy importante en la sociedad actual y sus campos de estudio y aplicaciones se ramifican continuamente. El límite entre cada campo de estudio es cada vez más delgado debido a la existencia de nuevas áreas como la bioquímica, la biomedicina, la neurobiología, etc. Gracias a la ciencia, podemos conocer y explicar muchos de los fenómenos y cambios naturales del pasado, del presente e incluso posibles del futuro. La ciencia pretende, de esta forma, explicar el origen del ser humano y del universo, las enfermedades actuales o qué tiempo se espera para mañana. El Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBIS) se concibe como un espacio de investigación multidisciplinar dentro del complejo que alberga el Hospital Universitario Virgen del Rocío, con el fin de llevar a cabo investigación competitiva a nivel molecular y celular. Puedes ampliar información en la web: ibis–sevilla.es

Uno de los mayores objetivos de la ciencia es explicar por qué la realidad que nos rodea funciona de la manera en que lo hace y no de otra. Los avances científicos son fundamentales para continuar optimizando los procesos industriales. La industria no puede alcanzar un desarrollo eficiente si no consigue optimizar sus costes, mejorar la calidad de sus productos o incluso fabricar materiales nuevos y más eficaces empleando los conocimientos científicos. A continuación, conoceremos la aplicación de la ciencia a diferentes tipos de industrias.

Industria alimenticia

Cadena de envasado y conservación de pepinillos.

Sabías que...?

Hay alimentos garantizados que no llevan aditivos. La leche, la pasta seca, los huevos, la miel o la fruta fresca son algunos de ellos, lo que quiere decir que estos productos carecen de sustancias modificadoras de los caracteres organolépticos o correctoras.

16 Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

Su desarrollo se ha visto favorecido gracias a la ciencia y a la tecnología, aumentando la tipología de alimentos para el consumo e incluso su calidad. Por ejemplo, en el proceso de la cadena alimentaria (desde que se extrae el producto directamente en origen hasta que llega al consumidor), gracias a la ciencia y la tecnología, se consigue conservar los alimentos para que tengan un mayor tiempo de vida útil. La conservación de los alimentos consiste en la adición de productos químicos, también llamados aditivos, para protegerlos y mejorar sus características químicas, físicas o biológicas. Se trata, por tanto, de catalizadores químicos que inhiben las reacciones de descomposición, oxidación o fermentación. Ejemplos de aditivos que se añaden a los alimentos Tipo

Finalidad

Ejemplos

Agentes conservantes

Retardan el desarrollo de microorganismos.

Antioxidantes

Inhiben el proceso de degradación oxidante.

Ácido ascórbico (E-300). Ácido cítrico (E-330).

Estabilizadores

Dan estabilidad en sustancias en forma de emulsión (gelatina, espumas, etc.).

Alginato sódico (E-401). Difosfatos (E-450).

Colorantes

Refuerzan el color del alimento.

Edulcorantes

Dan un sabor dulce a los alimentos.

Potenciadores

Intensifican el sabor del alimento.

Ácido acético (E-260). Ácido sórbico (E-200).

Curcumina (E-100). Lactofliavina (E-101). Ciorofila (E-140). Sacarina (E-954). Ciclamato (E-952). Glutamato monosódico (E-621).

Biomoléculas para una dieta equilibrada Tipo

¿Qué son?

Lípidos

Biomoléculas orgánicas que pueden ser saponificables o insaponificables (es decir, no son hidrolizables).

¿Qué función tienen?

Ejemplos

Estructural (fosfolípidos), almacenamiento de energía (triglicéridos), impermeabilización (ceras), reguladoras (colesterol), etc.

Carnes, fiambres, mantequillas, pescados, huevos, pasteles, etc.

Defensa (anticuerpos), catálisis (catalizadores), mensajes (hormonas), estructural (colágeno), movimientos (proteínas contráctiles) y transporte (hemoglobina).

Carnes, pescados y lácteos.

Biomoléculas orgánicas compuestas por hidrógeno, carbono y oxígeno.

Son la fuente de energía primaria en la ruta metabólica (glucógeno y almidón) y formación de estructuras esqueléticas (celulosa y quitina).

Pastas, patatas, fibra, cereales, etc.

Biomoléculas orgánicas heterogéneas Vitaminas imprescindibles para la vida.

La mayoría de las vitaminas esenciales no pueden ser sintetizadas (elaboradas) por el organismo, por lo que este no puede obtenerlas más que a través de la ingesta equilibrada de vitaminas contenidas en los alimentos naturales.

Frutas y verduras.

Biomoléculas Proteínas orgánicas formadas por aminoácidos.

Glúcidos

Un plato para comer saludable

GR A

Recuerda La tecnología de los alimentos es la ciencia encargada de garantizar y estudiar la calidad microbiológica, física y química de los alimentos. También desarrolla nuevos productos utilizando materias primas tradicionales y no tradicionales.

VEG ETA LE

LES RA

Escoge pescados, aves, legumbres (habichuelas, leguminosas, frijoles) y nueces. Limita las carnes rojas, el queso, carnes frías (fiambre) y otras carnes procesadas. Evita el bacon.

UD AB LE FR U

Come muchas frutas, de todos los colores.

La industria alimenticia está en constante vigilancia debido a los ocasionales fraudes que se cometen en este sector. En 2017, España detectó un fraude en la venta de atún rojo fresco. Para conseguir un mayor beneficio ante la demanda de dicho producto, hubo quien vendía como tal lomos de atún blanco o bonito del norte con extracto de remolacha inyectado. Este fraude suponía vender por un precio de unos 20 €/kilo un producto cuyo coste real era de entre 8 y 12 €/kilo.

Mientras más vegetales y mayor variedad, mejor. Las patatas no cuentan.

NO S

Sabías que...?

Come granos (cereales) integrales variados (como pan de trigo integral, pasta de granos integrales y arroz integral). Limita los granos refinados (como arroz blanco y pan blanco).

Toma agua, té o café (con poco o nada de azúcar). Limita la leche y lácteos (1-2 porciones al día) y el zumo (1 vaso pequeño al día). Evita las bebidas azucaradas.

Usa aceites saludables (como aceite de oliva o canola) para cocinar, en ensaladas, y en la mesa. Limita la margarina (mantequilla). Evita las grasas trans.

TA S

A ÍN TE PRO

www.health.harvard.edu

Actividades 8. Trabajando en grupo, de manera cooperativa y siguiendo las indicaciones de tu docente, nombrad cinco alimentos que consumáis habitualmente y que lleven aditivos. Indicad, además, de qué aditivos se trata y qué finalidad desempeñan en dichos alimentos. 9. ¿Qué objetivo se pretende al añadir un potenciador en un alimento? Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

Industria farmacéutica Gracias a su relación con la investigación científica, se han descubierto y desarrollado numerosos compuestos químicos con fines terapéuticos. Habitualmente se fabrican en cantidades pequeñas, aunque sus precios suelen ser altos e implican un importante volumen de ventas. Las empresas farmacéuticas son multinacionales que se caracterizan por sus infraestructuras tecnológicas avanzadas. El desarrollo de nuevos fármacos requiere de grandes inversiones por parte de estas corporaciones. Por ello, para apoyar la investigación científica se permite patentar el fármaco. De esta manera, la compañía farmacéutica que lo desarrolla podrá explotarlo durante 20 años en exclusiva. A partir de ese momento, el fármaco puede ser procesado y producido por otras compañías. No obstante, debemos recordar que los avances en farmacología implican transcendentales mejoras en nuestra calidad de vida. Antibióticos, vacunas, analgésicos o antihistamínicos son fármacos que han mejorado enormemente nuestra salud en las últimas décadas. Control y procesamiento de fármacos. Este sector, tecnológicamente muy avanzado, ocupa a personas procedentes de diversas disciplinas científicas (medicina, farmacia, microbiólogía, biología, bioquímica, química, ingeniería, física, veterinaria, enfermería, etc.).

Sabías que...?

El virus del Ébola, aparecido por primera vez en 1976 en la República Democrática del Congo, es de carácter letal. En 2019, la comunidad científica identificó dos fármacos para luchar contra este virus, logrando reducir drásticamente las tasas de mortalidad. Ambos medicamentos fueron elaborados mezclando anticuerpos y han mostrado una tasa de supervivencia cercana al 90 % en las personas infectadas con dicho virus que han recibido esta medicación.

18 Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

Un medicamento genérico es un producto químico idéntico en composición a otro original. Suelen venderse a un precio más económico y, generalmente, se comercializan con el nombre de la principal sustancia activa, si bien ya no es obligatorio hacerlo.

Sabías que...?

El trabajo de los científicos estadounidenses Jonas Salk y Albert Sabin es, a día de hoy, uno de los más importantes en la historia de la medicina, ya que consiguieron con sus vacunas respectivas, erradicar en buena parte del mundo la poliomielitis, una enfermedad altamente contagiosa. Sin embargo, a pesar de los grandes ingresos que les hubiera reportado patentar esta vacuna, ninguno de los dos accedió a ello, con el fin de que fuera accesible a todo el mundo. Preguntado Salk a este respecto en cierta ocasión, respondió: “¿Acaso se puede patentar el Sol?”.

Industria informática y electrónica El gran desarrollo tanto de la electrónica como de la informática han incidido de forma crucial en nuestra actual forma de vida. Sus avances comenzaron con el descubrimiento del telégrafo, la televisión y el teléfono, y en la actualidad influyen de forma muy directa en la evolución de otras ramas científicas. Gracias a esta industria, se proporcionan los elementos necesarios para el correcto funcionamiento y avance de otros ámbitos como, por ejemplo, los tratamientos de radioterapia (gracias a los aceleradores lineales).

Sabías que...?

La placa base (o tarjeta madre) es la encargada de conectar todos los componentes del ordenador entre sí. Esta pieza es, por tanto, de gran importancia para el correcto funcionamiento de un dispositivo informático. Contiene una serie de circuitos integrados auxiliares (chipset) que sirven para conectar el microprocesador, la CPU o la memoria RAM, entre otros.

Técnico informático reparando una placa base. Este tipo de acciones requiere una alta capacitación técnica.

Sabías que...?

Plataforma robótica de entrenamiento para personas con parálisis cerebral.

Industria de la imagen personal

El Centro Informático Científico de Andalucía (CICA) es un centro concebido para prestar servicios a la comunidad científica andaluza y ayudarla así en el desarrollo de su labor investigadora.

Se trata de la industria cosmética y estética, ya que ambas elaboran productos y técnicas que mejoran la apariencia de las personas. La actividad de esta industria se ha incrementado significativamente a lo largo de los últimos años. Este aumento se debe a los cambios de hábitos sociales y al creciente interés por el cuidado personal, entre otros factores. Un producto cosmético es una mezcla de compuestos químicos naturales o sintéticos que han sido diseñados para que, al ponerse en contacto con zonas superficiales corporales como piel, pelo, uñas o dientes, realicen diferentes funciones como limpiar, perfumar o modificar el aspecto. Según recientes estudios económicos sobre este sector, España consume anualmente unos 6435 millones de euros en productos cosméticos, exporta por valor de 2928 millones, asigna 120 millones a I+D+i y emplea de forma directa a unas 35 000 personas.

El ser humano ha empleado prácticamente desde sus orígenes cosméticos y productos de belleza. Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

Industria mecánica y automovilística Se dedica al diseño y manufactura de maquinaria y equipos que van a ser usados con diferentes fines (transporte, construcción, otros procesos industriales, etc.). Las empresas del sector automovilístico se encuentran entre las más punteras de la actualidad, ya que desarrollan continuamente nuevas tecnologías que aumentan la comodidad y la seguridad en carretera. En la industria mecánica se distinguen fundamentalmente dos sectores: industrias de transformación y procesamiento de materiales.

Actividades

Los vehículos eléctricos no producen contaminación atmosférica ni acústica. En los últimos años, gracias a una mejor eficiencia en sus tecnologías, están alcanzando mayores cifras de autonomía.

10. ¿Cuáles crees que son las principales aportaciones en los últimos tiempos de la ciencia a la industria cosmética? 11. Elabora un listado de cinco nuevas tecnologías en la industria automovilística. ¿Crees que es posible conciliar el beneficio económico con la responsabilidad social en las empresas de este tipo?

Competencias clave Un desayuno saludable Eloísa y Felipe, para un trabajo escolar, preguntan a varios miembros de su clase qué suelen tomar habitualmente en el desayuno. Estas son las respuestas que consiguen: • Lucía: leche, pan integral, mermelada, zumo de naranja. • Carlos: leche, pan con tomate, aceite de oliva, jamón curado. • Martina: queso, galletas integrales, zumo de frutas. • Abraham: yogur, pan tostado, miel, frutas. • Susana: leche, copos de cereales, zumo de frutas. • Manuel: leche, pan tostado, aceite de oliva, fruta.

Tareas propuestas

• Carmen: leche, bizcocho, zumo de naranja.

a) Razona argumentadamente cuál de los desayunos te parece más adecuado desde el punto de vista nutricional.

¿Qué competencias vamos a trabajar?

b) ¿Qué beneficios para la salud física y mental aporta un desayuno saludable para nuestra actividad por las mañanas? Amplía tu información a este respecto.

• Comunicación lingüística. • Aprender a aprender. • Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología. • Competencia digital.

20 Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

c) ¿Cómo explicarías al resto de la clase la relación directa que existe entre malos hábitos alimenticios y obesidad? d) Investiga sobre los desayunos en otros lugares del mundo. Selecciona, razonadamente, tres que te parezcan saludables y tres que no.

4. CIENCIA Y NUEVAS TECNOLOGÍAS Los éxitos de la ciencia, en su alianza con la tecnología son indudables. Nos han proporcionado una gran capacidad para explicar, controlar y transformar el mundo. Actualmente, vivimos en una sociedad en la que se puede considerar la ciencia como la base para la innovación tecnológica. Ciencia y tecnología son dos conceptos íntimamente relacionados. Por un lado, la ciencia ha permitido la construcción de nuevas maquinarias para el estudio del mundo que nos rodea. Las nuevas tecnologías desarrolladas, por otro, favorecen con sus avances el progreso de la ciencia. La tecnología, además de utilizar los conocimientos de la ciencia, emplea los procedimientos de la técnica, de manera que esta vinculación es dinámica en el tiempo tal y como se muestra en la tabla de esta página. Ciencias modernas como la neurobiología, la biotecnología o la bioquímica cuentan con el apoyo de continuos descubrimientos tecnológicos. Por ejemplo, la invención del microscopio, gracias a los conocimientos ópticos y de la física principalmente, permitió avances en otras ciencias como la biología o la neurobiología.

Los avances y descubrimientos en biomedicina permiten un conocimiento más profundo de los seres vivos, realizar investigaciones que contribuyen al desarrollo genético y mejorar los estudios clínicos.

Sabías que...?

La Red de Bibliotecas Públicas de Andalucía ofrece acceso gratuito a Internet a través de la red wifi pública y distintos puestos de ordenadores equipados con navegadores, programas de ofimática y otras herramientas.

El desarrollo de la ciencia y los nuevos dispositivos tecnológicos contribuyen en múltiples ocasiones a preservar el medio ambiente. Un buen ejemplo de ello son los mecanismos y aplicaciones informáticas que permiten utilizar y localizar bicicletas municipales en las grandes ciudades.

Interrelación entre ciencia, tecnología y técnica Ciencia

Tecnología

Conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios y leyes generales.

Conjunto de conocimientos técnicos obtenidos ordenados científicamente, que permiten diseñar y crear bienes o servicios que facilitan la adaptación al medio y satisfacen las necesidades de las personas.

Técnica

Conjunto de saberes prácticos o procedimientos para obtener el resultado deseado.

La ciencia, la tecnología y las técnicas experimentales están vinculadas entre sí.

Actividades 12. Explica con tus propias palabras en tu cuaderno la relación que existe entre ciencia, tecnología y técnica. 13. Imagina cómo sería nuestro día a día sin los avances científicos de los últimos 20 años. ¿En qué aspectos crees que se reduciría nuestra calidad de vida actual? 14. Profundiza en el concepto de “analfabetismo digital”. ¿En qué consiste exactamente? ¿Qué medidas están tomando las administraciones públicas para afrontarlo? Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

4.1. Tecnología y futuro Nuestro presente y nuestro futuro se caracterizan cada vez más por el avance imparable del conocimiento científico y su implantación tecnológica en los más diversos ámbitos (educativo, industrial, laboral, etc.). Este hecho vertebra en gran medida la mayoría de las economías modernas del mundo.

La nanotecnología comprende el estudio y la manipulación de materia en tamaños increíblemente pequeños, generalmente entre 1 y 100 nanómetros.

Asimismo, las nuevas tecnologías son imprescindibles para el mantenimiento y el progreso de los servicios que necesita la sociedad: el transporte, tanto de personas como mercancías; la información y la comunicación, sobre todo gracias a multitud de dispositivos que nos facilitan enormemente las actividades diarias; la medicina, que incluye una gran cantidad de técnicas de diagnóstico novedosas para mejorar nuestra calidad de vida, etc.

Todas estas nuevas tecnologías, entre las que se incluyen las más modernas como la nanotecnología o la infotecnología, prosperan a una velocidad increíblemente rápida. De hecho, se dice que nuestra sociedad está viviendo una segunda revolución industrial gracias a estos nuevos procesos tecnológicos.

Sabías que...?

Según el informe La Sociedad de la Información en España 2020, de la Fundación Telefónica: •Un 80,6% de la población española usa Internet. De estos, un 98,4% tiene entre 16 y 24 años. •El 91,7% accede a Internet con teléfonos inteligentes. •Un 81,9% de los hogares tiene Internet en casa. De este porcentaje, el 99% dispone de banda ancha fija. •El uso de tabletas ha bajado en jóvenes casi 12 puntos. •Un 55,7% afirma que gracias a Internet ha vuelto a relacionarse con familiares y amigos.

Un ejemplo de todo lo mencionado anteriormente sería la aplicación de la nanotecnología en el tratamiento contra el cáncer, ya que a través de pequeños minirrobots introducidos en la sangre podemos detectar y reubicar a las células cancerígenas. Se trata de una técnica con efectos similares a los conseguidos por la quimioterapia, pero menos invasiva, menos dolorosa y más rápida, lo que redunda en unos mejores resultados para la esperanza y la calidad de vida de estos pacientes.

Actividades 15. Piensa creativamente y elabora un eslogan que fomente la tecnología en el campo de la educación. ¿Qué tecnologías crees que se podrían implementar en tu entorno educativo? 16. Crea una tabla en la que reflejes tres ventajas y tres inconvenientes de la aplicación de la tecnología con respecto al medio ambiente. ¿Cuáles crees que son los retos actuales en este campo? Amplía tu información sobre ello.

22 Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

Las nuevas tecnologías aplicadas a la educación constituyen una herramienta fundamental para fortalecer la enseñanza y el aprendizaje, aumentar las oportunidades para acceder al conocimiento, desarrollar habilidades colaborativas o inculcar valores, entre otros aspectos positivos.

http://www.csic.es. A través de este enlace conoceremos qué es g el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), una de N a v e las instituciones de carácter científico más importantes de nuestro país. Este organismo tiene como misión el fomento, la coordinación, el desarrollo y la difusión de la investigación científica y tecnológica, de carácter multidisciplinar, con el fin de contribuir al avance del conocimiento y el desarrollo económico, social y cultural, así como a la formación de personal y al asesoramiento a entidades públicas y privadas en estas materias. http://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/la-nanotecnologia-y-la-biotecnologia-nos-cambiaran-la-vida. Este enlace te ayudará a comprender la importancia de la nanotecnología y la biotecnología en nuestras vidas, en tanto que técnicas que mejorarán considerablemente nuestra calidad de vida en un futuro no muy lejano.

Sabías que...?

“Pese a que el 5G y el WiFi 6 son tecnologías distintas, juntas formarán una combinación perfecta de conexión ultrarrápida. Con WiFi 6, la velocidad de descarga será hasta tres veces más rápida que ahora. Pero lo más importante será la posibilidad de expandir con mayor rapidez velocidades de datos a más dispositivos. Debido, por un lado, a la previsión de un aumento de 10 a 50 dispositivos conectados mediante WiFi en los próximos años; y, por otra, a la mejora en la calidad y velocidad de datos consumidos para, por ejemplo, ver vídeos en streaming en alta resolución”. http://www.syntonize.com

http://newton.cnice.mec. es/materiales_didacticos/ mcientifico/aulametodocientifico.pdf. En este enlace a la página de materiales didácticos del Ministerio de Educación podrás ampliar tus conocimientos sobre el método científico, su relevancia y sus características.

Ahora te toca a ti... La industria agroalimentaria se encuentra en continua innovación, ya que necesita adaptarse a las exigencias de los consumidores sin dejar de cumplir con los estándares de calidad establecidos. En grupos de unos cuatro miembros, imaginad que recibís un encargo del ayuntamiento de vuestra localidad y diseñad una campaña de carácter institucional con la que dar a conocer las innovaciones científicas, y sus aplicaciones, implantadas en el sector de las industrias agroalimentarias de vuestro entorno. Para ello podéis emplear técnicas y materiales propios del lenguaje publicitario (elaboración de folletos o dípticos informativos, dossiers o incluso la grabación de un vídeo de corta duración). Se trata, por tanto, de poner en valor este sector, su importancia para la sociedad y los avances tecnológicos incorporados en los últimos años.

Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

Esquema de la unidad Ciencia: conjunto de conocimientos sobre el mundo que nos rodea. Son estructurados de manera sistemática gracias a la observación, el razonamiento y la experimentación, es decir, gracias al método científico.

Repercusiones

• En la industria: creación de nuevas industrias y mejora de técnicas de producción. Creación de nuevos materiales. • En el medioambiente: incremento del cambio climático y destrucción de la capa de ozono. • En la economía. Ciencias empíricas.

Se clasifica en:

LA CIENCIA Y SUS APLICACIONES

Influye en el sector industrial

La medida

Aplica el método científico

Ciencias formales. • Industria alimenticia. • Industria farmacéutica. • Informática y electrónica. • Imagen personal. • Mecánica y automovilística. Se define como la determinación de cuántas veces la cantidad adoptada como unidad patrón está contenida en una muestra. Sus magnitudes se pueden clasificar en:

Escalares o vectoriales. Fundamentales o derivadas.

Conjunto sistemático de etapas que se utilizan para obtener nuevos conocimientos científicos.

Se divide en las siguientes fases

1. Observación. 2. Planteamiento de cuestiones. 3. Realización de hipótesis. 4. Experimentación. 5. Conclusión final. 6. Publicación-divulgación.

Ideas clave de la unidad J El método científico es un conjunto sistemático de etapas utilizadas para obtener, a su vez, nuevos conocimientos científicos.

J Una teoría científica se formula cuando se comprueba

J Las magnitudes pueden clasificarse en escalares o vectoriales y fundamentales o derivadas.

J El conocimiento científico es la capacidad mental que

J Una magnitud es toda propiedad o característica que

poseen las personas para formular un conjunto de ideas que se han obtenido de forma objetiva, racional, metódica y crítica.

describe fenómenos físicos o químicos susceptibles de ser medida.

J La ciencia es la base para la innovación tecnológica. J La ciencia es fundamental para el desarrollo de la vida

la veracidad de su hipótesis.

J La unidad se define como una determinada cantidad de magnitud que se toma como referencia o patrón para comparar con ella otras cantidades de la misma magnitud.

J La unidad debe cumplir tres requisitos: constancia, comodidad y reproducibilidad. 24 Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

de los seres humanos.

J Las nuevas tecnologías son imprescindibles para el mantenimiento y el progreso de la sociedad.

Actividades de consolidación Epígrafe 1: El método científico 1. Imagina un caso real en el que aplicar el método científico y desarrolla por escrito todas sus etapas.

Epígrafe 2: Las magnitudes y sus unidades 2. Indica en tu cuaderno qué cantidad es mayor de las siguientes: • 2500 g o 2,4 kg. • 490 s o 5 min.

10. ¿Por qué son importantes en nuestra calidad de vida los avances en farmacología? Recoge diversos ejemplos de cierta actualidad y justifícalos. 11. Amplía tu información y recoge un ejemplo de reciente de innovación tecnológica para cada uno de los siguientes sectores: industria alimenticia, estética y cosmética, mecánica y automovilística, industria farmacéutica.

Epígrafe 4: Ciencia y nuevas tecnologías

• 3 l o 0,2 m3. 3. ¿Qué unidades deberías utilizar si quieres medir una longitud, un intervalo de tiempo, un área, una fuerza, una masa y un volumen? 4. Nombra cinco magnitudes derivadas e indica sus unidades en el SI. ¿En qué casos podrían resultar útiles? 5. En el ámbito de la investigación celular, los orgánulos son del orden del picómetro o nanómetro ¿Cuál de los dos valores es mayor? 6. ¿Qué características debe presentar una unidad para ser considerada patrón o referencia? ¿Por qué?

12. Explica en tu cuaderno la relación existente, y su importancia, entre ciencia y tecnología.

Epígrafe 3: La ciencia y sus campos de aplicación

13. En esta unidad se cita algún ejemplo beneficioso de nanotecnología para la sociedad. Busca un ejemplo de infotecnología en algún ámbito productivo actual.

7. Indica en tu cuaderno si las siguientes afirmaciones referidas a la ciencia son verdaderas o falsas y justifica el porqué de estas últimas. a) La ciencia es un término que procede del latín scentia y que significa razonamiento. b) La ciencia es el conjunto de conocimientos sobre el mundo que nos rodea. c) Una persona dedicada al ámbito científico debe saber y hacer ciencia. d) Entre las aplicaciones de la ciencia se encuentra la creación de nuevas industrias, pero no la creación de nuevos materiales. e) Las repercusiones de la ciencia son económicas, pero no medioambientales.

14. ¿Por qué el desarrollo tecnológico puede ser el motor económico de un país? Razona tu respuesta. 15. Explica en tu cuaderno los cambios que ha supuesto en el aula la pizarra digital frente a la pizarra clásica en el sector educativo. ¿Consideras que son ventajas o inconvenientes? Razona tus respuestas. 16. El desarrollo de las nuevas tecnologías puede tener efectos positivos o, en ocasiones, negativos. Amplía tu información sobre estos aspectos y recoge dos avances tecnológicos favorables y dos consecuencias tecnológicas desfavorables para la humanidad. 17. Define los siguientes conceptos en tu cuaderno: ciencia, conservación de alimentos, filtración, tecnología, magnitud, método científico y unidad.

8. Explica en tu cuaderno el significado de la siguiente frase: “La ciencia es uno de los campos de conocimiento con mayor importancia en nuestras vidas”. 9. El glutamato monosódico es un potenciador que, de forma natural, se encuentra en algunos alimentos, aunque también se añade a alimentos procesados, en cuyo caso los hace bastante energéticos y apetecibles por su contenido en sal, grasa y azúcares añadidos. Investiga en qué tipos de alimentos se puede encontrar de forma natural. Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

Actividad

práctica

Un cosmético casero: una loción hidratante para pieles normales En ocasiones, nuestra piel se enfrenta a la falta de agua y de grasas. Nuestras glándulas sebáceas frecuentemente producen menos cantidad de grasa de la que necesitamos y, por ello, se genera una piel seca con sensación de calor, picor e incluso descamación en determinadas zonas faciales. Para conseguir una mejor hidratación de la piel a veces es necesario mantener una serie de cuidados concretos. Entre ellos, destacan el uso de jabones orgánicos débiles, realizar ejercicio físico diario, seguir una dieta equilibrada y saludable y utilizar diariamente cremas hidratantes como la que te proponemos a continuación.

Fabricación de una crema hidratante casera La fabricación de una loción hidratante para una piel normal es un proceso muy sencillo. Esta crema se absorbe rápidamente por la piel sin dejar restos de grasa ni brillo. Para realizar unos 100 ml de dicha crema se requieren:

6 Ingredientes • Mezcla 1: 5 gramos de aceite de coco, 4 gramos de aceite de hueso de albaricoque, 5 gramos de manteca de cacao, 5 gramos de cera emulsionante. • Mezcla 2: 2 gramos de aceite de zanahoria, 3 gramos de manteca de cacao. • Mezcla 3: 90 gramos de hidrolato de lavanda, 3 gramos de glicerina vegetal, 0,2 gramos de xantana. • Mezcla 4: 94 gramos de aloe vera concentrado al 10 %, 1 gramo de vitamina E, 1 gramo de conservante Rokonsal.

6 Materiales

6 Procedimiento 1) Se rotula cada vaso de precipitado previamente desinfectado con los números de las mezclas (1, 2, 3 y 4). 2) Con la balanza, se miden las cantidades de los ingredientes de cada una de las mezclas y los introducimos en el vaso de precipitado correspondiente. 3) Se introduce el vaso de precipitado n.º 1 al baño maría hasta que dicha mezcla esté fundida y homogénea. Cuando se haya fundido toda la cera emulsionante, se retira el vaso de precipitado n.º 1 y le añadimos la mezcla del vaso de precipitado n.º 2. Agitamos con una varilla para agilizar la fusión de la manteca de cacao. 4) A continuación, ponemos el vaso de precipitado n.º 3 al baño maría con un termómetro dentro. Cuando la mezcla 3 alcance los 70 ºC, se retira del baño maría y batimos con otra varilla para que la xantana se deshaga completamente. 5) Vertemos la mezcla del vaso de precipitado n.º 3 en el vaso de precipitado n.º 1 y batimos con fuerza hasta conseguir una emulsión homogénea 6) Seguimos removiendo con la varilla y, poco a poco, vamos añadiendo la mezcla del vaso de precipitado n.º 4 hasta obtener la crema homogénea. Se recomienda medir el pH de la crema. El pH óptimo de la mezcla debe estar entre 5 y 5,5. El concentrado de aloe vera suele generar dicho pH. Si no se obtuviera, añadiríamos pequeñas cantidades de ácido láctico. Finalmente, vertemos la crema hidratante en el recipiente y envasamos.

• 4 vasos de precipitado de 250 ml. • 1 recipiente de 100 ml. • 1 olla para el baño maría. • 3 varillas. • 1 balanza o peso. • 1 termómetro de 100 ºC.

Tareas propuestas 1) ¿Cuál es el objetivo de la cosmética? 2) ¿Por qué se deben desinfectar todos los recipientes? 3) ¿Qué papel desempeña el ácido láctico al final en la crema? 4) Investiga las ventajas del uso de cremas hidratantes caseras. 26 Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

Perfiles profesionales Técnico de belleza y estética

• Se trata de un Grado Medio (Formación Profesional) dentro de la familia de Imagen personal. Esta titulación permite fundamentalmente aplicar técnicas de embellecimiento personal y comercializar servicios de estética, cosméticos y perfumes.

• Entre

las asignaturas vinculadas a la imagen personal que se imparten en esta titulación destacan: Técnicas de higiene facial y corporal, Maquillaje, Depilación mecánica y decoloración del vello, Estética de manos y pies, Técnicas de uñas artificiales, Análisis estético, Actividades en cabina de estética, Imagen corporal y hábitos saludables, Cosmetología para Estética y Belleza y Perfumería y cosmética natural.

Técnico en sistemas microinformáticos y redes

• Se

trata de un Grado Medio (Formación Profesional) dentro de la familia de Informática y Comunicaciones. Esta titulación permite instalar, configurar y mantener sistemas microinformáticos, aislados o en red, así como redes locales en pequeños entornos, asegurando su funcionalidad.

• Entre

las asignaturas vinculadas al ámbito de la informática que se imparten en esta titulación destacan: Montaje y mantenimiento de equipos, Sistemas operativos monopuesto, Aplicaciones ofimáticas, Sistemas operativos en red, Redes locales, Seguridad informática, Servicios en red y Aplicaciones web.

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación

• Las salidas laborales a las que puedes acceder tras cur-

• Las

son atender al cliente durante el proceso, aplicando el protocolo diseñado por la empresa y ofreciendo calidad en el servicio; mantener el material, equipos e instalaciones en óptimas condiciones para su utilización; realizar maquillaje social, personalizándolo y adaptándolo a las necesidades del cliente; tratamiento del vello corporal y aplicar técnicas de manicura y pedicura para el embellecimiento y cuidados de las manos, pies y uñas. sar esta opción se centran en los siguientes ámbitos:

*Técnico/a esteticista en centros de belleza y gabinetes de estética.

son instalar y configurar software básico y de aplicación, redes locales cableadas, inalámbricas o mixtas y conectadas a redes públicas; instalar, configurar y mantener servicios multiusuario, aplicaciones y dispositivos compartidos en un entorno de red local;montar y configurar ordenadores y periféricos y determinar la logística asociada a las operaciones de instalación y configuración y mantenimiento de sistemas microinformáticos. salidas laborales a las que puedes acceder tras cursar esta opción se centran en los siguientes ámbitos: *Instalador/a y reparador/a de equipos informáticos.

*Maquillador/a.

*Técnico/a de soporte informático.

*Técnico/a en uñas artificiales.

*Técnico/a de redes de datos.

*Técnico/a en depilación. *Técnico/a en manicura y pedicura.

*Reparador/a de periféricos de sistemas microinformáticos.

*Recepcionista en empresas estéticas.

*Comercial de microinformática.

*Demostrador/a de equipos, cosméticos y técnicas estéticas.

*Operador/a de teleasistencia. *Operador/a de sistemas.

*Agente comercial en empresas del sector. *Asesor/a o vendedor/a en perfumerías y droguerías.

Unidad 1. La ciencia y sus aplicaciones

La materia es la realidad espacial y perceptible por los sentidos de la que están hechas las cosas que nos rodean y que, junto con la energía, constituye el mundo físico.

Unidad 2 La materia

«No debemos confiar en nada más que en hechos». Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794), científico francés y padre de la química moderna.

«Sé menos curioso acerca de las personas y más curioso acerca de las ideas». Marie Curie (1867-1934), científica francesa, primera persona en recibir dos premios Nobel en distintas especialidades (Física, 1903, y Química, 1911).

1 ¿Qué es la materia? 2 Técnicas de experimentación en física,

química y biología

«Las ciencias aplicadas no existen, solo las aplicaciones de la ciencia». Louis Pasteur (1822-1895), matemático y bacteriólogo francés.

3 El lenguaje de la química 4 Leyes ponderales 5 Las disoluciones

«No me resulta posible imaginar la existencia de algo, fuera de esas dos nociones que todo lo dominan: espacio y materia». Florentino Ameghino (1854-1911), científico argentino.

«Lo sé, solo somos inútiles formas de la materia, pero bien sublimes». Stéphane Mallarmé (1842-1898), poeta y crítico literario francés.

«El pensamiento debe ser más fuerte que la materia, y la voluntad más poderosa que el sufrimiento físico o moral». Zenón de Citio (336 a. C-264 a. C), filósofo griego.

¿Qué sabes hasta ahora? ¿Qué diferencia hay entre sustancia química y mezcla? ¿Se separa igual una mezcla de dos líquidos o una mezcla de dos sólidos? ¿Qué transformaciones puede sufrir la materia? ¿Cuál es el lenguaje de la química? ¿Qué es un mol? ¿Cuáles son las leyes básicas de la química? ¿En qué consiste una disolución? ¿Cuáles son sus componentes?

Unidad 2. La materia

Sabías que...?

• El humo es una mezcla de partículas suspendidas en el aire. • El agua del grifo es una mezcla entre agua y otras partículas. • En una mezcla de sal con hierro, el hierro puede ser separado con un imán. • La sangre es una mezcla que puede ser separada con una máquina centrífuga.

1. ¿QUÉ ES LA MATERIA? Se denomina materia a todo aquello que posee una masa y ocupa un espacio, o lo que es lo mismo, tiene un volumen. La materia se puede encontrar principalmente en estado sólido, líquido o gaseoso. Ejemplos de materia

Una planta.

Unas piedras.

El cuerpo humano.

El agua.

1.1. Clases de materia: sustancias químicas y mezclas Según el modo en que se presente en la naturaleza, la materia puede encontrarse en forma de sustancia química o como mezcla. Una sustancia química es el tipo de materia que presenta una composición invariable y definida. Además, se caracteriza por unas propiedades específicas por las que puede ser identificada, tales como el color, el olor, la forma, etc. A su vez, las sustancias químicas se clasifican en: * Elementos: son sustancias que no se pueden descomponer en otras

más sencillas. Por ejemplo: el oro, el hierro, el azufre, el oxígeno, etc.

* Compuestos: son sustancias constituidas por dos o más elementos

Diferencia entre mezclas heterogéneas y homogéneas.

distintos presentes siempre en cantidades fijas. Pueden, por tanto, descomponerse en otras sustancias más simples mediante procesos químicos. Por ejemplo: el agua, la sal común, el dióxido de carbono, el alcohol, etc.

Una mezcla es el tipo de materia constituida por dos o más sustancias químicas que se encuentran en proporciones variables y pueden separarse por métodos físicos. Las mezclas pueden clasificarse en: Mezclas homogéneas o disoluciones

Mezclas heterogéneas

Sus componentes no se pueden distinguir a simple vista.

Sus componentes se pueden distinguir a simple vista.

Sus componentes están distribuidos uniformemente.

Sus componentes no están distribuidos uniformemente.

Se encuentra en una sola fase (estado de Se encuentra al menos en dos fases la materia). (estados de la materia). El oro es una de las sustancias químicas puras más codiciadas en todo el mundo, pero no es esencial para ningún ser vivo. 30 Unidad 2. La materia

Ejemplos: agua salada, aire puro, etc.

Ejemplos: granito, humo, etc.

Sus componentes se pueden separar mediante procesos físicos.

Para comprender mejor las características de la materia y por tanto su comportamiento, es necesario conocer previamente una serie de términos. Así, por ejemplo, se utiliza el término sistema para definir la fracción determinada de materia que se está analizando. Dentro de un sistema, a su vez, podemos hablar de fase para referirnos a la parte del sistema que presenta una composición y unas propiedades físicoquímicas homogéneas. Por ello, de las mezclas homogéneas se puede afirmar que tienen una única fase. En función del intercambio de materia y energía con el medio, se distinguen los siguientes sistemas. Sistemas Tipos

Definición

Ejemplos

Sistemas abiertos

Intercambian masa o materia y energía con el medio que les rodea.

El cuerpo humano es un sistema abierto porque requiere para su funcionamiento del intercambio de energía y materia. De lo contrario, su crecimiento no se produciría y no podría vivir. Todos los seres vivos, en general, son sistemas abiertos. Otro ejemplo de sistema abierto es una hoguera, ya que necesita oxígeno para estar encendida, si no se apagaría.

Sistemas cerrados

Intercambian solo energía con el medio que les rodea y su masa permanece intacta.

La Tierra sería un ejemplo de sistema cerrado porque opera sin intercambios de materia respecto al vacío que la rodea, aunque sí recibe energía solar. Otro ejemplo de sistema cerrado sería un termómetro porque el depósito está cerrado herméticamente y su materia no varía, simplemente el mercurio se transforma por la energía recibida.

Sistemas aislados

No intercambian ni masa ni energía con el medio que les rodea.

El universo sería ejemplo de sistema aislado porque en él no entra ni sale materia ni energía. Otro ejemplo sería un termo cuando está cerrado porque mantiene la temperatura durante un tiempo determinado según el material del que esté fabricado.

El origen de la materia “El Big Bang, literalmente ‘gran estallido’, constituye el momento en que de la ‘nada’ emerge toda la materia. Según esta teoría, la materia era un punto infinitamente pequeño y de altísima densidad que, en un momento dado, explotó y se expandió en todas las direcciones, creando lo que conocemos como nuestro universo, lo que incluye también el espacio y el tiempo. Esto ocurrió hace unos 13 800 millones de años. La física teórica ha logrado reconstruir esta cronología de los hechos a partir de un 1/100 de segundo después del Big Bang. Después de la explosión, al tiempo que el universo se expandía (de la misma manera que al inflar un globo este va ocupando más espacio), se enfrió lo suficiente y se formaron las primeras partículas subatómicas. Más tarde se formaron los átomos”. https://www.astromia.com/astronomia/teoriabigbang.htm

Actividad 1. Trabajando en grupo, de manera cooperativa, y siguiendo las indicaciones de tu profesor o profesora, elaborad un informe en el que aparezca la composición química de la materia. Ampliad vuestra información para ello con las aportaciones de la teoría atómica. Unidad 2. La materia

1.2. Transformaciones La materia puede sufrir transformaciones que van acompañadas de un desprendimiento o absorción de energía. Esta energía se manifiesta a modo de calor fundamentalmente, de manera que el proceso es exotérmico si se libera calor y endotérmico si lo absorbe. Las transformaciones pueden ser de dos tipos: * Transformaciones físicas: son aquellas que no conllevan cambios en

la composición química de una muestra de materia. Por ejemplo, el proceso de congelación o evaporación del agua líquida, la disolución de un terrón de azúcar en agua, etc.

* Transformaciones químicas: son aquellas que provocan una modifi-

cación en la composición química de la materia. Por ejemplo: la electrolisis del agua, la oxidación del hierro o de una fruta, etc.

Los diversos cambios de estado del agua constituyen ejemplos de transformaciones físicas.

Actividades 2. Elabora un esquema en tu cuaderno con las clases de materia y recoge ejemplos de tu entorno cercano. 3. Define en tu cuaderno los conceptos de compuesto y mezcla. Cita ejemplos e indica dos diferencias entre ambos. 4. Copia la siguiente tabla en tu cuaderno y marca con una X la clase de materia a la que corresponde cada ejemplo. En tu cu ad er no

La fruta sufre una transformación química cuando se oxida, como le ha sucedido a estas manzanas.

Sustancia química Elemento

Compuesto

Mezcla Homogénea Heterogénea

Oxígeno Agua oxigenada Leche Barro Agua salada Oro Agua con aceite Bizcocho Zumo de naranja Composite para empastar muelas

5. De las siguientes transformaciones, ¿cuáles son cambios químicos y cuáles físicos? Razona argumentadamente tus respuestas. a) Condimentar una ensalada. b) Encender una cerilla. c) Disolver sal en agua. d) Oxidar una viga de hierro. e) Evaporar un perfume. 32 Unidad 2. La materia

1.3. La ciencia y las técnicas de separación Las técnicas usadas para separar componentes en una mezcla dependerán del tipo de mezcla que se esté manejando. Así, distinguimos varios tipos.

Sabías que...?

El gazpacho, la sopa fría cuyos ingredientes básicos son tomate, pimiento, aceite, vinagre, ajo y sal, propia sobre todo de Andalucía, es una mezcla homogénea.

Fabricación de aleaciones de acero con diferentes propiedades físicas (inoxidable, galvanizado, etc.).

Mezclas homogéneas Destilación * Objetivo: separar dos líquidos miscibles con diferente

Condensación

punto de ebullición.

Drenaje

* Material: un equipo de destilación. * Procedimiento: consiste en calentar la mezcla hasta que

uno de los componentes se haya evaporado completamente. El compuesto más volátil se condensa posteriormente mediante un refrigerante. Existen dos tipos de destilaciones en función de la diferencia del punto de ebullición: simple (más de 80 ºC) y fraccionada (menos de 80 ºC).

Abrazadera

Vapor Agua fría

Agua destilada

Mechero bunsen

Cristalización * Objetivo: separar y purificar un componente de una disolución

mediante la formación de cristales que precipitan al fondo.

* Material: cristalizador o recipiente. * Procedimiento: para este procedimiento es necesario que se

produzca un cambio de la solubilidad del componente con respecto a la temperatura. En ocasiones, la mezcla se vierte en un cristalizador y el componente líquido se evapora quedando únicamente el componente sólido cristalizado.

Unidad 2. La materia

Liofilización * Objetivo: separar el agua de la mezcla desecándola al vacío. * Material: máquina de liofilización. * Procedimiento: es una técnica de deshidratación por frio. La

mezcla se congela para posteriormente sublimar el agua en cámaras al vacío, obteniéndose un producto deshidratado. Se usa mucho en la industria alimentaria ya que tiene la virtud de mantener las propiedades de los alimentos.

Electroforesis * Objetivo: separar mezclas cuyos componentes tienen carga

eléctrica que se difunde a distintas velocidades.

* Material: cámara de electroforesis con un gel específico

(agarosa).

* Procedimiento: se utiliza una corriente eléctrica contro-

lada con la finalidad de separar diferentes componentes o biomoléculas, según su tamaño y carga eléctrica mediante una matriz gelatinosa.

Cromatografía * Objetivo: separar mezclas de líquidos o líquidos con sustan-

cias sólidas disueltas.

* Material: placas de cromatografía. * Procedimiento: en una tira de papel se añaden unas gotas

de la disolución dentro de un vaso de precipitado con otro líquido. Los componentes que se van a separar se distribuyen en dos fases: fase estacionaria (en reposo) y fase móvil (se mueve en una dirección definida por capilaridad).

Mezclas heterogéneas Decantación * Objetivo: separar dos líquidos inmiscibles con diferente

densidad.

* Material: un embudo especial, denominado embudo de

decantación.

* Procedimiento: consiste en dejar reposar la mezcla inmis-

cible dentro del embudo de decantación. De esta manera, el componente más denso quedará abajo mientras que el menos denso quedará arriba. Para separarlos, se abre la llave inferior del embudo y se extrae el volumen del líquido más denso.

34 Unidad 2. La materia

Tamización * Objetivo: separar mezclas de dos o más componentes

sólidos que presentan diferente tamaño de sus partículas.

* Material: tamices. * Procedimiento: se hace pasar la mezcla por el tamiz. El

componente de la mezcla de menor tamaño pasa mientras que el de mayor tamaño se queda en el tamiz.

Filtración * Objetivo: separar un sólido insoluble en un componente

líquido.

* Material: filtros (materiales porosos). * Procedimiento: se pueden usar diferentes filtros en fun-

ción del tamaño del sólido. El líquido atraviesa el filtro y el material sólido queda retenido en el filtro. El líquido obtenido se denomina filtrado o agua madre. Existen principalmente dos tipos de filtración: por gravedad o al vacío.

Centrifugación * Objetivo: separar diferentes sólidos en suspensión dentro de un

líquido.

* Material: centrifugadora. * Procedimiento: consiste en aprovechar la diferente velocidad de

sedimentación al ser sometidos a una fuerza centrífuga controlada. Mediante esta fuerza, se acelera el que los sólidos se depositen en orden decreciente de densidad.

Separación magnética * Objetivo: separar mezclas en las que un componente presenta pro-

piedades magnéticas.

* Material: imán. * Procedimiento: se vierte la mezcla en un recipiente y se hace pasar

un imán. Las partículas del componente magnético serán atraídas y adheridas al imán.

Actividad 6. En grupo, de manera cooperativa y siguiendo las indicaciones de tu profesor o profesora, imaginad que trabajáis en un laboratorio y queréis separar los componentes de una muestra de sangre que acaba de llegar. ¿Cómo separaríais los componentes, como las plaquetas, de dicha muestra? Enumerad ordenadamente los pasos que llevaríais a cabo. Unidad 2. La materia

2. TÉCNICAS DE EXPERIMENTACIÓN EN FÍSICA, QUÍMICA Y BIOLOGÍA

Ejemplos de procesos físicos 1

Tal y como hemos estudiado en el apartado anterior, la materia puede sufrir diferentes tipos de transformaciones. No obstante, para experimentar con dicha materia, debemos establecer tres tipos de procesos según su finalidad: procesos físicos, químicos y biológicos.

2.1. Procesos físicos 3

Los procesos físicos son aquellos fenómenos que transcurren sin cambiar la estructura de la materia. Se consideran fenómenos observables y medibles cuyos cambios son a nivel subatómico. Dentro de las técnicas físicas de experimentación, destacan los cambios de estado de la materia en los que se modifican las condiciones de presión y temperatura de la misma. En este proceso, la masa de todo el sistema permanece constante, pero no su volumen. * Fusión: proceso que consiste en pasar una sustancia de estado sólido

a líquido. La temperatura a la que una sustancia funde, a presión atmosférica, se denomina temperatura de fusión.

* Solidificación: es el proceso inverso a la fusión. Consiste por tanto en

pasar una sustancia de estado líquido a sólido.

* Vaporización: consiste en pasar una sustancia desde el estado líquido

al estado gaseoso. La temperatura a la que hierve, a presión atmosférica, se conoce como temperatura de ebullición.

* Condensación: es el proceso inverso a la vaporización. Consiste en 5

pasar una sustancia de estado gaseoso a líquido.

* Sublimación: es el cambio directo de la materia desde el estado sólido

al estado gaseoso, sin pasar en ningún momento por la fase líquida.

* Sublimación regresiva: paso directo de estado gaseoso a estado

sólido.

Cambios de estado propios de la materia SUBLIMACIÓN VAPORIZACIÓN

FUSIÓN

SÓLIDOS 1. Fusión del hielo en agua líquida. 2. Agua solidificada en un lago. 3. Agua en estado de vapor en una tetera. 4. Condensación del agua en la ventana de una casa. 5. Sublimación en un laboratorio. 6. Ejemplo de sublimación regresiva.

36 Unidad 2. La materia

GASES

LÍQUIDOS SOLIDIFICACIÓN

CONDENSACIÓN

S U BL IMACIÓN REGRESIVA

2.2. Procesos químicos Los procesos químicos son aquellos fenómenos que cambian la estructura y propiedades de la materia. Se pueden medir y observar a simple vista y con frecuencia son procesos irreversibles. Los procesos químicos son conocidos también por el nombre de reacción o cambio químico. Se representan matemáticamente mediante una ecuación química en la que las sustancias que intervienen inicialmente se llaman reactivos y las resultantes, productos. Un ejemplo claro de proceso químico se produce en la industria alimentaria mediante las fermentaciones que ocurren en alimentos como los yogures, el pan o el queso, entre otros, a partir de la acción de microorganismos como bacterias.

Sabías que...?

El compostaje es un proceso biológico de descomposición de materia orgánica que permite obtener compost o abono natural mediante la acción de microorganismos y animales de pequeño tamaño, como las lombrices de tierra. Esta técnica favorece la práctica sostenible y ecológica de la jardinería y la agricultura. La recogida diferenciada de basura en los hogares ha mejorado considerablemente en los últimos años y cada vez son más las personas que llevan a cabo el proceso de compostaje en casa para abonar las plantas, el jardín o el huerto.

2.3 Procesos biológicos Los procesos biológicos son los fenómenos que se producen dentro de los seres vivos y que están regulados por la genética de los organismos. Entre los procesos biológicos podemos citar el crecimiento celular, la diferenciación celular, el metabolismo, los procesos fisiológicos pertenecientes a células, tejidos, órganos y organismos, la pigmentación, la reproducción, etc. Metabolismo celular CLOROPLASTO

FOTOSÍNTESIS

ENERGÍA SOLAR

La respiración celular es un proceso metabólico que realizan todos los seres vivos para poder sobrevivir.

RESPIRACIÓN CELULAR

Recuerda En los últimos años se han incrementado los procesos productivos que apuestan por una agricultura biológica, controlando la interacción de los microorganismos, animales y plantas que viven en el terreno. La intervención de las bacterias, los hongos, los ácaros y las hormigas, entre otros, es, en este sentido, de enorme importancia. Por ejemplo, participan en los ciclos de nitrógeno y azufre que permiten que las especies vegetales puedan absorber nutrientes esenciales como el potasio.

MITOCONDRIAS

ENERGÍA QUÍMICA (ATP)

Sabías que...?

Desde hace miles de años el ser humano prepara una levadura de origen natural para la elaboración de panes artesanales, la denominada masa madre. Se trata de un fermento compuesto por harina de trigo u otro cereal y agua en idénticas proporciones que se deja reposar durante varios días. La mezcla de estos ingredientes propicia la reproducción de microorganismos capaces de fermentar la masa, que luego se empleará para que el pan adquiera consistencia y volumen. Cuando mezclamos la harina con el agua y dejamos reposar la mezcla tapada, los microorganismos que se encuentran en el ambiente y la corteza de la harina comienzan a reproducirse y a alimentarse de los azúcares presentes en la masa, dando como resultado una fermentación 100 % natural. Unidad 2. La materia

3. EL LENGUAJE DE LA QUÍMICA Recuerda

3.1 Masas atómicas y moleculares A partir de la teoría atómica de Dalton, se estableció que la materia estaba compuesta por átomos y que las reacciones químicas son interacciones entre dichos átomos. Para trabajar con ellos en un laboratorio, es necesario conocer la masa atómica de cada uno de los elementos. Como el tamaño de un átomo es muy pequeño, se determinan sus masas relativas a partir de un átomo que se utiliza como patrón de referencia. Un uma (u) es la doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12. 1u = 1 m( C) 12 12

El científico británico John Dalton enunció su teoría atómica en 1808. En ella estableció que los elementos están formados por unas partículas, llamadas átomos, que no se alteran en los cambios químicos. Además, los átomos de un mismo elemento son todos iguales entre sí, y por tanto tienen la misma masa, tamaño y resto de propiedades químicas y físicas. Así, los compuestos se forman por la unión de átomos de los correspondientes elementos según una relación numérica sencilla y constante. Actualmente, se ha demostrado que esta teoría no es del todo exacta. No obstante, Dalton contribuyó enormemente a entender cómo estaba formada la materia.

1u = 1,6606 • 10-27 kg

La unidad de masa atómica nos permite determinar la masa atómica relativa de cualquier elemento químico. Para ello, se debe considerar tanto la masa de cada uno de sus isótopos como la abundancia relativa de cada uno de estos. De ahí que la masa atómica relativa de un elemento es una masa promedio de sus átomos, que representa el número de veces que dicha masa es mayor que la unidad de masa atómica. La masa atómica de un elemento es una masa relativa, comparada con la masa de un átomo de carbono-12. En el caso de un compuesto, hablaremos de masas moleculares. La masa molecular relativa de un compuesto es la suma de las masas atómicas de todos los átomos que constituyen una molécula de dicho compuesto. Esta masa molecular relativa representa el número de veces que dicha masa es mayor que la unidad de masa atómica.

La ordenación de los elementos: el Sistema Periódico A medida que se iban descubriendo nuevos elementos químicos, la comunidad científica buscaba un sistema de clasificación para ellos. A principios del siglo XIX ya se habían descubierto 55 elementos y se clasificaban en metales y no metales. Tras varios intentos de ordenamiento, la clasificación más relevante y espectacular fue la tabla ideada por el científico ruso Dimitri Mendeleiev, quien colocó los elementos químicos en orden creciente de masas atómicas, haciendo coincidir en cada fila elementos con igual valencia. Además, Mendeleiev dejó en su tabla diferentes huecos vacíos, pendientes de completar con diferentes elementos que aún no habían sido descubiertos en aquel momento. En la actualidad, el sistema periódico ordena los 118 elementos descubiertos según un orden creciente de su número atómico y en función de su configuración electrónica. El sistema periódico está formado por 7 filas o periodos y 18 columnas o grupos, que se pueden clasificar en: • Elementos representativos: formados por los grupos 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17 y 18. Algunos de estos grupos reciben nombres especiales: metales alcalinos (grupo 1), metales alcalinotérreos (grupo 2), anfígenos (grupo 16), halógenos (grupo 17) o gases nobles (grupo 18). • Metales de transición: son los grupos del 3 al 12, ambos incluidos. • Metales de transición interna: son dos series (lantánidos y actínidos) de 14 elementos cada Dimitri Mendeleiev, creador de la tabla periódica. uno. Se colocan fuera de la tabla periódica.

38 Unidad 2. La materia

Sabías que...?

El átomo de hidrógeno

A lo largo de la historia, han existido diferentes métodos para determinar la masa atómica precisa de cada isótopo de cada elemento. En 1858, el químico italiano Cannizzaro determinó la masa atómica de diferentes compuestos gaseosos basándose en la hipótesis de Avogadro y el volumen molar. Posteriormente, se desarrollaron procedimientos como las masas de combinación o la comparación de densidad de gases, que permitieron obtener valores más precisos de las masas atómicas. En la actualidad, el espectrómetro de masas es el dispositivo con mayor precisión en la determinación de masas atómicas de isótopos.

H + Inicialmente, se tomó como patrón de referencia la masa del átomo de hidrógeno, por ser el elemento químico más ligero de todos. Debido a la complejidad del átomo de hidrógeno para manejarlo, y a los pesos moleculares fraccionarios que se obtenían, se decidió cambiar el patrón de referencia. A partir de 1961, la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) acordó el uso del isótopo del carbono-12 como patrón de referencia, al que se le adjudicó la masa atómica exacta de 12 unidades de masa atómica (u).

Recuerda La tabla de elementos recibe el adjetivo de periódica porque se ordena en función de ciertas periodicidades o características de los mismos. La propiedad que determina cómo están distribuidos los electrones en torno al núcleo del átomo es la configuración electrónica.

Espectrómetro de masas en un laboratorio.

Sabías que...?

El Centro Nacional de Aceleradores (CNA) es un centro mixto perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), organismo público de investigación dependiente del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad, de la Universidad de Sevilla y de la Junta de Andalucía. Se trata de una Instalación Científico-Técnica Singular (ICTS) dedicada a la investigación interdisciplinar y por tanto abierta a usuarios externos y encuadrado dentro del área de 'Ciencia y tecnologías físicas'. Unidad 2. La materia

40 Unidad 2. La materia

1,0

Itrio

V Nb

Molibdeno

Cobalto

Níquel

Ni Cobre

Zinc

Galio

Si Ge

P As

Selenio

F Cl

4,0

20,2

Helio

Kriptón

83,8

Argón

40,0

Neón

79,9 36

35,5 18

Flúor

Bromo

79,0 35

19,0 10

Cloro

32,1 17 Azufre

74,9 34 Arsénico

16,0 9

Oxígeno

31,0 16 Fósforo

72,6 33 Germanio

14,0 8

Nitrógeno

28,1 15

Silicio

69,7 32

12,0 7

Carbono

27,0 14

Boro

10,8 6

Aluminio

65,4 31

63,5 30

58,7 29

Tecnecio

Tc* Rutenio

Ru Rodio

Rh Paladio

Pd Plata

Cadmio

Indio

Estaño

Antimonio

Telurio

Yodo

Xenón

(98) 44 101,1 45 102,9 46 106,4 47 107,9 48 112,4 49 114,8 50 118,7 51 121,8 52 127,6 53 126,9 54 131,3

Hierro

58,9 28

55,8 27

54,9 26

Símbolo

Manganeso

96,0 43

92,9 42

Niobio

52,0 25

Nombre

Cromo

Masa atómica (u) 52,0

Cromo

50,9 24

Vanadio

91,2 41

Circonio

88,9 40

Titanio

47,9 23

Número atómico (Z)

Bario

Lantano

Hf Hafnio

Ta Tántalo

W Wolframio

Renio

Os Osmio

Ir Iridio

Pt Platino

Oro

Hg Mercurio

Tl Talio

Pb Plomo

Bi Bismuto

Po Polonio

At Astato

Rn Radón

Actinio

Metales

Actínidos

Lantánidos

Radio

Francio

Db Dubnio

Sg Seaborgio

Bohrio

Bh* Hasio

Meitnerio

Darmstatio

Hs* Mt* Ds*

Rg*

Cn* Roentgenio Copernicio

Nh Nihonio

Fl* Flerovio

Mc Moscovio

Lv* Livermorio

Ts Teneso

Praseodimio Neodimio

Prometio

Pm*

Sm Samario

Eu Europio

Gd Gadolinio

Tb Terbio

Dy Disprosio

Ho Holmio

Er Erbio

Tulio

Yb Iterbio

Lu Lutecio

Np* Neptunio

U Uranio

Semimetales

Torio No metales

Pa Protactino

Cf* Californio Curio

Berkelio Americio

Am* Cm* Bk* * Elementos obtenidos artificialmente.

Plutonio

Mendelevio

Nobelio Fermio

Fm* Md* No* Es* Einstenio

Lawrencio

Lr*

90 232,0 91 231,0 92 238,0 93 (237) 94 (244) 95 (243) 96 (247) 97 (247) 98 (251) 99 (252) 100 (257) 101 (258) 102 (259) 103 (262)

Cerio

58 140,1 59 140,9 60 144,2 61 (145) 62 150,4 63 152,0 64 157,2 65 158,9 66 162,5 67 164,9 68 167,3 69 168,9 70 173,1 71 175,0

Rutherfordio

Oganesón

87 (223) 88 (226) 89 (227) 104 (261) 105 (262) 106 (266) 107 (264) 108 (270) 109 (268) 110 (271) 111 (272) 112 (285) 113 (286) 114 (289) 115 (288) 116 (291) 117 (293) 118 (294)

Cesio

55 132,9 56 137,3 57 138,9 72 178,5 73 180,9 74 183,8 75 186,2 76 190,2 77 192,2 78 195,1 79 197,0 80 200,6 81 204,4 82 207,2 83 209,0 84 (209) 85 (210) 86 (222)

Estroncio

45,0 22

Escandio

87,6 39

85,5 38

Rubidio

Calcio

40,1 21

39,1 20

Potasio

Magnesio

24,3

Sodio

23,0 12

Berilio

9,0

Litio

6,9 4

Hidrógeno

Grupo

Tabla periódica

Periodo

3.2. Número de Avogadro y concepto de mol En el trabajo de laboratorio, no se manejan cantidades de sustancia del orden del átomo o la molécula, sino otras muy superiores como, por ejemplo, el gramo. Así, de un elemento se obtiene una cantidad de gramos que sea igual al número expresado por su masa atómica (átomo-gramo). Un átomogramo de cualquier elemento presenta una cantidad constante de átomos, respectivamente. Según afirmó el físico italiano Amedeo Avogadro, las reacciones ocurren entre números enteros de moléculas. De esta manera, la relación entre moléculas de los reactivos y de los productos serán números enteros sencillos. Avogadro estableció así la siguiente hipótesis. Volúmenes iguales de gases en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen igual número de moléculas. Este número constante fue determinado por él mismo y su valor es de 6,022 x 1023. Por su descubridor, dicha cantidad se conoce como el número de Avogadro (NA). NA = 6,022 x 10 23

Amedeo Avogadro Avogadro (1776-1856), químico y físico italiano, se graduó como doctor en Derecho Canónico, si bien nunca ejerció como tal. Recapacitando sobre el descubrimiento de Charles (publicado por Gay-Lussac) de que todos los gases se dilatan en la misma proporción con la temperatura, teorizó que esto debía implicar que cualquier gas a una temperatura dada debía contener el mismo número de partículas por unidad de volumen. La ley de Avogadro permite explicar por qué los gases se combinan en proporciones simples.

Conocido el número de Avogadro, se definió el mol para una sustancia cualquiera como la cantidad de materia que contiene este número de átomos, moléculas o iones. El mol es la unidad del Sistema Internacional de la magnitud fundamental conocida como cantidad de sustancia y se representa por la letra n. Un mol es la cantidad de materia de un sistema que contiene un número de moléculas igual al número de átomos contenidos en 12 gramos de carbono -12.

Sello conmemorativo del centenario de la hipótesis de Avogadro.

Experimentamos El concepto de mol es muy parecido al de docena. Pensemos que un mol es una cantidad determinada de unidades. En el caso de la docena sucede igual, ya que se trata de 12 unidades. Sin embargo, como sabemos, no todas las docenas son iguales. ¿Tienen la misma masa una docena de tomates que una docena de lentejas? Compruébalo tú mismo con el material necesario y realiza una fotografía para reflejar tus conclusiones. Recuerda que no se debe confundir la cantidad de materia en moles con la masa de esa cantidad de materia en gramos.

Unidad 2. La materia

3.3 Otras magnitudes

Sabías que...?

El concepto de mol nos conduce a otro de gran importancia en química como es la masa molar. La masa molar de una sustancia es la masa de un mol de dicha sustancia. Su unidad en el SI es el gramo/mol. Por ejemplo, la masa molar del dióxido de carbono (CO2) es 44 gramos/mol. En esa misma cantidad de dióxido de carbono hay 6,022 x 1023 moléculas de dicho compuesto, y, por tanto, 1,8066 x 1024 átomos.

El 23 de octubre se celebra el Día Mundial del Mol.

Sabías que...?

El dalton (Da), es usado a veces como unidad de masa molar, especialmente en bioquímica, con la definición 1 Da = 1 g/mol, a pesar del hecho de que estrictamente es una constante de masa (1 Da = 1 u = 1,660 538 921(73)×10−27 kg).

Actividad resuelta 1. En el transcurso de la investigación de un nuevo perfume, ha aparecido por error una sustancia completamente tóxica en la muestra con la que se está trabajando. En su análisis se determina que esta sustancia tiene una masa molecular de 27 g/mol. El compuesto está formado por las siguientes sustancias: a) NH3 b) HCN c) H3PO4 ¿Cuál de estas sustancias sería la tóxica? Solución Para poder determinar qué sustancia es, calculamos las masas molares de cada una: a) M (NH3) = (3 x 1) + (1 x 14) = 17 g/mol. b) M (HCN) = (1 x 1) +(1 x 12) + (1 x 14) = 27 g/mol. c) M (H3PO4) = (3 x 1) + (1 x 31) + (4 x 16) = 98 g/mol. Se trata del cianuro de hidrógeno, HCN.

Cuando se realizan los cálculos en un experimento, debemos conocer y dominar la conversión tanto en unidades tan pequeñas como los átomos como unidades mucho mayores como el gramo, y viceversa. Para ello, a continuación resumimos los factores de conversión correspondientes. Factores de conversión Multiplicamos por masa molar

Gramos (m)

Mol (n)

Dividimos por masa molar

42 Unidad 2. La materia

Multiplicamos por el número de átomos de la fórmula

Multiplicamos por NA

Moléculas (N)

Dividimos por NA

Átomos Dividimos por el número de átomos de la fórmula

Actividad resuelta

Sabías que...?

2. Un recipiente contiene, según la etiqueta, dos moles de cloroformo (CHCl3). Responde a las siguientes preguntas. a) ¿Cuántas moléculas de cloroformo contiene? b) ¿Cuántos gramos por mol de cloroformo hay en su interior? c) ¿Cuántos átomos de cloro hay? Solución a) Aplicamos la fórmula de moles a moléculas N = n · NA y sustituimos: N = 2 mol CHCl3 x

6,022 x 1023 moléculas de CHCl3 = 1,2 x1024 moléculas de CHCl3 1 mol CHCl3

El cloroformo es un líquido incoloro altamente volátil, dulcemente perfumado y conocido por su uso histórico como anestésico, aunque este uso se ha ido abandonando con el tiempo debido a la aparición de sustancias más seguras. Hoy en día, el cloroformo se emplea en una gran variedad de procesos industriales, incluyendo la fabricación de productos químicos, refrigerantes y disolventes.

b) Aplicamos la fórmula de moles a gramos y despejamos la masa. n = m = " m = n x Mm Mm Para ello, sustituimos teniendo en cuenta que la masa molar del cloroformo es 119,5 g/mol. 119,5 gramos de CHCl3 = 239 gramos de CHCl3 m = 2 mol CHCl3 x mol CHCl3 c) Teniendo en cuenta que por cada molécula de cloroformo hay tres átomos de cloro: 1,2 x 1024 moléculas de CHCl3 x

3 átomos de Cl = 3,6 x 1024 átomos de Cl 1 molécula de CHCl3

Actividades 7. Se dispone de un recipiente con 2,36 gramos de amoníaco. Calcula: a) Los moles de amoniaco. b) El número de moléculas de amoníaco. c) El número de átomos de hidrógeno presentes. d) El número de átomos totales. 8. Ordena de menor a mayor las masas de las siguientes muestras: a) 7 moles de ozono (O3). b) 1,5 moles de glucosa (C6H12O6).

Recuerda El ozono (O3) presenta una gran eficacia en la desinfección contra virus, bacterias, hongos y protozoos, así como propiedades que permiten la eliminación de malos olores y contaminaciones químicas. Esto es debido a su gran poder oxidante.

c) 23 moles de amoniaco (NH3). 9. Indica razonadamente la veracidad, o no, de las siguientes frases. a) El número de moléculas varía si tenemos un mol de oxígeno (O2) o un mol de cloro (Cl2). b) Para saber la cantidad de átomos de un mol de cualquier sustancia, solo debemos multiplicar por el número de Avogadro. c) La unidad de masa atómica tiene como patrón la doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12. Unidad 2. La materia

4. LEYES PONDERALES Las leyes ponderales son un conjunto de leyes científicas que se basan en la experimentación y medición cuantitativa de la cantidad de materia que interviene en las reacciones químicas. Son las siguientes.

Ley de conservación de la masa (Lavoisier, 1787)

La experiencia en nuestra vida cotidiana parece desmentir la ley de conservación de la masa. Al quemar madera parece que desaparece materia, pero es necesario tener en cuenta los gases que se forman en su combustión.

Sabías que...?

La ley de conservación de la masa de A. Lavoisier sigue siendo sumamente importante para el desarrollo de la química cuantitativa. No obstante, hoy se sabe que esta ley no es completamente válida para todo tipo de reacciones. Por ejemplo, en las reacciones nucleares no sucede esta conservación de la masa. La diferencia de masa en estas reacciones nucleares estaría compensada con una variación de energía. Si presenta una disminución de la masa, esta se transforma en energía. En el caso contrario, si la masa aumenta, la energía se transforma en masa. Esta transformación de masa en energía fue explicada por Albert Einstein a través de la ecuación:

El químico francés Antoine L. Lavoisier (1743-1794) comprendió desde el comienzo de sus experimentos la importancia que tenían las medidas precisas. Lavoisier calentó un metal con una cierta cantidad de aire en un recipiente cerrado, quedando la superficie del metal calcinada. Observó que el conjunto, formado por recipiente, metal calcinado y aire, pesaba lo mismo que antes de producirse la calcinación. Entendió que se había producido una reacción química, una combinación del metal y el aire. A raíz de estas experiencias enunció la que podemos considerar como la primera ley de la química o ley de la conservación de la masa. En cualquier reacción química que ocurra en un sistema cerrado, la suma de las masas de las sustancias reaccionantes es igual a la suma de las masas de los productos de la reacción. En definitiva, la masa ni se crea ni se destruye, solo se conserva. Lo que nos permite afirmar que, si combinamos 1 gramo de hidrógeno con 8 gramos de oxígeno, para formar agua, la masa de agua formada es de 9 gramos. Ley de conservación de la masa

METANO

OXÍGENO

DIÓXIDO DE CARBONO

AGUA

E = m · c2

La fisión nuclear ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos más pequeños, además de algunos subproductos. Su descubrimiento se debe a Otto Hahn y Lisa Meitner. 44 Unidad 2. La materia

MASA DE REACTIVOS

MASA DEL PRODUCTO

Reacción de combustión del metano gaseoso donde se cumple la ley de conservación de la masa.

Ley de las proporciones definidas (Proust, 1799) Los éxitos de Lavoisier estimularon a la comunidad científica a investigar otros procesos que requerían efectuar medidas precisas. En este sentido, destacaron los estudios del químico francés Joseph Louis Proust (1754-1826) quien desarrolló su trabajo en España huyendo de la Revolución Francesa. En una de sus investigaciones, Proust observó la relación entre las cantidades de carbono, oxígeno y cobre que había en una muestra de carbonato de cobre. Así, demostró que cualquiera que fuera la manera en que se obtuviera un compuesto, la proporción en la que se encontraban los pesos de los diferentes elementos que contenía era siempre la misma. De este modo, enunció su ley de las proporciones definidas. Cuando se combinan químicamente dos o más elementos para formar un determinado compuesto, siempre lo hacen en una proporción fija con independencia de su estado físico y forma de obtención.

Sabías que...?

La vocación por la enseñanza de Joseph Louis Proust le llevó a establecerse en Vergara (Guipúzcua) para desempeñar la cátedra de Química en el Real Seminario Patriótico. Más tarde, cuando ya estaba de regreso en su tierra natal, volvió a cruzar los Pirineos y dio clases en Segovia y en Salamanca. Además, dirigió un laboratorio en Madrid, que fue construido por el rey Carlos IV. Casado con una compatriota, regresó a Francia. A pesar de sus importantes logros científicos, fueron años de penuria económica. Entre sus aportaciones a la química, se encuentra además de la ley de proporciones definidas el descubrimiento de la glucosa.

Por ejemplo, el hidrógeno y el oxígeno cuando se unen para formar agua, siempre reaccionan en la proporción de 1 g de hidrógeno con 8 g de oxígeno (o 2 g de hidrógeno con 16 de oxígeno; o 0,5 g de hidrógeno con 4 de oxígeno). Esta proporción no depende de la forma en que tenga lugar la reacción. Recuerda Durante milenios la idea de que toda la materia está hecha de pequeños e indivisibles trozos llamados átomos ha rondado por la cabeza de quienes investigaban la naturaleza. Sin embargo, hubo que esperar al siglo XX para obtener una confirmación experimental sin ningún género de dudas.

Actividad resuelta 3. En la formación de bromuro de potasio, la reacción es la siguiente: Br2 + 2 K * 2 KBr Calcula qué cantidad de potasio se requerirá para combinarse con 50 gramos de bromo. Solución Primero, calculamos las masas molares de cada sustancia: M (Br2) = 2 x 79,9 = 159,8 g/mol. M (K) = 1 x 39,1 = 39,1 g/mol. M (KBr) = (1 x 39,1) + (1 x 79,9) = 119 g/mol. Como la relación entre el potasio y el bromo es 2:1, tenemos: 50g Br2 159,8g Br2 = 2x39,1 g K x g de K Donde se obtiene que la cantidad de potasio que se requiere es 24,47 gramos. Aplicando la ley de conservación de la masa, si tenemos 50 gramos de Br2 y se han necesitado 24,47 gramos K, se habrán producido 74,47 gramos de KBr. Unidad 2. La materia

Ley de las proporciones múltiples (Dalton, 1803)

Sabías que...?

En los gases, es más fácil medir el volumen que medir su masa. Por ello, las relaciones de los gases en las reacciones químicas se determinan en función de sus volúmenes medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura. Gay-Lussac encontró que un volumen de oxigeno se combina con 2 volúmenes de hidrógeno para dar dos volúmenes de vapor de agua, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura. A raíz de estos estudios, Gay-Lussac enunció en 1808 la ley de los volúmenes de combinación: en cualquier reacción química, los volúmenes de las sustancias gaseosas que en ella intervienen, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, están en una relación de números enteros sencillos.

Mientras que Lavoisier y Proust elaboraron sus leyes a partir de la experimentación, John Dalton (1766-1844) enunció la ley de las proporciones múltiples apoyándose en su hipótesis atómica. Su posterior comprobación experimental constituyó un gran respaldo a sus tesis iniciales. Dalton comprobó que algunos elementos se combinaban en más de una proporción con una cantidad fija de otro para originar compuestos distintos. De esta manera, Dalton enunció su ley de las proporciones múltiples. Las cantidades de un mismo elemento que se combinan con una cantidad fija de otro para formar distintos compuestos guardan entre sí una relación de números enteros y sencillos. Por ejemplo, 1 gramo de oxígeno reacciona con 0,375 gramos de carbono para formar dióxido de carbono. Pero, cambiando las condiciones de la reacción, 1 gramo de oxígeno reacciona con 0,75 gramos de carbono y obtenemos monóxido de carbono. Si dividimos las cantidades de carbono entre sí 0,75/0,375 = 2, están en la proporción 2:1 (números enteros y sencillos). Ley de las proporciones múltiples para el carbono con oxígeno C C

+ O

2 C + O2 C

1g C: 1,33 g O

2 CO

+ O

C + O2

1g C: 2,66 g O

CO2

Actividades 10. El cloro molecular reacciona con el hidrógeno molecular, transformándose en cloruro de hidrógeno (Cl2 + H2 * 2 HCl). Si se han obtenido 1,095 kilogramos de cloruro de hidrógeno a partir de 30 gramos de hidrógeno, ¿cuántos gramos de cloro se han utilizado? ¿En función de qué ley ponderal justificas tu respuesta? 11. Elabora un pequeño resumen sobre la trayectoria vital y académica de Lavoisier. Tras ser guillotinado en 1794, el científico italiano Lagrange dijo de él: “Ha bastado un instante para cortarle la cabeza, pero Francia necesitará un siglo para que aparezca otra que se le pueda comparar”. Reflexiona sobre este comentario.

46 Unidad 2. La materia

12. Se sintetiza óxido de calcio (CaO) con distintas cantidades de calcio y oxígeno, tal y como se indica en la siguiente tabla: Experimento 1 Experimento 2 Experimento 3 Calcio (g)

3,2

Oxígeno (g)

1,28

a) Justifica que se cumple la ley de las proporciones definidas. b) ¿Qué cantidad de óxido de calcio se obtendría en cada experimento? c) ¿Cuánta cantidad de oxígeno se necesitaría para reaccionar con 120 gramos de calcio?

Competencias clave

Margarita Salas, referente de la ciencia española “Margarita Salas es, sin duda, una de las científicas más relevantes del siglo XX, y uno de los referentes femeninos más señalados. Ha dado la casualidad de que el 7 de noviembre de 2019, (el mismo día del nacimiento de Marie Curie), Margarita Salas fallecía a los 80 años. Con su marcha, se produce una pérdida irreparable para la ciencia a nivel nacional e internacional. Dedicó toda su vida a la investigación. Nació el 30 de noviembre de 1938 en Canero, Asturias. Su vocación científica probablemente estuvo influida por su padre, que era médico. A los 16 años se decidió a ingresar en la Facultad de Químicas, y se trasladó a Madrid. Allí conoció al Premio Nobel de Medicina Severo Ochoa, célebre científico que constituyó la principal inspiración para su carrera, y que la encaminó hacia la bioquímica. Fue una estudiante brillante. Se licenció en Ciencias Químicas por la Universidad Complutense de Madrid en 1960 con la calificación de Sobresaliente. Tres años más tarde, obtuvo el doctorado en Ciencias por la Universidad Complutense de Madrid con la calificación de Sobresaliente Cum Laude. En 1964 viajó a Nueva York, en cuya universidad realizó su tesis postdoctoral Dirección de lectura del mensaje genético y mecanismos de iniciación de la biosíntesis de proteínas bajo la tutela del propio Ochoa.

¿Qué competencias vamos a trabajar? • Comunicación lingüística. • Competencias sociales y cívicas. • Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología. • Aprender a aprender.

Tareas propuestas a) ¿Cuáles fueron los principales logros en la larga trayectoria científica de Margarita Salas?

Margarita Salas patentó entre 1967 y 1977 el método del ADN polimerasa phi29, que permite amplificar millones de veces el ADN para poder ser analizado. Esta patente sigue siendo la más rentable que ha presentado el CSIC.

b) ¿Qué usos en ciencia tiene la técnica patentada por esta científica entre los años sesenta y setenta? ¿Por qué es tan relevante?

Desde 2012, Margarita Salas ejerció como profesora Ad Honorem vinculada al Consejo Superior de Investigaciones Científicas, en el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa. Margarita Salas siempre reivindicó la búsqueda y la divulgación del conocimiento”.

c) ¿Qué otra mujer científica aparece reflejada en el texto? Investigad en grupo por qué se le recuerda en la historia de la ciencia.

https://www.muyinteresante.es Unidad 2. La materia

5. LAS DISOLUCIONES 5.1. Concepto y componentes de una disolución Las disoluciones son mezclas homogéneas de dos o más sustancias donde cualquier porción que se tome va a presentar la misma composición y propiedades. Las disoluciones son de uso muy frecuente en el laboratorio. Su gran importancia radica en que muchas reacciones tan solo se producen si los reactivos están disueltos. Dentro de una disolución, podemos distinguir dos tipos de componentes: En los mares y océanos, las mayores disoluciones líquidas de la Tierra, se encuentran grandes cantidades de sustancias disueltas. La más abundante es el cloruro de sodio.

* Soluto: componente que se encuentra en menor proporción o bien

que ha cambiado su estado físico en la disolución.

* Disolvente: componente que se encuentra en mayor proporción o

bien que conserva su estado físico en la disolución.

Clasificación de las disoluciones atendiendo al estado del soluto y del disolvente

Sabías que...?

Las disoluciones más frecuentes son aquellas en las que el disolvente es agua. Se trata, por tanto, de disoluciones acuosas. Una bebida refrescante es una disolución cuyo disolvente es agua que lleva disueltos azúcares, diversas sustancias para darle sabor (acidez entre otros), estabilidad y, si la bebida es gaseosa, dióxido de carbono.

Disolvente

Gas

Líquido

Sólido

Soluto

Disolución

Ejemplo

Gas

Aire

Líquido

Gas

Nubes

Sólido

Gas

Polvo del aire

Gas

Líquido

Refrescos, oxígeno disuelto en el agua

Líquido

Vinos, licores

Sólido

Líquido

Agua de mar

Gas

Sólido

Gas absorbido sobre metal

Líquido

Sólido

Amalgamas (empastes dentales)

Sólido

Aleaciones (bronce, latón, acero, etc.)

5.2. La concentración y sus unidades de medida La concentración de una disolución nos indica la proporción en la que se encuentran los componentes de dicha disolución. A la hora de trabajar experimentalmente, se puede expresar la concentración de una disolución de distintas formas. Tomando una disolución de un soluto A en un disolvente B, las relaciones estequiométricas que se suelen utilizar son: * Porcentaje en masa. Para su cálculo, es necesario que ambas masas

Una disolución con diferentes cantidades de soluto proporciona una concentración diferente en el disolvente que se aprecia en las diferentes tonalidades de la mezcla. 48 Unidad 2. La materia

se encuentren en la misma unidad. También se puede calcular el porcentaje en masa del disolvente B. Habitualmente, este porcentaje en masa se suele denominar riqueza en el componente considerado. masa de A % en masa de A = · 100 masa total de la disolución

* Porcentaje en volumen. Igual que antes, podemos hablar también

del porcentaje en volumen para el disolvente B. Es importante recordar que el volumen de cada una de las sustancias y de la disolución se debe expresar en las mismas unidades. % en volumen de A =

volumen de A · 100 volumen total de la disolución

* Concentración en gramos/litro. No se debe confundir dicha con-

centración con otra magnitud muy parecida como es la densidad. Concentración en

g gramos de A = L volumen total de la disolución

La densidad viene definida por: Densidad = masa de la disolución volumen de la disolución * Molaridad. La molaridad se representa con el símbolo M, y sus uni-

dades son moles/litros. Habitualmente, se establece para las disoluciones la molaridad con respecto al soluto. Así, cuando decimos que preparamos una disolución 0,5 M de carbonato de sodio, nos estamos refiriendo a una mezcla homogénea que contiene 0,5 moles de Na2CO3 por cada litro de disolución. La molaridad es una unidad de concentración que depende de la temperatura. moles de A Molaridad = litros de la disolución

La molaridad es la manera más cotidiana de indicar la concentración de una disolución. Existe una relación sencilla entre la concentración molar, los moles de soluto y el volumen de la disolución en litros. A partir de esta relación podemos hallar la cantidad de sustancia de soluto que hay en un determinado volumen de disolución y calcular el número de moléculas. Moles de soluto = molaridad x volumen de la disolución

Las estalactitas y estalagmitas son resultado del proceso de disolución y precipitación posterior del carbonato de calcio con el agua de lluvia. Estas se observan claramente en las cuevas de la Gruta de las Maravillas en Aracena (Sierra de Huelva).

Actividad resuelta 4. Se disuelven 40 gramos de hidróxido de calcio en agua, hasta obtener un volumen de 100 cm3. Calcular la molaridad de la disolución. Masas atómicas: Ca=20; O=16; H=1. Solución Para obtener la molaridad, debemos aplicar su fórmula. Para ello, necesitamos calcular primero la masa molar del Ca(OH)2. M (Ca (OH)2) = (1x40) + (2x16) + (2x1)= 74g/mol

Calculamos los moles que existen en 40 gramos de hidróxido de calcio mediante:

1 mol 1 mol/L

A su vez, cuando a una disolución le añadimos más cantidad de disolvente, no cambiará la cantidad de moles de soluto. Este proceso se denomina dilución y en él podemos establecer la siguiente relación matemática entre los volúmenes y concentraciones antes y después: M1 x V1 = M2 x V2

m 40 gramos de Ca (OH)2 = " n= = Mm 74 g / mol

0,54 moles de Ca (OH)2 Aplicamos la fórmula de la molaridad. M=

moles de soluto = Volumen de la disolución

0,54 moles de Ca (OH)2 = 5,4 M 0,1L Unidad 2. La materia

Sabías que...?

Cuando se añade un soluto a un disolvente, se modifican algunas de las propiedades del propio disolvente. Entre estas propiedades, destacan la densidad, la presión de vapor, el punto de fusión o el punto de ebullición. Al disolver una sal o cualquier otro soluto sólido en un disolvente líquido, se aumenta la densidad sin modificar prácticamente el volumen. Además, dicha adición produce una disminución de la presión de vapor, y como consecuencia un aumento del punto de ebullición y una disminución del punto de fusión del disolvente puro. Este fenómeno se utiliza principalmente para evitar la formación de placas de hielos o agilizar la fusión de la nieve en las carreteras. Normalmente se usa cloruro de sodio o cloruro de calcio. La sal, que tiene un punto de congelación (-21º) inferior al agua (0º), desprende calor al entrar en contacto con el hielo, favoreciendo la formación de una mezcla de agua y sal. De esta forma, es bastante improbable que se formen placas de hielo sobre las carreteras, salvo que se alcancen temperaturas inferiores a -21º.

* Molalidad. La molalidad se representa con el símbolo m. La masa del disol-

vente debe ser expresada siempre en kilogramos. Así, 0,2 m de una disolución acuosa de hidróxido de sodio significa que hay 0,2 mol de hidróxido de sodio por cada kilogramo de agua. La molalidad no cambia con la temperatura, pero es complicado determinarla experimentalmente. Moles de A Molalidad = Kilogramos de disolvente

* Fracción molar de A.

Moles de A X (A) = Moles de A = Moles totales Moles de A + Moles de B De la misma manera, podríamos referirnos a la fracción molar del disolvente B. Siempre se cumple que: X(A) + X(B) =1

Actividad resuelta 5. Se tiene una disolución acuosa de cloruro de litio al 35 % de riqueza y con una densidad de 1,03 g/mL. Calcula su concentración en molaridad, molalidad y fracción molar. Masas atómicas: Cl=35,5; Li=6,9 Solución Calculamos la molaridad, teniendo en cuenta que: 1,030 g D 1000 mL D 1030 g D · = mL D 1LD LD Entonces, calculamos la molaridad a partir del factor de conversión. 1,030 gD 35 g LiCl 1 mol LiCl = 8,5 M · · 100 g 42,4 g LiCl LD

Las disoluciones que se usan como anticongelantes en los coches tienen un punto de fusión menor que el del agua.

Actividades 13. En un laboratorio se dispone de una disolución comercial al 70 % de ácido sulfúrico, cuya densidad es 1,15 g/mL. A partir de ella se quiere preparar 350 mL de otra disolución 1,2 M. ¿Cuántos mL han de tomarse de la disolución comercial? 14. Determina las cantidades de ácido clorhídrico al 70 % y al 30 % que se han de mezclar para obtener una cantidad de 2,5 kg de ácido clorhídrico al 45 %. 50 Unidad 2. La materia

La molalidad se calcula a partir de la riqueza. Un 35 % indica que hay 35 gramos de LiCl y 65 gramos de H2O. Entonces: 1 mol LiCl 35 g LiCl · = 0,59 mol LiCl 42,4 g LiCl 65 g H2O ·

1 kg H2O = 0,65 kg H2O 1000 g H2O

Se aplica la fórmula de molalidad: mol LiCl 0,59 mol LiCl m= = = 9,07 m kg de H2O 0,065 kg H2 O En cambio, para la fracción molar, se parte de la riqueza. Un 35 % indica que hay 35 gramos de LiCl y 65 gramos de H2O. Se pasan estas cantidades a moles y por tanto: 1 mol LiCl 25 g LiCl · = 0,59 mol LiCl 42,4 g LiCl 65 g H2O ·

1 kg H2O = 3,61 kg H2O 18 g H2O

Se aplica la fórmula de fracción molar de soluto. XS =

n LiCl 0,59 = 0,14 " XS = nLiCl + nH2O 0,59 + 3,61

5.3. Solubilidad y precipitación Para preparar una disolución, es necesario añadir el soluto y removerlo. Llegará un instante en que no se pueda disolver más soluto y cualquier cantidad que vertamos se quedará precipitada en el fondo del recipiente. Se llama solubilidad de una sustancia a la cantidad máxima de dicha sustancia que puede disolverse en una cantidad fija de disolvente a una temperatura determinada. Dependiendo de la proporción en que se encuentren el soluto y el disolvente dentro de una disolución, podemos clasificarlas en: * Disolución diluida: cuando la proporción de soluto en el disolvente

es pequeña, en relación con su solubilidad a dicha temperatura.

* Disolución concentrada: cuando la proporción de soluto es próxima

a la solubilidad a dicha temperatura.

En un laboratorio, los agitadores magnéticos son instrumentos que facilitan la solubilidad de la sustancia mediante una agitación y un aumento de la temperatura.

* Disolución saturada: cuando la proporción de soluto es igual a la

solubilidad, es decir, es la máxima posible a dicha temperatura.

* Disolución sobresaturada: cuando la proporción de soluto es mayor

que en la saturada.

Paso de una disolución diluida a una saturada soluto

soluto

agua

solución diluída

solución concentrada

solución saturada

Así, la solubilidad de una sustancia depende de varios factores, como son:

g La polaridad tanto del soluto como del disolvente. g La temperatura. g La presión.

Recuerda La polaridad es la propiedad que tienen los agentes físicos de acumularse en los polos de un cuerpo.

Sabías que...? Existen sustancias químicas que se disuelven muy poco o nada en un determinado disolvente y mucho en otros. Por ello, se establece que una sustancia es insoluble en un disolvente concreto si disuelve menos de 0,01 mol/L. En cambio, son solubles en un determinado disolvente cuando es capaz de disolver una cantidad superior a 0,1 mol/L. Alcano insoluble en agua. Unidad 2. La materia

Sabías que...?

A la hora de disolver una sustancia, estas se disuelven mejor en disolventes de naturaleza similar a la del soluto. De otro lado, generalmente, la solubilidad de los gases suele disminuir al incrementarse la temperatura. Sin embargo, la solubilidad de los sólidos y de los líquidos no sigue una pauta general. Existen sustancias sólidas en las que, con un aumento de temperatura, se provoca un aumento de su solubilidad. En cambio, existen otras sustancias, como la sal común, cuya solubilidad apenas varía con la temperatura. La solubilidad según los estados de la materia

• Únicamente alrededor del 1,6% del agua sobre la Tierra es dulce. La mayoría de ella está estancada en la nieve y el hielo de los polos y en las cimas de las montañas más altas, lo que la hace inútil para los seres vivos. • El agua es la única sustancia presente sobre la Tierra, en cantidad, en formas sólida, líquida y gaseosa. Hay océanos llenos de agua líquida, hay casquetes polares de hielo y hay vapor de agua en la atmósfera. • El punto de ebullición del agua varía de acuerdo con la presión del aire. Al nivel del mar, el agua hierve a 1OO° C, pero el agua bajo presión hierve a temperaturas más altas. Este principio de aumentar la presión para elevar el punto de ebullición, y propiciar así un cocimiento más rápido, es la base de la olla a presión.

La solubilidad de los sólidos y de los líquidos no varía con la presión. Por el contrario, la solubilidad de los gases crece al aumentar la presión parcial del gas. Este efecto puede observarse en las bebidas gaseosas, como el agua con gas. Las burbujas aparecen justo al abrir la botella porque se produce una disminución de la presión del dióxido de carbono. Esta reducción de la presión provoca que la solubilidad del gas disminuya y su exceso se desprenda en forma de burbujas.

5.4. Preparación de diferentes disoluciones A la hora de preparar diferentes disoluciones, distinguiremos dos tipos según el estado de agregación del soluto.

Preparación de disoluciones a partir de solutos en estado sólido Queremos preparar 500 mL de una disolución 0,250 M de hidróxido de sodio. Los pasos que se deben seguir son: 1) Debemos calcular la cantidad de soluto necesario. En nuestro caso: 0,250 M =

moles de NaOH 0,5 L

Moles de NaOH = 0,25 mol · 0,5L = 0,125 moles de NaOH L Como la masa molar del NaOH es 40 g/mol, podemos conocer la cantidad equivalente en gramos que necesitamos pesar. 0,125 mol NaOH ·

Material para preparar una disolución acuosa de hidróxido de sodio. 52 Unidad 2. La materia

40g NaOH = 5 gramos de NaOH 1 mol NaOH

Si el hidróxido de sodio tuviera impurezas, deberíamos calcular la cantidad necesaria de hidróxido de sodio a partir de su riqueza.

2) Se enciende la balanza. Recuerda que los reactivos sólidos nunca deben ponerse directamente sobre el platillo. A continuación, colocamos un vidrio de reloj encima de la balanza y taramos. 3) Cogemos el frasco del reactivo deseado. Tomamos con una espátula la cantidad de producto deseado sobre el vidrio de reloj. En el caso de pasarnos, nunca se devolverá el sobrante al frasco del reactivo para evitar su contaminación. 4) Cogemos un vaso de precipitado de 100 mL y vertemos en él previamente una pequeña cantidad de agua. Echamos sobre el agua los 5 gramos de NaOH, evitando que se queden restos en el vidrio de reloj. Removemos con una varilla hasta conseguir que todo el NaOH esté disuelto. 5) Tomamos un matraz aforado de 500 mL y vertimos en él el contenido del vaso de precipitado. Limpiamos el vaso de precipitado con agua destilada y vertemos de nuevo el contenido en el matraz aforado. Con cuidado, completamos con agua hasta enrasar en la marca de 500 mL. 1

Recuerda Antes de realizar cualquier tarea, deben reunirse los productos y materiales necesarios y utilizarlos según el procedimiento de trabajo establecido. Las operaciones deben ejecutarse de modo seguro, siguiendo las instrucciones de forma responsable.

1. Los reactivos sólidos no se colocan directamente sobre el platillo de la balanza porque se podría contaminar el sólido o deteriorar el plato. 2. Se debe tomar el reactivo sólido con una espátula y depositarlo poco a poco en el vidrio de reloj hasta alcanzar la cantidad deseada. 3. La agitación manual o magnética favorece la solubilidad. 4. El matraz aforado se emplea como material volumétrico.

Unidad 2. La materia

Preparación de disoluciones por dilución Cuando el soluto es líquido, se obtienen dichas disoluciones a partir de disoluciones líquidas más concentradas. Este procedimiento es más fácil, ya que medir el volumen tiene mayor grado de precisión que pesar la cantidad necesaria para preparar una disolución concreta. Para ello, los frascos de reactivo líquido concentrado suelen presentar la densidad y riqueza con la que poder obtener la molaridad de la disolución. Por ejemplo, queremos preparar 500 mL de una disolución de ácido sulfúrico 0,5 M. Para ello: 1) Debemos calcular el volumen de soluto necesario. Primero calculamos el número de moles necesarios para los 500 mL (0,5 M de ácido sulfúrico). Moles de H2SO4 = Molaridad · Volumen disolución Por tanto: Moles de H2SO4 = 0,5 M · 0,5 L = 0,25 moles de H2SO4 Bote de ácido sulfúrico comercial con la información necesaria en la etiqueta.

Como la disolución del frasco concentrado nos indica que presenta una molaridad 18,54 M, hallamos el volumen que debemos extraer: Volumen =

moles de H2SO4 0,25 moles = 0,013L de disolución "Volumen Volumen = Molaridad mol 18,54 L

2) Cogemos una pipeta limpia de 20 mL y extraemos del frasco un volumen de 13 mL de la disolución concentrada de H2SO4. La extracción la realizamos con una pera de goma, nunca con la boca.

Debe utilizarse siempre una pera para la succión en la pipeta.

3) Se trasvasan estos 13 mL a un vaso de precipitado al que previamente hemos añadido una pequeña cantidad de agua (100 mL). Se debe añadir primero agua al vaso de precipitado y después el ácido, nunca al revés, debido a su alta reactividad y por su desprendimiento de energía térmica. 4) A continuación, añadimos poco a poco 100 mL de agua destilada al vaso de precipitado. 5) Vertemos el contenido del vaso de precipitado en un matraz aforado de 500 mL mediante un embudo. Enrasamos con agua hasta los 500 mL.

Actividades

El menisco (la superficie libre, cóncava o convexa, del líquido contenido en un tubo estrecho) debe estar en la línea del volumen que se quiere medir en un matraz aforado y en una probeta. 54 Unidad 2. La materia

15. A 20 ºC, la solubilidad del hidrogenocarbonato de sodio, comúnmente conocido como bicarbonato, es de 960 gramos de NaHCO3 por litro de agua. ¿Cómo se podría disolver más cantidad de bicarbonato de sodio en un litro de agua? 16. ¿Por qué no debemos devolver el sobrante de un reactivo que no utilicemos a su frasco de origen?

https://www.uv.es/quimicajmol/quimica3d/nuevas.html. Este interesante enlace te permitirá conocer mejor las importantes diferencias que existen entre los procesos físicos y los químicos.

N a ve

https://naukas.com/2018/11/23/la-tabla-periodica-de-las-cientificas/. Este enlace reconoce la labor de muchas de las mujeres científicas que han existido a lo largo de la historia. Entre otras informaciones curiosas y llamativas, contiene una tabla periódica en la que cada símbolo de un elemento se relaciona con las iniciales de una de ellas. http://encina.pntic.mec.es/jsaf0002/p31.htm. Con este enlace podrás ampliar conocimientos y detalles sobre las leyes ponderales y volumétricas que se han desarrollado en el ámbito científico como la ley de conservación de la masa, la ley de las proporciones definidas, la ley de las proporciones múltiples, la ley de las proporciones recíprocas o la ley de los volúmenes de combinación.

Sabías que...?

Más del 90 % de las reacciones químicas ocurren en disoluciones y más del 95 % de las reacciones químicas que ocurren en disoluciones se dan en soluciones acuosas. El estudio de las soluciones es muy importante, debido a sus múltiples usos en la industria, en el hogar y en los seres vivos. Por ejemplo, la mayoría de reacciones químicas se llevan a cabo en disolución, y muchas sustancias y sueros que se administran a los pacientes en centros sanitarios son soluciones.

https://www.quimica.es/herramientas/ Empleando esta web podrás calcular fácilmente las masas moleculares de los compuestos. También encontrarás información sobre la tabla periódica: historia, descubrimiento de los elementos, vídeos, etc).

Ahora te toca a ti... La industria farmacéutica es un sector empresarial que genera un gran número de empleos al año en España. Imagina que finalizas el Ciclo Formativo de Grado Medio de Técnico en Farmacia y te planteas establecer, junto a varios compañeros y compañeras, vuestra propia farmacia para ejercer la profesión. Entre las tareas que debéis realizar figuran la de organizar y ordenar medicamentos, elaborar preparados de medicamentos (bajo supervisión de un facultativo), fomentar los hábitos de vida saludable, obtener medidas de peso, altura, tensión arterial, etc. Para ello, podéis traer de casa diferentes cajas vacías de medicamentos y ordenarlas atendiendo por ejemplo a la función que tenga cada uno, elaborar carteles que fomenten los hábitos saludables, controlar el peso y la altura de familiares y amigos o incluso elaborar algún medicamento sencillo. Finalmente, recoged en un pequeño dossier todas las actividades realizadas y, con ellas, componed una hoja de ruta lo más real posible con vistas al establecimiento de vuestra propia farmacia.

Unidad 2. La materia

Esquema de la unidad Se define como todo aquello que posee una masa y ocupa un espacio, o lo que es lo mismo, tiene un volumen.

Se clasifica en

Pueden sufrir procesos

Sustancia química

Materia que tiene una composición invariable y definida. Son elementos y compuestos.

Mezcla

Formada por dos o más elementos o compuestos en proporciones variables. Son homogéneas o heterogéneas.

Biológicos

Crecimiento celular, metabolismo, reproducción, diferenciación.

Físicos

- Condensación. - Solidificación. - Vaporización.

Químicos

Medición de magnitudes como gramos, moles, moléculas...

LA MATERIA

- Fusión. - Sublimación. - Sublimación regresiva.

Ley de conservación de la masa.

Cumple las leyes ponderales

Ley de las proporciones definidas. Ley de las proporciones múltiples. Mezclas homogéneas de dos o más sustancias en las que cualquier porción que se tome va a presentar la misma composición y propiedades. Se distinguen dos componentes

Se puede presentar como disoluciones

Soluto

Disolvente

Según sus proporciones será: - Diluida. - Concentrada. - Saturada. Su concentración se suele expresar en molaridad, molalidad, fracción molar, porcentaje en peso y porcentaje en volumen.

Ideas clave de la unidad J La materia es todo aquello que posee una masa y tiene un volumen.

J Los elementos y compuestos son sustancias con composición química invariable.

J La materia puede sufrir transformaciones que van acompañadas de un desprendimiento o absorción de energía.

J La unidad de masa atómica (u) es la doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12.

J La materia ni se crea ni se destruye, se conserva. J Una disolución es una mezcla homogénea en la que cualquier porción que se tome va a presentar la misma composición y propiedades.

J Una disolución está formada por uno o varios solutos que se encuentran disueltos en un disolvente.

J Existen diferentes formas de medir la concentración de una disolución. La más común en el laboratorio es la molaridad.

J El mol es la unidad de cantidad de sustancia de un sis-

J La solubilidad es la cantidad máxima de una sustancia

tema que contiene un número de entidades igual al número de Avogadro.

que se puede disolver en una cantidad fija de un disolvente a una temperatura determinada.

56 Unidad 2. La materia

Actividades de consolidación 1. Define los siguientes términos en tu cuaderno: materia, elemento, compuesto, mezcla, reacción química, mol, disolución, soluto, disolvente y molaridad.

8. En un recipiente cerrado se encuentran 4,2 gramos de nitrógeno molecular. Calcula el número de: a) Moles de nitrógeno gaseoso.

Epígrafe 1: ¿Qué es la materia?

b) Moléculas de nitrógeno.

2. Indica en tu cuaderno si estas sustancias son elementos o compuestos:

c) Átomos presentes en el recipiente.

a) Helio.

d) Acero.

b) Ozono.

e) Cuarzo.

c) Amoniaco.

f) Diamante.

9. Justifica si la ley de conservación de la masa establecida por Lavoisier se cumple en las experiencias diarias. ¿Y en todos los procesos químicos posibles?

3. Indica si las siguientes imágenes son mezclas homogéneas o heterogéneas. a

Epígrafe 4: Leyes ponderales

Epígrafe 2: Técnicas de experimentación en física, química y biología 4. ¿Qué tienen en común y en qué se diferencian los procesos físicos, químicos y biológicos? 5. Indica en tu cuaderno si los siguientes ejemplos constituyen procesos físicos, químicos, biológicos o una combinación de ellos. Justifica en cada caso tu respuesta: a) Evaporación de un perfume. b) Fotosíntesis en las plantas. c) Crecimiento de un bebé. d) Formación de escarcha en una hoja. e) Fermentación del yogur. f) Respiración celular.

Epígrafe 3: El lenguaje de la química 6. Calcula la masa molar de: a) Trinitrotolueno (C6H3N3O6). b) Ácido acético (CH3COOH). c) Ácido fosfórico (H3PO4). d) Trióxido de azufre (SO3). 7. Justifica la veracidad o falsedad de los siguientes enunciados: a) En un mol de carbonato de sodio hay 1,8 x 1024 átomos de sodio. b) Un mol de hierro en cualquier condición de presión y temperatura presenta 6,022 x 1023 moléculas. c) Un mol de hidrógeno gaseoso tiene una masa de 1 gramo.

10. Completa en tu cuaderno la siguiente tabla en la que aparecen las masas en gramos del aluminio y del oxigeno, obtenidas a partir de la bauxita pura (óxido de aluminio). Aluminio

54 g

Oxígeno

48 g

Óxido de aluminio

70 g

18 g 72 g

132,2g

24 g

153 g

En tu cu ad er no

¿Qué ley ponderal se ha utilizado? 11. Cuando reaccionan 8 g de oxígeno con 1 gramo de hidrógeno se forman 9 g de agua. Calcula la cantidad de oxígeno que reaccionará con 44 g de hidrógeno. ¿Cuántos gramos de agua se formarán?

Epígrafe 5: Las disoluciones 12. ¿Qué significa el que una disolución sea 0,75 M de ácido perclórico? 13. Una vez alcanzado una disolución saturada de una sustancia, ¿cómo se podría conseguir disolver más cantidad de soluto en el disolvente? 14. Se quiere preparar un matraz de 500 cm3 de una disolución 0,75 M de KOH. ¿Cuántos gramos de KOH necesitarías? 15. En una planta de desalinización de agua en el mar Muerto se obtienen 950 gramos de sal a partir de 3 kg de agua salada. ¿Cuál es la riqueza en sal de esta masa de agua? 16. Indica en tu cuaderno el estado en que se encuentran los disolventes y solutos de las siguientes disoluciones: vinagre, bronce, soldadura, lejía, leche, aire húmedo, gasolina, café azucarado, refresco gaseoso, latón y salmuera. 17. Disponemos de un ácido sulfúrico comercial del 90 % de riqueza y densidad 1,94 g/cm3. Calcula el volumen de ácido comercial que debe extraerse para preparar 150 cm3 de una disolución 0,4 M de dicho ácido. Unidad 2. La materia

Actividad

práctica

El almíbar: un dulce casero con mucha historia Cualquier proceso de fabricación dentro de la industria agroalimentaria debe conseguir una máxima calidad del producto y de una manera rentable. En el caso de las frutas, una forma de alcanzar este objetivo es mediante la conservación en almíbar.

Preparación de melocotón en almíbar Según la normativa vigente, en ningún caso se deben utilizar edulcorantes artificiales y se debe obtener siempre un producto con un mínimo de 14º Brix. Estas unidades determinan el porcentaje total de azúcar disuelta en el líquido. Un almíbar de 14° Brix contiene 14 gramos de sólido disuelto en 100 gramos de la disolución total.

2) Se agita constantemente hasta que se forme una mezcla homogénea sin grumos. En este momento, se debe corregir el pH de la mezcla (es necesario que esté en torno a 3-4). Se adiciona con una pipeta Pasteur pequeñas cantidades de la disolución saturada de ácido cítrico hasta alcanzar el pH deseado.

6 Ingredientes

3) Una vez alcanzado este pH, se añaden 0,5 gramos del conservante (benzoato de sodio o sorbato de potasio). Se calienta la disolución lentamente hasta alcanzar una temperatura en torno a los 90-95 ºC. Se mantiene a dicha temperatura hasta que la mezcla se haya vuelto transparente. En ese momento, se retira del calor y se deja reposar unos 20 minutos antes de su tamizado.

• • • • • •

Agua destilada. Azúcar blanco. Solución saturada de ácido cítrico. Carboximetilcelulosa (CMC). Hipoclorito de sodio. Sorbato de potasio o benzoato de sodio.

6 Materiales • • • • • • • • • • •

4) Los melocotones seleccionados no deben presentar signos de deterioro u oxidación. Lavarlo con agua potable y desinfectarlo sumergiéndolo en una solución de hipoclorito de sodio a 100 ppm durante unos 10 a 15 minutos.

Frascos de vidrio con sus tapas. Balanza analítica. Cuchillos. Ollas con chaqueta de vapor. Vasos de precipitado. Embudo. Pipetas. Termómetro. Papel indicador de pH o pH-metro. Paletas. Coladores.

5) Se pelan los melocotones, se desprenden del hueso y se vuelven a lavar. Se introduce la fruta pelada y lavada en una solución de ácido cítrico con pH 3,5 para neutralizar los posibles restos de hipoclorito de sodio. Trocear a gusto.

6 Procedimiento

6) Meter los melocotones en agua caliente o en una solución de ácido ascórbico para ablandarlos, inhibir las enzimas y estabilizar el color y el aroma.

1) Se pesan 252 gramos de azúcar blanco. Se añade esta cantidad de azúcar a un recipiente que contenga un litro de agua destilada. Conforme se va añadiendo el azúcar, adicionar a la vez 1,8 gramos del espesante carboxilmetilcelulosa.

7) Añadir en una olla un 70 % en peso de la fruta y un 30 % de almíbar. Cocer durante unos 5-10 minutos para finalizar el ablandamiento de la fruta y la eliminación de carga microbiana. Finalmente, envasar en frascos de vidrio, cubiertos con el almíbar caliente.

Tareas propuestas 1) ¿Cuáles son los orígenes históricos del almíbar?

3) ¿Por qué añadimos ácido cítrico al almíbar?

2) ¿En qué consisten los grados Brix?

4) ¿Aconsejarías un consumo frecuente de este alimento?

58 Unidad 2. La materia

Perfiles profesionales Técnico en planta química

Técnico en fundición

• Se trata de un Grado Medio

(Formación Profesional) dentro de la familia de la Química. Esta titulación permite fundamentalmente realizar operaciones básicas y de control en los procesos para la obtención y transformación de productos químicos, manteniendo operativos los sistemas, equipos y servicios auxiliares y comprobando las variables del proceso para asegurar la calidad del producto.

• Entre las asignaturas que se imparten en esta titulación

técnica destacan: Parámetros químicos, Operaciones unitarias en planta química, Operaciones de reacción en planta química, Control de procesos químicos industriales, Operaciones de generación y transferencia de energía en procesos químicos, Transporte de materiales en la industria química, Tratamiento de aguas o Principios de mantenimiento electromecánico.

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación

son poner en marcha este tipo de equipos; operar con máquinas, equipos e instalaciones; seguir el proceso químico realizando las mezclas, disoluciones, separaciones y otras operaciones básicas; recepcionar los materiales para el proceso de fabricación distribuyendo, almacenando y registrando los mismos; controlar el proceso verificando los valores de las variables o verificar la calidad del producto realizando los ensayos básicos definidos en la hoja de procesos.

• Las salidas laborales a las que puedes acceder tras cur-

(Formación Profesional) dentro de la familia de Fabricación y Mecánica. Esta titulación permite fundamentalmente realizar operaciones básicas y de control en los procesos para la fundición y transformación de productos.

• Entre

las asignaturas que se imparten en esta titulación técnica destacan: Fusión y colada, Sistemas de moldeo y machería, Sistemas auxiliares de fabricación mecánica, Control de las características del producto fundido, Metalurgia de la fundición, Seguridad en la industria de fabricación mecánica, Relaciones en el Entorno de Trabajo, Formación y Orientación Laboral y Formación en Centros de Trabajo (FCT).

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación

son preparar equipos y realizar la fusión y colada, preparar equipos y controlar el moldeo y/o machería, preparar y programar máquinas e instalaciones de procesos automáticos de fundición y comprobar las características del producto.

• Las salidas laborales a las que puedes acceder tras cursar esta opción se centran en los siguientes ámbitos: *Preparador/a de moldes-machería. *Moldeador/a manual. *Moldeador/a mecánico. *Operador/a de máquinas de moldes o machería.

sar esta opción se centran en los siguientes ámbitos:

*Ajustador/a de machos.

*Operador/a principal en instalaciones de tratamiento químico. *Operador/a de máquinas quebrantadoras, trituradoras y mezcladoras de sustancias químicas. *Operador/a de máquinas para fabricar accesorios fotográficos y cinematográficos. *Operador/a en instalaciones de tratamiento químico térmico. *Operador/a en instalaciones de producción de energía y operaciones auxiliares de las plantas químicas. *Operador/a en instalaciones de tratamiento de aguas.

*Operador/a de hornos de fusión (colada). *Acabados. *Inspector/a de estación de trabajo. *Recubridor/a de moldes. *Técnico/a en fundición por gravedad. *Preparador/a de máquinas de fundido a presión.

Unidad 2. La materia

Los laboratorios clínicos y químicos se caracterizan por presentar un interior limpio y ordenado para poder trabajar en él adecuadamente y con todas las garantías de seguridad.

Unidad 3 El laboratorio 1 El laboratorio 2 Limpieza e higiene en el laboratorio

«Considero a la naturaleza como un amplio laboratorio químico en el que tienen lugar toda clase de síntesis y descomposiciones». Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794), químico francés.

«El laboratorio de una fábrica es el mejor lugar para aprender sobre el fracaso». Soichiro Honda (1906-1991), fundador de Honda Motor.

«El mundo entero es un laboratorio para la mente inquisitiva». Martin H. Fischer (1879-1962), profesor de fisiología estadounidense.

«No os dejéis corromper por un escepticismo estéril y deprimente; no os desalentéis ante la tristeza de ciertas horas que pasan sobre las naciones. Vivid en la serena paz de los laboratorios y las bibliotecas. Preguntaos». Louis Pasteur (1822-1895), químico, físico, matemático y bacteriólogo francés.

«Hubiera podido lograr un profundo conocimiento de las matemáticas. Pero consumí la mayor parte del tiempo en el laboratorio de física, fascinado por el contacto directo con la experiencia». Albert Einstein (1879-1955), físico germano-estadounidense.

¿Qué sabes hasta ahora? ¿Qué es un laboratorio? ¿Qué requisitos son necesarios para establecer un laboratorio? ¿Cómo se debe trabajar en un laboratorio? ¿Cuáles son los accidentes más habituales en un laboratorio y cómo se debe actuar ante ellos? ¿Qué primeros auxilios se deben practicar en caso de accidente en un laboratorio? ¿Por qué son importantes la higiene y la limpieza en un laboratorio? ¿Qué técnicas existen para la limpieza y la esterilización?

Unidad 3. El laboratorio

1. EL LABORATORIO 1.1. Definición y organización Hoy en día, el conocimiento científico se basa fundamentalmente en el trabajo experimental que se desarrolla, normalmente, en los laboratorios. La resolución de problemas en multitud de ámbitos como la salud, el medio ambiente o la industria depende en buena parte de un trabajo riguroso en estos centros de trabajo y, sobre todo, de la exactitud en sus mediciones. Un laboratorio es un lugar físico equipado con materiales, instrumentos y aparatos tecnológicos adecuados para realizar diferentes experimentos o investigaciones de carácter científico. Tanto al inicio como al final de una tarea dentro de un laboratorio, los materiales, reactivos e instrumentos deben estar organizados y recogidos. Todos los laboratorios pasan por revisiones periódicas para asegurar la calidad de sus resultados y un óptimo funcionamiento.

Sabías que...?

En Andalucía, la Consejería de Salud y Familias es la encargada de coordinar la red de laboratorios para el diagnóstico del Covid-19 que se realiza con una extracción de ARN previa a la realización de una PCR.

En el proceso de medida, los valores calculados pueden verse afectados por el uso de un instrumento mal calibrado. 62 Unidad 3. El laboratorio

De esta forma, un buen trabajo en el laboratorio conlleva una minuciosa planificación, una buena organización y un meticuloso trabajo. Un programa de garantías supone una forma de asegurar que los resultados experimentales de un laboratorio sean de calidad. El sistema de calidad se certifica a través de la norma ISO-9001:2015 (para la gestión de calidad) y la norma UNE-EN-ISO/IEC 10725 (para la competencia técnica del laboratorio). Principales características de un laboratorio • Cuenta con personal cualificado y preparado. • Dispone de unas instalaciones y recursos adecuados. • Tiene equipos tecnológicos periódicamente mantenidos y calibrados. • Aplica adecuadamente los procedimientos establecidos. • Utiliza las técnicas analíticas de medida de una forma apropiada. • Emplea procedimientos normalizados de trabajo.

1.2. Instalaciones y material de un laboratorio En un laboratorio, las instalaciones deben presentar un almacenamiento seguro de muestras, reactivos y accesorios. En el caso de que fuera necesario, deben estar equipados para poder conservar materiales bajo refrigeración (2-8 ºC) y congelación (-20 ºC). Por tanto, todas las características específicas de almacenamiento han de ser supervisadas y registradas cada cierto tiempo para su correcto funcionamiento. Clasificación del material de laboratorio en función de su uso Para sujeción y soporte Ejemplos: aro, nueces, pinzas, gradilla, triángulo, rejilla de asbesto, pie o soporte y trípode.

Pinza

Pinza de doble nuez

Gradilla

Rejilla

Pie

Trípode

Para sustancias líquidas Ejemplos: bureta, probeta, pipeta, vaso de precipitado, matraz (aforado, Erlenmeyer o Kitasato), embudo (de gravedad, de decantación o Buchner), frascos, cuentagotas, cristalizador, tubo de ensayo y frasco lavador. Sirven para realizar diferentes operaciones con líquidos: contener, medir, trasvasar, sedimentar, etc.

Probeta

Bureta

Vaso de precipitado

Matraz aforado

Embudo

Tubo de ensayo

Para sustancias sólidas Ejemplos: cápsula de porcelana, balanza, crisol con tapa, placa de Petri, desecador, vidrio de reloj, espátula y mortero. Se emplean para realizar diferentes operaciones con sustancias sólidas: contener, medir, etc.

Cápsula de porcelana

Balanza

Placa de Petri

Desecador

Espátula de combustión

Instrumentos de experimentación Ejemplos: equipo de destilación, escobillas, mechero, portaobjetos, cubreobjetos, aspirador o pera de aspiración, refrigerante, tapones, termómetro, bisturí, aguja enmangada, varilla o agitador. Para realizar otras operaciones específicas.

Equipo de destilación

Mechero bunsen

Cubreobjetos

Termómetro

Otros aparatos Ejemplos: espectrofotómetro, microscopio, centrifugadora, equipo de electroforesis, equipo de cromatografía, baño maría, campana de gases, placa calefactora, pHmetro, horno o estufa, rotavapor y autoclave.

Microscopio

Centrifugadora

Unidad 3. El laboratorio

1.3. Normas de utilización del material en un laboratorio Las normas relativas a la utilización del material y aparatos de un laboratorio son las siguientes: * La zona de trabajo se debe mantener siempre limpia y despejada por

comodidad y seguridad.

* La limpieza del material es primordial si queremos asegurar unos

buenos resultados.

* Nunca se debe dejar destapado el recipiente con reactivos quími-

Almacenamiento de residuos peligrosos para el medioambiente.

cos, así como tampoco devolver el sobrante al frasco de origen. En ambos casos, se favorece la contaminación y se podría provocar en ocasiones una reacción no deseada e incluso peligrosa.

* Ha de emplearse únicamente el material cuyo funcionamiento se

conoce bien, y solo para los usos previstos.

* Los instrumentos de medida deben estar calibrados para garantizar

la calidad de los resultados obtenidos con ellos.

* Al terminar la experimentación, hay que dejar el puesto de trabajo y

el material utilizado perfectamente limpios y ordenados.

* Se debe tener especial cuidado con el material frágil. En el caso de

que un material se encuentre roto o en mal estado nunca ha de utilizarse.

El extremo roto de algunos materiales de vidrio puede redondearse y reciclarse con un mechero Bunsen.

* Antes de la experimentación, es necesario conocer la información

sobre la peligrosidad de cada reactivo que aparece en los frascos.

Pictogramas en productos químicos 1

1. Bomba explosiva: para peligros de explosión o reactividad. 2. Fuego: para riegos de incendio. 3. Llama en forma de círculo: peligros oxidantes. 4. Cilindro de gas: riesgo de explosión en caso de calentamiento al contener gas a presión.

5. Corrosión: riesgo de corrosión de metales, quemaduras graves en la piel y lesiones oculares. 6. Cráneo y huesos del cuerpo: puede causar la muerte o toxicidad con una breve exposición a pequeñas cantidades.

7. Peligro para la salud: puede causar efectos graves en la salud. 8. Signo de exclamación: puede causar efectos menos graves en la salud o dañar la capa de ozono. 9. Peligro para el medioambiente: riesgo de toxicidad para diversos ecosistemas, con efectos nocivos duraderos.

64 Unidad 3. El laboratorio

Clasificación, etiquetado y envasado de sustancias y mezclas El Reglamento 1272/2008, de 16 de diciembre, sobre clasificación, etiquetado y envasado de sustancias y mezclas, conocido como CLP por sus siglas en inglés, regula la gestión del riesgo químico en la Unión Europea. Con esta normativa, se introdujo una información obligatoria en el etiquetado y control de sustancias químicas y mezclas, con el fin de asegurar un elevado nivel de protección de la salud humana y del medio ambiente, entre otros objetivos. Todas las etiquetas de los envases tienen que indicar: • Pictogramas GHS: indican el peligro físico y de salud existente. • Frases H: describen los riesgos específicos atribuidos a la sustancia química manejada. • Frases P: indican las precauciones a tomar relacionadas con la sustancia química manejada. Todas estas señalizaciones pretenden que todos los sistemas del mundo sobre clasificación y etiquetado de productos químicos estén unificados.

ELEMENTOS DE LA ETIQUETA CLP/NUEVA Pictogramas de peligro

ABCDE Contiene...

Palabra de advertencia Indicaciones de peligro (Frases H)

Peligro 311 Tóxico en contacto con la piel

Peligro H225 Líquido y vapores muy inflamables

XXX, S.A. Av. ABY Tel.

Mantener el recipiente herméticamente cerrado. No pulverizar sobre una llama abierta u otra fuente de ignición. Evitar el contacto con los ojos, la piel o la ropa. Consultar a un médico en caso de malestar.

Identificación del producto (Nº CAS y denominación IUPAC o comercial)

Sabías que...?

Con el aumento del número de laboratorios en los siglos XVII y XVIII creció la necesidad de establecer unos criterios de organización y gestión acordes con las necesidades de los investigadores. Así, el científico británico Michael Faraday describió en su libro Manipulación química cómo debía ser un laboratorio, las actividades que se realizaban en ellos y los recursos necesarios: “Sobre la mesa tiene que haber un cuaderno en blanco, con tinta y pluma, para anotar inmediatamente los experimentos. Se puede admitir una silla, y una sola será mas que suficiente para este propósito ya que un laboratorio no es lugar para las personas que no participan en las operaciones que se realizan en él”.

Composición (Identificación de los componentes clasificados según concentración y toxicidad) Proveedor (Nombre, dirección y teléfono)

Recuerda

Consejos de prudencia (Frases P)

Actividades 1. ¿Qué trabajo se desarrolla en un laboratorio científico? Enumera en tu cuaderno dos actividades que se realicen en tu localidad y que podrían necesitar los trabajos de un laboratorio e investiga sobre ellas.

Una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias, llamadas reactivos, se transforman en otra u otras sustancias con propiedades diferentes, llamadas productos. En una reacción química, los enlaces entre los átomos que forman los reactivos se rompen. Entonces, los átomos se reorganizan de otro modo, formando nuevos enlaces y dando lugar a una o más sustancias diferentes a las iniciales.

2. Indica en tu cuaderno tres características fundamentales que debe presentar un laboratorio y explícalas. 3. Busca información sobre el manejo del hidróxido de sodio y razona por qué se debe mantener siempre cerrado el bote si no se está utilizando. 4. Dibuja en tu cuaderno las diferentes etiquetas de peligrosidad presentes en los productos de laboratorio e indica su significado. 5. Trabajando en grupo, de manera cooperativa y siguiendo las indicaciones de vuestro docente, elaborad un listado de quince de los reactivos químicos más comunes que están presentes en un laboratorio. Indicad, en cada uno de ellos, los peligros de manejo que conllevan el significado de las frases H y P.

El hidróxido de sodio es un hidróxido cáustico empleado en la industria, en la fabricación de papel, tejidos y detergentes. Unidad 3. El laboratorio

Normas generales de seguridad

• Nunca se trabajará sin acompañamiento

en un laboratorio. • Antes de realizar un experimento, hay que leer todos los manuales informativos para conocer las precauciones que se deben tener en cuenta. • Está prohibido comer, beber o fumar dentro de un laboratorio.

1.4. Normas generales de seguridad en un laboratorio Durante el trabajo experimental en un laboratorio, se pueden producir numerosos accidentes de diversa índole. Por tanto, además de conocer el funcionamiento de los diferentes materiales y aparatos, es imprescindible conocer las causas más frecuentes que pueden provocar accidentes y seguir las normas de seguridad correspondientes para prevenirlos. Los accidentes originados en un laboratorio obedecen, generalmente, a alguna de las siguientes causas.

Fuego Se originan principalmente por líquidos o gases inflamables. Hay que mantener estos líquidos y gases lejos de las llamas de los mecheros o de superficies calientes. Cuando se esté manejando algún líquido inflamable, se colocará el recipiente dentro de un baño de agua o aceite de silicona. Nunca se pondrán directamente sobre el foco de calefacción. Por otra parte, se debe tener cuidado con ciertas reacciones químicas que desprendan gases sumamente inflamables, como por ejemplo el hidrógeno. En estos casos, es obligatorio el uso de campanas de extracción de gases. También se pueden generar incendios dentro de un laboratorio por poseer instalaciones eléctricas deficientes. Por ello, es necesario realizar supervisiones técnicas periódicamente.

El calentamiento de sustancias inflamables debe realizarse mediante un baño de agua o silicona.

Medidas de seguridad para incendios • Los extintores y duchas de lavado de emer-

gencia han de estar señalizados. • Mantenimiento de dispositivos de emergencia en buen estado. • Las vías de evacuación deben estar localizadas y señalizadas.

La ducha de seguridad es un elemento habitual en los laboratorios para casos de accidentes con sustancias inflamables o peligrosas. El accidentado debe dirigirse al dispositivo y tirar con fuerza de la manivela. En ese momento, se produce la apertura del grifo y un chorro de agua sale del sistema evitando situaciones más graves de forma fácil, rápida y accesible. 66 Unidad 3. El laboratorio

Así, las medidas de seguridad para prevenir incendios son imprescindibles en los laboratorios. Contemplan, principalmente, la presencia de extintores de incendios y duchas de lavado de emergencia. Antes de comenzar cualquier experimento se debe conocer la localización y el uso de estos instrumentos.

Sabías que...?

Los extintores son instrumentos manuales que se utilizan para apagar fuegos incipientes, o principios de incendios. Según el agente extintor, podemos distinguir diversos tipos: a base de agua, de espuma (AFFF), de CO2, de polvos (ABC, BC o D), o de compuestos halogenados. Cada uno de ellos se utilizará según el tipo de fuego. Así, por ejemplo, el extintor a base de compuestos halogenados está prohibido usarlo en lugares abiertos o con presencia de personas, ya que provoca riesgos en la salud.

POLVO SECO

MANGUERA

ESPUMA

AGUA

CO2

Usar en madera, papel y textiles

Usar en líquidos inflamables

No usar en equipamientos eléctricos

Usar en líquidos inflamables

No usar en equipamientos eléctricos

Usar en equipamientos eléctricos

Usar en incendios gaseosos

No usar en líquidos inflamables

No usar en equipamientos eléctricos

No usar en líquidos inflamables

No usar en madera, papel y textiles

Usar en equipos eléctricos

No usar en incendios de metales inflamables

No tocar el difusor mientras funcione

Tipos de extintores para los diferentes incendios posibles e instrucciones de uso.

Contacto con productos químicos y biológicos peligrosos Estos productos son capaces de generar quemaduras o intoxicaciones. Las principales vías de entrada de este tipo de sustancias suelen ser por contacto directo en la piel, ingestión o inhalación por vías respiratorias. Hay que tener especial cuidado con los ojos, pues pueden alcanzarles salpicaduras de ácidos, bases o sustancias peligrosas, así como gases irritantes.

Sabías que...?

En el laboratorio, igualmente, hay que trabajar siempre con bata abrochada, guantes y gafas de seguridad. En algunas circunstancias son necesarias pantallas protectoras o mascarillas. En todo momento, debemos prevenir la inhalación de vapores, así como la ingestión o absorción cutánea de sustancias tóxicas. Nunca se pipeteará con la boca, sino con una pera u otro utensilio apropiado. En el mismo laboratorio se debe disponer de un manual que recoja el índice de toxicidad de los productos y los límites de concentración aceptables por el ser humano.

Las gafas de seguridad son obligatorias en el caso de uso de lentes de contacto en el laboratorio, ya que los vapores irritantes pueden acumularse entre la lente y el ojo, ocasionando lesiones en este último. En el caso de gafas graduadas, se recomienda el uso de gafas de seguridad para conseguir una mayor protección ocular.

En el caso de un experimento que produzca vapores o humos peligrosos, se debe trabajar en una campana de gases, donde el aire se renueva por medio de un extractor.

Sabías que...?

El amianto, también conocido como asbesto, es un grupo de silicatos fibrosos que se utilizó durante muchos años como aislante. Se empleaba principalmente en edificios y barcos. El aumento de afecciones pulmonares en la población llevó a la comunidad científica a investigar si este material guardaba alguna relación con estas enfermedades. A finales del siglo pasado se demostró que una exposición prolongada en ambientes con presencia de amianto generaba diferentes patologías devastadoras en el ser humano. Las más frecuentes eran la pleuritis, la asbestosis y el cáncer de pulmón. A partir de 1983, cuando se publicó la primera directiva sobre la protección contra los riesgos relacionados con la exposición al amianto durante el trabajo, se establecieron normativas que prohibían su uso y decretaban la retirada obligatoria allí donde hubiera sido empleado, así como el tratamiento de los productos resultantes para que dejaran de contaminar. La prohibición total en España se llevó a cabo con la Orden del 7 de diciembre de 2001.

En caso de salpicadura en los ojos, la persona accidentada se coloca delante del lavaojos, se separan los párpados con ayuda de los dedos y se acciona el sistema que expulsa un chorro de agua a baja presión por dos rociadores.

Las reacciones con desprendimiento de gases deben realizarse en una campana de gases para evitar posibles intoxicaciones.

Para retirar el amianto se deben usar botas, guantes, batas y mascarillas especiales.

Si vamos a percibir el olor de una sustancia, nunca se coloca la nariz sobre el recipiente que la contiene. Se abanicará con la mano dirigiendo el vapor suavemente hacia la nariz. Unidad 3. El laboratorio

Recomendaciones para evitar daños mecánicos • Antes de tocar un recipiente de vidrio cerciorarse de

que no está caliente. • Controlar la llama de los mecheros. • Llevar el cabello siempre recogido. • Emplear recipientes resistentes a altas temperaturas para calentar líquidos o sólidos. Para calentar un líquido en un tubo de ensayo se debe sujetar dicho tubo con unas pinzas y acercarlo a la llama de forma inclinada y apuntando hacia un lugar donde no haya nadie.

Daños mecánicos Estos accidentes pueden ser originados por cortes o quemaduras con vidrio o con algún aparato de laboratorio.

Explosiones Pueden producirse por una reacción química inesperada. Por ello, en las reacciones en las que se generan vapores, no debe cerrarse el recipiente herméticamente, pues el aumento de la presión puede provocar una explosión. Hábitos personales en el trabajo de un laboratorio • Mantener siempre las batas abrochadas. • Llevar recogido el pelo. • No llevar prendas personales encima de las batas ni pulseras, pendientes largos o colgantes. • Está prohibido comer, beber y mascar chicle. • Está prohibido fumar. • Lavarse las manos siempre antes y después de trabajar. • Utilizar gafas de seguridad en todo momento. Imprescindible en el caso del uso de lentes de contacto. • Usar guantes.

Acciones fundamentales ante un accidente

1.5. Primeros auxilios en caso de accidente Los primeros auxilios son una serie de actuaciones y técnicas que permiten una atención inmediata a una persona accidentada con el objetivo de que las lesiones no empeoren hasta la llegada de la asistencia médica profesional. Como norma general, en todo laboratorio es recomendable tener en un lugar visible: * Un listado con los primeros auxilios en caso de accidente. * Botiquín y material necesario para cada caso. * Un listado de teléfonos de emergencia y direcciones de centros

• Proteger: situar a la persona accidentada y al resto del personal lo más lejos posible del lugar del accidente. • Avisar: alertar tanto a los servicios de emergencia como al personal del edificio. • Socorrer: comprobar las constantes vitales de la persona accidentada y proporcionar los primeros auxilios.

68 Unidad 3. El laboratorio

hospitalarios.

A la hora de trabajar en un laboratorio, se deben conocer tanto los accidentes más comunes como los primeros auxilios que correspondan a cada caso. Aunque se proporcionen primeros auxilios, en ningún caso sustituyen la asistencia médica. En caso de accidente siempre se debe realizar una valoración por parte de un profesional sanitario.

Primeros auxilios en un laboratorio Accidente

Acción inmediata

Acciones sucesivas

Lavar rápidamente los ojos abiertos con abundante agua durante 15 minutos en el lavaojos.

Se recomienda no frotar nunca los ojos y recibir asistencia médica por muy leve que parezca la lesión.

Salpicadura de reactivos en los ojos

Corrosiones sobre la piel por ácidos o bases

Lavarse con abundante agua corriente la zona afectada.

En el caso de ácidos, aplicar bicarbonato de sodio. Se retira el exceso de pasta formada y se cubre con linimento óleo-calcáreo la zona afectada. En el caso de bases, neutralizar con una disolución saturada de ácido bórico o de ácido acético al 1%. La zona afectada se cubre con una pomada de ácido tánico.

Derrame de productos químicos en la piel

Lavar la zona afectada inmediatamente con agua corriente.

Si la zona es bastante grande, deben utilizarse las duchas de seguridad instaladas en el laboratorio. Mientras que cae el agua, se recomienda quitarse la ropa contaminada.

Cortes Observar y eliminar la existencia de fragmentos de cristal, que se retirarán con gasa y pinzas.

Aplicar algún desinfectante farmacéutico y tapar con una venda o apósito adecuado para una posterior asistencia médica.

Retirar cualquier sustancia inflamable cercana.

Apagar mediante un extintor adecuado, arena o cubriendo el fuego con un recipiente de tamaño adecuado que lo ahogue. Nunca se utilizará agua para extinguir el fuego.

Aislar el fuego e intentar apagar con los extintores adecuados.

Si el fuego no se puede controlar, se debe accionar la alarma de fuego, avisar al servicio de bomberos y evacuar el edificio.

Incendio de pequeñas dimensiones

Incendio de grandes dimensiones

Unidad 3. El laboratorio

Accidente

Acción inmediata

Acciones sucesivas

Quemaduras de primer grado (piel enrojecida). Quemaduras de segundo grado (ampollas en la parte interna de la piel). Quemaduras de tercer grado (afecta a músculos, vasos sanguíneos y huesos).

Se debe eliminar la causa. Si arde la ropa, apagar el fuego cubriendo con una manta o hacer rodar a la persona afectada por el suelo. En las quemaduras de primer y segundo grado, se debe enfriar la zona con abundante agua y cubrir con apósitos.

Cubrir para evitar el enfriamiento y, sin darle de beber, trasladarle a un centro hospitalario inmediatamente.

En las quemaduras de tercer grado se debe colocar al individuo en posición horizontal evitando apoyarlo por la zona quemada.

Inhalación de vapores tóxicos Avisar inmediatamente al servicio de urgencias. Se debe identificar el vapor tóxico. Si es un gas, usar una adecuada máscara o aguantar la respiración durante el tiempo del rescate y traslado del accidentado a un lugar con aire fresco.

Una vez al aire libre, aflojar la ropa alrededor del cuello y de la cintura. En caso de dificultad respiratoria, se realizará la respiración artificial boca a boca. No debe evitarse el vómito por el accidentado.

Ingestión de productos químicos Mano debajo de la barbilla para mantener la boca abierta

Pierna doblada para apoyar la posición

Pedir asistencia médica inmediatamente. Si la persona está inconsciente, sacarle la lengua hacia fuera.

Brazo doblado para evitar volcarse

Si la persona está consciente, mantenerla apoyada, abrigada, en posición inclinada y con la cabeza de lado.

Darle de beber un litro de agua para reducir la concentración de la sustancia química ingerida. Solo si el producto no es corrosivo, provocar el vómito dando agua con bicarbonato o sal. Si se posee un antídoto al producto ingerido, suministrarlo de forma rápida.

Recuerda Emergencias 112 Andalucía es un teléfono único para cualquier emergencia: urgencias sanitarias, bomberos, seguridad ciudadana y protección civil. Funciona 24 horas al día y 365 días al año.

Actividades 6. ¿Cuál es la norma general de seguridad en un laboratorio que siempre se debe cumplir? 7. ¿Cómo se debe calentar un líquido inflamable? 8. Para determinar la cantidad de hierro en los cereales, la muestra molida debe tratarse con ácido nítrico. En la reacción se libera un gas muy tóxico, como es el monóxido de nitrógeno. Plantea en tu cuaderno dos medidas de seguridad en este procedimiento. 9. ¿Cuáles son los primeros auxilios ante una inhalación de productos químicos? 10. Imagina que te encuentras trabajando en un laboratorio con varias personas y, de repente, se declara un incendio de grandes dimensiones. ¿Cómo reaccionarías y qué acciones llevarías a cabo en primer lugar?

70 Unidad 3. El laboratorio

2. LIMPIEZA E HIGIENE EN EL LABORATORIO 2.1. Desinfección y técnicas En el laboratorio, la mayoría de los materiales e instrumentos necesitan limpiarse antes de ser reutilizados. Es importante hacerlo porque al usarlos se contaminan habitualmente con diversos agentes infecciosos. La limpieza en el laboratorio es el proceso mecánico, físico o químico de disminución del polvo, así como de eliminación de grasas y otros contaminantes de las superficies, equipos, materiales, etc. Una limpieza es un proceso de remoción y eliminación del agente contaminante mediante una gamuza o bayeta con agua, así como el uso de cualquier mecanismo que permita la desinfección y la esterilización.

La limpieza del material del laboratorio es fundamental para la obtención de buenos resultados y por seguridad.

Desinfección La desinfección es un proceso de inactivación o destrucción de aquellos microorganismos, patógenos o no, sobre personas, animales, superficies o cosas. La desinfección se lleva a cabo mediante un agente químico, que recibe el nombre de agente desinfectante, capaz de destruir en aproximadamente 15 minutos los microorganismos existentes sobre cualquier material inerte o vivo. Según el microorganismo que elimine, podemos distinguir entre: germicida, bactericida, fungicida, etc. Características de los agentes desinfectantes El agente desinfectante que seleccionemos deberá: • Eliminar la sustancia contaminante u organismo (bactericida, fungicida, germicida, etc.). • Ser compatible con el material que se limpia. • Evitar que se creen depósitos flotantes. • Poder enjuagarse completamente y con baja formación de espuma.

Un bacteriostático provoca unas condiciones determinadas que impiden la reproducción de los microorganismos.

Sabías que...?

Una de las actuaciones más eficaces para desinfectarnos es el lavado de manos. Se trata de un proceso sencillo que nos permite prevenir la propagación de patógenos, el contagio de microorganismos de una persona a otra y la contaminación de materiales e instrumentos que vayamos a utilizar. Un buen lavado de manos conlleva los siguientes pasos: • Mojarse previamente las manos con agua. • Echarse una cantidad suficiente de jabón en las manos. • Frotarse las manos haciendo espuma por todas las zonas, incluyendo entre los dedos y debajo de las uñas. Este proceso debe durar entre 15 y 20 segundos. • Enjuagar las manos con abundante agua. • Secar las manos con toallas, papel o al aire. Unidad 3. El laboratorio

Normas generales y procedimiento de uso de desinfectantes A la hora de utilizar un agente desinfectante y realizar un proceso de desinfección con éxito, debemos llevar a cabo las siguientes pautas: • No deben mezclarse desinfectantes de distinta composición. • Los contenedores de agentes desinfectantes deben mantenerse cerrados y siempre en el envase original. • Se deben utilizar las concentraciones, tiempos y temperaturas establecidas por el fabricante. • Nunca debe llenarse un envase a partir de otro o el exceso de vertido devolverlo al recipiente original. • Los agentes deben conservarse en lugares secos, ventilados y protegidos de la luz directa. • El material que se va a desinfectar no debe presentar restos orgánicos porque interfieren en el proceso de desinfección. • Se utilizarán los instrumentos de protección adecuados (guantes, gafas, etc.). • Es necesario sumergir completamente los materiales que se van a desinfectar. Posteriormente, se enjuagan con agua destilada y se secan adecuadamente (aire filtrado, paños estériles, etc.). • Revisar periódicamente la fecha de vencimiento de los productos desinfectantes. • Utilizar solo aquellos desinfectantes aprobados por las autoridades sanitarias.

Los agentes de limpieza se deben preparar según las recomendaciones del fabricante que aparecen en la etiqueta. En algunos casos, la desinfección no asegura la eliminación de todas las formas de vida como, por ejemplo, las esporas. Para lograrlo utilizaremos la esterilización.

Esterilización La esterilización es un proceso físico o químico que asegura la eliminación de toda forma microbiana. Un objeto estéril está libre de microorganismos vivos. Las zonas de trabajo deben ser supervisadas y limpiadas con agentes desinfectantes diariamente.

La esterilización es un proceso necesario porque previene la transmisión de enfermedades y el deterioro del material en diferentes ámbitos de trabajo. Un proceso de esterilización puede llevarse a cabo mediante: * Métodos químicos: con sustancias químicas, como el óxido de

etileno, capaces de eliminar los microorganismos.

* Métodos físicos: a través de calor o radiaciones, cuya efectividad

depende del tiempo de exposición y de la temperatura o longitud de onda.

La desinfección de verduras y frutas se puede realizar mediante diferentes disoluciones (como la amukina) en agua.

Actividades 11. ¿Con qué término se relaciona la eliminación de partículas de polvo? 12. ¿Qué características debe tener un agente desinfectante? 13. ¿Es correcto afirmar que la esterilización es un proceso de desinfección? Justifica tu respuesta en tu cuaderno. 14. ¿Con qué tipos de métodos se puede esterilizar un instrumento clínico normal?

El uso de la luz ultravioleta constituye un método de esterilización. 72 Unidad 3. El laboratorio

15. Imagina que trabajas en un laboratorio de prótesis dentales. ¿Qué métodos de desinfección y esterilización se emplean en estos entornos? Amplía tu información sobre ello y recoge los más habituales.

2.2. Desinfección y esterilización de materiales en distintas industrias o medios profesionales

La limpieza, desinfección y esterilización son procedimientos fundamentales para el correcto funcionamiento de áreas de trabajo en las que es necesario tener bajo control la carga microbiana presente, como ocurre, por ejemplo, en la industria bioquímica, la farmacéutica o la alimenticia. Existen diferentes métodos prácticos para la desinfección de material de uso cotidiano o industrial. La elección de cada uno de ellos atiende a la naturaleza del material a desinfectar, así como al microorganismo que se quiere eliminar. Para ello, existen diferentes métodos: * Métodos físicos: se emplean diversos procesos como la utilización de

calor húmedo, el calor seco, las radiaciones o la filtración. Los dos aparatos más usados en este sentido son el autoclave y el horno, aunque también se pueden utilizar radiaciones ultravioletas o ultrasonidos.

Métodos físicos de desinfección y esterilización Método físico Autoclave Horno • Rápido calentamiento y penetración. • No corroe metales ni • Destrucción de bacterias y esporas instrumentos. en corto tiempo. • Esteriliza sustancias Ventajas • No deja residuos tóxicos. en polvo, no acuosas y • Bajo deterioro del material expuesto. sustancias viscosas no volátiles. • Económico. • No esteriliza soluciones que for• Mayor tiempo de exposición. men emulsiones con el agua. Inconvenientes • Corrosivo sobre ciertos instrumen- • Baja penetración del calor. tos metálicos.

Usos

• Textil. • Vidrios. • Gomas. • Instrumento quirúrgico de acero inoxidable. • Soluciones acuosas y cultivos que no se desnaturalizan. • Todo material capaz de ser esterilizado por vapor.

• Instrumental quirúrgico cromado. • Materiales de vidrio, aluminio o porcelana. • Aceites, parafina, sustancias grasas, vaselina. • Polvos.

Los hornos o estufas de esterilización utilizan calor seco para reducir la carga microbiana de los objetos que se introducen en ellos.

Autoclave con instrumentos médicos para su correcta esterilización.

Sabías que...?

La pasteurización es un método de esterilización muy utilizado en la industria alimenticia, principalmente para alimentos líquidos o fluidos, que descubrió el científico francés Louis Pasteur a finales del siglo XIX. A través de este tratamiento térmico, se consigue un alimento exento de microorganismos patógenos alterando lo menos posible sus propiedades físicas y químicas. En este proceso el alimento se calienta a temperaturas altas bajo una supervisión específica, logrando eliminar todo rastro de agente infeccioso sin dañar las propiedades de la sustancia. La leche se pasteuriza a una temperatura de 74 ºC durante unos 15 o 20 segundos, con un posterior enfriamiento rápido a 4 ºC. Un mecanismo de esterilización más completa en la leche es la uperización, también conocido como proceso de pasteurización a altas temperaturas (Ultra High Temperature, UHT). En este método se consiguen temperaturas de 138 ºC con inyección de vapor durante dos segundos y un posterior enfriamiento rápido a 4 ºC. De esta forma se consigue una degradación mínima del alimento.

Tanque de pasteurización en una central lechera. Unidad 3. El laboratorio

Recuerda Los antisépticos son sustancias que, aplicadas de forma tópica, sobre los tejidos vivos, tienen la capacidad de destruir los microorganismos o de inhibir su reproducción. La aplicación más frecuente es sobre la piel, las mucosas y las heridas. Las sustancias que se emplean sobre objetos inanimados con el mismo objetivo se denominan desinfectantes.

* Métodos químicos: a través de productos antisépticos, desinfectantes

o esterilizantes. Su efectividad depende de una serie de parámetros como son la concentración (una misma concentración tiene efectos diferentes en distintos microorganismos), el tiempo (no todos los microorganismos mueren al mismo tiempo) y el pH (su grado de disociación influye en la efectividad del agente).

Clasificación de desinfectantes y esterilizantes químicos Tipo Ejemplos Esterilizante/desinfectante ALCOHOLES

Propan-1-ol

Etílico

Yodo

HALÓGENOS AGENTES CATIÓNICOS O ANIÓNICOS

Etanol

Isopropílico Cloro

Jabones, alquilsulfatos como lauril-sulfato sódico, y los alquilbencenosulfonatos

DERIVADOS DE BENCENO

Fenoles

Cresoles

OXIDANTES

Peróxidos

Permanganato de potasio

TINTES

Azul de metileno

Acridina

METALES PESADOS

Nitrato de plata

Bicloruro de mercurio

Sabías que...?

La Consejería de Salud y Familias es la institución competente en Andalucía en materia de desinfecciones y desinfectantes.

GASEOSOS ÁCIDOS

Ozono Ácido acético

Formaldehído

Glicol Ácido bórico

Sabías que...?

La solución alcohólica diluida de yodo se usa para desinfección de úlceras, heridas, quemaduras y en infecciones cutáneas por hongos y bacterias.

Los instrumentos clínicos contaminados tras su uso se depositan en un contenedor diferenciado para su posterior tratamiento. 74 Unidad 3. El laboratorio

En todas las industrias se suele reservar una zona de limpieza y esterilización para tratar los materiales. Estos lugares están provistos en muchas ocasiones de autoclaves, trituradoras, fregaderos hondos, máquinas para lavar material de vidrio, estufas de desecación, estufas de esterilización y mesas grandes de acero inoxidable. La gestión y tratamiento de los materiales contaminados constituye un aspecto muy importante. En muchas ocasiones, los diferentes instrumentos se almacenan en recipientes de diferentes colores para su limpieza, desinfección y posterior esterilización. Desinfección por ozono El ozono es un oxidante muy potente que se utiliza como desinfectante. Es más eficaz que el cloro y se caracteriza por no dejar ningún tipo de residuo tóxico. Al igual que otros biocidas, el ozono no puede aplicarse en presencia de personas. Su tratamiento en superficies se consigue mediante un generador de ozono eléctrico con temporizador. El tiempo del tratamiento varía en función del volumen y del espacio que quiera desinfectarse. Al ponerse en funcionamiento, este dispositivo toma oxígeno del aire y mediante una descarga eléctrica provoca la formación de ozono que, a su vez, en contacto con las superficies, se transforma en oxígeno gaseoso desinfectando toda vida microbiológica existente. El ozono también se emplea como desinfectante del agua. En este caso, la sustancia se forma gracias a un generador, y se descompone rápidamente en contacto con el agua, produciendo grupos hidroxilo (-OH) capaces de destruir virus y bacterias.

Oxígeno

Sabías que...?

"Un equipo de investigación de la Universidad de Jaén ha patentado una nueva fórmula desinfectante que no solo elimina a las bacterias patógenas, sino que también acaba con su capacidad de evolucionar genéticamente y adquirir resistencia ante agentes antimicrobianos. La composición utiliza agentes sostenibles que se degradan fácilmente en el ambiente sin dañarlo. El nuevo desinfectante elimina por completo las bacterias y la posibilidad de que evolucione su resistencia con tan solo cinco minutos de exposición. Los desinfectantes usuales presentan algunos problemas que la nueva patente 'Composición desinfectante' resuelve: su alta toxicidad y la capacidad de los microorganismos de volverse resistentes a ellos".

juntadeandalucia.es/presidencia

Sabías que...?

En 1897 se utilizó por primera vez la lejía para desinfectar el agua. Fue para combatir el tifus en Reino Unido. Actualmente, la Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda la lejía como desinfectante de agua en los países del Tercer Mundo. Tras su uso, se convierte rápidamente en sal común, inocua para el medio ambiente en unos pocos minutos. De otro lado, la limpieza frecuente con lejía tanto de la ropa como de las superficies domésticas elimina los microorganismos que provocan algunas alergias comunes.

Ozono

Actividades 16. Si tuvieras que desinfectar y esterilizar los matraces y buretas utilizadas en el laboratorio, ¿qué utilizarías, un autoclave o un horno? ¿Qué otra técnica podrías emplear para el proceso? 17. ¿Qué tipo de calor utiliza un autoclave? 18. Indica y corrige en tu cuaderno el error que existe en la siguiente frase: “La lejía y el etanol son agentes de limpieza”. 19. Justifica brevemente la veracidad de esta afirmación en tu cuaderno: “Se puede utilizar el cloro gaseoso para la desinfección del agua, pero cada vez se emplean más el ozono y la radiación ultravioleta como agentes desinfectantes.”

Molécula de etanol. Unidad 3. El laboratorio

Competencias clave

¿Qué competencias vamos a trabajar? • Comunicación lingüística. • Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología. • Aprender a aprender.

Desinfectando, que es gerundio Los agentes desinfectantes son productos químicos capaces de reducir y destruir la vida microbiológica en unos 15 minutos. Muchos de estos microbiocidas son tan potentes que solo pueden aplicarse a superficies e instrumentos, nunca en tejidos o seres vivos. A continuación, te presentamos una clasificación de agentes desinfectantes en función de su nivel de actividad y ejemplos de cada uno de ellos.

Nivel

Actividad frente a…

Ejemplos Glutaraldehído

ALTO

Todo tipo de microbios como formas vegetativas de bacterias y hongos, virus medianos con lípidos, virus pequeños sin lípidos, micobacterias y formas esporuladas.

INTERMEDIO

BAJO

Formas vegetativas de bacterias y hongos, así como virus medianos con lípidos, virus pequeños sin lípidos y micobacterias.

Formas vegetativas de bacterias y hongos, así como virus medianos con lípidos.

76 Unidad 3. El laboratorio

Formaldehído Óxido de etileno

Alcohol yodado Alcoholes Compuestos clorados

Soluciones de amonio Clorhexidina Compuestos mercuriales

Tareas propuestas a) Tras la visualización de la tabla, ¿consideras que es aconsejable utilizar cualquier tipo de desinfectante en cualquier situación? ¿Por qué? b) En una planta de un hospital se ha detectado un brote de salmonella. Busca información sobre este microorganismo e indica qué tipo de agente desinfectante se debería utilizar para su eliminación. c) Investiga qué ventajas e inconvenientes ofrecen los tres ejemplos de agentes desinfectantes de nivel alto. d) ¿Qué desinfectantes se suelen emplear en tu entorno doméstico habitualmente? ¿En qué nivel los ubicarías?

h t t p s : / / w w w. p c e - i b e r i c a . e s / i n s t r u m e n tos-de-medida/instrumentos-laboratorio.htm. g N a v e Interesante y amplio glosario de los diferentes instrumentos y aparatos empleados dentro de un laboratorio con su definición y mecanismos de uso. http://chemcollective.org/vlab. Con este enlace podemos acceder a un laboratorio virtual y realizar diferentes experimentos utilizando el material e instrumentos necesarios. También se puede visualizar el cálculo de diferentes variables de una disolución virtual (temperatura, pH, concentración, etc.) http://www.uco.es/RiesgosLaborales/. A través de esta web accedemos a una amplia información y a actividades interactivas sobre diferentes riesgos laborales en los ámbitos fisicoquímico y biosanitarios, así como a formas de prevención de muchos de ellos. https://www.bioterios.com/post.php?s=2013-07-01-mtodos-de-limpieza-desinfeccin-y-esterilizacin. Este enlace nos ofrece numerosa información relativa a diferentes métodos físicos y químicos de limpieza, desinfección y esterilización.

Ahora te toca a ti... Sabemos que la limpieza y el aseo personal son cuestiones prioritarias y de sentido común. Mantener siempre unas normas básicas de higiene y hábitos diarios en este sentido puede prevenir muchas contaminaciones y posibles infecciones de enfermedades. Imagina que formas parte de la Consejería de Sanidad de tu comunidad autónoma y elabora, en grupos de 4 miembros, un eslogan publicitario y un conjunto de normas, a

modo de campaña institucional, para concienciar a la sociedad sobre la importancia de la limpieza, la higiene y la asepsia (procedimientos para evitar la contaminación por patógenos, virus, etc.) en los laboratorios profesionales y académicos. Vuestras recomendaciones deben contemplar los diferentes aspectos que debemos tener en cuenta antes, durante y al finalizar el trabajo en el laboratorio, los diferentes agentes desinfectantes a emplear, las normas básicas de prevención, etc.

Unidad 3. El laboratorio

Esquema de la unidad Se define como un lugar físico equipado con materiales adecuados para realizar diferentes experimentos o investigaciones de carácter científico.

Debemos de tener en cuenta

EL LABORATORIO

En su higiene distinguimos

Se usan las técnicas de esterilización y desinfección

Normas de utilización

Como: - Mantenerlo siempre limpio, ordenado y despejado. - Nunca dejar destapados los reactivos.

Normas de seguridad

Como: - Nunca trabajar sin acompañamiento en el laboratorio. - Leerse siempre todos los manuales informativos. - Nunca comer, beber o fumar en un laboratorio.

Primeros auxilios

Ante: salpicadura de reactivos en ojos o piel, corrosiones por ácidos o bases, cortes, incendios, quemaduras, inhalación o ingestión de tóxicos.

Limpieza

Consiste en un proceso mecánico, físico o químico de disminución del polvo, así como eliminación de grasas y otros contaminantes de superficies.

Desinfección

Consiste en un proceso de inactivación o destrucción de aquellos microorganismos, patógenos o no, sobre personas, animales, o superficies.

Esterilización

Consiste en un proceso físico o químico que asegura la eliminación de toda forma microbiana. Un objeto estéril está libre de microorganismos vivos.

Métodos físicos como:

- Autoclave. - Horno.

Métodos químicos como:

- Antisépticos. - Desinfectantes. - Esterilizantes.

Ideas clave de la unidad J El laboratorio es una zona de trabajo que se caracte-

J Como normal general, siempre se debe ir con la ropa

riza por estar preparado y equipado para la investigación científica.

adecuada y nunca comer, beber o fumar en el interior de un laboratorio.

J Para cualquier tipo de actividad experimental, es nece-

J En caso de accidente, los primeros auxilios son indis-

sario el conocimiento y manejo del material adecuado.

J Los materiales, instrumentos y aparatos de laboratorio son muy diversos. En muchos casos, son específicos para cada tipo de actividad.

J En el trabajo experimental del laboratorio pueden sucederse accidentes de diferente índole y causas.

J Dentro de un laboratorio se deben adoptar una serie de precauciones, normas de seguridad y revisiones periódicas. 78 Unidad 3. El laboratorio

pensables y deben cumplir las siguientes acciones: proteger, avisar y socorrer.

J El conocimiento de los pictogramas de seguridad de los productos químicos es fundamental en el trabajo experimental.

J Para un adecuado trabajo en el laboratorio, es imprescindible mantener limpios y desinfectados los materiales, instrumentos y superficies de trabajo.

J Los instrumentos de laboratorio pueden desinfectarse principalmente con el autoclave, horno y con radiación ultravioleta.

Actividades de consolidación 1. Define los siguientes términos en tu cuaderno: laboratorio, lavaojos, primeros auxilios, limpieza, agente desinfectante, desinfección y esterilización.

7. Indica en tu cuaderno las consecuencias que se producen cuando se vierte una sustancia química peligrosa al medioambiente.

Epígrafe1: El laboratorio

8. Elabora en tu cuaderno una lista de cinco reglas básicas y fundamentales que se deben cumplir cuando se trabaja en un laboratorio. Justifica brevemente en tu cuaderno cada una de ellas.

2. ¿Qué normativa regula la gestión de calidad de un laboratorio? Busca información sobre las principales normas y establece en tu cuaderno un breve resumen de sus objetivos. 3. Busca, mediante diferentes fuentes, qué tipos de muestras necesitan una refrigeración y una congelación para su almacenamiento y conservación. ¿Qué pasaría si una célula madre se refrigerara y no se hubiese congelado? ¿Por qué? 4. De los siguientes instrumentos, ¿cuál se podría utilizar para medir el volumen de un líquido? Justifica la respuesta en tu cuaderno. a) Crisol b) Pipeta Pasteur c) Probeta d) Bureta 5. Enumera los diferentes materiales de laboratorio que se emplearían en: a) La filtración de un precipitado en una mezcla homogénea. b) La separación de dos líquidos miscibles. c) La determinación de la densidad de un mineral. 6. Observa la siguiente imagen y justifica en tu cuaderno por qué el sobrante de la pipeta no debe devolverse al frasco de origen.

9. ¿Qué medidas de seguridad podría incumplir una persona que comienza a trabajar en un laboratorio sin recibir ninguna formación previa al respecto? 10. En el laboratorio, un estudiante está pipeteando ácido sulfúrico concentrado. En el proceso se ha olvidado ponerse los guantes. Mientras traspasa la cantidad medida al vaso de precipitado, la pipeta se rompe y el ácido de la pipeta le salpica toda la mano. Indica en tu cuaderno qué primeros auxilios aplicarías ante tal accidente.

Epígrafe 2: Limpieza e higiene en el laboratorio 11. Busca información en diferentes fuentes sobre cómo actúa la espuma del jabón para eliminar las manchas de grasas y explícalo. 12. ¿Por qué un lavado de manos de 10 segundos no es lo más adecuado para la higiene personal? 13. Si un detergente, al reducir la tensión superficial del agua, permite un efecto limpiador y provoca una reducción del 90% de los microorganismos, ¿se trata de una limpieza, desinfección o esterilización? Justifica tu respuesta en tu cuaderno. 14. Resume las diferencias entre la esterilización con autoclave o con horno. ¿Qué ventajas tiene cada una de ellas? 15. ¿Qué es un antiséptico? ¿Qué diferencias existe entre un antiséptico y un desinfectante?

Unidad 3. El laboratorio

Actividad

práctica Desde mediados del siglo XX, los productos de higiene y limpieza personal desempeñan un papel fundamental en la prevención de enfermedades. Actualmente, podemos encontrar una gran variedad de este tipo de productos en los supermercados y grandes almacenes. Cada uno de ellos cumple una finalidad específica, por lo que su composición química es variable (gel de baño, champú, gel de manos, detergente de la ropa, desinfectantes de baño, etc.). A continuación, te proponemos la elaboración de un sencillo producto desinfectante: el jabón de glicerina, un jabón de uso cotidiano para la eliminación de bacterias y virus de nuestras manos.

Fabricación de jabón de glicerina Para la preparación de este producto será necesario:

6 Ingredientes • • • •

Glicerina sólida o líquida. Aceite esencial de lavanda. Pigmentos. Flores de lavanda secas.

3) Durante la fusión de la glicerina, mover constantemente y en círculos con una varilla de vidrio para evitar la formación de burbujas.

6 Materiales • • • •

2) Colocar los trozos de glicerina dentro de un vaso de precipitado de 1000 mL y calentar el vaso de precipitado con la glicerina al baño maría.

Vaso de precipitado de 1000 mL. Baño maría. Varilla de vidrio o espátula de madera. Moldes de plástico.

6 Procedimiento 1) En primer lugar, pesar 450 gramos de glicerina y trocear en pedazos más pequeños para facilitar su fusión.

4) Añadir 15 gotas de esencia de lavanda y algunas flores de lavanda seca y seguir agitando la mezcla al baño maría. 5) Verter la glicerina fundida con el aceite y las flores de lavanda en unos moldes y dejar enfriar hasta alcanzar la temperatura ambiente. 6) A continuación, introducir los moldes en el frigorífico durante 24/48 horas hasta que se solidifiquen perfectamente las pastillas de jabón y desmoldar.

Tareas propuestas 1. ¿Por qué es tan importante emplear este tipo de productos? 2. ¿Sabes cuándo se fabricaron los primeros jabones? 3. ¿Qué papel desempeña la glicerina en la elaboración de este producto? 4. Elabora un breve resumen sobre la forma de elaborar jabón con aceite casero usado. 5. Tal vez algún familiar mayor haya elaborado jabón casero cuando no existían tantos supermercados como en la actualidad. Si es así, consúltale qué procedimientos y qué productos se empleaban.

80 Unidad 3. El laboratorio

Perfiles profesionales Técnico en operaciones de laboratorio

Técnico en emergencias sanitarias

• Se trata de un Grado Medio

(Formación Profesional) dentro de la familia de Química. Esta titulación permite realizar ensayos de materiales, análisis fisicoquímicos, químicos y biológicos, y mantener operativos los equipos y las instalaciones de servicios auxiliares, cumpliendo las normas de calidad y prevención de riesgos laborales y de protección ambiental.

• Entre las asignaturas vinculadas al laboratorio

que se imparten en esta titulación destacan: Química aplicada, Muestreo y operaciones unitarias de laboratorio, Pruebas fisicoquímicas, Servicios auxiliares en el laboratorio, Seguridad y organización en el laboratorio, Técnicas básicas de microbiología y bioquímica, Operaciones de análisis químico, Ensayos de materiales, Almacenamiento y distribución en el laboratorio o Principios de mantenimiento electromecánico.

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación son,

entre otras, realizar el montaje de equipos e instalaciones auxiliares de un laboratorio, seleccionado los recursos y medios necesarios; poner en marcha los equipos, verificando su operatividad y la de los servicios auxiliares, y la disponibilidad de materias y productos; preparar las mezclas y disoluciones necesarias, cumpliendo normas de calidad, prevención de riesgos y seguridad ambiental; realizar tomas de muestras, teniendo en cuenta su naturaleza y finalidad o preparar la muestra para el análisis, siguiendo procedimientos normalizados y adecuándola a la técnica que se ha de utilizar.

• Las salidas laborales a las que puedes acceder tras

cursar esta opción se centran en los siguientes ámbitos: *Auxiliar, operador/a o técnico/a de laboratorios de química, industrias químicas, industrias alimentarias, sector medioambiental, industria transformadora, industria farmacéutica, materias primas y producto acabado, control y recepción de materias, centros de formación e investigación, control de calidad de materiales, metalurgia y galvanotecnia, ensayos de productos de fabricación mecánica y microbiología alimentaria, medioambiental, farmacéutica y de aguas. *Operador/a de mantenimiento de servicios auxiliares, equipamiento y almacén.

(Formación profesional) dentro de la familia de Sanidad. Esta titulación capacita para el traslado de pacientes o víctimas y la prestación de atención sanitaria y psicológica inicial, colaborando en la preparación y desarrollo de la logística sanitaria ante emergencias colectivas o catástrofes, así como participando en la preparación de planes de emergencia y dispositivos de riesgo previsible del ámbito de la protección civil.

• Entre las asignaturas vinculadas al ámbito sanitario

que se imparten en esta titulación destacan: Mantenimiento mecánico preventivo del vehículo, Logística sanitaria en emergencias, Dotación sanitaria, Atención sanitaria inicial en situaciones de emergencia, Atención sanitaria especial en situaciones de emergencia, Evacuación y traslado de pacientes, Apoyo psicológico en situaciones de emergencia o planes de emergencias y dispositivos de riesgos previsibles.

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación

son: evacuar al paciente o víctima utilizando las técnicas de movilización e inmovilización y adecuando la conducción a las condiciones del mismo, para realizar un traslado seguro al centro sanitario de referencia; aplicar técnicas de soporte vital básico ventilatorio y circulatorio en situación de compromiso y de atención básica inicial en otras situaciones de emergencia o colaborar en la clasificación de las víctimas en todo tipo de emergencias y catástrofes.

• Las

salidas laborales a las que puedes acceder tras cursar esta opción se centran en los siguientes ámbitos: *Transporte sanitario. *Emergencias sanitarias. *Teleasistencia. *Centros de Coordinación de Urgencias y Emergencias.

Unidad 3. El laboratorio

La capa atmosférica que rodea nuestro planeta es imprescindible para la vida en la Tierra, puesto que absorbe radiaciones solares ultravioletas y ejerce de escudo frente a meteoritos.

Unidad 4 La atmósfera: contaminación atmosférica 1 La atmósfera 2 Los fenómenos atmosféricos 3 La contaminación atmosférica 4 Efectos de la contaminación atmosférica

sobre el medio ambiente

«El ser humano de hoy usa y abusa de la naturaleza, como si hubiera de ser el último inquilino de este desgraciado planeta, como si detrás de él no se anunciara un futuro». Miguel Delibes (1910-2010), escritor español.

«El cambio climático es una realidad que ya va a tener implicaciones inevitables, pero aún podemos minimizar sus consecuencias más severas». Organización ecologista Greenpeace.

«Nuestros niños y niñas no tendrán tiempo para discutir sobre el cambio climático. Solo podrán convivir con sus efectos». Barack Obama (1961), 44.º presidente de los Estados Unidos de América.

«Al ir introduciéndonos en cada apartado medioambiental concebible, la fragilidad de nuestra propia civilización se hace más obvia. En el transcurso de una sola generación, corremos el peligro de cambiar la composición de la atmósfera terrestre de manera mucho más desastrosa que cualquier erupción volcánica de la historia, y puede que los efectos persistan durante siglos». Al Gore (1948), político y economista estadounidense.

«Nos hemos olvidado de ser buenos huéspedes, de cómo caminar ligeramente sobre la Tierra como hacen sus otras criaturas». Barbara Ward (1914-1981), economista, periodista y escritora británica.

«La Tierra no es una herencia de nuestros padres, sino un préstamo de nuestros hijos». Proverbio iberoamericano.

¿Qué sabes hasta ahora? ¿Cuál es el gas más abundante en la atmósfera? ¿En qué capas se divide la atmósfera estructuralmente? ¿Qué tipos de fenómenos atmosféricos existen relacionados con el viento, el agua y la electricidad? ¿Qué es la contaminación atmosférica y cuáles son sus causas? ¿Cómo influye la contaminación atmosférica en el medio ambiente?

Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

1. LA ATMÓSFERA 1.1. Concepto y composición química de la atmósfera El planeta Tierra está formado por cuatro grandes capas externas: la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera y la litosfera. Las dos primeras están íntimamente relacionadas entre sí mediante movimientos dinámicos. La atmósfera es la capa formada fundamentalmente por gases y partículas sólido-líquidas en suspensión que rodea a la Tierra. Se encuentra unida a nuestro planeta gracias a la fuerza de atracción gravitatoria que este ejerce. La actual composición química de la atmósfera ha ido cambiando desde el origen de la Tierra. Durante este proceso de formación, se generó una gran cantidad de calor y se produjo una liberación masiva de diferentes elementos gaseosos. Así, el aire es la mezcla de gases que componen la atmósfera y que permanece alrededor de la Tierra gracias a la fuerza de atracción gravitatoria. La atmósfera es la capa que rodea a la Tierra.

Componentes de la atmósfera Gases de la atmósfera

Partículas en suspensión o aerosoles Proceden tanto de fuentes naturales como artificiales: el humo, las cenizas, las partículas de polvo y el polen de las plantas. Las partículas en suspensión actúan como núcleos de condensación de nubes y nieblas, además de ser destacados contaminantes. Tienen un papel biológico importantísimo en los seres vivos: • El nitrógeno es un componente esencial de moléculas como proteínas y ADN. • El oxígeno es fundamental para la respiración de los seres vivos. • El argón participa en el proceso de formación de las nubes. • El dióxido de carbono contribuye a crear el efecto invernadero. • El ozono constituye una capa protectora frente a rayos ultravioletas en la Tierra.

Nitrógeno, oxígeno, argón. Hidrógeno, vapor de agua, dióxido de carbono, ozono. El 99 % del volumen atmosférico lo constituye el nitrógeno, el oxígeno y el argón. El 1% restante lo conforman gases como el hidrógeno, los gases nobles, el vapor de agua, el dióxido de carbono y el ozono. El humo producido por un incendio pasa a formar parte de la atmósfera.

84 Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

1.2. Estructura de la atmósfera

VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA

COMPOSICIÓN QUÍMICA

La atmósfera puede dividirse en varias capas atendiendo a diferentes criterios.

Homosfera

Heterosfera

• Se extiende desde el suelo hasta los 80 km de altitud aproximadamente. • En ella, la composición química es constante.

• Está situada desde los 80 km de altitud en adelante. • En ella, se pierde la uniformidad de la composición química.

Exosfera

• Se extiende desde los 500 km en adelante. • Desaparece el concepto de temperatura porque la densidad del aire se hace despreciable.

Termosfera

• Situada entre los 100-500 km de altitud. • Aumenta la temperatura por la absorción de las radiaciones solares más energéticas (rayos gamma y rayos X). • Se desintegran los meteoritos. • Se producen auroras boreales. • Viajan las naves espaciales. • Se reflejan las ondas de radio y TV.

Mesosfera

• Situada entre los 60-100 km de altitud. • La temperatura desciende hasta los -95 ºC. • Se observan estrellas fugaces.

EXOSFERA 700-190 000 Km

TERMOSFERA 80-700 Km

MESOSFERA 50-80 Km

Estratosfera

• Se extiende entre los 12-60 km de altitud. • Se encuentra la capa de ozono u ozonosfera, que absorbe las radiaciones UV nocivas aumentando la temperatura hasta los 0 ºC o incluso -5 ºC.

Troposfera

• Se extiende desde la superficie terrestre hasta los 12 km de altitud. • Disminuye la temperatura a razón de 6,5 ºC por km ascendido. • Se producen fenómenos atmosféricos. • Se desarrolla la vida.

EXOBASE 700-1000 Km

ESTRATOSFERA 12-50 Km

LÍNEA KARMAN 100 Km

CAPA DE OZONO 20-30 Km

TROPOSFERA 0-12 Km

Actividades 1. ¿Cómo podrías diferenciar la atmósfera y el aire? Justifica tu respuesta en tu cuaderno. 2. ¿Qué tres gases son los más abundantes en la atmósfera? ¿Qué partículas en suspensión son las más frecuentes en la atmósfera?

Auroras boreales en Noruega.

Lluvia de estrellas fugaces.

3. Investiga e indica en qué capa de la atmósfera, atendiendo a la relación entre altitud y temperatura, se producen los siguientes hechos: auroras boreales, fenómenos meteorológicos, capa de ozono, estrellas fugaces, vuelo de aviones y posible desintegración de meteoritos. Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

2. LOS FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS Los fenómenos atmosféricos son todos los acontecimientos que tienen lugar en la troposfera y se deben a desequilibrios de la temperatura, la densidad y la presión. Estos hechos, por lo tanto, están relacionados con el aire, el agua y la electricidad y se clasifican de la siguiente manera según su naturaleza. Fenómenos atmosféricos Relacionados con el aire

Relacionados con el agua

Relacionados con la electricidad

como

BRISAS

NUBES

RAYOS

marina / terrestre valle / montaña

LLUVIA

RELÁMPAGOS

NIEVE TRUENOS GRANIZO

TORBELLINOS TORNADOS

NIEBLAS ROCÍO Y ESCARCHA

2.1. Fenómenos atmosféricos relacionados con la acción del aire

El viento es el movimiento horizontal del aire en la troposfera. Circula desde las zonas de aire más frío o zonas de alta presión a las zonas de aire más cálido o zonas de baja presión. De esta manera se equilibran los desajustes de presión causados por el calentamiento diferencial de la superficie terrestre. Relacionados con el viento, distinguimos: Torbellino de grandes dimensiones.

* Brisas: son vientos suaves motivados por los movimientos de aire

debido al desigual calentamiento de la superficie por el Sol.

* Torbellinos: son remolinos de viento caracterizados por rápi-

dos movimientos giratorios en torno a un eje que asciende arrastrando arena, polvo, etc. Se forman cuando, en una masa de aire en movimiento, surge una diferencia de velocidad entre dos regiones diferentes, originando las denominadas turbulencias.

* Tornados: son movimientos giratorios descendentes del viento de

Tornado sobre un valle. 86 Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

forma violenta que adquieren forma de nube-embudo. Se producen a partir de una masa de aire de gran intensidad que se prolonga hacia abajo desde la base de una nube hasta alcanzar el suelo. Suelen ir acompañados de lluvia, granizo, nieve, etc. Son fenómenos atmosféricos de gran capacidad destructora.

Clasificación de las brisas BRISAS MARINAS • Se producen durante el día. • El aire se desplaza desde el mar hacia la tierra cuando esta se calienta rápidamente. • Tienen lugar a lo largo del litoral en condiciones de calma atmosférica.

BRISAS TERRESTRES • Se producen durante la noche. • El aire se desplaza desde la tierra hacia el mar cuando este se calienta rápidamente. • Tienen lugar a lo largo del litoral en condiciones de calma atmosférica.

AIRE CALIENTE

TIERRA CÁLIDA

AIRE CALIENTE

BRISA MARINA FRÍA

TIERRA FRÍA

MAR FRÍO

BRISAS DE VALLE • Se producen durante el día. • El aire se desplaza desde los valles hasta las cimas de las montañas que están más caldeadas. • Tienen lugar en días despejados y vientos generalmente en calma.

BRISA TERRESTRE FRÍA MAR CÁLIDO

BRISAS DE MONTAÑA • Se producen durante la noche. • El aire se desplaza desde las cimas de las montañas a los valles que están a más temperatura. • Tienen lugar en días despejados y vientos generalmente en calma.

Actividad 4. En grupo, de manera cooperativa y siguiendo las indicaciones de vuestro profesor o profesora, elaborad un mural en el que se reflejen comparativamente y de manera visual las diferencias entre huracán, ciclón y tifón. Nombrad, además, cuáles de estos han sido los más destructivos a lo largo de la historia. Podéis exponer vuestra investigación en clase y comentar las consecuencias que estos fenómenos atmosféricos producen en el medio ambiente.

Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

Recuerda En las capas bajas de la atmósfera, el aire tiene distintas cantidades de vapor de agua, es decir, nunca está totalmente seco, oscilando entre valores muy bajos para las zonas desérticas, del 5 al 15 %, y valores muy elevados en las zonas de nieblas y en las nubes, del 90 al 100 %. Este gas llega a la troposfera procedente, principalmente, de todos los puntos en que el agua está en contacto con el aire, mediante la evaporación, que es el paso de líquido a vapor.

Sabías que...?

2.2. Fenómenos atmosféricos relacionados con el agua Los fenómenos más característicos relacionados con el agua son las nubes, el granizo, la lluvia, la niebla, la nieve, el rocío y la escarcha debidos, fundamentalmente, a la condensación del agua. Nubes

Granizo

Son masas densas de minúsculas gotas de agua o finos cristales de hielo que se forman cuando el aire sube después de haber sido calentado por la irradiación terrestre. En su ascenso, la masa de aire se enfría hasta que se condensa el vapor de agua. Son la fuente principal de las precipitaciones: lluvia, nieve y granizo.

Es una precipitación sólida constituida por esferas de hielo de diámetro variable. Se forma en el interior de las nubes de gran desarrollo vertical. La formación del granizo requiere la presencia de las fuertes corrientes ascendentes (tormentas). El granizo cae de la nube cuando adquiere demasiado peso para las corrientes de aire o si estas se debilitan.

Lluvia

Nieblas

Es una precipitación en forma de gotas de agua líquida. Esta caída de agua se produce a partir de la condensación del vapor de agua que se encuentra dentro de las nubes y que, al volverse más pesado, cae por efecto de la gravedad hacia el suelo.

Son nubes en contacto con el suelo, cargadas de gotitas de agua en suspensión. Se forman cuando el aire se enfría y condensa el vapor de agua que contiene. La bruma matinal es muy habitual.

Nieve

Rocío y escarcha

Es el tipo de precipitación sólida más habitual. Está formada por microcristales de hielo hexagonales que caen, bien individualmente o en grupos, formando copos de tamaños y estructuras muy variadas. Estos cristales se crean en la atmósfera mediante la absorción de gotitas de agua y, cuando colisionan, se unen entre sí y forman los copos de nieve.

Se forman en noches frías y despejadas cuando la temperatura desciende y el vapor de agua del aire condensa sobre la hierba. Si la temperatura es mayor a 0 ºC, se forma el rocío.

El arcoíris es un fenómeno óptico y meteorológico que se produce en días lluviosos cuando los rayos de Sol atraviesan gotas de agua y por refracción se descomponen formando un arco multicolor en el cielo. Los colores del arcoíris se visualizan en el siguiente orden: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta.

88 Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

2.3. Fenómenos atmosféricos relacionados con la acción de la electricidad

Sabías que...?

La electricidad es conocida desde la antigüedad. Sin embargo, los fenómenos atmosféricos asociados con ella no empezaron a ser explicados hasta el siglo XVIII, y no fue hasta el siglo XIX cuando se conoció su relación con la naturaleza. Existen diferentes tipos de fenómenos eléctricos. Los más conocidos son los rayos, los relámpagos y los truenos. Rayo Es una descarga eléctrica natural que se produce en la atmósfera entre dos nubes o entre una nube y la superficie terrestre durante una tormenta. Las nubes, generalmente tienen carga negativa en su base y carga positiva en su cima.

Relámpago

Es el resplandor producido cuando las cargas eléctricas se trasladan de una nube a otra o de una nube a la superficie terrestre.

Trueno

Es la onda sonora de gran intensidad producida cuando un rayo calienta con su descarga eléctrica al aire cercano. Esta onda se expande rápidamente.

La diferencia entre un rayo y un relámpago radica en que este último es un rayo que no se llega a ver y genera una estela luminosa en el cielo, un resplandor momentáneo.

Sabías que...?

Cuando se produce una tormenta, el relámpago llega a la Tierra antes que el trueno, puesto que la luz viaja a 300 000 km/s, mientras que la velocidad del sonido es de 340 m/s. Para comprobarlo es suficiente con contar el tiempo que transcurre desde que se ve el rayo en el cielo hasta que se escucha el trueno.

Recuerda El rayo, tal y como lo conocemos, es uno de los fenómenos más destructivos de la naturaleza. Durante una tormenta eléctrica, se producen gran cantidad de descargas atmosféricas que pueden alcanzar cientos de kiloamperios. Estas descargas suponen un grave peligro para las personas, animales, edificios e incluso para los equipos electrónicos.

Actividades 5. Entre las siguientes afirmaciones sobre las nubes hay una falsa, encuéntrala y justifícala en tu cuaderno: a) Son masas densas de gotas de agua. b) Se forman cuando el aire baja tras ser calentado por la irradiación terrestre. c) Son la fuente principal de precipitaciones. 6. Corrige la siguiente frase en tu cuaderno: “El rocío es un fenómeno que se produce en noches frías y despejadas cuando la temperatura aumenta y el vapor de agua del aire condensa sobre la hierba. Si la temperatura es menor a 10 ºC, el rocío se congela y se denomina neblina”. 7. ¿Qué fundamento científico emplean los pararrayos para garantizar la seguridad de las construcciones y las personas? Amplía tu información sobre ello. Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

3. LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA 3.1. Concepto de contaminación atmosférica La contaminación atmosférica hace referencia a la presencia en el aire de sustancias (procedentes de la misma naturaleza o emitidas por el ser humano) en determinadas cantidades y durante suficiente tiempo como para que impliquen riesgo, daño o molestia grave para las personas y la conservación del medio ambiente.

El desarrollo de la industria permitió un crecimiento económico sin precedentes y la mejora en las condiciones de vida de la sociedad, pero no se tuvieron en cuenta algunas consecuencias como la contaminación atmosférica o el uso de materias primas limitadas como el carbón.

Sabías que...?

En el Inventario Nacional de Contaminantes Atmosféricos se estiman anualmente las emisiones a la atmósfera de: óxidos de nitrógeno (NOx), dióxido de azufre (SO2), amoniaco (NH3), monóxido de carbono (CO), compuestos orgánicos volátiles no metálicos (COVNM), partículas, metales pesados y algunos contaminantes orgánicos persistentes, según lo previsto en el Convenio de Ginebra contra la Contaminación Atmosférica Transfronteriza a Larga Distancia (CLRTAP) y en la Directiva (UE) 2016/2284 relativa a la reducción de las emisiones nacionales de determinados contaminantes atmosféricos (Directiva de Techos).

La llegada de la Revolución Industrial trajo como consecuencia, además de un gran desarrollo científico y tecnológico, la generación de agentes contaminantes producidos por la actividad humana. Impulsada por Inglaterra en el siglo XIX, está considerada como uno de los hitos que generó los mayores cambios tecnológicos, económicos, sociológicos y culturales en la historia de la humanidad. Sin embargo, esta transformación profunda en la producción de bienes trajo aparejados una considerable cantidad de problemas ambientales cuyos efectos perduran hasta la fecha y que se sigue tratando de revertir. Según su ubicación, la contaminación puede tener carácter local, cuando sus efectos solo se sufren en los alrededores del mismo, o carácter planetario, en el caso de que el contaminante afecte al equilibrio general del planeta y a zonas bastante remotas del origen del contaminante. Los principales procesos de contaminación atmosférica están relacionados con la combustión, es decir, con reacciones químicas de oxidación de combustibles fundamentalmente en la industria, el sector del transporte y las calefacciones.

3.2. Concepto y tipos de contaminantes Los contaminantes atmosféricos son aquellas sustancias que, al encontrarse en un determinado medio, alteran su composición y estructura, pudiendo causar graves y nocivos efectos en el medio ambiente. Contaminantes atmosféricos Se clasifican atendiendo a su génesis o fuentes de emisión NATURALES

ARTIFICIALES

producidos por

creados por

LA MISMA NATURALEZA

LA ACCIÓN DEL SER HUMANO

se clasifican en

90 Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

primarios

secundarios

provienen de fuentes directas

provienen de procesos químicos que actúan sobre contaminantes primarios

Los agentes contaminantes pueden depositarse en la superficie terrestre y afectar a plantas, animales, incluido el ser humano, y a materiales de distintos tipos. Atendiendo a su génesis o fuente de emisión, pueden clasificarse en naturales y artificiales. AGENTES CONTAMINANTES

NATURALES

Producidos por la naturaleza.

Ejemplos

Erupciones volcánicas, tormentas de arena, incendios forestales causados de forma natural…

Contaminantes primarios: son contaminantes por sí mismos y se emiten directamente por la industria, los hogares o los vehículos de transporte. Principalmente el monóxido de carbono (CO) y el dióxido de azufre (SO2).

ARTIFICIALES O ANTRÓPICOS

Provocados por la acción de los seres humanos. Contaminantes secundarios: se producen cuando estos agentes reaccionan químicamente con otros o con elementos de la naturaleza. Principalmente el ozono troposférico (O3), el dióxido de nitrógeno (NO2) o la lluvia ácida.

Contaminantes antrópicos primarios y secundarios

Actividades

LLUVIA ÁCIDA

8. ¿Qué es la contaminación atmosférica? ¿Cuándo empezó a ser preocupante y con qué reacción química se relaciona principalmente? 9. Enumera dos fuentes naturales de emisión de agentes contaminantes y otras dos fuentes artificiales.

Los contaminantes primarios son aquellos procedentes directamente de las fuentes de emisión (la mayoría de los hidrocarburos: CO, SO2…). Los contaminantes secundarios son aquellos originados en el aire por interacción entre dos o más contaminantes primarios, o por sus reacciones con los constituyentes normales de la atmósfera (H2SO4, HNO3, …).

10. Indica si los siguientes agentes contaminantes son primarios o secundarios: dióxido de nitrógeno, monóxido de carbono, dióxido de azufre y ozono troposférico.

Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

3.3. Origen y efectos de los agentes contaminantes sobre el medioambiente

A continuación, vamos a estudiar los contaminantes atmosféricos más relevantes según su origen y los efectos que producen sobre el medioambiente. Agente contaminante

Características y origen

Efectos que produce

• Gases incoloros, inodoros e insípidos. MONÓXIDO DE CARBONO • De forma natural, se originan durante la respiración y en los procesos de creación y degradación (CO) y de la clorofila. DIÓXIDO DE CARBONO • De forma artificial, se producen en las reacciones (CO2) de combustión en industrias y vehículos del carbón y petróleo.

• Sobrecalentamiento del aire y mares, lo que causa desequilibrios en el clima y en los ecosistemas. • El monóxido de carbono produce efectos letales sobre los humanos y demás animales. • Causantes del efecto invernadero antrópico junto con el metano.

• Gas incoloro, corrosivo y de olor desagradable. • Se oxida en la atmósfera y produce el trióxido de azufre, que reacciona con el agua formando el ácido sulfúrico con gran capacidad de contaminación. • Procede fundamentalmente del uso de combustibles como el carbón y el petróleo en centrales energéticas.

• Muy perjudicial en personas con asma. • Responsable de la lluvia ácida, que reduce el crecimiento y el rendimiento de numerosas plantas y corroe edificios y monumentos. • Produce efectos sobre los ecosistemas terrestres y marinos. El cambio de pH ácido no es soportable por la mayoría de las especies y si se prolonga en el tiempo estas especies serán sustituidas por otras acidófilas.

DIÓXIDO DE NITRÓGENO (NO2)

• Gas tóxico, insípido, incoloro e inodoro. • Resultado de combustiones en máquinas y hornos. También en la emisión de humos tras el consumo de tabaco.

• Puede producir inflamaciones en las vías respiratorias. • Responsable de la lluvia ácida al igual que el dióxido de azufre. • Produce el esmog, una niebla tóxica que se condensa en ciudades y favorece la acumulación de contaminantes procedentes de industrias y motores de vehículos.

OZONO (O3)

• Gas inestable y altamente reactivo. • Se puede encontrar en la estratosfera (protege de las radiaciones ultravioletas nocivas del Sol) y troposfera. • Se origina al reaccionar el oxígeno molecular (O2) con el oxígeno atómico (O).

• Produce polución junto con el dióxido de nitrógeno. • El ozono troposférico puede causar problemas respiratorios, principalmente: asma y reducción de la función pulmonar. • En las plantas puede producir graves daños, reduciendo las cosechas y la calidad de sus productos.

DIÓXIDO DE AZUFRE (SO2)

Sabías que...? El mal de la piedra es un fenómeno causado por la lluvia ácida que deteriora irreversiblemente las superficies de edificios y monumentos mediante el desgaste y la formación de arenillas principalmente. El tratamiento que se suele seguir para acabar con este mal es eliminar la capa afectada por medio de procedimientos mecánicos y a través del saneamiento de la superficie. Como mantenimiento se aplica una capa de resinas de silicona con el objetivo de impermeabilizar. Friso de la catedral de Almería afectado por el mal de la piedra.

92 Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

Contaminación y salud Cuando existe mucho monóxido de carbono en el aire, los glóbulos rojos de la sangre dejan de transportar oxígeno y comienzan a transportar el monóxido de carbono, lo que puede producir problemas cardiovasculares o incluso la muerte. Cada vez más, en muchas ciudades existen paneles informativos que reflejan la calidad del aire y la presencia de los rayos uva.

Vista de una gran ciudad en la que se aprecia esmog a primeras horas de la mañana.

Sabías que...?

En nuestras casas a veces también generamos contaminación. Según la OCU (Organización de Consumidores y Usuarios) los peores contaminantes en nuestro hogar son los productos empleados en la limpieza del inodoro por contener ácidos y en los hornos por ser muy corrosivos. No obstante, en los últimos años se están creando productos de limpieza más respetuosos con el medio ambiente y ya existen hornos pirolíticos que permiten su autolimpieza con altas temperaturas.

Panel indicador de la calidad del aire en Granada.

La contaminación y el deshielo de los polos

Actividades Imágenes de satélite que muestran la reducción del bloque de hielo del Ártico en los últimos años. Los datos que indican el cambio climático son: • En 2018 la temperatura del conjunto del planeta alcanzó un nuevo récord y cerraba el quinquenio más cálido conocido desde que hay registros. • Subida del nivel del mar. • Sequías prolongadas. • Proliferación de fenómenos meteorológicos extremos, como huracanes y tormentas que provocan grandes daños en las cosechas. • Incendios que afectan a extensos territorios.

11. Explica un efecto producido por el dióxido de carbono y otro generado por el dióxido de nitrógeno como contaminantes atmosféricos. 12. ¿Qué contaminante genera la lluvia ácida? ¿Cómo afecta a las ciudades? Investiga en tu ciudad o entorno al respecto. 13. ¿Es todo el ozono perjudicial para la salud? Justifica tu respuesta.

Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

4. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA SOBRE EL MEDIO AMBIENTE

Los principales efectos de la contaminación atmosférica son el efecto invernadero, la destrucción de la capa de ozono, la lluvia ácida y el cambio climático.

4.1. Efecto invernadero La actividad humana ha aumentado los gases que producen el efecto invernadero.

Cómo actúa el efecto invernadero Radiaciones del efecto invernadero.

Se denomina efecto invernadero al fenómeno natural por el cual determinados gases atmosféricos (vapor de agua, dióxido de carbono, metano, monóxido de nitrógeno, clorofluorocarbonos y ozono) retienen parte de la radiación térmica emitida por la superficie terrestre tras ser calentada por el Sol, manteniendo la temperatura del planeta en un nivel adecuado para que se pueda desarrollar la vida. Los seres humanos, con sus actividades diarias, han incrementado la presencia de gases de efecto invernadero, lo que ha producido un aumento de la temperatura del planeta. En este último siglo la concentración de dióxido de carbono ha subido en torno al 35 %. Este aumento, sumado a otros factores como la destrucción de nuestros bosques tropicales o el consumo desproporcionado de recursos hídricos que favorecen la desertización, ha provocado un calentamiento global del planeta.

El efecto invernadero se produce cuando una parte de la radiación solar de onda corta procedente del Sol atraviesa la atmósfera llegando a la superficie terrestre calentándola, mientras que otra parte de la misma radicación es reflejada por la superficie terrestre y, en lugar de ir al espacio, es absorbida por los gases atmosféricos que la remitirán de nuevo a la superficie terrestre.

Situación del agujero de la capa de ozono en la Tierra

Las temperaturas más altas han originado el deshielo de los casquetes polares, la subida del nivel de los océanos y sus correspondientes consecuencias ambientales.

4.2. Destrucción de la capa de ozono La capa de ozono u ozonosfera se encuentra en la estratosfera y gracias a ella se puede desarrollar la vida en la Tierra tal y como la conocemos. Las moléculas de ozono absorben prácticamente todas las radiaciones ultravioletas, evitando así que lleguen a la superficie terrestre donde producirían quemaduras y cáncer en los seres vivos. La disminución de la capa de ozono representa un problema ambiental a nivel mundial. En la actualidad, se ha demostrado que la capa de ozono está siendo destruida por las emisiones de clorofluorocarbonos y, en menor grado, metano y óxidos de nitrógeno. Los estudios científicos han constatado que los productos fabricados por la industria química son responsables de la destrucción paulatina de la capa de ozono sobre la Antártida. Esta situación también origina problemas de salud asociados a la exposición directa al ozono en las capas bajas de la atmósfera (troposfera). Por todo ello, existe un importante riesgo de destrucción de la capa de ozono debido al posible aumento del cloro en la estratosfera. Las investigaciones científicas señalan que para fines de este siglo se puede haber perdido entre un 5 y un 10 % de las moléculas de ozono debido al uso de aerosoles con clorofluorocarbonos.

94 Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

4.3. Lluvia ácida La lluvia ácida se produce cuando las emisiones contaminantes procedentes de las industrias y automóviles, fundamentalmente óxidos de azufre y nitrógeno, se combinan con las moléculas de vapor de agua existentes en la atmósfera, transformándose en ácido sulfúrico y ácido nítrico, y permanecen en la atmósfera con alto poder corrosivo.

Sabías que...?

Como consecuencia del aumento de la temperatura en el planeta, las aves se ven obligadas a migrar y cambiar de hábitat para sobrevivir. De manera que, por ejemplo, en los últimos años, en Andalucía han empezado a criar varias especies de aves propias del norte de África.

Cómo actúa la lluvia ácida ATMÓSFERA Sequedad, partículas de polvo y gases

Humedad, lluvia ácida y nieve

Los contaminantes se transforman en partículas ácidas

VIENTO Contaminantes procedentes de automóviles, fábricas, hogares...

Fotooxidación

Desaparición de plantas

Sabías que...?

El Portal Andaluz del Cambio Climático (PACC) es un portal temático, de carácter divulgativo, impulsado por la Junta de Andalucía, que pretende mejorar el conocimiento de la ciudadanía sobre el cambio climático y sus implicaciones prácticas, especialmente en el ámbito de la comunidad autónoma andaluza. Su dirección web es: http://www.juntadeandalucia.es/medioambiente/site/pacc

Flujo superficial

LAGO

SUELO

Efectos nocivos sobre el suelo, bosques, arroyos, ríos, lagos y océanos

Contaminación

Evaporación (líquido a gas)

OCÉA

Bosques, lagos y otros ecosistemas terrestres y acuáticos de grandes regiones del mundo sufren silenciosamente los graves daños ocasionados por la lluvia ácida. Algunos ecosistemas son más susceptibles que otros a la acidificación, al igual que algunos seres vivos del ecosistema son más sensibles a variaciones del nivel de acidez, lo que reduce su población hasta, en ocasiones, llegar a extinguirla. También provoca daños directos en las plantas al abrasarlas.

Causas del cambio global

Incremento de la población humana

4.4. Cambio global El cambio global hace referencia a la variación global del clima en la Tierra debido principalmente al aumento de la temperatura de nuestro planeta.

Alteraciones en los ciclos biogeoquímicos

Cambios geopolíticos

CAMBIO GLOBAL

En la actualidad, el cambio climático es la mayor amenaza medioambiental que sufre nuestro planeta. Puede producirse:

Alteraciones en la biodiversidad

* De forma natural, como consecuencia de las variaciones en la canti-

dad de energía emitida por el Sol.

* De forma artificial, a través de la emisión de gases contaminantes

Conectividad (Noosfera)

atmosféricos, como el dióxido de carbono que absorbe radiación infrarroja emitida por la Tierra aumentando así la temperatura.

Las diferentes actividades llevadas a cabo por los seres humanos someten a nuestro planeta a un cambio constante y amenazan de manera irreversible la vida de numerosas especies.

Cambios de uso del territorio

Cambio climático global

Desertización y degradación

Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

¿Cómo nos está afectando el cambio climático? Testigos del Clima es un proyecto de WWF (World Wide Fund for Nature) que recoge los testimonios de personas en el mundo que relatan cómo el cambio climático está afectando a sus vidas en la actualidad. Además, es una llamada a los gobiernos, las empresas y a la ciudadanía para que actúen y tomen conciencia de la urgencia del problema del cambio climático. Entre los testimonios destacan: • Joan O. Grimalt (Químico, Profesor de Investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Barcelona) opina que, en los países occidentales las enfermedades que son o serán causa de mayor mortalidad son aquellas relacionadas directamente con los efectos térmicos, fundamentalmente las olas de calor. • Rafael Cordero (Técnico en Agricultura de la Asociación Agraria Jóvenes Agricultores, Asaja en Ronda, Málaga) ha constatado que desde hace algo más de una década, algo está alterando el ciclo natural de las estaciones. Nunca se habían observado estos bruscos cambios del clima que están afectando a todo el entorno, y muy directamente al castaño, tan vulnerable a las temperaturas extremas y a la escasez de agua. Recuerda campañas desastrosas en las que se perdió el 80 por ciento de la producción debido a la fuerte sequía. Otros años los efectos del déficit hídrico acumulado también se han dejado ver, disminuyendo la producción de castañas en más de un 70 por ciento. Adaptado. http://www.wwf.es/que_hacemos/cambio_climatico/testigos_del_clima/

Actividades 14. En grupos, de manera cooperativa, y siguiendo las indicaciones de vuestro profesor o profesora, buscad información sobre los compromisos internacionales alcanzados en los últimos años para la reducción de emisiones contaminantes. En particular, investigad acerca del Protocolo de Kioto: ¿qué es?, ¿qué objetivo tiene?, ¿qué países lo han firmado y cuáles no? ¿Qué opinión os merecen estos datos?

15. Cita dos medidas que podamos adoptar para frenar el efecto invernadero. 16. Justifica por qué es importante que no se destruya la capa de ozono y propón una serie de medidas encaminadas a controlar dicha destrucción. 17. ¿Crees que la sociedad está preocupada y comprometida para evitar el cambio climático? Justifica tu respuesta.

Competencias clave ¿Qué competencias vamos a trabajar?

Luz so lar

ejada lar refl o s z u L

• Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología. • Competencias sociales y cívicas.

CH4

Gases de efecto invernadero (atrapan el calor) NO2 CO2 CF5

Tareas propuestas Observa detenidamente esta imagen sobre cómo se origina el efecto invernadero para afianzar cuanto se ha trabajado en la unidad y contesta a las siguientes cuestiones. a) Define con tus propias palabras el concepto de efecto invernadero. b) ¿Qué provoca la radiación absorbida por la atmósfera? c) ¿En qué medio de transporte te diriges a tu centro escolar? Razona cuáles de los siguientes medios reducirían el efecto invernadero: bicicleta, coche privado, autobús y desplazamientos a pie.

Energía absorbida

96 Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

d) ¿Por qué la comunidad científica considera el aumento del efecto invernadero como un problema medioambiental global? ¿Qué entiendes por calentamiento global? ¿Qué soluciones propondrías?

https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/estas-son-las-megaciudades-con-el-aire-mas-contaminado-del-mundo-971491388678. Este enlace te ayudará a conocer cuáles son las ciudades del mundo que tienen mayores niveles de contaminación atmosférica.

https://blog.oxfaminter mon.org/contaminacion-de-la-atmosfera-causas-y-soluciones/. Mediante esta interesante web podrás ampliar tu información sobre las causas de la contaminación atmosférica y las posibles soluciones que se pueden llevar a cabo para reducir dicha contaminación.

https://www.sostenibilidad.com/medio-ambiente/efectos-contaminacion-atmosferica-salud/. A través de esta web comprobarás cómo afecta la contaminación atmosférica a nuestro estado psíquico y físico.

https://www.meteorologiaenred.com/la-atmosfera.html. Con este enlace podrás afianzar g N a v e tus conocimientos sobre la composición de la atmósfera, sus capas, su importancia y la acción que ejerce el ser humano sobre ella.

Ahora te toca a ti... A partir de los datos que se muestran a continuación sobre comportamientos medioambientales, elabora en grupo una encuesta (preguntando como mínimo a unas 10 personas) para comprobar el nivel de preocupación social

acerca del cambio climático como uno de los grandes problemas mundiales en la actualidad. Posteriormente, valorad la información obtenida, elaborad un informe con las conclusiones extraídas y exponedlas resumidamente en clase.

Los efectos del cambio climático sobre la salud Porcentajes absolutos. Es muy/bastante probable que sufra...

2010

España

2018

9% 33,60

Enfermedades tropicales

51,40 62,80 71,50

Infecciones por calidad del agua o alimentos

30 %

Cáncer de piel

76,30 72,20

Enfermedades respiratorias

71,80 74,20

Problemas con excesivo calor o frío

76,80 75,30

Procesos alérgicos

77,50 76,50 0,00

30,00

Siempre

18 %

60,00

Frecuencia de comportamientos medioambientales Porcentajes absolutos

Casi siempre Alguna vez

59 %

Reino Unido

10 %

90,00

42 % 30 %

Nunca

NS/NC 11 %

Elijo productos ecológicos

EEUU 19 %

Elijo productos del país 18 %

Llevo mis bolsas para comprar Apago los electrodomésticos Limito el tiempo de ducha Reciclo el papel

52 %

Reciclo el vidrio Apago luces 0%

20 %

40 %

60 %

80 %

100 %

Desafectados

Preocupados

Comprometidos

Excépticos

Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

Esquema de la unidad Se define como la capa, fundamentalmente de gases y partículas sólidas-líquidas en suspensión, que rodea a la Tierra. Se compone químicamente de

Gases

Nitrógeno, oxígeno, argón, hidrógeno, gases nobles, vapor de agua y dióxido de carbono.

Partículas en suspensión

Humo, cenizas, partículas de polvo y polen de las plantas.

Según la composición química en Se estructura

LA ATMÓSFERA En ella se producen

Puede sufrir contaminación

Según la variación de temperatura con la altitud en

Homosfera

Exosfera Termosfera Mesosfera

Estratosfera

Torbellinos

Troposfera

Fenómenos atmosféricos relacionados con

El aire

Se define como

La presencia en el aire de sustancias en determinadas cantidades y durante un suficiente tiempo como para que impliquen riesgo, daño o molestia para las personas y la conservación del medio ambiente.

Mediante

Brisas

Heterosfera

Tornados

El agua Nubes Granizo Lluvia Niebla Nieve Rocío Escarcha La electricidad

Rayos

• Contaminantes primarios • Contaminantes secundarios

Sus principales efectos sobre el medioambiente son

Relámpagos

Truenos

Los más relevantes son: - CO - O3 - Lluvia ácida - SO2 - NO2

• Efecto invernadero. • Destrucción de la capa de ozono. • Lluvia ácida. • Cambio global.

Ideas clave de la unidad J La atmósfera es la capa de gases y partículas en suspensión que rodea a la Tierra.

J La contaminación atmosférica puede ser natural o antrópica y de carácter local o planetario.

J Las capas de la atmósfera, según la variación de la

J El dióxido de carbono y el metano son los principales

temperatura con la altitud, son: exosfera, ionosfera, mesosfera, estratosfera y troposfera.

contaminantes atmosféricos responsables del efecto invernadero.

J La capa de la atmósfera más cercana a la superficie te-

J El ozono estratosférico protege a los seres vivos de

rrestre es la troposfera. En ella se producen los fenómenos meteorológicos y se desarrolla la vida.

J Los fenómenos atmosféricos están relacionados con el aire, el agua o la electricidad.

J Los fenómenos atmosféricos relacionados con el aire son las brisas, torbellinos y tornados; con el agua, las nubes, lluvias, granizo, nieblas, escarchas y rocío; y con la electricidad, los rayos, relámpagos y truenos. 98 Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

las radiaciones ultravioletas nocivas del Sol.

J La lluvia ácida se produce por el ácido sulfúrico y el ácido nítrico, principalmente.

J El cambio climático afecta al desarrollo de la vida de los seres vivos.

Actividades de consolidación Epígrafe 1: La atmósfera 1. Indica en qué capa de la atmósfera ocurren los siguientes acontecimientos: a) Observación de estrellas fugaces. b) Desarrollo de los fenómenos atmosféricos. c) Reflejo de las ondas de radio y televisión. d) Formación de la ozonosfera. e) La densidad del aire se hace despreciable. 2. ¿Por qué es tan importante la troposfera y la estratosfera para el ser humano? 3. ¿Qué características diferencian la termosfera del resto de capas de la atmósfera?

Epígrafe 2: Los fenómenos atmosféricos 4. Enumera tres características que permitan identificar las brisas marinas y explícalas. 5. Elabora un esquema general de los fenómenos atmosféricos relacionados con el agua.

Epígrafe 3: La contaminación atmosférica 6. ¿Cómo se obtienen los contaminantes secundarios a partir de los primarios? 7. Indica qué ser vivo es el mayor culpable de que el aire esté contaminado. ¿Consideras que se ponen medios para solucionar el aumento progresivo de la contaminación atmosférica? 8. Redacta un texto lógico que incluya los siguientes términos: ozono, radiaciones ultravioletas, esmog, estratosfera y salud. 9. Observa la siguiente imagen de la gran esfinge de Guiza (Egipto) donde se reflejan las consecuencias de la acción de un agente contaminante. A continuación, explica qué agente es el causante y qué fenómeno se está produciendo.

Epígrafe 4: Efectos de la contaminación atmosférica sobre el medio ambiente 10. Copia el siguiente cuadro referido a los contaminantes del medio ambiente en tu cuaderno y complétalo. Nombre Caracterís- Fórmula del contamiticas química nante

Origen

Efecto/s En tuno cu ad er en el medio ambiente

Dióxido de carbono Dióxido de azufre Dióxido de nitrógeno Ozono

11. Define los cuatro efectos principales que se producen en el medio ambiente a consecuencia de la contaminación atmosférica. 12. Indica si las siguientes afirmaciones sobre los efectos de la contaminación son verdaderas o falsas. En el caso de que sean falsas, corrígelas en tu cuaderno: a) Los principales gases de efecto invernadero son: el vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano, el dióxido de nitrógeno, los CFC y el ozono. b) La destrucción de la capa de ozono representa únicamente un problema medioambiental de carácter mundial. c) La lluvia ácida es responsable de la abrasión de las plantas. d) El cambio climático puede tener un origen natural por la emisión de gases contaminantes a la atmósfera, o un origen artificial por variaciones en la cantidad de energía emitida por el Sol. 13. Relaciona el incremento del efecto invernadero con el calentamiento global del planeta. 14. ¿Cómo crees que podrías ayudar en tu entorno para no fomentar el cambio climático? 15. Define los siguientes términos: atmósfera, aire, troposfera, estratosfera, contaminación atmosférica, contaminantes atmosféricos, esmog, efecto invernadero, lluvia ácida y cambio climático.

Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

Actividad

práctica

A lo largo de esta unidad, hemos estudiado los diferentes efectos que producen los contaminantes atmosféricos, entre los que destaca el efecto invernadero. Este efecto permite regular la temperatura de la Tierra sin que se produzcan variaciones drásticas que la volverían inhabitable. Sin embargo, cuando se liberan determinados contaminantes a la atmósfera, la temperatura comienza a aumentar y se dificulta el desarrollo de la vida. Con el objetivo de aprender cómo funciona realmente el efecto invernadero, te proponemos realizar el siguiente experimento.

Cómo se produce el efecto invernadero Debemos elegir un día soleado y realizar esta experiencia al mediodía, cuando la radiación solar sea alta.

6 Materiales • 1 caja de plástico transparente de unos 25 cm de altura. • 2 vasos de plástico. • 2 termómetros.

6 Procedimiento: 1) Toma los dos vasos y haz en cada uno de ellos un agujero en la base. 2) Coloca una planta en cada uno de ellos con un poco de tierra y riégala durante varios días hasta que crezcan unos 15 cm. 3) Una vez efectuado el paso 2, introduce una planta y un termómetro en la caja de plástico. La otra planta y el otro termómetro permanecerán fuera de la caja. Cada termómetro medirá así la temperatura ambiente del interior y del exterior de la caja.

• 1 reloj. • 2 plantas, 1 que quepa en la caja. • Tierra de cultivo. • 1 cuaderno de anotaciones.

4) A continuación, coge bolígrafo y cuaderno y anota la temperatura inicial de los dos termómetros. Cada 2 minutos, ve registrando las temperaturas y la hora en la que has realizado las medidas.

• 1 bolígrafo.

Tareas propuestas 1. ¿Dónde ha aumentado más la temperatura, dentro o fuera de la caja de plástico? 2. Justifica por qué la temperatura no aumenta por igual dentro y fuera de la caja de plástico. 3. ¿Qué beneficios crees que tiene el efecto invernadero? ¿Cuándo crees que se convierte en un problema medioambiental? 4. Investiga por qué es importante no contribuir al aumento del efecto invernadero para conseguir la sostenibilidad de nuestro planeta. 100 Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica

Perfiles profesionales Técnico en montaje de estructuras e instalación de sistemas aeronáuticos

• Se trata de un Grado Me-

dio (Formación Profesional) dentro de la familia de Fabricación Mecánica o Transporte y Mantenimiento de Vehículos. Esta titulación permite fundamentalmente realizar el montaje de elementos metálicos, compuestos e híbridos para obtener estructuras aeronáuticas, montar equipos e instalaciones asociadas de sistemas aeronáuticos, así como aplicar tratamientos de protección, sellado y pintado de superficies, entre otras.

• Entre las asignaturas que se imparten en esta titula-

ción destacan: Mecanizado básico; Montaje estructural aeronáutico; Instalaciones eléctricas y electrónicas; Preparación y sellado de superficies; Sistemas mecánicos y de fluidos; Protección y pintado de aeronaves; Sistemas de distribución de corriente, telecomunicaciones y aviónica; Sistemas de mandos de vuelo, trenes de aterrizaje y de propulsión.

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación son especialmente interpretar y representar planos de elementos y conjuntos aeronáuticos, mecanizar elementos estructurales de aeronaves para su posterior ensamblaje o unir los distintos componentes, elementales, y subconjuntos para formar estructuras de aeronaves, según las especificaciones incluidas en los planos de fabricación y de control de calidad.

• Las salidas laborales a las que puedes acceder tras cursar esta opción se centran en los siguientes ámbitos:

*Montador/a de sistemas hidráulicos y neumáticos de las aeronaves. *Montador/a de plantas de potencia y sistemas mecánicos de las aeronaves. *Montador/a de sistemas eléctricos y electrónicos de las aeronaves. *Montador/a de estructuras de las aeronaves. *Operador/a de verificación y pruebas funcionales de los sistemas montados en la aeronave. *Sellador/a de estructuras de las aeronaves. *Operador/a de protección de superficies y pintado de aeronaves.

Técnico en emergencias y Protección Civil

• Se trata de un Grado Me-

dio (Formación Profesional) dentro de la familia de Seguridad y Medio Ambiente. Esta titulación permite intervenir operativamente, cumpliendo con las normas de seguridad, en emergencias provocadas por sucesos o catástrofes originadas por riesgos diversos (naturales, antrópicos y tecnológicos), tanto en entorno rural y forestal como urbano, realizando las actividades de control, mitigación y extinción de los agentes causantes de dichos sucesos (fuego, avenidas de agua y sustancias NBQ, entre otros), el rescate, el salvamento y la atención como primer interviniente de las personas afectadas y la rehabilitación de emergencia de las zonas o bienes concernidos.

• Entre las asignaturas que se imparten en esta titula-

ción destacan: Mantenimiento y comprobación del funcionamiento de los medios materiales empleados en la prevención de riesgos de incendios y emergencias; Vigilancia e intervención operativa en incendios forestales; Intervención operativa en extinción de incendios urbanos o Intervención operativa en sucesos de origen natural, tecnológico y antrópico.

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación son especialmente mantener y comprobar el funcionamiento de los medios materiales empleados en la prevención e intervención ante riesgos de incendios y emergencias; realizar las actuaciones de vigilancia y extinción de incendios forestales, o realizar la extinción de incendios urbanos.

• Las salidas laborales a las que puedes acceder tras cursar esta opción se centran en los siguientes ámbitos: *Capataz de extinción de incendios forestales. *Bombero/o forestal. *Vigilante de incendios forestales. *Bombero/a de servicios municipales. *Bombero/a de servicios provinciales. *Técnico/técnica en emergencias de las FF.AA. *Bombero/a de otros servicios en entes públicos, entre otros. Unidad 4. La atmósfera: contaminación atmosférica 101

Para cuidar nuestros suelos debemos realizar un uso racional de los recursos, apostar por soluciones menos químicas y más naturales y esforzarnos por reducir el volumen de residuos.

Unidad 5 El suelo: contaminación y residuos 1 El suelo y su formación 2 Contaminación del suelo 3 Residuos y tratamientos 4 Contaminación nuclear o radiactiva 5 Impacto medioambiental

«Puedes decir lo avanzada que es una sociedad por la cantidad de basura que recicla». Dhyani Ywahoo, líder cheroki.

«Hay suficiente en el mundo para cubrir las necesidades de todas las personas, pero no para satisfacer su codicia». Mahatma Gandhi (1869-1948), político, pensador y abogado indio.

«La humanidad nunca ha experimentado una desgracia de tal magnitud, con secuelas tan graves y difíciles de eliminar como Chernobyl». Boris Yeltsin (1931-2007), presidente de la Federación de Rusia entre 1991 y 1999.

«El mundo es un lugar peligroso, no a causa de los que hacen el mal sino por aquellos que no hacen nada para evitarlo». Albert Einstein (1879-1955), físico alemán.

«La contaminación nunca debería ser el precio de la prosperidad». Al Gore (1948), ex Vicepresidente de Estados Unidos y Premio Nobel de la Paz 2007.

¿Qué sabes hasta ahora? ¿Qué se entiende por suelo? ¿De qué está formado principalmente? ¿Qué residuos generados por la actividad humana contaminan el suelo? ¿Qué importancia tiene el cuidado del suelo? ¿Cómo hay que tratar los residuos contaminantes? ¿En qué consiste la contaminación radiactiva? ¿Qué efectos produce?

Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 103

1. EL SUELO Y SU FORMACIÓN 1.1. Concepto de suelo La geosfera es la porción de la Tierra formada por material rocoso (sólido o fluido). Se puede dividir en función de dos criterios diferentes en: * Corteza, manto y núcleo, si atendemos al criterio de su composición

química (modelo geoquímico).

* Litosfera, astenosfera, mesosfera y endosfera, si nos fijamos en sus

propiedades físicas (modelo geofísico).

Es sobre la litosfera, la capa más externa de la geosfera, donde podemos encontrar el suelo. Estructura interna de la Tierra Corteza terrestre (roca granítica y basáltica)

Océano Litosfera

100 km 700 km

Astenosfera

2900 km Manto (materiales de silicato)

Mesosfera 5150 km Núcleo externo

Núcleo (hierro con níquel y azufre)

6370 km Núcleo interno

La geosfera es la porción de la Tierra formada por material rocoso (sólido-fluido).

En el proceso de formación del suelo, la roca madre (litosfera) sufre un conjunto de acciones químicas y mecánicas por diferentes agentes externos (meteorización) que transforman dicha roca en un agregado de fragmentos. El tamaño de estos fragmentos se va haciendo progresivamente más pequeño a medida que continúa esta acción destructora, y uno de los agentes más relevantes de dicha erosión es el agua superficial. Como consecuencia de esta destrucción mecánica y química, se origina un manto protector de materiales llamado saprolita. En los desiertos y polos terrestres, ambientes donde el agua líquida es escasa, esta modalidad de erosión carece de importancia. 104 Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos

La saprolita es una roca meteorizada que conserva parte de los materiales originales de la roca madre y un manto de materiales ricos en nutrientes.

La saprolita sigue meteorizándose e impide el ataque directo a las rocas del subsuelo por los agentes erosivos. Este manto definitivo es lo que denominamos suelo. Cuando sobre este suelo crece abundante vida vegetal, el manto frondoso estabiliza aún más la capa de suelo. El suelo es la capa natural más superficial de la Tierra constituida por minerales, aire intersticial, agua, organismos vivos y organismos muertos en descomposición. El suelo es el soporte físico de la mayor parte de los seres vivos, puesto que viven en él o sobre él, o porque les proporciona su alimento.

Sabías que...?

En función de los nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas (macronutrientes primarios como nitrógeno, fósforo y potasio; macronutrientes secundarios como azufre, calcio o magnesio; y micronutrientes como boro, cloro, cobalto o hierro) podemos determinar si un suelo es estéril o fértil.

Formación y maduración del suelo terrestre Suelo primitivo

Suelo joven

Recuerda

Suelo maduro

El proceso de formación y evolución de un suelo por la acción conjunta de procesos físicos, químicos y biológicos sobre la roca madre y la saprolita recibe el nombre de edafogénesis. La formación del suelo requiere muchos años para constituirse, pero puede ser destruida rápidamente si no se cuida de forma adecuada.

El suelo y los seres vivos que habitan en él desarrollan diferentes acciones beneficiosas e importantes para el medio ambiente. El suelo sirve como soporte para la sostenibilidad del ciclo biológico, donde se lleva a cabo la descomposición de restos orgánicos y la liberación de nutrientes. Además, el propio suelo tiene una capacidad de biodegradación de ciertas cantidades de pesticidas y residuos químicos que se hayan vertido de forma ocasional o accidental. Incluso actúa reduciendo los efectos del cambio climático, al acumular en su interior grandes cantidades de gases con efecto invernadero.

La desertización es uno de los problemas más graves para el suelo, ya que supone de forma casi irreversible la desaparición de la vegetación, la pérdida de productividad y un aumento de la erosión. Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 105

1.2. Composición y estructura del suelo Minerales del suelo

En la composición del suelo hay que distinguir principalmente tres fases: sólida, líquida y gaseosa.

SILICATOS

Fase sólida En la fase sólida podemos diferenciar entre: * El esqueleto mineral del suelo, resultante de la fragmentación de la roca

madre. En él destacan minerales como silicatos, óxidos e hidróxidos.

Micas, feldespatos y fundamentalmente cuarzos resultantes de la descomposición de la roca madre.

ÓXIDOS E HIDRÓXIDOS

* Los sólidos de naturaleza orgánica, constituidos por los seres vivos

que habitan en el suelo y la materia orgánica muerta. La materia orgánica muerta sobre la superficie del suelo constituye un conjunto denominado humus. La riqueza en humus de un suelo es un factor esencial que indica su fertilidad. Pueden distinguirse dos tipos de humus.

Humus bruto

Humus elaborado

Formado por restos de seres vivos en los que todavía pueden diferenciarse los organismos de los que procede. Las lombrices son utilizadas para la fabricación de humus.

Constituido por sustancias orgánicas resultantes de la total descomposición del humus bruto. No se distingue la procedencia de sus componentes. Es de color negro con mezcla de derivados nitrogenados (amoníaco y nitratos), hidrocarburos, celulosa, etc. Permite absorber más las radiaciones solares, aumentando la temperatura y favoreciendo la absorción de los nutrientes.

Como hematites, limonita y goetita. CLASTOS Y GRANOS POLIMINERALES

Procedentes de la alteración mecánica y erosión química.

OTROS COMPUESTOS

Funciones químicas del humus • Regular la nutrición vegetal.

Su presencia y abundancia condiciona el tipo de suelo (carbonatos, sulfatos, nitratos, cloruros, etc.).

• Mejorar el intercambio de iones. • Favorecer la asimilación de abonos minerales. • Facilitar la aportación al suelo de potasio y fósforo. • Producir dióxido de carbono que mejora la solubilidad de algunos minerales. • Aportar productos nitrogenados al suelo degradado.

Fase líquida

Los iones pueden estar libres en la disolución del suelo o pueden ser absorbidos por las partículas coloidales del mismo. 106 Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos

La fase líquida está formada fundamentalmente por una disolución acuosa de sustancias orgánicas, junto con sales minerales que aportan iones como Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, NO3-, SO24 y HCO3-, entre otros. Esta fase es importante porque supone el medio de transporte de las sustancias químicas. De hecho, las sustancias minerales necesitan estar disueltas en el agua para ser absorbidas por las plantas.

Fase gaseosa La fase gaseosa está constituida principalmente por los gases atmosféricos y muestra una gran variabilidad en volumen y en composición. Esto es debido al consumo de oxígeno y a la producción de dióxido de carbono procedente de los seres vivos del interior del suelo.

Estructura Estructuralmente, en un suelo bien desarrollado se distinguen tres horizontes, que desde la superficie del suelo hacia abajo son:

Porcentajes de composición del suelo 25 % agua 5% materia orgánica

25 % aire

45 % material mineral

* Horizonte O: es la capa más externa donde se encuentra la materia

orgánica en descomposición.

* Horizonte A: es la capa superficial del suelo, donde se enraízan la

mayor parte de las plantas. Presenta hasta unos 60 cm de profundidad. Está formado por humus, partículas minerales muy finas, compuestos solubles y organismos diversos. Su color es generalmente oscuro por el abundante contenido en humus, salvo en las regiones desérticas y en las lateritas (suelo propio de regiones cálidas).

La función de los componentes minerales y orgánicos del suelo es filtrar y almacenar nutrientes y agua, evitando pérdidas por lixiviación y evaporación.

* Horizonte B: se encuentra inmediatamente debajo del anterior y

puede llegar a alcanzar un metro de espesor. Su color es más claro, con tonos pardo-rojizo o amarillento, debido a la ausencia de humus y la presencia de óxidos de hierro y aluminio. En climas secos, el carbonato de calcio arrastrado por las aguas se deposita en este horizonte, recibiendo el nombre de caliche.

* Horizonte C: es la capa más profunda, formada por fragmentos de

rocas poco desmenuzadas que van aumentando de tamaño con la profundidad. Su espesor puede ser de más de 30 metros. Debajo de esta capa nos encontramos a la roca madre, también denominada Horizonte R. Formación de los horizontes del suelo En un suelo bien formado se pueden distinguir estructuralmente cinco horizontes.

Orgánico

HORIZONTE 0 HORIZONTE A

Suelo superior

Subsuelo

Rocas desmenuzadas Roca madre

HORIZONTE B

HORIZONTE C

HORIZONTE R

Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 107

Sabías que...?

La roca madre es un tipo de roca que proporciona la matriz mineral al suelo y sobre la que este se sustenta. Una misma roca madre, bajo unas condiciones climáticas y biológicas distintas, puede producir suelos completamente diferentes. El suelo depende de la acción erosiva que se realiza sobre la roca madre, así como de los organismos vivos que se instalan sobre él. Los suelos que pueden generarse se denominan:

Suelo humífero: se compone de diferentes elementos (arcilla, limo, etc.), pero especialmente tiene una buena cantidad de materia orgánica mezclada. Suele ser de color oscuro y la diversidad de sus componentes hace que haya espacio entre sus gránulos (permeable) y tenga aire. Retiene agua.

Suelo arenoso: su principal componente es la arena, lo que hace que el tamaño de las partículas sea más grande y quede espacio entre ellas (muy permeable). El agua atraviesa el suelo. Tiene poca materia orgánica y sufre una gran erosión.

Suelo pedregoso: formado por rocas de todos los tamaños, no retie- Suelo limoso: suelen darse en el lecho de los ríos (retienen el agua dunen agua y no son buenos para el cultivo. rante mucho tiempo, así como los nutrientes). Son de color marrón oscuro y se componen de arena fina y arcilla que forman una especie de barro junto al lodo y restos de vegetales.

108 Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos

Un suelo fértil y sano CICLO DEL NITRÓGENO

No obstante, además de estas cantidades de nutrientes principales, se requiere otra serie de condiciones para conseguir que se mantenga fértil. El buen suelo ofrece un soporte firme y profundo para un adecuado anclaje y desarrollo de las raíces, y es capaz de absorber y conservar el agua necesaria por las plantas. Además, es importante que no se encuentre muy compacto para que pueda contener oxígeno (su ausencia hace que los sistemas vasculares de las plantas dejen de funcionar y sus raíces no absorban agua en ese caso).

ICACIÓN

FIJACIÓN DEL NITRÓGENO

NITRIF DES

Un suelo es fértil cuando presenta los nutrientes necesarios (agua y determinados minerales) para que las plantas crezcan bien en él. Entre estos nutrientes se destacan esencialmente la asimilación del nitrógeno, el fósforo, el potasio, el calcio y el magnesio. Dichos elementos deben estar presentes en el suelo en una cantidad y proporción adecuada tanto en la fase sólida como en la líquida.

ASIMILACIÓN

AMONIFICACIÓN

Bacterias fijadoras de nitrógeno Nitrificante

Bacterias desnitrificantes

NITRIFICACIÓN

Sabías que...? 5º O

Gu ad a

LQ U

s Sierra l Graza

Serra

nía

Cabo Traf Trafalgar afalgar 6º O Punta de Ta Tari rifa fa

Estre

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Embalse de Negratín

Mulhacén 3478

Almanzora

A IC ÉT B I EN A P CORDILLER Veleta 3392

Nev Sierra

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Golfo de Almería

4º O

Cabo Sacratif

37º N

2º O Cabo de Gat Gata

3º O

Altitud (m)

Punta de Calaburra ur urra

raltar

+ 2000 1000 - 2000

M A R

5º O

AT L Á N T I C O

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Caz

RA LE L I RD CO

a Bahía de Cádiz

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OCÉANO

Punt Punta del Perro

Gu e d e ad m a ia ro

Golfo de Cádiz

38º N

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37º N

r Guadalima

Punta de la Barra

on rb Co

GUADIANA

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de Aracena

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38º N

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Guad iato

6º O

3º O

4º O

7º O

lme

rra

Zú

M E D I T E R R Á N E O

Andalucía es una de las comunidades autónomas de España más fértiles que existen. El territorio andaluz, compuesto por ocho provincias y más de 87 000 hectáreas de terreno, es conocido por sus plantaciones de olivar intensivo, olivar superintensivo, plantaciones de almendro y plantaciones

200 - 500 100 - 200 0 - 100

500 - 1000 100 0

2 25

100 km

Escala: 1/3475000

de otros cultivos, sobre todo frutales como el naranjo, el limonero o la higuera. En Andalucía existen diferentes tipos de suelo agrícola estructurados en tres grandes zonas como: Macizo Ibérico o Sierra Norte, depresión del Guadalquivir o valle Bético y Cordilleras Béticas.

Actividades 1. ¿En qué capas se puede estructurar la geosfera en función de su composición química? Descríbelas en tu cuaderno.

3. ¿Qué minerales destacan principalmente en la fase sólida del suelo?

2. ¿A partir de qué se forma la saprolita? ¿Qué ha tenido que suceder para su formación?

4. ¿Qué actuaciones químicas realiza el humus en un suelo?

Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 109

2. CONTAMINACIÓN DEL SUELO 2.1. Concepto de contaminación del suelo El suelo, al ser la capa natural más superficial de la Tierra y el soporte físico de los seres vivos, puede sufrir alteraciones que afecten tanto al propio suelo como a los seres vivos que habitan en él. La contaminación del suelo es un proceso por el cual se modifican sus propiedades físicas, químicas y biológicas y que origina una disminución de productividad y alteraciones en los seres vivos que habiten en él.

La contaminación de los suelos es un problema grave que se ha empezado a tratar desde finales del siglo XX.

El suelo, como medio natural donde se desarrollan las actividades de muchos seres vivos, incluido el ser humano, es un recurso que requiere cuidado y mantenimiento. El suelo es capaz de depurarse a sí mismo en caso de cierta contaminación. No obstante, el aumento de la presencia de contaminantes por la mala práctica del ser humano (residuos, productos químicos, vertidos, etc.) ha hecho imprescindible la toma de medidas para reducir los efectos perjudiciales de estas actuaciones y evitar así que resulten irreversibles.

2.2. Concepto de agentes contaminantes. Tipos y procedencia

Los agentes contaminantes son sustancias o compuestos químicos muy diversos que se incorporan al suelo, de forma voluntaria o involuntaria, provocando su alteración física, química y biológica. Según su origen, los agentes contaminantes del suelo pueden clasificarse de la siguiente manera. Tipos de agentes contaminantes

Los edificios e industrias abandonados son lugares que contaminan el suelo. 110 Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos

NATURALES

ANTRÓPICOS

Tienen un origen

ENDÓGENO

EXÓGENO

Son fundamentalmente los elementos químicos, el viento, el agua, la deforestación y las sustancias procedentes de un volcán.

Son los residuos sólidos urbanos, los residuos industriales, los productos fitosanitarios de la actividad agrícola, los residuos agropecuarios y los residuos radiactivos.

2.2.1. Agentes contaminantes naturales Son aquellos que tienen un origen endógeno, es decir, se producen en la Tierra y se clasifican del siguiente modo.

Elementos químicos Las rocas están compuestas por diferentes tipos de minerales que a su vez contienen elementos químicos. La meteorización degrada las rocas para formar el suelo, liberando elementos químicos que pueden pasar a las aguas subterráneas o quedarse en el subsuelo. En ambos casos, se produce una contaminación por el exceso de elementos químicos no asimilables por los seres vivos, que alteran negativamente su metabolismo.

El viento, el agua y la deforestación

El mercurio El mercurio es un elemento químico bastante tóxico. Los yacimientos de mercurio se hallan por lo general en zonas de orogénesis reciente, donde las rocas de alta densidad se ven obligadas a surgir, impulsadas por las aguas termales o por actividad volcánica. Es capaz de contaminar a larga distancia porque se puede desplazar por el aire y contaminar suelos lejanos. Ciertas bacterias lo absorben y lo transforman en un compuesto muy tóxico denominado metilmercurio, introduciéndose en la cadena alimentaria hasta llegar a los humanos. Algunos peces absorben grandes cantidades de mercurio, como el atún, por lo que su consumo está recomendado en pequeñas cantidades.

El viento, el agua y la deforestación afectan a la capa más superficial del suelo y hacen que pierda nutrientes y se altere su equilibrio químico.

Sustancias procedentes de un volcán Tras una erupción, los volcanes emiten gran cantidad de sustancias contaminantes como cenizas o metales pesados. Cuando caen al suelo pueden provocar grandes alteraciones como la pérdida de productividad o la infertilidad del suelo.

Sabías que...?

Las cenizas volcánicas son fragmentos de roca y minerales que han sido eyectados por un volcán. Su tamaño es siempre inferior a 2 milímetros, y pueden variar desde una textura de arenilla hasta un polvo muy fino. El componente principal de las cenizas volcánicas es el vidrio (silicatos) con diferentes concentraciones de elementos químicos (aluminio, hierro, magnesio, etc.). Cuando se produce la erupción volcánica, la acumulación de cenizas sobre el suelo lo deja inutilizable durante un periodo de tiempo. No obstante, se ha demostrado que la ceniza volcánica, a largo plazo, supone un enriquecimiento del suelo. Esto es debido a que incrementa la fertilidad del suelo al reaccionar químicamente con el paso del tiempo, produciendo minerales necesarios para el crecimiento de las plantas.

La contaminación natural de elementos pesados en suelos proviene principalmente de las minas metálicas (sulfuros, óxidos). Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 111

2.2.2. Agentes contaminantes antrópicos Los agentes contaminantes antrópicos son aquellos que tienen un origen exógeno o artificial, es decir, se producen tras la actividad humana. Muchos de estos contaminantes se consideran residuos. Hacen referencia a las sustancias, materiales o elementos que han perdido su utilidad tras haber sido funcionales en un período de tiempo determinado. Se trata, por tanto, de un concepto muy genérico. Un residuo es cualquier sustancia u objeto que su poseedor deseche o tenga la intención o la obligación de desechar (Ley 22/2011, de 28 de julio, de Residuos y Suelos contaminados). En esta línea, entre los agentes contaminantes antrópicos destacan los siguientes.

Residuos sólidos urbanos (RSU)

El reciclaje es un acto de suma importancia para la sociedad, ya que supone la reutilización de elementos y objetos de distinto tipo que de otro modo serían desechados por completo.

Son residuos muy heterogéneos en composición (vidrio, restos orgánicos, papel, plásticos, etc.) que se generan como consecuencia de la actividad doméstica, comercial y de servicios. Estos residuos sólidos pueden sufrir lixiviación, filtrarse en el suelo, contaminarlo e interrumpir los ciclos biogeoquímicos naturales. De esta manera se disminuye la productividad del suelo, conduciéndolo en algunos casos a un proceso de desertificación. Cantidad y composición de los RSU que genera España

37 %

19 %

Materia orgánica

Envases comerciales

13 %

Restos de Envases plásticos, metal, domésticos PC no envases (de plástico, latas, briks, papel y cartón)

Envases de vidrio

6% Textil

4% Celulosas

Madera, escombros

Otros

Ecoembes – Statista 2019.

Residuos industriales Existen diferentes residuos químicos que se obtienen tras algunas actividades industriales. Las producciones del hierro y del acero son las más contaminantes, ya que en su proceso emiten metales pesados. Otras industrias muy contaminantes, son la fabricación de baterías, pues generan una considerable cantidad de plomo, o las industrias químicas y farmacéuticas, donde se generan diferentes tipos de residuos que deben ser convenientemente gestionados. 112 Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos

En general, este tipo de residuos, por su toxicidad, contamina el suelo si llega a él, y puede afectar negativamente a los organismos presentes. Además, en las actividades industriales también se producen otros tipos de residuos como escombros, lodos, alquitranes, etc. Dichos residuos pueden ser de difícil degradación, acumulándose en el suelo, o de fácil degradación. Hasta hace pocos años, no se tenían en cuenta los residuos de las industrias ni sus consecuencias. Sin embargo, en las últimas décadas, se ha incrementado la conciencia de la necesidad de controlar y gestionar adecuadamente los residuos o desechos industriales para eliminar o reducir su impacto ambiental. Los peligros de los residuos «El jueves 6 de febrero (de 2020) a Zaldíbar se le cayó el mundo encima. Este pueblo vizcaíno, de 3000 habitantes, se dio de bruces contra el medio millón de toneladas de residuos del vertedero de la localidad que se desprendió sobre la AP-8, autopista que conecta Bilbao y San Sebastián. […] El Gobierno vasco, además, ha recomendado a la población que mantenga, en lo posible, las ventanas de las casas cerradas, ante la presencia de dioxinas en el aire. El último informe de inspección ambiental sobre Verter Recycling 2002, catalogó como “malo” el grado de cumplimiento de las condiciones de autorización ambiental, y solicitó correcciones. […] El corrimiento se produjo hace más de una semana y el paso de las horas solo sirvió para agravar la situación. El vertedero acumulaba materiales con amianto, hasta 4200 toneladas dentro de las 511 000 de residuos recibidos en 2019. La inhalación de esta sustancia tóxica puede causar graves problemas de salud. […] Las mediciones de calidad del aire y del agua han mostrado por ahora la ausencia de riesgo para la salud, pero no han podido contener los recelos de los vecinos. Tampoco ayuda el humo que siguen emitiendo varios puntos del derrumbe, como cráteres de un volcán de basura que impregna la zona de olor a plástico quemado. […]». https://www.larazon.es

Sabías que...?

La fitoextracción hace referencia a la absorción de contaminantes del suelo por las raíces de las plantas y su transporte a las partes aéreas o cualquier parte que sea recolectable, para eliminar los contaminantes y promover una limpieza a largo plazo del suelo. Según este enfoque, las plantas capaces de acumular metales deben ser plantadas en las zonas contaminadas y la biomasa enriquecida en metales pesados por la absorción radicular debe ser cosechada. Como resultado, una fracción de metal pesado se elimina del sistema. La biomasa cosechada normalmente se incinera y raramente se recicla o se usa debido a su carga contaminante. Esta técnica se ha usado para contribuir a la descontaminación de las minas de Aznalcóllar (Sevilla) tras el vertido de lodos tóxicos en 1998.

La mostaza marrón (Brassica juncea) es un tipo de planta utilizada en fitoextracción.

Productos fitosanitarios de la actividad agrícola Los fitosanitarios son productos que se utilizan en los cultivos para protegerlos frente a plagas y enfermedades, así como para mejorar tanto cuantitativa como cualitativamente su producción. Pueden ser de varios tipos: * Fertilizantes: sustancias que aportan nutrientes a las plantas

para su buen desarrollo.

* Plaguicidas: sustancias que permiten combatir los parásitos de

los cultivos.

Los fitosanitarios son muy abundantes en el medio debido a la gran cantidad de cultivos en los que se utilizan. Por ello, es importante realizar un uso responsable de los mismos y seguir las directrices oficiales al respecto (cantidades, tipos de productos, etc.). Si no son correctamente empleados, pueden disminuir la biodiversidad, contaminar el suelo y el agua.

La utilización de productos fitosanitarios produce un gran aumento del rendimiento de la tierra.

Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 113

Sabías que...?

El Programa Andaluz de Suelos Contaminados es una herramienta de planificación para desarrollar los diferentes aspectos relacionados con la problemática de los suelos contaminados. Entre sus objetivos se encuentran: promover la prevención de contaminación de los suelos, a través de los instrumentos de intervención administrativa, promover el estudio y recuperación de los suelos contaminados, implantar mecanismos de información, seguimiento y control y finalmente potenciar la coordinación y cooperación entre los diferentes agentes implicados.

Actividades

Residuos agropecuarios Conjuntamente, la actividad agrícola y ganadera producen este tipo de residuos. La agricultura genera mayoritariamente residuos de tipo orgánico, que suelen degradarse y descomponerse en el medio sin dificultad. Sin embargo, también se generan otros desechos como envases, restos de fertilizantes, plásticos, etc., que pueden contaminar gravemente el medio por su difícil degradación. En la ganadería se generan diversos tipos de residuos, principalmente restos de animales y excrementos que contienen grandes cantidades de nitratos, nitritos y fosfatos de alta toxicidad que pueden contaminar los suelos donde se acumulan. Además, en ocasiones los residuos orgánicos vegetales y animales fermentan produciendo un exceso de nutrientes en el medio. Estos residuos fermentados reciben el nombre de purines, y causan un efecto contaminante en el medio por eutrofización, es decir, exceso de nutrientes que el medio no puede asimilar.

Sabías que...?

Conseguir una gestión sostenible de los purines y estiércoles del sector de la ganadería es un objetivo prioritario del sector ganadero, uno de los sectores con mayor tamaño y cuya demanda genera toneladas de desechos que deben ser procesados. Este tipo de plantas permite también la reducción en la emisión de diversos gases invernadero. Por este motivo ya existen en diferentes ciudades a lo largo del territorio nacional varias plantas de biogás que permiten la producción de energía a partir de estos residuos. En ellas se trabaja con mezclas de residuos ganaderos, fangos de las depuradoras y otros residuos industriales.

5. Trabajando en grupo, de manera cooperativa y siguiendo las indicaciones de tu profesor o profesora, estudia y determina la cantidad de los diferentes tipos de residuos sólidos urbanos (orgánicos, plásticos, vidrio y papel) que se generan en tu hogar durante una semana. Compara los datos con los del resto de tu clase. 6. Durante muchos siglos, el ser humano ha depositado residuos en el suelo sin que esto conlleve un grave problema de contaminación. ¿Consideras esta afirmación cierta? 7. ¿Qué sustancias contaminantes genera un volcán? 8. Cita en tu cuaderno varios ejemplos del sector industrial capaces de contaminar el suelo. ¿Tienes algún ejemplo cercano? ¿Cómo se gestionan los residuos en esas industrias? 9. ¿Qué propiedad tienen los fertilizantes y pesticidas que los puede hacer contaminantes? 114 Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos

Residuos radiactivos Los residuos radiactivos son aquellos que contienen isótopos radiactivos. Deben estar muy bien controlados para evitar su dispersión por el medio ambiente y que causen daños en los seres vivos por radioactividad.

3. RESIDUOS Y TRATAMIENTOS Tal y como hemos estudiado en el apartado anterior, los residuos causan diferentes efectos contaminantes en el suelo donde se acumulan. Por ello, deben ser bien gestionados para evitar posibles problemas medioambientales. En esta línea, los residuos han de ser recogidos, transportados, clasificados, tratados y eliminados o reciclados correctamente. Esta actuación queda plasmada en el marco normativo en la ley 22/2011, de 28 de julio, de Residuos y Suelos Contaminados. En esta norma, además de establecer la gestión de los residuos, se impulsan medidas que previenen su generación y mitigan los impactos adversos sobre la salud humana y el medio ambiente.

3.1. Tratamientos de los residuos Los residuos han de seguir una gestión o tratamiento con la finalidad de reducir su producción y evitar así el impacto en el medio ambiente y en la salud humana. Según se establece en el marco normativo, durante la gestión de residuos es necesario mantener un orden de prioridad basado en:

La acumulación de residuos y su gestión se han convertido en asuntos de carácter global.

* La prevención: para reducir el volumen de residuos peligrosos o no

peligrosos y minimizar así su efecto contaminante.

* La preparación para la reutilización: donde se valoran, comprue-

ban, limpian y/o reparan aquellos componentes de residuos que pueden reutilizarse.

* El reciclado: permite la transformación de los residuos en materia

prima para la fabricación de nuevos productos.

* Otro tipo de valorización: se busca un aprovechamiento secundario

del residuo como fuente energética o como producto de relleno.

* La eliminación: se plantean diferentes procesos que provoquen la bio-

degradación y eviten que los residuos se conviertan en agentes contaminantes (depósitos sobre el suelo o en su interior, embalses superficiales, incineración en tierra o almacenamientos permanentes).

Recuerda El reciclaje es una cuestion de conciencia social. Gracias a esta práctica ahorramos energía, se combate el cambio climático, se emplean menos materias primas, se fabrican nuevos productos, se crean puestos de trabajo y se preserva el medioambiente.

La reutilización de materiales reduce la sobreexplotación de los recursos naturales. Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 115

3.1.1. Tipos de tratamientos de los residuos

Sabías que...?

En los vertederos, los residuos orgánicos, al degradarse, generan un líquido negro, con olor desagradable y altamente contaminante, denominado lixiviado. Este líquido se produce más rápidamente cuando la humedad es elevada o durante la temporada de lluvias. Al tratarse de un proceso lento, sus efectos no son apreciados hasta varios años después. Para que los lixiviados no puedan alcanzar y contaminar el suelo o las aguas subterráneas, la normativa establece que los vertederos deben presentar balsas impermeables o sistemas de canalización y control.

Existen diferentes tipos de tratamientos de residuos. Los más habituales son los siguientes.

Acumulación en vertederos Este proceso consiste en acumular o enterrar los residuos, de forma controlada, en un depósito natural con el objetivo de aislarlos. Es lo más frecuente en caso de residuos orgánicos urbanos y agropecuarios, pero también se utiliza para residuos radiactivos como veremos en el apartado siguiente.

Incineración Es el tratamiento que permite reducir los residuos a cenizas. Se trata de una combustión que conlleva, como efecto negativo, la liberación de gases contaminantes. No obstante, tiene un importante aspecto positivo: el calor generado puede ser utilizado para obtener energía eléctrica. Este proceso es típico en el tratamiento de los residuos orgánicos urbanos y agropecuarios. Funcionamiento de una incineradora de residuos Caldera

En los vertederos de basura se suele generar mal olor debido a la descomposición de los restos orgánicos.

Depuración de gases

Aire limpio

Filtros electrostáticos

Humo

Proceso de formación del compost

(Aire caliente y cenizas)

Cenizas

Horno Añade los ingredientes

Elige un lugar

Vertedero

Compostaje Añade el agua necesaria

Remueve frecuentemente

Esperar unos días

Es el tratamiento que consiste en transformar los restos orgánicos en un abono natural mediante degradación aerobia. Este abono natural recibe el nombre de compost y es rico en nutrientes. Es típico para residuos orgánicos urbanos y agropecuarios de menor escala. El compost contribuye a la formación de un suelo fértil sin necesidad de recurrir a fertilizantes químicos. Entre sus muchas propiedades destaca su aporte de nutrientes al suelo, aumenta la retención de agua y permite una mayor compactación, pero con porosidad. Cada vez son más las personas que realizan su propio compost en casa.

116 Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos

Tratamiento biológico Es una técnica que consiste en fermentar las basuras. Por un lado, los residuos orgánicos con los que se obtendría compost y, por otro, los residuos biodegradables con los que se obtendría biogás (empleado para producir energía renovable). En la actualidad, los residuos no son exclusivamente un problema ambiental, sino que también afectan a la salud de los seres vivos. Por este motivo, actualmente se buscan tratamientos de gestión de residuos que garanticen una sostenibilidad ecológica y que eviten la cultura del “usar y tirar”. Así, desde hace varios años se intenta seguir la regla de las “3R”. La regla de las 3R propone una gestión de los residuos basada en reducir, reutilizar y reciclar los residuos.

Sabías que...?

La regla de las 3 R

UCE D Utilizar RE los mismos

REU TIL Volver a usar IZ A

un producto o materiales una y otra material varias veces sin vez, integrándolos a otro tratamiento. Darle la proceso natural e industrial máxima utilidad a los objetos para hacer un mismo sin necesidad de o un nuevo producto, destruirlos o deshacerse utilizando menos de ellos. recursos naturales.

Evitar todo aquello que de una u otra forma genera un desperdicio innecesario.

R EC I C L A La regla de las 3R contribuye a la sostenibilidad del planeta.

La correcta gestión de los residuos generados por la actividad empresarial supone un importante reto medioambiental. En Andalucía, la responsabilidad administrativa de la gestión de residuos recae sobre la Dirección General de Prevención y Calidad Ambiental de la Consejería de Medio Ambiente y Ordenación del Territorio. Así, se utilizan distintos procedimientos de gestión dependiendo del tipo de residuo: gestión de residuos plásticos agrícolas, gestión de neumáticos fuera de uso, gestión de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos y gestión de envases y residuos de envases. También existe una lista actualizada de gestores autorizados para el tratamiento de residuos peligrosos y no peligrosos que cumplen con todos los requisitos medioambientales.

Actividades 10. En grupos, estudiad si es posible reciclar cualquier tipo de plásticos y por qué motivo el reciclaje de los tapones de botellas y envases es tan importante. 11. ¿Cuál es el orden de prioridad en el tratamiento de residuos? 12. Explica las diferencias entre “reutilizar” y “reciclar”. Cita un ejemplo de cada concepto. 13. ¿Qué beneficios fundamentales presenta el uso del compost?

Los contenedores de reciclaje se caracterizan por un color determinado para cada tipo de residuo, que puede variar según los municipios.

14. Amplía en Internet tu información sobre las razones por las que es importante no tirar cristales a los contenedores de vidrio.

Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 117

Competencias clave ¿Qué competencias vamos a trabajar? • Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología. • Competencia lingüística. • Sentido de la iniciativa y espíritu emprendedor. • Competencia digital.

Hacia un mundo con papel sostenible El papel es un recurso presente en muchos momentos de nuestro día (España es uno de los mayores fabricantes de papel de la Unión Europea). Sin embargo, muchas veces lo consumimos sin ser conscientes del impacto medioambiental que genera su fabricación. La elaboración de papel conlleva un elevado consumo de energía, agua y madera, así como la emisión de diversos contaminantes químicos tanto al agua como a la atmósfera. En el caso de emplear papel reciclado como materia prima para su fabricación, el consumo de energía y agua se reduce considerablemente. Se puede concluir por tanto que la mejor opción sostenible es consumir papel reciclado. Existe una opción con menor impacto medioambiental que es el consumo de papel ecológico. La principal diferencia entre papel reciclado y papel ecológico se basa en que para producir este último se elimina la tinta y el blanqueo del papel, logrando ser más sostenible y respetuoso con el medio ambiente al no emplearse químicos nocivos como el cloro gaseoso (que sí se emplea en la producción de papel reciclado). En la fabricación de papel ecológico se utilizan productos químicos más costosos, pero con menor impacto ambiental como el ozono, el oxígeno o el dióxido de cloro. La distinción entre el papel reciclado y el papel ecológico se establece mediante diferentes sellos y certificaciones. No obstante, aunque se emplee uno u otro, debemos intentar controlar, reducir y optimizar nuestro consumo de papel. 118 Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos

Tareas propuestas a) ¿En qué tipo de contenedor podemos reciclar el papel? ¿Conoces algún contenedor más de reciclaje? Indica su color y lo que se puede reciclar en él. b) ¿Qué impactos medioambientales conlleva la industria del papel? c) Busca información relativa a las diversas ecoetiquetas que existen y comenta las diferencias entre ellas. d) Escribe diez hábitos diarios que puedes establecer para un consumo más responsable y sostenible del papel.

4. CONTAMINACIÓN NUCLEAR O RADIACTIVA 4.1. Concepto de radiactividad y contaminación nuclear La radiactividad es un fenómeno de emisión de gran cantidad de energía en forma de radiaciones ionizantes producida en los núcleos de átomos inestables que, de manera espontánea, se desintegran para formar núcleos más estables. A estos átomos químicos inestables se les denomina radiactivos. Con el descubrimiento de la radiactividad y la energía atómica en el siglo XX comenzó la era nuclear. No obstante, desde el mismo momento de su descubrimiento, las emisiones radiactivas mostraron los efectos nocivos que podían causar. El propio Becquerel, descubridor de la radiactividad, sufrió en primera persona quemaduras y úlceras que tardó en curar varios meses. Dichas quemaduras se generaron por llevar en el bolsillo de su chaqueta durante unas horas un pequeño tubo que contenía unas muestras de material radiactivo sin ninguna protección.

La radiactividad se puede detectar a mucha distancia de su foco de origen.

Diferencias entre las raciaciones a, b y c

PARTÍCULAS ALFA PARTÍCULAS BETA

Nuestro cuerpo absorbe pequeñas radiaciones cuando nos hacemos una radiografía.

RAYOS GAMMA

Papel

Papel de aluminio

Plomo

Las radiaciones (a, b ó c) se distinguen por su grado de penetración en la materia.

El efecto nocivo de estas emisiones radiactivas debe estar controlado, puesto que en niveles superiores a los deseados pueden contaminar el entorno. El grado y extensión de contaminación, y posterior daño producido, depende fundamentalmente de la dosis de absorción por el organismo. Este grado de absorción varía en función del grado de irradiación al que la persona se encuentra sometida y del tiempo durante el cual ha sufrido la exposición, ya que las dosis absorbidas son acumulables. La contaminación nuclear se define como la presencia no deseada e incontrolada de material radiactivo en un entorno. Esta contaminación puede ser producida por elementos radioactivos de origen natural o artificial.

Sabías que...?

Cada isótopo radiactivo presenta un periodo de desintegración fijo. Este periodo de desintegración se define como el tiempo necesario que debe transcurrir para que la mitad de los núcleos de ese isótopo radiactivo presentes en una muestra se hayan desintegrado. Gracias a este parámetro característico, es posible determinar matemáticamente la antigüedad de los objetos mediante la ley de desintegración universal. Por ejemplo, como los restos orgánicos están formados por carbono, se utiliza para la datación el isótopo carbono-14, que presenta un periodo de desintegración de 5730 años aproximadamente.

Cuando se produce una contaminación nuclear, esta se propaga por el aire que respiramos, afecta a los alimentos que comemos, el agua que bebemos, las ciudades donde vivimos y la tierra sobre la que caminamos. La contaminación nuclear no puede ser vista, escuchada o sentida. Para detectarla, se requieren instrumentos especiales como el contador Geiger o la cámara de niebla. Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 119

4.2. Fuentes de contaminación nuclear Existen numerosas fuentes de emisiones radiactivas; la más abundante es la radiación natural o de fondo. La mayor parte de esta radiación proviene de nuestro planeta, del Sol o del espacio. Continuamente estamos expuestos a dicha radiación, e incluso nuestro cuerpo tiene ciertos elementos radiactivos. La radiación natural viene a ser aproximadamente la mitad de nuestra exposición total anual.

El Sol es una fuente de radiación natural.

Fuentes radiactivas artificiales • Exposiciones médicas (rayos X y medi-

camentos radiactivos). • Teléfonos móviles. • Ordenadores y tabletas. • Algunos detectores de humo. • Televisiones. • Emisiones de bajo nivel de las centra-

les nucleares. • Producción y prueba de armas nucleares.

La contaminación nuclear tiene un origen artificial, en concreto por pruebas de armamento nuclear o por eliminación de desechos radiactivos de centrales nucleares u otros lugares. Las centrales nucleares, hospitales o centros de investigación donde se utiliza material radiactivo cuentan con protocolos de control y tratamiento para evitar que este tipo de residuos contamine el entorno. Dentro de estos residuos podemos distinguir varios tipos: de baja emisión o actividad, entre los que se encuentran los residuos sólidos de trabajo (guantes, ropa, resinas, etc.); los residuos líquidos o gaseosos que han estado en contacto con elementos radiactivos; y los de alta emisión o actividad que se originan en el núcleo del reactor durante el proceso de fisión del combustible.

Los detectores iónicos de humo utilizan para su función una pequeña cantidad de un isótopo radiactivo. 120 Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos

La radiación emitida por el accidente nuclear de Chernobyl (Ucrania) en 1986 fue detectada en países tan lejanos como Suecia.

4.3. Gestión y almacenamiento de los residuos nucleares Durante la actividad con material radiactivo se producen una serie de residuos que, bien por ser radiactivos o bien por haber estado expuestos a ellos, han de ser sometidos a un tratamiento especial de gestión y almacenamiento. La gestión de los residuos radiactivos consiste en utilizar diversos mecanismos que se deben aplicar con el objetivo de evitar posibles emisiones que perjudiquen tanto a los seres vivos como al medio ambiente. Instalaciones de almacenamiento nuclear en El Cabril (Córdoba). ENRESA es una empresa pública, sin ánimo de lucro, que gestiona los residuos radiactivos que se producen en nuestro país.

En general, la gestión es un proceso básico de dos etapas que consisten en: * El tratamiento de los residuos: dependiendo del tipo de residuo se

realizará un tratamiento diferente para reducir el volumen, inmovilizar los gases y líquidos, así como disminuir el grado de contaminación para su posterior aislamiento.

* El aislamiento de los residuos: una vez que ya han sido tratados,

se separan del entorno para evitar contaminaciones e impactos no deseados sobre el medio ambiente. Todos los residuos radiactivos han de ser aislados mediante barreras de contención que van desde el propio contenedor hasta el complejo situado en la corteza terrestre donde se almacenan.

Instalaciones nucleares en España LEMÓNIZ

PRINCIPADO DE ASTURIAS

CANTABRIA GAROÑA

GALICIA

CASTILLA Y LEÓN

PAÍS VASCO ASCÓ I ASCÓ II

LA RIOJA

CATALUÑA

VANDELLÓS I

ARAGÓN

COMUNIDAD DE MADRID

VANDELLÓS II

ISLAS BALEARES

TRILLO ZORITA

EXTREMADURA

VILLAR DE CAÑAS

CASTILLA-LA MANCHA

COMUNIDAD VALENCIANA

ALMARAZ I ALMARAZ II

COFRENTES

EL CABRIL

ANDALUCÍA

REGIÓN DE MURCIA Central nuclear activa

ISLAS CANARIAS

Central en proceso de desmantelamiento

Almacén de residuos

C. A. de CEUTA 0

100

200

300 km

C. A. de MELILLA

Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 121

En función del nivel de radiactividad de los residuos, la legislación plantea diferentes tratamientos. Residuos sólidos de baja y media actividad (RBMA)

Central nuclear de Almaraz (Cáceres).

Son residuos con un periodo de vida corta y baja actividad de radiación. Entran en este grupo la ropa de protección, guantes de trabajo o cubiertas de zapato, así como piezas de maquinaria contaminadas por sustancias radiactivas. Todos estos residuos se almacenan y compactan en recipientes que son transportados a un lugar de desecho, donde se entierran durante muchos años. Residuos sólidos de alta actividad (RAA) Presentan periodos de vida largos con una alta actividad de radiación. Se presentan en menor proporción que los anteriores y son potencialmente peligrosos. Principalmente son residuos generados de la fisión en una central nuclear. Para ellos se han desarrollado diversos mecanismos de gestión. * Almacenamiento temporal: hasta que este residuo es aislado en con-

tenedores blindados que son transportados a instalaciones de almacenamiento especiales o a plantas de reprocesamiento.

Algunos residuos del combustible nuclear pueden ser procesados para una reutilización.

* Reprocesamiento: se separa y recupera el uranio y el plutonio útil

del combustible ya gastado. Es un proceso, por tanto, de separación fisicoquímica.

* Almacenamiento Geológico Profundo (AGP): son procesos de esta-

bilización e inmovilización del residuo radiactivo en contenedores resistentes. Los residuos son encerrados en cápsulas de vidrio cerámico con procedimientos fisicoquímicos que provocan que el desperdicio se vuelva sólido, estable y perdurable.

Sabías que...?

Las emisiones radiactivas pueden ser empleadas en otras técnicas o prácticas, como son los trazadores o marcadores radiactivos. En medicina, se emplean radiofármacos (trazadores) para que sean absorbidos de manera selectiva en el tratamiento de tumores principalmente. En ingeniería, se emplean a lo largo de las tuberías para detectar posibles fugas o escapes. En agricultura, son utilizados para determinar la humedad de los suelos agrícolas o en la lucha contra diversos tipos de insectos o especies.

Los residuos radiactivos suelen compactarse en bidones que a su vez se encierran en contenedores de hormigón. 122 Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos

En la tomografía por emisión de protones (TEP) se necesita una pequeña cantidad de marcador radiactivo que se administra por inyección en la parte posterior del brazo.

4.4. Efectos de la contaminación nuclear La contaminación nuclear puede manifestarse en los humanos de manera externa, con una inapreciable fijación de partículas radiactivas en la ropa o en la piel, o de manera interna, en las vías respiratorias o digestivas.

Accidente importante

Accidente amplio

Accidente local

Incidente grave

Incidente

Anomalía

Inci den te

Accidente grave

nte ide

Además de la contaminación nuclear que puede afectar al ser humano, es posible hallar contaminación nuclear en los alimentos, aunque es menos frecuente encontrar este tipo de contaminación debido a los numerosos controles de calidad que se realizan. Sí puede ocurrir que algún alimento se contamine cuando se utilizan productos químicos o biológicos en el momento de su manufacturación o durante alguno de sus tratamientos. En ese caso el alimento adquiriría propiedades perjudiciales que pasarían a la población tras ser consumidos.

Acc

A lo largo de la historia, se han producido diversos accidentes nucleares. Para determinar el nivel de gravedad de tales sucesos se estableció la escala INES (International Nuclear Event Scale). Hasta hoy, solo dos sucesos han alcanzado el máximo nivel (Chernóbil y Fukushima). En la fuga de material radiactivo tras el terremoto en esta zona de Japón (2011), las autoridades impusieron una zona de exclusión de 20 km alrededor del complejo de la planta nuclear.

Escala internacional de sucesos nucleares y radiológicos

La escala INES se utiliza mundialmente con el objetivo de comunicar el riesgo para la salud de un accidente nuclear.

Sabías que...?

Ante un posible accidente nuclear, es importante adoptar medidas de seguridad, como la evacuación con carácter inmediato a varios kilómetros de distancia para evitar que las partículas radiactivas en el aire entren en el organismo. Otra de las medidas que se aplican es el suministro de pastillas de yodo para evitar daños en la tiroides. Durante un accidente nuclear se emiten isótopos de yodo radiactivo que la glándula tiroides fija en sus receptores, prolongando el efecto negativo de la radiación. El yodo ingerido es capaz de sustituir el yodo radiactivo, permitiendo su eliminación.

Los alimentos deben pasar un control para determinar los niveles de radiación que presentan antes de su consumo.

Actividades 15. ¿Qué se entiende por radiactividad? ¿Cuál es su origen? 16. ¿Una persona está más expuesta a la radiación natural a nivel de suelo o si viaja al espacio? Amplía tu información sobre ello y argumenta tu respuesta. 17. En una central nuclear se utiliza uranio-235 enriquecido como pilas de combustible. ¿Por qué son peligrosas una vez que se han gastado? ¿Qué tratamientos se les debe aplicar? 18. Investiga cuáles han sido los principales accidentes nucleares de la historia e indica sus efectos en los seres vivos.

Personal sanitario mide la radiación en una mujer evacuada tras el accidente de la central nuclear de Fukushima. Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 123

5. IMPACTO MEDIOAMBIENTAL La contaminación del suelo es uno de los problemas medioambientales que está recibiendo mayor atención en los últimos años. Se debe principalmente a que los efectos de los suelos contaminados pueden tardar muchos años en percibirse, devaluando progresivamente los terrenos. Un ejemplo de este tipo de impacto ambiental fue la contaminación de los cultivos de arroz en Toyama (Japón, 1977), que envenenaron además a muchas personas. La contaminación de los suelos, por tanto, puede provocar un grave riesgo para la salud de los seres vivos. La actuación antrópica sobre el suelo es el origen de diversos desastres naturales. No obstante, no se debe medir el impacto ambiental por la sola presencia de contaminantes en el suelo. También es necesario analizar una serie de factores que pueden intervenir en la respuesta del suelo a dichos agentes contaminantes, como los siguientes: Vulnerabilidad

Grado de sensibilidad del suelo frente al ataque de los agentes contaminantes.

Amortiguación

Capacidad del suelo para actuar como barrera protectora. Depende de las propiedades físicas, químicas y biológicas.

Bioasimilación

Grado de absorción del contaminante por los organismos y, en consecuencia, la posibilidad de causar efectos nocivos.

Transporte

Actividades 19. ¿Por qué en ocasiones se tarda mucho tiempo en tomar medidas ante la contaminación del suelo? 20. En Aznalcóllar (Sevilla), localidad cercana a las inmediaciones del Parque Natural de Doñana, se produjo en 1998 un vertido de metales pesados procedentes de una balsa minera. Busca información relativa a este suceso y recopila qué estrategias se establecieron para reducir su impacto medioambiental.

Permanencia

Concentración crítica

Movilidad y distribución del agente contaminante a otros sistemas. Periodo de actividad del agente contaminante. Cantidad máxima de un determinado contaminante que puede llegar a un suelo sin que se ocasionen efectos nocivos.

21. Escribe en tu cuaderno dos ventajas y dos inconvenientes del uso de combustibles nucleares para la generación de electricidad. 22. ¿Qué factor hace referencia a la capacidad del suelo de actuar como barrera protectora frente a agentes contaminantes? 124 Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos

El vertido de lodos tóxicos (1998) provocó en el Parque Nacional y Natural de Doñana un desastre ecológico de grandes dimensiones.

http://servicios.educarm.es/cnice/biosfera/ g datos/alumno/4ESO/modpais1/contenido4. N a v e htm Este enlace te permitirá ampliar conocimientos sobre las diferentes etapas en la formación del suelo. https://www.ecoembes.com/es Con esta web podrás saber más sobre el proceso de reciclaje de los diferentes recursos sólidos urbanos. http://www.enresa.es/ Este enlace ofrece información sobre los diversos residuos radiactivos que se generan, cómo se realiza el desmantelamiento de una central nuclear y los tratamientos efectuados en cada caso. https://energia-nuclear.net/ A través de este enlace obtendrás información sobre la energía nuclear, las aplicaciones de isótopos radiactivos, el funcionamiento de las centrales nucleares y los accidentes históricos nucleares más reseñables.

Ahora te toca a ti... Durante el transcurso de esta unidad hemos destacado, en el ámbito de la gestión de residuos, la importancia de aspectos como la prevención, la reutilización, el reciclaje, la valoración y la eliminación. Imaginad ahora que sois responsables de elaborar una campaña de concienciación social en vuestro centro para fomentar la regla de las “3R”. En grupos de cuatro miembros, fabricad un contenedor original y adecuado para el reciclaje de un tipo de residuos (pilas, papel, plástico, etc.) de consumo habitual. Junto al contenedor sería recomendable exponer un cartel publicitario, diseñado por vuestro grupo, en el que se inste a la colaboración en esta actuación y se insista en las bondades del reciclaje para contribuir a la sostenibilidad y a la buena salud del planeta.

Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 125

Esquema de la unidad Se define como la capa natural más superficial de la Tierra y el soporte físico de la mayor parte de los seres vivos. Se origina a partir de

Roca madre

mediante

Fase sólida Se compone de

Edafogénesis

encontramos Humus

Fase líquida Fase gaseosa Agentes naturales como

EL SUELO

Se contamina por

Elementos químicos Sustancias de un volcán RSU

Agentes antrópicos como

Residuos industriales Productos fitosanitarios Residuos agropecuarios Residuos radiactivos deben ser gestionados mediante

Residuos

Acumula

deben Un ejemplo

Prevención

Reciclado

Reutilización

Eliminación

Acumularse en vertederos Incinerarse

Tratarse biológicamente

Radiactivos

Ideas clave de la unidad J El suelo es la capa natural más superficial de la Tierra

J La gestión de residuos es el conjunto de actividades

que sirve como soporte físico a la mayor parte de los seres vivos que viven en él o sobre él. Les proporciona su alimento.

necesarias para hacerse cargo de los desechos, desde su generación hasta su eliminación o reaprovechamiento. Permite garantizar un impacto menor en el medio ambiente y en los seres vivos.

J El humus constituye el conjunto de materia orgánica muerta sobre la superficie del suelo.

J La contaminación del suelo es un proceso por el cual

J La gestión de residuos varía en función de su origen y su orden de prioridad es: prevención, reutilización, reciclaje, valoración y eliminación.

se modifican sus propiedades físicas, químicas y biológicas y se dan alteraciones en su productividad.

J La regla de las “3R” (reducir, reutilizar y reciclar) per-

J Los agentes contaminantes del suelo pueden ser na-

J La contaminación nuclear es la presencia no deseada

turales o antrópicos. Estos últimos son los más abundantes y perjudiciales.

J Los residuos son aquellas sustancias que han perdido su utilidad y se tiene la intención de desechar. 126 Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos

mite una gestión sostenible de los residuos. e incontrolada de material radiactivo en un entorno.

J La peligrosidad de los residuos radiactivos provoca que requieran una gestión y un tratamiento muy estrictos con el fin de evitar posibles emisiones perjudiciales tanto a los seres vivos como al medio ambiente.

Actividades de consolidación Epígrafe 1: El suelo y su formación 1. Define y explica el concepto de edafogénesis. 2. Justifica por qué los suelos rocosos no son aptos para una abundante vegetación.

12. Cita un residuo que no se pueda reutilizar ni reciclar y al que se le realice una valoración energética. 13. Indica con qué tipo de tratamiento de residuos se relaciona cada una de estas imágenes.

3. Indica cuáles son las diferentes capas-horizontes que presenta el suelo. 4. Completa la siguiente tabla en tu cuaderno con los siguientes elementos: dióxido de carbono, dióxido de silicio (cuarzo), hojas caídas, agua, roca caliza, sales minerales disueltas, insectos muertos, oxígeno. Fase sólida Esqueleto mineral

Constituyentes orgánicos

En tu

Fase cu ad er no Fase líquida gaseosa

Epígrafe 2: Contaminación del suelo 5. Realiza un esquema en tu cuaderno donde se indiquen los diferentes tipos de agentes contaminantes del suelo. 6. ¿Por qué se denomina “de traza” la contaminación del suelo por la presencia de concentraciones de elementos químicos? Cita un ejemplo y su posible origen. 7. Indica qué tipo de residuo sólido urbano generas con mayor proporción en tu hogar. ¿Qué tratamiento propondrías para este tipo de residuos? 8. ¿Para qué se emplean los fertilizantes? ¿Qué efectos contaminantes provocan en el suelo? 9. ¿Qué son los purines? ¿De dónde proceden? 10. Uno de los factores que más influyen en la riqueza de un suelo es su acidez. Cuando el pH de un suelo disminuye drásticamente por factores naturales o provocados por la actividad humana, se produce la pérdida de cationes básicos, como por ejemplo el calcio, el fósforo, el magnesio o el sodio. Explica qué consecuencias ocasionaría la pérdida de estos cationes. Busca información sobre los posibles tratamientos que se deberían efectuar en tal caso.

Epígrafe 3: Residuos y tratamientos 11. ¿En qué ley queda establecido a nivel nacional que los residuos deben ser recogidos, transportados, clasificados, tratados y eliminados o reciclados? ¿Qué nombre recibe la empresa que se encarga de la recogida y transporte de ellos en tu municipio? ¿Qué normas regulan la gestión de los residuos? ¿Quién gestiona la recogida y transporte de residuos en tu municipio?

14. El aceite vegetal es un ingrediente muy utilizado en la cocina. Cuando se emplea a altas temperaturas, el sobrante se convierte en un contaminante peligroso por su toxicidad y su baja biodegradabilidad. Busca información sobre qué gestión y tratamientos recibe el aceite vegetal empleado en las cocinas. ¿Los aceites procedentes de la industria sufren el mismo tratamiento? ¿Por qué?

Epígrafe 4: Contaminación nuclear o radiactiva 15. ¿Qué instrumentos sirven para detectar la contaminación nuclear en el ambiente? 16. Nombra cinco aparatos que utilicemos a lo largo de un año y que sean fuente de radiación artificial. 17. ¿Qué tipo de residuos radiactivos deben ser almacenados en un AGP? ¿Por qué es necesario dicho almacenamiento?

Epígrafe 5. Impacto medioambiental 18. Amplía tu información en Internet y recopila algunos casos en los que la contaminación de cultivos o animales por la acción del ser humano haya revertido a la población. 19. Define los siguientes términos en tu cuaderno: suelo, humus, residuos, reutilización, reciclaje, radiactividad, contaminación nuclear y vulnerabilidad de un suelo. Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 127

Actividad

práctica

Fertilizantes orgánicos, hacia una agricultura ecológica El suelo que se utiliza para la explotación agrícola debe ser cuidado en muchos aspectos. Para ello, la elección del tipo de fertilizante adecuado es muy importante. Actualmente se intentan emplear nuevos productos que sean completamente naturales. Así, la agricultura ecológica busca la obtención de alimentos respetando el medioambiente y conservando la fertilidad del suelo gracias a una utilización óptima de todos los recursos naturales disponibles. Por tanto, evita la utilización de productos químicos o acciones artificiales.

Experimento: fabricación de humus A lo largo de esta unidad hemos aprendido la importancia que tiene la conservación y la calidad del suelo para los seres vivos. A continuación te proponemos un experimento muy interesante: elaborar tu propio humus.

6 Materiales • Dos cajas de poliespan con una tapa (fácil de obtener en cualquier pescadería). • Silicona. • Punzón y tijeras. • Una botella de plástico de cuello largo. • Una pistola de silicona. • Turba. • Lombrices californianas (Eisenia foetida). • Residuos de vegetales bien troceados (verdura, piel de patata, hoja de planta seca, servilletas sin tintes, posos del café, etc.). • Cáscara de huevo.

6 Procedimiento: 1) Con el uso del punzón se agujerea la tapa y la base de una caja de forma uniforme. Los agujeros no deben ser muy grandes. 2) En la base de la segunda caja se realiza un desagüe por el que saldrá el lixiviado. Para ello, se corta el cuello de la botella hasta unos 7 centímetros de longitud desde el tapón. En una de las paredes de la caja, se realiza un orificio a nivel de suelo con un diámetro algo mayor que el tapón de la botella. Se introduce el cuello de la botella por el orificio a presión desde dentro de la caja y se sella con silicona. La boca de la botella debe estar hacia el exterior de la caja. Se cierra con el tapón la botella.

3) A continuación, procedemos con la elaboración del humus. Debemos tener en cuenta que el recipiente debe encontrarse en un lugar protegido del sol, del viento y de la lluvia. Se prepara una capa de unos 4 cm de espesor de turba humedecida para las lombrices. Es importante controlar en todo el proceso las condiciones de humedad, regando la turba si observamos que se seca. 4) A continuación, se añaden las lombrices californianas. Se tapa el recipiente y se deja un día de reposo para que las lombrices se habitúen a su nuevo hogar. 5) Transcurridas 24 horas, se depositan los primeros 250 gramos de desecho vegetales, esparcidos uniformemente y se entierran con un poco de turba. Esta operación la repetiremos durante una semana cada día. Cuanta más comida se añada, más rápido se van reproduciendo las lombrices y se va formando el humus. Transcurrida la primera semana se añade cáscara de huevo bien triturado para controlar la acidez del sustrato. 6) Tras una semana, observaremos en la caja inferior cómo las lombrices van segregando un líquido que hay que ir desechando periódicamente. Nos encontraremos algunas lombrices en el cajón inferior que iremos trasladando a la caja superior. 7) Al cabo de dos meses, podemos observar cómo la materia orgánica ha desaparecido. En su lugar, nos encontramos un humus negro y bien formado. El olor del humus es fresco. Si se detecta un olor a podrido, se está produciendo un proceso anaeróbico y debemos remover la mezcla para que se airee.

Tareas propuestas 1. ¿Qué propiedades mejora el uso de fertilizantes orgánicos? 2. ¿Qué parámetro hay que cuidar en todo momento durante el proceso de fabricación de humus? 3. Busca información sobre las razones de eliminar el lixiviado que se genera en la fabricación de humus. 128 Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos

4. Al esparcir cáscaras de huevo triturado en el sustrato, el pH del sustrato se vuelve algo más ácido. ¿De qué está compuesta la cáscara de huevo? Investiga por qué se pretende conseguir un suelo algo acidificado.

Perfiles profesionales Técnico en jardinería y floristería

Técnico en producción agroecológica

• Se trata de un Grado Me-

• Entre las asignaturas que se imparten en esta titu-

• Entre

dio (Formación profesional) dentro de la familia Agraria. Esta titulación permite realizar actividades de instalación, conservación y restauración de jardines, así como praderas para uso deportivo y actividades de producción manejando y manteniendo la maquinaria e instalaciones cumpliendo con la normativa medioambiental de control de calidad y de prevención de riesgos laborales. lación destacan: Fundamentos agronómicos; Taller y equipos de tracción; Infraestructuras e instalaciones agrícolas; Principios de sanidad vegetal; Control fitosanitario; Implantación de jardines y zonas verdes; Mantenimiento y mejora de jardines y zonas verdes; Producción de plantas y tepes en vivero; Composiciones florales y con plantas; Establecimientos de floristería o Técnicas de venta en jardinería y floristería.

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación son realizar replanteos de proyectos de jardinería y restauración del paisaje siguiendo las indicaciones de los planos; preparar el terreno con la maquinaria seleccionada, realizando la regulación de los equipos y garantizando que las labores se realizan según buenas prácticas; montar y mantener instalaciones, infraestructuras sencillas y equipamiento interpretando planos de instalación y manuales de mantenimiento; realizar las labores de siembra y/o plantación del material vegetal cumpliendo las especificaciones del proyecto; realizar las labores de conservación y reposición de los elementos vegetales y no vegetales del jardín aplicando las técnicas adecuadas o preparar y aplicar el tratamiento fitosanitario necesario interpretando la documentación técnica.

•

Las salidas laborales a las que puedes acceder tras cursar esta opción se centran en los siguientes ámbitos: *Trabajador / trabajadora de huertas, viveros y jardines. *Jardinera / jardinero, en general. *Jardinero cuidador / jardinera cuidadora de campos de deporte.

dio (Formación Profesional) dentro de la familia Agraria. Esta titulación permite dedicarse al cultivo y/o a la producción ganadera ecológica para las actividades productivas como explotaciones frutícolas; hortícolas y de cultivos herbáceos ecológicos; explotaciones pecuarias ecológicas; empresas de producción de plantas para jardinería ecológica o instituciones de investigación y experimentación. las asignaturas vinculadas a la conservación del medio natural que se imparten en esta titulación destacan: Fundamentos agronómicos, Fundamentos zootécnicos, Implantación de cultivos ecológicos, Taller y equipos de tracción, Infraestructuras e instalaciones agrícolas, Principios de sanidad vegetal, Producción vegetal ecológica, Producción ganadera ecológica, Manejo sanitario del agrosistema, Comercialización de productos agroecológicos, Formación y orientación laboral, Empresa e iniciativa emprendedora y Formación en centros de trabajo.

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación

son montar y mantener instalaciones agroganaderas; preparar el terreno, manteniendo la fertilidad del suelo, para la implantación de cultivos ecológicos; sembrar y plantar el material vegetal ecológico, utilizando los medios técnicos y siguiendo la planificación técnica establecida; manejar el sistema de riego, manteniendo la actividad microbiana del suelo y verificando que las necesidades hídricas de los cultivos están cubiertas o preparar y aplicar el tratamiento fitosanitario necesario interpretando la documentación técnica.

• Las salidas laborales a las que puedes acceder tras cursar esta opción se centran en los siguientes ámbitos: *Agricultor/a ecológico/a. *Criador/a de ganado ecológico. *Avicultor/a ecológica. *Apicultor ecológico/apicultora ecológica. *Productor/a de leche ecológica. Unidad 5. El suelo: contaminación y residuos 129

La hidrosfera es la parte de la Tierra ocupada por los océanos, mares, ríos, lagos y demás masas y corrientes de agua. Los principales contaminantes del agua incluyen bacterias, virus, parásitos, fertilizantes, pesticidas, fármacos, nitratos, fosfatos, plásticos, desechos y hasta sustancias radiactivas.

Unidad 6 La hidrosfera: contaminación del agua 1 La hidrosfera 2 La contaminación del agua 3 La gestión sostenible del agua

«El agua es la fuerza motriz de toda la naturaleza». Leonardo Da Vinci (1452-1519), científico, artista y filósofo italiano.

«Cuando el pozo está seco, sabemos el valor del agua». Benjamin Franklin (1706-1790), político, científico e inventor estadounidense.

«El agua, el aire y la limpieza son los principales productos de mi farmacia». Napoleón Bonaparte (1769-1821), militar y estadista francés.

«El agua y la tierra, los dos fluidos esenciales de los que depende la vida, se han convertido en latas globales de basura». Jacques-Yves Cousteau (1910-1997), oficial naval, explorador e investigador francés.

«El agua es fundamental para la vida y la salud. La realización del derecho humano a disponer de agua es imprescindible para llevar una vida saludable, que respete la dignidad humana. Es un requisito para la realización de todos los demás derechos humanos». Organización Mundial de la Salud (OMS).

¿Qué sabes hasta ahora? ¿Cuáles son las características generales del agua? ¿Qué funciones biológicas lleva a cabo el agua en los seres vivos? ¿Qué es la contaminación del agua y qué efectos provoca en el medio ambiente? ¿Qué ventajas conlleva la potabilización del agua? ¿Cómo se puede conseguir una gestión sostenible del agua a nivel mundial?

Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua 131

1. LA HIDROSFERA 1.1. Concepto de hidrosfera

La hidrosfera es la capa de agua que existe en la Tierra. Esta formada por océanos, mares, ríos, lagos y demás corriente de agua.

Sabías que...?

Esta masa de agua constituye casi las tres cuartas partes de la superficie de nuestro planeta. La mayor parte de la hidrosfera, un 97,5 % aproximadamente, es agua salada, mientras que el 2,5 % restante se encuentra en forma de agua dulce, en la atmósfera y en los seres vivos donde resulta ser un componente básico y el medio en el que se producen numerosas reacciones químicas del organismo, conocidas de forma conjunta como metabolismo.

Una persona puede sobrevivir como máximo 7 días sin beber agua. La mayoría del agua que consumimos a diario procede de los alimentos, sobre todo de las frutas y verduras. Así, por ejemplo, destaca como fruta la sandía, ya que el 95 % de su peso es agua y el pepino como hortaliza, con un 96 % de su peso en agua.

Distribución relativa del agua en los distintos compartimentos de la hidrosfera Agua en el planeta

97,5 % Agua salada

Agua dulce

69,7 %

87 %

Agua congelada

Lagos

0,3 %

Agua superficial

2,5 %

Agua dulce

Agua dulce superficial (líquida)

Ríos

30 %

11 %

Agua subterránea

Pantanos

1.2. Concepto y características generales del agua El agua es una molécula constituida por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno que se unen mediante un enlace covalente. Se representa químicamente mediante la fórmula H2O. La molécula de agua Oxígeno

Hidrógeno

La presencia de agua es fundamental para el desarrollo de los seres vivos. 132 Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua

Agua

La molécula de agua se forma como resultado de la reordenación de los átomos de hidrógeno y oxígeno.

Los tres estados del agua en la naturaleza AGUA en forma

SÓLIDA

LÍQUIDA

GASEOSA

como

Hielos

Mares y océanos

Vapor de agua

Casquetes polares

Ríos Lagos Aguas superficiales Aguas subterráneas

Las características generales del agua son las siguientes:

El agua puede hallarse en la naturaleza de tres formas, sin que cambie su composición química (H2O).

* El agua es una sustancia inodora, incolora e insípida. * La molécula del agua presenta carga eléctrica total neutra ya que

las dos cargas parciales negativas del oxígeno se contrarrestan con las dos cargas parciales positivas del hidrógeno, una por cada átomo de hidrógeno.

* Es dipolar, es decir, tiene dos zonas de diferente carga, de manera

que los hidrógenos representan la zona de carga positiva de la molécula y el oxígeno la zona de carga negativa de la misma.

* Las moléculas de agua se unen entre sí mediante puentes de

hidrógeno.

Sabías que...?

Existe un lagarto perteneciente a la familia de las iguanas que se caracteriza por tener la habilidad de correr sobre el agua, el “lagarto de Jesucristo”. Su habilidad se justifica porque gracias a la propiedad fisicoquímica de la cohesión, las moléculas de agua se unen entre sí originando un fenómeno denominado tensión superficial. La superficie del agua tiende a comportarse como una fina película que permite el desplazamiento de pequeños insectos como los zapateros o reptiles sin hundirse. También es muy conocido el “patinador del estanque”, que flota en la superficie del agua y detecta vibraciones y ondas en el agua con pelos sensibles en su cuerpo. Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua 133

1.3. Propiedades fisicoquímicas del agua El agua, gracias a su polaridad, presenta diversas propiedades fisicoquímicas que van asociadas a una función biológica. Entre estas propiedades destacan las siguientes. CARACTERÍSTICAS Y CONSECUENCIAS

PROPIEDADES DEL AGUA

FISICOQUÍMICAS

BIOLÓGICAS

Disolvente universal

El agua es capaz de disociar más sustancias que cualquier otro líquido por su polaridad, que permite establecer puentes de hidrógeno con compuestos iónicos y moléculas con grupos polares (alcoholes, carboxilos…).

Es el medio de transporte de sustancias en el interior de los seres vivos, permite incorporar nutrientes y eliminar desechos. Es el medio donde se produce gran parte del metabolismo celular.

Elevado calor de vaporización

La energía necesaria para romper los puentes de hidrógeno y que las moléculas pasen de la superficie del líquido al aire es muy alta en el agua.

El agua, al evaporarse, ejerce una acción refrigerante en los seres vivos que ayuda a regular la temperatura corporal: la evaporación en una planta, el sudor de la piel o el jadeo de los perros.

Elevado calor específico

El agua es capaz de absorber gran cantidad de calor sin que se produzca un aumento apreciable de su temperatura porque parte de la energía calorífica necesaria para aumentar la temperatura se utiliza para romper los puentes de hidrógeno y una mínima parte de ella para dicho aumento.

El agua actúa como amortiguador térmico en los seres vivos y la temperatura del organismo permanece relativamente constante aunque fluctúe la temperatura ambiental.

Cohesión-adhesión

Presenta una elevada cohesión interna como consecuencia de la capacidad del agua para establecer puentes de hidrógeno entre sus moléculas. Además, se caracteriza por una elevada adhesión al ser capaz de unirse a cualquier molécula con carga.

• Facilita los fenómenos de capilaridad que permiten, por ejemplo, el ascenso de la savia por el tallo de las plantas. • La elevada cohesión interna convierte al agua en un líquido casi incompresible que es utilizado como esqueleto hidrostático por algunos seres vivos, como los vegetales, en los que da turgencia y volumen a las células.

Densidad anómala

Mayor densidad en estado líquido que en forma de hielo. Cada molécula de agua establece cuatro puentes de hidrógeno con las moléculas vecinas originando una estructura abierta en la que las moléculas se encuentran más separadas en estado sólido, con lo que el volumen es mayor y la densidad disminuye.

Las grandes masas de agua se congelan solo en superficie formando una capa de hielo que flota porque tiene menor densidad y aísla al agua líquida que se mantiene debajo con una temperatura por encima de 0 ºC, posibilitando el desarrollo de la vida acuática.

Reactividad química

Las moléculas de agua se disocian en iones H3O+ y OH-.

El agua controla el pH del medio o del interior de los seres vivos. Participa además en reacciones de hidratación, hidrólisis y de óxido-reducción (redox).

Actividades 1. Dibuja en tu cuaderno una molécula de agua e indica tres de sus características generales. 2. ¿Cómo influye la propiedad disolvente universal en el enriquecimiento de las aguas? 134 Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua

3. ¿Cómo es posible que en las zonas polares los ecosistemas marinos se mantengan con vida cuando la temperatura es inferior a 0 ºC?

2. LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA 2.1. Concepto de contaminación del agua El agua es un recurso indispensable para los seres vivos, aunque no todos pueden disponer de él. Su uso es fundamental en el ámbito doméstico, agropecuario e industrial. Aun siendo un recurso necesario, el agua no siempre está en buenas condiciones para su uso, ya que puede estar contaminada. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) se considera que “el agua está contaminada, cuando su composición o su estado están alterados de tal modo que ya no reúnen las condiciones de utilización a las que se hubiera destinado en su estado natural”. En relación con esta definición, la OMS establece los límites máximos para la presencia de sustancias nocivas en el agua de consumo humano.

Sabías que...?

En el visualizador SIG de la Red de Control de Calidad se localizan las estaciones de control de agua en Andalucía y se accede directamente a los datos históricos y gráficos de evolución. También se pueden consultar los resultados analíticos obtenidos en los distintos muestreos realizados mediante un formulario de consulta que permite exportar a diversos formatos. Puedes acceder a través de la siguiente web: https://laboratoriorediam.cica.es/Visor_DMA/?urlFile=http://laboratoriorediam. cica.es/Visor_DMA/service_xml/capas_dma.xml

Límites establecidos por la OMS de sustancias nocivas en agua para consumo humano SUSTANCIAS

CONCENTRACIÓN MÁXIMA (mg/l)

Sales totales

2000

Cloruros

600

Sulfatos

300

Nitratos

Nitritos

No debe haber

Amoníaco

0,5

Mat. Org. 3 Calcio

Magnesio

Arsénico

0,05

Cadmio

0,01

Cianuros

0,05

Plomo Mercurio Selenio Hidrocarburos aromáticos policíclicos

0,1 0,001 0,01 0,0002

2.2. Concepto y tipos de agentes contaminantes Los agentes contaminantes del agua se definen como aquellos que van a alterar su composición o su estado, así como también algunas de sus propiedades. En este sentido, es importante conocer el concepto de eutrofización o incremento de sustancias nutritivas en aguas dulces de lagos y embalses, lo que provoca un exceso de fitoplancton.

Diferencia entre agua contaminada y agua potable. Esta última es fundamental para el desarrollo de la vida y al mismo tiempo muy escasa en la mayor parte del planeta.

Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua 135

La eutrofización es el proceso de contaminación más importante de las aguas en lagos, balsas, ríos, embalses, etc., y está provocado mayoritariamente por la actividad humana. Los agentes contaminantes pueden clasificarse en varios grupos atendiendo al origen de los mismos. Recuerda

TIPOS DE CONTAMINANTES Basuras y desechos orgánicos

• Producidos por el ser humano, a nivel doméstico, agropecuario e industrial. • Incluyen restos de alimentos, cáscaras, heces, plásticos, etc. • Algunas no se descomponen o al hacerlo originan sustancias nocivas para el medio acuoso. Además, en exceso producen la proliferación de bacterias que agotan el oxígeno consumiéndolo, por lo que impiden el desarrollo de seres vivos.

Compuestos orgánicos

• Originados por el ser humano, como el petróleo, la gasolina, los plásticos, los pesticidas o los detergentes. • Son difíciles de degradar por los microorganismos, causando por tanto alteraciones en el medio acuoso.

Nutrientes vegetales inorgánicos

• Como los nitratos y fosfatos necesarios para el crecimiento de las plantas, pero que en exceso producen la eutrofización.

Microorganismos patógenos

• En este grupo se encuentran las bacterias, virus o protozoos. • Llegan al agua a través de las heces de los seres vivos que han sido infectados previamente por ellos causándoles algún tipo de enfermedad.

Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono y forman enlaces covalentes. Ejemplos: salchichas, aceite, champú, hoja de papel, etc. Una de las características de los compuestos orgánicos es que son combustibles e insolubles al agua.

Los compuestos inorgánicos son compuestos formados por distintos elementos cuyo componente principal no siempre es el carbono. El agua es el compuesto más destacado. Ejemplos: bicarbonato de sodio, sal, azúcar, etc. Se caracterizan por no ser combustibles, a excepción de la sal, y ser solubles a excepción del agua.

Actividades 5. Trabajando en grupo, de manera cooperativa, y siguiendo las indicaciones de tu profesor o profesora, elabora un informe en el que se describa brevemente los casos de eutrofización en el Mar Menor (Murcia) y en el Lago de Sanabria (Zamora). 136 Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua

2.3. Origen de la contaminación La contaminación del agua puede tener un origen natural o antrópico, es decir, originada por el ser humano. • Se origina sin intervención humana y se produce bien por partículas sólidas minerales procedentes de la actividad volcánica, erosiva, de transporte, etc., o bien por partículas orgánicas proceContaminación dentes de cadáveres o restos vegetales. natural • Estas partículas pueden influir en el ciclo del agua incorporándose a ella y alterándolo a corto o a largo plazo.

Contaminación Originada por el ser humano, que puede llevar a cabo numerosas actividades que provocan contaminación de las aguas. antrópica

En la siguiente tabla puedes consultar las principales actividades humanas causantes de contaminación del agua, así como las aguas residuales que generan, los efectos que producen en el medio y cómo se pueden eliminar. ACTIVIDAD HUMANA

DOMÉSTICA

AGROPECUARIA

INDUSTRIAL

MARÍTIMA

Aguas residuales con gran cantidad de abonos, pesticidas, materia orgánica, nutrientes y microorganismos.

Aguas residuales con gran cantidad de sustancias tóxicas, metales, hidrocarburos, detergentes, pesticidas, etc.

Aguas residuales con gran cantidad de hidrocarburos.

GENERA…

Aguas residuales procedentes del lavado, la cocina, etc., con gran cantidad de materia orgánica y microorganismos. Toxicidad en el medio acuoso y numerosas enfermedades en los seres vivos.

Contaminación por acumulación de nutrientes como los nitratos, principalmente.

Toxicidad, fuertes impactos ambientales y la muerte de numerosas especies por asfixia.

Biodegradarse, es decir, depurarse biológicamente.

Depurarse, aunque es muy complicado porque suelen estar muy extendidas.

Biodegradarse mediante la acción de microorganismos, aunque también los hidrocarburos pueden reducirse mediante incineración.

PROVOCA…

SUS AGUAS PUEDEN…

Sabías que...?

La biorremediación es una rama de la biotecnología ambiental que usa a los microorganismos para reducir el impacto que tienen las actividades industriales en el medio, de manera que potencia el crecimiento de determinados microorganismos capaces de asimilar productos tóxicos y transformarlos en otros que no tengan consecuencias tan negativas para el medio. Recientemente, la científica canadiense Miranda Wang ha desarrollado una tecnología de reciclaje químico que permite reutilizar los residuos plásticos de baja calidad, convirtiendo el plástico no reciclable en una materia prima.

La iniciativa de Miranda Wang ha sido distinguida con diversos reconocimientos internacionales. Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua 137

El desastre que amenazó Doñana

Vertido por la rotura de la presa de Aznalcóllar (Sevilla). «El sábado 25 de abril de 1998 4600 hectáreas de la cuenca del río Guadiamar en Aznalcóllar (Sevilla) amanecieron cubiertas de aguas ácidas y lodos procedentes de desechos que se almacenaban en una balsa minera explotada por la multinacional sueca Boliden. La rotura de la presa vertió 4,5 millones de hectómetros cúbicos de desechos con una alta concentración de cinc y arsénico, puro veneno para la tierra, la vegetación y la fauna de la zona. Pero las dimensiones del desastre podían multiplicarse si el vertido corría río abajo y llegaba al Parque Nacional de Doñana, hogar o zona de paso de decenas de especies protegidas. Evitar que el vertido tocase Doñana se convirtió en la principal misión de las administraciones, obligando a aparcar las pugnas políticas y trabajar mano a mano. Se construyeron tres diques con los que se consiguió desviar el cauce del río y alejar del parque natural las aguas contamina-

das. Después, vinieron más de tres años de trabajo para retirar el lodo y limpiar las tierras contaminadas, una labor en la que las administraciones se dejaron guiar por un comité de científicos. Y, por último, una tarea no menos compleja: regenerar ambiental y económicamente la zona. La recuperación ambiental supuso hacer del valle afectado un corredor verde que en el año 2001 fue declarado zona forestal y en 2003 quedó incluido en la Red de Espacios Naturales Protegidos de Andalucía. Pero el vertido se había llevado también por delante más de 200 fincas agrarias y la actividad minera que sustentaba buena parte de la economía de Aznalcóllar y su comarca. La meta que se propusieron las administraciones fue convertir el paisaje del desastre ecológico en el estandarte del desarrollo sostenible». https://elpais.com/diario/2010/10/06/sociedad/1286316006_850215.html

Actividades 6. Completa en tu cuaderno esta tabla con los siguientes ejemplos de agentes contaminantes: cáscaras de huevo, petróleo, bacterias, nitratos, heces, fosfatos, plásticos, virus, aguas domésticas y pesticidas. En Basuras y desechos orgánicos

Compuestos orgánicos

Nutrientes vegetales inorgánicos

tu cuadern

Microorganismos patógenos

Aguas residuales

7. Establece la diferencia existente entre la contaminación natural y la contaminación antrópica. 8. ¿Con qué actividad humana contaminas a diario? ¿Qué consecuencias tiene en el medio ambiente? 138 Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua

2.4. Análisis y tratamiento de la contaminación El agua es un recurso natural renovable que resulta útil para los seres vivos siempre y cuando no se encuentre contaminada (natural o antrópicamente), ya que en ese caso disminuye su calidad o incluso la pierde, tal y como hemos analizado en el apartado anterior. La calidad del agua puede analizarse química o microbiológicamente. * Con un análisis químico se puede determinar la presencia de sus-

tancias contaminantes en concentraciones superiores a los establecidos por la OMS. Así, se pueden conocer las características de una muestra de agua y valorar su calidad en función de su uso.

Al analizar el agua, hay que contar con diferentes parámetros de control según el origen y el uso que se le vayan a dar. En esta tabla se recogen diferentes parámetros químicos de calidad y los valores que deben tener según la actual normativa. Parámetros químicos de calidad del agua para uso humano (Real Decreto 140/2003 por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano) Parámetros químicos

Valor paramétrico

Cloruros

250 mg/l

Nitratos

50 mg/l

Fluoruros

1,5 mg/l

Amonio

0,50 mg/l

Sodio

200 mg/l

Se considera agua potable aquella que está adaptada para el consumo humano y para uso doméstico.

Además de estos parámetros químicos, existen otros parámetros indicadores, tales como el color, el olor, el sabor, la turbidez, la conductividad o el pH. En numerosas ocasiones, la contaminación del agua también puede observarse según la cantidad de oxígeno disuelto que tenga, de manera que cuanto mayor cantidad de oxígeno disuelto haya, menos contaminada estará el agua.

Comprobación del pH de agua para establecer si es compatible con el desarrollo de la vida en este medio. Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua 139

* Con un análisis microbiológico se pueden identificar los microor-

ganismos patógenos que llegan a las aguas a través de las heces fecales, fundamentalmente. Para llevar a cabo un análisis de este tipo, es necesario contar con diferentes parámetros microbiológicos como los que se muestran en la siguiente tabla. Parámetros microbiológicos de calidad del agua para uso humano (Real Decreto 140/2003 por el que se establecen los criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano)

La bacteria E. Coli se encuentra normalmente en el intestino del ser humano y su expulsión a través de las heces fecales contamina el agua.

Parámetro

Valor paramétrico

Escherichia Coli

0 UFC en 100 ml

Enterococo

0 UFC en 100 ml

Clostridium perfringens

0 UFC en 100 ml UFC: Unidad formadora de colonias.

Competencias clave Filtra c natu ión ral d el ag ua

Mine ra natu lización ral d el ag ua

A gu

ia lluv

e ad

2 ión ecc ial Prot anant m del Agua

Mana n de ag tial subte r ua m inera ráneo l natu ral Prote gid

mine

ral n

Agua m enva ineral n atura sada l di del m anan rectamen tial te

atura l

Sin t ratam iento m noso icrobioló s químico tros g con t icos. Lle s ni oda su pu ga a reza

o de c cont ualquier amin ación

¿Qué competencias vamos a trabajar? • Comunicación lingüística. • Competencia digital. • Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología.

¿Cómo se origina el agua natural mineral? El proceso para la formación de agua mineral natural sigue varias etapas. Una vez formada, conserva toda su pureza y propiedades saludables como por ejemplo no contener calorías, mantener inalterada su naturaleza química mineralógica o estar libre de la acción de microorganismos.

140 Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua

Tareas propuestas a) ¿De dónde se extrae el agua mineral natural? ¿Dónde se almacena? b) ¿Por qué el agua natural mineral es un recurso de alta calidad? c) Busca en Internet dos beneficios del agua mineral natural. d) Averigua el nombre de al menos un manantial subterráneo de agua mineral natural en España. ¿Sabes si existe alguno en Andalucía?

2.5. Tratamiento de la contaminación del agua Las aguas contaminadas pueden purificarse para eliminar sus componentes nocivos mediante diferentes tratamientos que permiten un mejor aprovechamiento del líquido elemento.

Depuración de las aguas residuales La depuración de las aguas residuales es un proceso que consiste en reducir o eliminar los contaminantes y se lleva a cabo en estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR).

Estación de tratamiento de agua potable El Carambolo (Sevilla).

ETAPAS DEL PROCESO DE DEPURACIÓN DEL AGUA Pretratamiento

Preparación de las aguas contaminadas mediante filtración eliminando los materiales sólidos gruesos a través de filtros, tamices o mallas gruesas.

Tratamiento primario o mecánico

Eliminación de los sólidos en suspensión de tamaño más pequeño mediante procesos de sedimentación o flotación: • La sedimentación permite que los sólidos en suspensión precipiten en el fondo originando lodos que pasarán posteriormente a un digestor para que los microorganismos transformen los lodos en metano, dióxido de carbono y un material similar al humus que podrá utilizarse como abono agrícola. Se originará el denominado biogás, que podrá usarse como fuente de energía. • La flotación, por el contrario, permite que los sólidos en suspensión suban a la superficie por el efecto de burbujas de aire que se generan por fuertes presiones de aire.

Tratamiento secundario o biológico

Tratamiento terciario

Se elimina la materia orgánica por acción de los microorganismos que consumen oxígeno. Son procesos adicionales para eliminar contaminantes remanentes, en estado coloidal o suspendido. Este tratamiento permite reducir la carga contaminante de aguas residuales permitiendo, no solo su vertido a cauces naturales, sino la reutilización como recurso hídrico alternativo.

Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua 141

Potabilización del agua La potabilización del agua es un proceso que consiste en transformar cualquier tipo de agua, como por ejemplo el agua de mar, en agua apta para el consumo humano que no represente ningún riesgo para la salud (agua potable). Este proceso se realiza en las Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (ETAP) y consiste en eliminar sustancias tóxicas para el ser humano, tales como el zinc o el plomo, así como también bacterias y virus. PROCESOS MÁS COMUNES DE POTABILIZACIÓN DEL AGUA Cloración

Normalmente se emplea hipoclorito de sodio que elimina gran parte de microorganismos patógenos presentes en el agua. Según la OMS la desinfección de piscinas y de redes de agua para consumo público con cloro es la mejor garantía de un agua microbiológicamente segura.

Desinfección del agua mediante la adición de cloro.

Las pastillas de cloro se utilizan, por ejemplo, para desinfectar el agua de las piscinas.

Desalación del agua de mar Eliminación de las sales minerales del agua marina y de otras aguas salobres para hacerla apta para el consumo humano y para el regadío.

El agua que se obtiene del proceso puede ser apta directamente para el consumo humano o puede requerir un nuevo proceso para que se convierta en apta.

Cúpula de desalación. Instituto Tecnológico de Canarias (ITC) isla de Gran Canaria.

Aumento de la temperatura Se lleva el agua hasta su punto de ebullición (100 ºC) durante aproximadamente un minuto y posteriormente se deja enfriar a temperatura ambiente.

Permite de manera segura la eliminación o inactivación de los agentes patógenos como las bacterias.

Agua hirviendo.

Proceso de desalación AGUA DE MAR

AGUA PARA CONSUMO PROCESO DE DESALACIÓN

AGUA SALOBRE

SALMUERA

Repetir proceso

142 Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua

Vertido

Sabías que...?

La Estación de Tratamiento de Agua Potable más antigua de España entró en funcionamiento en 1886 y se encuentra en San Isidro (Valladolid) y actualmente puede recoger hasta 24000 metros cúbicos de agua para su tratamiento y distribución.

«La Desalinizadora de la Costa del Sol Occidental, construida en 1997, está ubicada en el término municipal de Marbella, con una capacidad máxima de tratamiento de 56 millones de litros de agua al día (equivalente a llenar 28 veces una piscina olímpica), es la única de la provincia de Málaga que desala agua de mar (también existe la desalobradora de Málaga, que trata el agua procedente del embalse de Guadalteba), y, en el momento de su construcción, fue la mayor planta desaladora de agua de mar para abastecimiento urbano construida en Europa. Este proyecto supuso, en su día, una inversión de 40 millones de euros y permite una producción de agua potable suficiente como para abastecer a una población de 400 000 personas». https://www.acosol.es/infraestructuras

Actividades 9. En grupos, y siguiendo las indicaciones de vuestro profesor o profesora, elaborad un pequeño dossier en el que recojáis la ubicación exacta y las principales características de la mayor EDAR de España. Además, indicad tres motivos que justifiquen la necesidad de este tipo de instalaciones. 10. ¿Cómo se puede determinar la calidad del agua según la cantidad de oxígeno que tenga? Razona adecuadamente tu respuesta. 11. ¿Qué diferencia existe entre depurar y potabilizar? 12. Recoge varias ventajas de contar con ETAP en nuestras ciudades. ¿Hay alguna en tu entorno? Si es así, descríbela brevemente. 13. ¿Por qué debemos desalar el agua de mar para poder consumirla? 14. ¿En qué consiste la cloración? ¿Para qué se utiliza fundamentalmente? Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua 143

3. LA GESTIÓN SOSTENIBLE DEL AGUA ¿Qué es la huella hídrica? La huella hídrica es un indicador medioambiental que define el volumen total de agua dulce utilizado para producir los bienes y servicios que habitualmente consumimos. Se trata de una variable necesaria que nos indica el agua que nos cuesta fabricar un producto. La huella hídrica se puede expresar en tres colores en función del tipo de agua que se considere:

Lluvia (huella hídrica verde).

Superficial y subterránea (huella hídrica azul).

La escasez hídrica debe afrontarse con una gestión sostenible del agua a nivel mundial. Recordemos que en la Cumbre Mundial sobre Desarrollo Sostenible celebrada en Johannesburgo (2002), el agua fue uno de los recursos más valorados y abordados. En este evento, también se resaltó la importancia de su consumo racional y su gestión eficiente y sostenible. El Consejo Nacional del Agua, en vigor desde la Ley de 1985, es el órgano consultivo superior cuyas funciones son informar sobre el proyecto del plan hidrológico nacional y los planes hidrológicos de cuenca. Las administraciones, autonómica, local y central, son las encargadas de realizar la gestión de calidad del agua. Los organismos de cuenca, o Confederaciones Hidrográficas, creados en 1926, son la máxima autoridad en la gestión de recursos hídricos al nivel de cuenca. Su papel principal es la protección y el uso sostenible del agua. Los ayuntamientos realizan la prestación de servicios finales a los usuarios, como son el abastecimiento de agua potable, saneamiento y depuración. Medidas sostenibles para ahorrar agua • Potenciar los usos que mi-

Empleada para asimilar la carga contaminante en cuerpos receptores (huella hídrica gris).

nimicen su contaminación y garanticen su cantidad y calidad. • Proteger los recursos hídri-

cos y captar agua de lluvia. • Desarrollar planes de agri-

cultura eficiente. • Implantar sistemas de aho-

rro de agua en el hogar. • Concienciar sobre el uso

responsable del agua y fomentar la reutilización. • Utilizar recursos hídricos alternativos para usos que no necesiten agua potable. • Fomentar la educación ambiental. El agua es un recurso de gran valor y de gran coste eco-

nómico, energético y ambiental. • Facilitar el acceso al agua potable y a saneamientos.

Cuando no estemos usando agua debemos cerrar completamente el grifo.

• Llevar a cabo políticas de medición del agua y de precio justo.

Actividades 15. ¿Crees que actualmente nos encontramos en una crisis hídrica? Amplía tu información sobre ello y argumenta razonadamente tu respuesta. 16. ¿En qué consiste la gestión sostenible del agua? ¿Quién la lleva a cabo en tu entorno? 17. Enumera tres acciones sostenibles que puede realizar el ser humano para optimizar racionalmente el consumo de agua. 18. ¿Qué relación existe entre la gestión sostenible del agua y la educación ambiental? 144 Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua

https://www.naturalizaeducacion. org/2019/04/26/agua-potable/. g N a v e Este enlace te ayudará a resolver dudas sobre las características del agua como recurso: ¿qué es?, ¿cómo nos afectaría el no disponer de ella?, ¿cuál es la normativa de aplicación para su tratamiento?, etc. https://www.sostenibilidad.com/agua/causas-consecuencias-contaminacion-agua/?gclid=CjwKCAjwgdX4BRB_EiwAg8O8HZAcjX0Zt_dT7O5hooVk2Ru1Eu6UuIeIciiMlwkbwrV76GtkITNIBxoC96QQAvD_BwE. Con este enlace podrás ampliar tus conocimientos sobre las causas y las consecuencias de la contaminación del agua en nuestro planeta. h t t p s : / / w w w. l a v a n g u a rd i a . c o m / n a t u ral/agua/20180704/45628775431/calidad-aguas-europa-contaminacion-rios-presas. html. Esta noticia te ayudará a reflexionar sobre la importancia de la calidad del agua para las personas.

Ahora te toca a ti... La contaminación medioambiental en general, y la del agua en particular, es uno de los principales retos a los que se enfrenta la sociedad actual. Imaginad, en grupos de tres o cuatro miembros, que a vuestra clase se le encarga, en el marco de una campaña de concienciación local, elaborar una acción de comunicación con la que divulgar y fomentar actitudes sostenibles con respecto al consumo de agua. Diseñad, para ello, un atractivo cartel en el que se informe sobre la importancia de no contaminar las aguas, las consecuencias que esto puede ocasionar (enfermedades, alteraciones en ecosistemas, etc.) y las medidas que podemos llevar a cabo de forma individual o colectiva para contribuir a un consumo racional. Posteriormente, cada grupo puede exponer brevemente los principales contenidos de su diseño y, finalmente, establecer un debate sobre las medidas propuestas.

Unidad 6. La hidrosfera. Contaminación del agua 145

Esquema de la unidad Se define como una molécula constituida por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Su fórmula química es H20.

Es inodora, incolora e insípida. Puede presentarse en los tres estados. Características generales

Sólido Líquido Gaseoso

Carga total neutra. Es dipolar. Se une por puentes de hidrógeno. Disolvente universal. Elevado calor de vaporización.

Propiedades fisicoquímicas

Elevado calor específico. Cohesión-adhesión.

EL AGUA

Densidad anómala. Medio de transporte. Refrigerante. Funciones

Amortiguador térmico. Capilaridad. Permite el desarrollo de la vida acuática. Natural

Puede sufrir contaminación

Antrópica

Debe gestionarse mundialmente

mediante

Puede combatirse con

Depuración de aguas residuales. Potabilización.

Sistema Nacional de Recursos Hídricos Usos sostenibles

Ideas clave de la unidad J El agua es la molécula esencial para sobrevivir. J Las principales propiedades del agua están relacio-

J La depuración de las aguas residuales consiste en reducir o eliminar los contaminantes.

nadas con su función termorreguladora, su capacidad como disolvente, su densidad, su cohesión y adhesión y su reactividad química.

J La potabilización del agua consiste en transformar

J El agua se encuentra contaminada cuando su compo-

J Los procesos de potabilización del agua son la clora-

sición o su estado están alterados de tal modo que ya no reúne las condiciones de utilización a las que se hubiera destinado en su estado natural.

ción, desalación del agua y el aumento de la temperatura.

J Los agentes contaminantes son basuras y desechos orgánicos, compuestos orgánicos, nutrientes vegetales inorgánicos y microorganismos patógenos.

J La contaminación antrópica es la originada por el ser humano. 146 Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua

cualquier tipo de agua en agua potable, es decir, apta para el consumo humano.

J Una EDAR es una estación para depurar aguas residuales y una ETAP es una estación para potabilizar el agua.

J Las medidas sostenibles contribuyen a realizar un uso más racional y óptimo de los recursos hídricos.

Actividades de consolidación Epígrafe 1: La hidrosfera

Epígrafe 2: La contaminacion del agua

1. Lee atentamente las siguientes afirmaciones sobre el agua e indica en tu cuaderno cuáles son incorrectas justificando el porqué de tu elección:

4. Los seres humanos generamos grandes cantidades de residuos, como por ejemplo los orgánicos. ¿Cómo contaminan el medio ambiente?

a) La gran masa de agua que constituye la Tierra se denomina hidrosfera.

5. La bacteria E. Coli es un microorganismo muy importante en el mundo científico. Busca información sobre su origen y qué consecuencias tiene su presencia en el agua.

b) El 97 % de agua en nuestro planeta es dulce. c) El agua es un elemento químico constituido por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. d) El agua es inodora, incolora e insípida. e) La mayoría del agua que consumimos a diario la tomamos de los alimentos. f) El agua puede encontrarse en estado sólido en los casquetes polares, mares y océanos. 2. Relaciona en tu cuaderno cada propiedad físicoquímica del agua con su función biológica:

Disolvente universal

Amortiguación térmica En tu cuadern o

6. ¿Qué diferencias existen entre las aguas residuales que genera la actividad doméstica y las que genera la actividad industrial? ¿Pueden biodegradarse? En caso afirmativo, ¿qué significa la biodegradación? 7. Elabora un esquema sencillo sobre los tres procesos de potabilización que existen e indica las diferencias principales entre ellos. 8. Un problema que afecta al agua es su posible contaminación: a) Enumera al menos tres contaminantes que se vierten al agua procedentes de zonas urbanas y otros tres procedentes de zonas industriales. b) ¿Dónde se tratan las aguas procedentes de las áreas urbanas e industriales?

Cohesión y adhesión

Control del pH del medio

Elevado calor específico

Desarrollo de la vida debajo del hielo

Mayor densidad en estado líquido que en estado sólido

Fenómeno de la capilaridad en las plantas

Gran reactivo químico

Transporte y asimilación de gases por los seres vivos

3. ¿Qué propiedad fisicoquímica del agua justifica que tras la realización de la clase de Educación Física en nuestro instituto nos refrigeremos sudando? Razona tu respuesta.

9. Imagina que ocupas la Concejalía de Medioambiente en tu municipio. ¿Cómo sería la carta en la que solicitarías a la Consejería de Medio Ambiente de tu comunidad la instalación de una planta depuradora de aguas residuales?

Epígrafe 3: La gestión sostenible del agua 10. Redacta un texto breve en tu cuaderno en el que relaciones los siguientes términos: agua, gestión sostenible, ahorro, sociedad, actuaciones, equilibrio. 11. ¿Cómo ahorras agua habitualmente en casa? Enumera en tu cuaderno tres usos que lo fomenten. 12. ¿Por qué crees que es importante esta frase: “Debemos equilibrar el agua que tomamos del medio y la que devolvemos”? 13. Elabora dos eslóganes que fomenten la gestión sostenible del agua en tu centro escolar. 14. Define los siguientes términos en tu cuaderno: hidrosfera, agua, agua contaminada, agente contaminante, depuración, potabilización, cloración, desalación y gestión sostenible.

Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua 147

Actividad

práctica ¿Cómo saber si el agua es potable? A lo largo de esta unidad hemos estudiado el agua como recurso natural imprescindible para el desarrollo del ser humano. Uno de los requisitos para su uso es que sea potable. Con el siguiente experimento aprenderemos a medir diferentes parámetros que nos ayudarán a establecer esta cualidad.

Experimento 2

Experimento 1 Uno de los parámetros químicos que podemos utilizar para determinar si el agua es potable y apta para el consumo humano es el pH. Según la normativa de la Unión Europea, el pH del agua potable debe hallarse entre 6,6 y 9,5. Por debajo de este rango el agua sería ácida y por encima, básica; en ninguno de los dos casos sería apta para el consumo, ya que podría provocar irritaciones en las mucosas y órganos internos e incluso úlceras.

Otro parámetro que podemos utilizar para determinar si el agua es apta para el consumo humano es la ausencia de bacterias patógenas, como las del género Clostridium. Una vez tomada la muestra, es necesario analizarla en un laboratorio.

6 Materiales: • Una muestra de agua. • Un recipiente limpio bien esterilizado con tapadera. • Una pipeta. • Filtros de membrana. • Una placa de Petri. • Medio de cultivo para Clostridium.

6 Materiales:

• Incubadora.

• Una muestra de agua.

• Microscopio óptico.

• Un recipiente limpio bien esterilizado.

6 Procedimiento:

• Tiras indicadoras de pH.

• Tomamos, en un recipiente, una muestra de agua del grifo.

• Patrón de coloración de pH.

6 Procedimiento: • En un recipiente, se toma una muestra de agua del grifo. • A continuación, se sumergen unos segundos las tiras indicadoras de pH en dicha muestra. • Se observa el cambio de color en las tiras y se compara con el patrón de coloración para conocer el pH de la muestra.

• Se tapa y se traslada al laboratorio. Una vez allí, se toman 100 ml de la muestra de agua con una pipeta y se depositan en una placa de Petri poco a poco a través de un filtro de membrana en un medio de cultivo apropiado. • A continuación, se incubará a 44 ºC durante 24 horas en condiciones anaeróbicas y se observará con el microscopio la presencia, o no, de las bacterias Clostridium por el color característico que presentan.

Tareas propuestas 1. ¿Cuál es el objetivo de analizar parámetros como el pH en las muestras de agua?

3. ¿Qué consecuencias tiene la presencia de microorganismos patógenos en el agua?

2. ¿Por qué los recipientes deben ser estériles?

4. Investiga otro parámetro químico o microbiológico que determine la calidad del agua para establecer su potabilidad.

148 Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua

Perfiles profesionales Técnico en redes y estaciones de tratamiento de aguas

Técnico en gestión administrativa

• Se trata de un Grado Medio

(Formación Profesional) dentro de la familia de la Energía y Agua. Esta titulación permite realizar el montaje, operación y mantenimiento de redes de agua así como operar y mantener los equipos e instalaciones de estaciones de tratamiento de aguas, aplicando la normativa vigente, protocolos de calidad, de seguridad y prevención de riesgos laborales establecidos, asegurando su funcionalidad y el respeto al medioambiente.

• Entre las asignaturas vinculadas al tratamiento de

aguas que se imparten en esta titulación destacan: Replanteo en redes de agua; Estaciones de tratamiento de aguas; Instalaciones eléctricas en redes de agua; Técnicas de mecanizado y unión; Montaje y puesta en servicio de redes de agua; Calidad del agua; Construcción en redes y estaciones de tratamiento de agua; Mantenimiento de equipos e instalaciones o Hidráulica y redes de agua.

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación son realizar operaciones de preparación del terreno, asociadas al montaje y mantenimiento de redes de agua y saneamiento; montar y mantener instalaciones interiores de agua, en condiciones de calidad, seguridad y protección ambiental estipuladas; poner en servicio redes de agua, realizando las comprobaciones oportunas para asegurar su correcta funcionalidad o montar equipos y elementos mecánicos auxiliares asociados a las redes de agua y las estaciones de tratamiento, asegurando su funcionalidad.

• Las salidas laborales a las que puedes acceder tras cursar esta opción se centran en los siguientes ámbitos:

*Montador/a de redes de abastecimiento y distribución de agua. *Montador/a de redes e instalaciones de saneamiento.

(Formación Profesional) dentro de la familia de Administración y Gestión. Esta titulación permite realizar actividades de apoyo administrativo en el ámbito laboral, contable, comercial, financiero y fiscal, así como de atención al cliente/usuario, tanto en empresas públicas como privadas, aplicando la normativa vigente y protocolos de calidad, asegurando la satisfacción del cliente y actuando según normas de prevención de riesgos laborales y protección ambiental.

• Entre las asignaturas vinculadas a la gestión admi-

nistrativa que se imparten en esta titulación destacan: Comunicación empresarial y atención al cliente; Operaciones administrativas de compra-venta; Empresa y Administración; Tratamiento informático de la información; Técnica contable; Operaciones administrativas de recursos humanos; Tratamiento de la documentación contable; Inglés; Empresa en el aula; Operaciones auxiliares de gestión de tesorería; Formación y orientación laboral o Formación en centros de trabajo.

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación son tramitar documentos o comunicaciones internas o externas en los circuitos de información de la empresa; elaborar documentos y comunicaciones a partir de órdenes recibidas o información obtenida; clasificar, registrar y archivar comunicaciones y documentos según las técnicas apropiadas y los parámetros establecidos en la empresa o registrar contablemente la documentación soporte correspondiente a la operativa de la empresa en condiciones de seguridad y calidad.

• Las salidas laborales a las que puedes acceder tras cursar esta opción se centran en los siguientes ámbitos: *Auxiliar administrativo.

*Operador/a de planta de tratamiento de agua de abastecimiento.

*Ayudante de oficina.

*Operador/a de planta de tratamiento de aguas residuales.

*Administrativa / administrativo comercial.

*Auxiliar administrativo de cobros y pagos. *Auxiliar administrativo de gestión de personal. Unidad 6. La hidrosfera: contaminación del agua 149

La sostenibilidad es el desarrollo que satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones, garantizando el equilibrio entre el crecimiento económico, el cuidado del medio ambiente y el bienestar social.

Unidad 7 Desarrollo sostenible

«Convierte un árbol en leña y arderá para vosotros, pero no producirá flores ni frutos para vuestros hijos». Rabindranath Tagore (1861-1941), poeta y filósofo hindú.

«La salud humana estará cada vez más amenazada si el mundo no toma medidas urgentes para frenar y reparar los graves daños causados al medio ambiente». Declaración de la ONU.

1 Desarrollo sostenible 2 Repercusiones en el medioambiente 3 Contribuciones a la sostenibilidad

«Pienso que el mundo cambiará cuando nosotros lo hagamos. Y eso empieza con las acciones individuales y las elecciones que hacemos a diario». Dia Mirza (1981), actriz y productora india.

«Dentro de algunas décadas, la relación entre el ambiente, los recursos y los conflictos será tan obvia como la conexión que vemos ahora entre derechos humanos, democracia y paz». Wangari Maathai (1940-2011), política y ecologista keniana, Premio Nobel de la Paz 2004.

«Hoy en día, naciones, empresas e instituciones de todo el mundo buscan la fórmula para el crecimiento. Una gran parte de la solución está en la innovación sostenible». Muthar Kent (1952) CEO de Coca-Cola.

¿Qué sabes hasta ahora? ¿En qué consiste el desarrollo sostenible? ¿Cómo se puede conseguir el desarrollo sostenible a nivel mundial? ¿Qué técnicas de ahorro energético conoces? ¿Qué tecnologías pueden usarse para reducir la contaminación? ¿Qué es la educación ambiental?

Unidad 7. Desarrollo sostenible 151

1. DESARROLLO SOSTENIBLE

Gro Harlem Brundtland

A lo largo de la historia, el ser humano ha causado numerosos perjuicios al medioambiente. Entre otros, podemos citar el consumo de recursos naturales a un ritmo superior al de su producción o la generación de residuos que no pueden degradarse. Así, la creciente toma de conciencia social ante estas situaciones originó la creación del nuevo concepto ‘desarrollo sostenible’. Mencionado por primera vez en el Informe Brundtland, publicado en el año 1987 por la Comisión Mundial para el Medio Ambiente y el Desarrollo, este documento ya alertaba por aquel entonces de las consecuencias medioambientales negativas del desarrollo económico y la globalización y trataba de buscar posibles soluciones a los problemas derivados de la industrialización y el crecimiento de la población. Por tanto, según el Informe Brundtland, el desarrollo sostenible es aquel que atiende las necesidades del mundo presente sin poner en peligro la posibilidad de que futuras generaciones puedan atender las suyas. Triángulo del desarrollo sostenible • Conservación de los recursos.

Gro Harlem Brundtland (Oslo, 1939) es una política noruega, la primera mujer que alcanzó el cargo de Primer Ministro y la jefa de gobierno más joven que había tenido ese país en sus casi dos siglos de historia. Desde 1998 hasta 2003 fue directora general de la Organización Mundial de la Salud (OMS). Hija de un exministro socialdemócrata, estudió en las universidades de Oslo y Harvard, donde se licenció en Ciencias Físicas y Medicina, especializándose en pediatría en 1965. Entre 1965 y 1967 fue ministra de Sanidad y Asuntos Sociales. Al año siguiente ejerció de médica oficial en el Oslo City Health Department. En 1969, fue nombrada subdirectora del Servicio de salud escolar. Su temprana vocación política, nutrida por el entorno familiar, la llevó a integrar ya desde niña las organizaciones juveniles del Partido Laborista. En 1975 fue elegida Vicesecretaria y pasó a liderarlo en abril de 1981 […]. Como consecuencia de su trabajo en favor de la ecología, y en concreto la elaboración del informe Nuestro futuro común, en el que se trazan estrategias para un desarrollo viable y permanente que tenga en cuenta la protección del entorno, ha sido premiada en numerosas ocasiones: Medalla de Honor Dag Hammarskjold (1991), Premio por la Paz (1990) y el premio Carlomagno (1994), por su trabajo a favor de la entrada de Noruega en la Unión Europea. https://www.biografiasyvidas.com/biografia/b/brundtland.htm

152 Unidad 7. Desarrollo sostenible

• Optimización de la gestión.

Para no sufrir impactos irreversibles

Sostenibilidad medioambiental

Sostenibilidad social

DESARROLLO SOSTENIBLE

Para crear comunidades saludables • Aplicar la equidad. • Participación de todos los grupos

sociales.

Sostenibilidad económica Para alcanzar un compromiso social o medioambiental • Creación de riqueza para todos. • Modos de consumo y

producción sostenibles.

Para conseguir alcanzar el desarrollo sostenible deseado, la Asamblea General de la ONU adoptó la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible, firmada en 2015 por los jefes de Estado y de Gobierno de los países miembros. Representa el compromiso internacional para hacer frente a los retos sociales, económicos y medioambientales de la globalización, poniendo en el centro a las personas, el planeta, la prosperidad y la paz. Esta Agenda plantea 17 objetivos principales: 1. Erradicar la pobreza en todas sus formas en todo el mundo. 2. Poner fin al hambre, conseguir la seguridad alimentaria y una mejor nutrición, y promover la agricultura sostenible.

3. Garantizar una vida saludable y promover el bienestar para todos y todas en todas las edades.

4. Garantizar una educación de calidad inclusiva y equitativa, y promover las oportunidades de aprendizaje permanente para todos.

5. Alcanzar la igualdad entre los géneros y empoderar a todas las mujeres y niñas.

6. Garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todos.

7. Asegurar el acceso a energías asequibles, fiables, sostenibles y modernas para todos.

8. Fomentar el crecimiento económico sostenido, inclusivo y sostenible, el empleo pleno y productivo, y el trabajo decente para todos.

9. Desarrollar infraestructuras resilientes, promover la industriali-

La Agenda 2030 impulsada por la ONU pretende avanzar hacia sociedades con un crecimiento económico inclusivo y mayor cohesión y justicia social, en paz y con un horizonte medioambiental sostenible.

zación inclusiva y sostenible, y fomentar la innovación.

10. Reducir las desigualdades entre países y dentro de ellos. 11. Conseguir que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles.

12. Garantizar las pautas de consumo y de producción sostenibles. 13. Tomar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos.

14. Conservar y utilizar de forma sostenible los océanos, mares y recursos marinos para lograr el desarrollo sostenible.

15. Proteger, restaurar y promover la utilización sostenible de los ecosistemas terrestres, gestionar de manera sostenible los bosques, combatir la desertificación y detener y revertir la degradación de la tierra, y frenar la pérdida de diversidad biológica.

16. Promover sociedades pacíficas e inclusivas para el desarrollo sostenible, facilitar acceso a la justicia para todos y crear instituciones eficaces, responsables e inclusivas a todos los niveles.

17. Fortalecer los medios de ejecución y reavivar la alianza mundial para el desarrollo sostenible. Fuente: http://www.exteriores.gob.es/

Actividades 1. Explica en tu cuaderno el concepto de desarrollo sostenible. 2. ¿Por qué hay que definir desarrollo sostenible en un contexto medioambiental, social y económico? 3. ¿Qué organización impulsó la Agenda 2030? ¿A quién representa? 4. Enumera en tu cuaderno cinco objetivos para alcanzar el desarrollo sostenible en los que tú puedes colaborar de forma directa para conseguirlo. 5. ¿Qué objetivo de la Agenda 2030 defiende la educación? Unidad 7. Desarrollo sostenible 153

2. REPERCUSIONES EN EL MEDIOAMBIENTE El desarrollo sostenible es necesario para el bienestar mundial. Sin él, la sociedad actual podría sufrir graves consecuencias, además de disminuir la calidad de vida de generaciones futuras. Existen numerosos parámetros que el ser humano puede utilizar para valorar el desarrollo sostenible, denominados indicadores medioambientales. Se emplean para evaluar el estado del medioambiente y tener así una visión generalizada de su gestión sostenible.

Sabías que...?

Indicadores medioambientales

La Organización Mundial de la Salud (OMS) establece que son necesarios entre 50 y 100 litros de agua por persona y día “para garantizar que se cubren las necesidades más básicas y surjan pocas preocupaciones en materia de salud”. El consumo medio de los hogares, por habitante y día según el INE son 136 litros.

Biodiversidad y número de especies en peligro. Cantidad de agua utilizada por día. Emisiones totales de gases de efecto invernadero. Consumo energético según el modo de transporte. Emisión de contaminantes atmosféricos. Sostenibilidad de la pesca de especies. Reciclaje de materiales. Calidad del agua potable. Prevención de la producción de residuos. Contaminación y erosión del suelo. Consumo de plaguicidas. Si alguno de estos indicadores se modifica negativamente como consecuencia de acciones humanas inadecuadas que no fomenten el desarrollo sostenible, la sociedad en su conjunto puede padecer importantes consecuencias medioambientales.

Consumo medio de agua de los hogares en España Oviedo Santiago de Compostela

Santander

PRINCIPADO DE ASTURIAS

VitoriaGasteiz

GALICIA

C.FORAL DE NAVARRA

PAÍS VASCO

CANTABRIA

Pamplona

Logroño

CASTILLA Y LEÓN

LA RIOJA Zaragoza

Valladolid

CATALUÑA Barcelona

ARAGÓN

COMUNIDAD DE MADRID

ISLAS BALEARES

Madrid Toledo

EXTREMADURA

CASTILLA-LA MANCHA

Palma de Mallorca

Valencia

COMUNIDAD VALENCIANA

Mérida

Murcia Sevilla

ANDALUCÍA

140 o más

REGIÓN DE MURCIA 120 a 130 130 a 140

ISLAS CANARIAS Santa Cruz de Tenerife

Menos de 120 Las Palmas de Gran Canaria

C. A. de CEUTA C. A. de MELILLA

100

200

300 km

www.fundacionaquae.org 154 Unidad 7. Desarrollo sostenible

ACTUACIONES HUMANAS Y REPERCUSIONES MEDIOAMBIENTALES Actuaciones

Repercusiones • Afectan gravemente a la biodiversidad. • La

sobrepesca provoca un descenso o extinción de determinadas especies, como el bacalao o el pez espada.

SOBREPESCA Y PESCA POR DESCARTE

• La

pesca por descarte hace que se recojan especies no deseadas que pueden incluso llegar a morir antes de ser devueltas al mar.

CAZA EXCESIVA

• Afectan gravemente a la biodiversidad.

Y CAZA DE

• Algunas

especies han pasado a estar en peligro en extinción (muy difícil de recuperar).

ESPECIES EXÓTICAS

DESERTIZACIÓN COMO RESULTADO DE LAS SEQUÍAS Y

• Reducción

de la capacidad de producción de las tierras destinadas a la agricultura y la ganadería.

DE LA ACTIVIDAD HUMANA DE PASTOREO Y CULTIVO EXCESIVOS

DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO COMO CONSECUENCIA DE LA EMISIÓN DE DETERMINADAS SUSTANCIAS COMO LOS CFC

DESHIELO DE LAS ZONAS POLARES

CAMBIO CLIMÁTICO

• Aumento de casos de cáncer de piel. • Daños en plantas. • Afección grave en el funcionamiento de los ecosistemas.

• Alteración de numerosos ecosistemas acuáticos y terrestres. • Afección

en el comportamiento de especies que viven en dichos ecosistemas.

• Perturba el funcionamiento de los ecosistemas. • Extinción

de aquellas especies que no se adapten a los cambios rápidos de sus ecosistemas.

Actividades 6. ¿Para qué sirven los indicadores medioambientales? Indica tres de ellos en tu cuaderno. 7. ¿Cómo afecta la sobrepesca y la caza excesiva al medio ambiente? Justifica tu respuesta. 8. Enumera dos actuaciones del ser humano que repercutan gravemente en el medio ambiente y dos medidas correctoras que favorezcan el desarrollo sostenible. 9. Observa tu entorno y cita un ejemplo que perjudique el ecosistema. ¿Cómo solventarías dicha situación? Unidad 7. Desarrollo sostenible 155

3. CONTRIBUCIONES A LA SOSTENIBILIDAD Actualmente, se pueden observar evidencias claras de que nuestro planeta sufre. Ante esta situación, cada vez existe una mayor conciencia social para que nos preguntemos qué podemos hacer, tanto de forma individual como colectiva, para contribuir positivamente a la sostenibilidad ambiental.

3.1. La regla de las 3R Esta regla, que ya conocemos, es una propuesta sobre hábitos de consumo que pretende desarrollar en las personas un consumo sostenible y responsable. Consiste en reducir, reutilizar y reciclar los residuos. Reducimos • El consumo de agua en la higiene, riego y piscinas. • El

consumo de energía en iluminación usando bombillas de bajo consumo y en calefacción, refrigeración y cocinado.

• El uso de papel. Emplear papel reciclado. •

El uso de plásticos, latas…

•

El transporte en vehículos para uso individual.

•

Bolsas de plástico o envoltorios.

•

El papel.

•

El agua.

•

Los plásticos.

•

El papel.

•

El vidrio.

•

Móviles, ordenadores, otros dispositivos electrónicos…

Reutilizamos

Reciclamos

Actividad 10. Trabajando en grupo, de manera cooperativa, y siguiendo las indicaciones de tu profesor o profesora, busca información sobre la cantidad de energía que se ahorra al reciclar diferentes materiales, como por ejemplo una lata de refresco, una botella de vidrio o 500 folios. A continuación, ofrece una opinión crítica a cerca de la importancia del reciclaje para alcanzar el desarrollo sostenible. 156 Unidad 7. Desarrollo sostenible

3.2. Técnicas de ahorro energético Ante la gran demanda energética actual, y debido al agotamiento progresivo de las fuentes de energía tradicionales, es necesario buscar nuevas fuentes que sean renovables y limpias, así como conseguir el mayor ahorro energético posible. El ahorro energético implica una reducción del consumo de energía para un mismo objetivo o fin. La mejor técnica para un ahorro energético es un uso racional y eficiente de la propia energía. Además, actuar de esta manera genera otros muchos beneficios implícitos: ahorro económico, protección del medio ambiente, confort familiar, etc. EL AHORRO ENERGÉTICO Se define como

LA PRÁCTICA CONSISTENTE EN UNA REDUCCIÓN DEL CONSUMO DE ENERGÍA PARA UN MISMO OBJETIVO

Su mejor técnica es

Se centra en varios sectores INDUSTRIA

EL USO RACIONAL Y EFICIENTE DE LA PROPIA ENERGÍA

CONSTRUCCIÓN TRANSPORTE HOGAR

Existen diferentes sectores (como la industria, la construcción, el transporte y el hogar) en los que el ahorro de energía es especialmente importante. Ahorro energético en la industria Técnica

Ejemplos

Una de las técnicas más utilizadas en el sector industrial es la cogeneración, destinada al aprovechamiento del calor residual.

En una fábrica de vidrio se generan grandes cantidades de vapor caliente que puede ser recogido y utilizado para generar electricidad. Está técnica conlleva notables ahorros energéticos y económicos que compensan las inversiones necesarias en su instalación.

Ahorrar energía es responsabilidad de todos. Disminuir el consumo de energía ahorra dinero y protege al medioambiente.

Sabías que...?

Una medida muy sencilla de ahorro energético en casas unifamiliares de pequeño tamaño es plantar árboles teniendo en cuenta la orientación del sol. Los árboles de gran tamaño producen una sombra sobre la vivienda que favorece una temperatura adecuada en verano. Además, durante la estación invernal, los árboles frenan los vientos dominantes. Esta medida puede ahorrar en torno a un 25 % del consumo energético para la climatización adecuada de la vivienda.

Ahorro de energía en la construcción Técnica

Ejemplos • Diseño

La Unión Europea ha implementado numerosas medidas de ahorro energético en viviendas de nueva construcción.

de viviendas con ventanas amplias orientadas hacia el sur. • Instalación de ventanas con gran capacidad de aislamiento térmico. • Instalación de placas solares que permitan calentar el agua de los hogares. • Utilización de materiales de alta eficiencia energética y mínimo impacto medioambiental.

Para ahorrar energía, es fundamental que las viviendas cuenten con un adecuado aislamiento, una iluminación de bajo consumo y con regulación en las zonas comunes (controladas por células con fotosensores).

La instalación de tecnologías solares reduce el consumo de energía. Vivienda en la costa andaluza. Unidad 7. Desarrollo sostenible 157

Ahorro energético en el transporte Técnica

Ejemplos • Motores

Innovación tecnológica y mecánica para reducir la contaminación atmosférica y la concentración de dióxido de carbono en la atmósfera.

eléctricos o que funcionen con combustibles menos contaminantes que el petróleo: ecológicos, metano, etanol… • Mecánica automovilística que permita una mayor eficiencia energética y, por tanto, un menor consumo. • Mejorar el diseño aerodinámico de los automóviles y disminuir su peso manteniendo la seguridad.

Recuerda Otras medidas para reducir la contaminación son: • Utilizar los medios de transporte público o comunitario preferentemente. • Realizar los desplazamientos cortos a pie o en bicicleta. • Conducir de manera eficiente.

El uso de bicicletas propias o de alquiler favorece el ahorro energético. Zona de alquiler en Sevilla.

Combustibles alternativos Célula de combustible Unidad de control

Tanque de hidrógeno

Motor

Electricidad

Hidrógeno

Residuos

Agua Los avances científicos han permitido fabricar automóviles que usan hidrógeno como fuente de energía. Este gas cuenta con múltiples ventajas y algunos inconvenientes, pero en todo caso supone uno de los proyectos de futuro más interesantes para la automoción en su búsqueda por encontrar combustibles alternativos a los derivados del petróleo.

158 Unidad 7. Desarrollo sostenible

Competencias clave

Fuentes de energía ecológica en la automoción Los combustibles y fuentes de energía ecológicos, o alternativos, son todos aquellos que sustituyen a los combustibles fósiles y que no contaminan tanto cuando se producen o cuando son utilizados. Se trata, por tanto, de alternativas al uso del petróleo.

Hidrógeno El hidrógeno es un combustible de emisión cero que usa celdas electroquímicas como fuente de energía en vehículos y aparatos eléctricos. Actualmente se utiliza para la propulsión de las naves que viajan al espacio y en algunos vehículos terrestres y aviones. El hidrógeno se puede producir de forma industrial, pero se necesita una gran cantidad de energía para ello.

¿Qué competencias vamos a trabajar? • Comunicación lingüística. • Competencia digital. • Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología.

Electricidad La electricidad es otra fuente de energía alternativa que ya se utiliza en numerosos modelos de vehículos. La electricidad usada para propulsar el vehículo proviene directamente de baterías que convierten la energía química en electricidad. Las ventas, y la oferta, de vehículos eléctricos o híbridos se han incrementado considerablemente en los últimos años.

Biobutanol Por sus características, es un combustible similar a la gasolina pero no corrosivo, además es posible utilizarlo en los vehículos de gasolina sin tener que modificarlos. Este combustible alternativo puede ser producido de varias formas: cultivo energético de base de remolacha, caña de azúcar, grano de maíz, sorgo, trigo y casava o también con productos que se usan para la agricultura como la paja y las mazorcas de maíz.

Biocombustibles a partir de algas Las algas pueden suponer una revolución en el mundo de los biocombustibles. Tan solo necesitan luz solar, agua y CO2 para crecer. Además, podrían ofrecer varias ventajas en relación a las anteriores. Por un lado, son plantas que crecen rápidamente, ni siguiera requieren de agua limpia para crecer; por otro, ofrecen un rendimiento mucho más elevado que cualquier otro cultivo. Según algunos expertos, las algas serán la principal fuente de biomasa en un futuro.

Tareas propuestas a) ¿Qué son los combustibles ecológicos y qué ventajas tienen? b) De todos los combustibles ecológicos mencionados, ¿cuál te resulta conocido? ¿Cómo se obtiene? c) Justifica la siguiente frase “Según algunos expertos, las algas serán la principal fuente de biomasa en un futuro”. d) ¿Existen otros combustibles ecológicos, además de los mencionados? Amplía tu información sobre ello.

Unidad 7. Desarrollo sostenible 159

Sabías que...?

En el certificado energético, de carácter obligatorio para la venta o alquiler de viviendas, se especifica el nivel de consumo energético de dicha construcción. Se trata de un documento muy similar al establecido para los electrodomésticos y determina mediante una escala de letras el nivel de emisiones de dióxido de carbono en proporción a las dimensiones de la vivienda. Su finalidad es fomentar el uso de viviendas bioclimáticas adaptadas al entorno.

Ahorro energético en los hogares Técnica

Ejemplos • Los electrodomésticos presentan una etiqueta que in-

Campañas de concienciación y modificación en los hábitos diarios para un mayor ahorro energético en los hogares.

dica su eficiencia energética y su grado de respeto con el medio ambiente. Según la normativa de la UE, la eficiencia energética se mide con una escala de colores y letras que va desde la letra A+++ en color verde claro (menor consumo) hasta la letra G en color rojo (mayor consumo). Esta disminución de consumo eléctrico supone a las familias un gran ahorro económico en la factura de la electricidad. • Empleo racional de los sistemas de acondicionamiento de calor y frío en los hogares. • Consumo eficiente del agua caliente.

Actividades 11. Trabajando en grupo, de manera cooperativa y siguiendo las indicaciones de vuestro profesor o profesora, averiguad qué miembro del grupo contribuye más al ahorro energético en su casa. Posteriormente podéis realizar una puesta en común. 12. ¿En qué consiste la regla de las 3R? ¿Cómo la pones en práctica? Los iconos muestran el nivel de gasto según la eficiencia energética conseguida.

13. ¿Qué significa la frase “La mejor técnica para el ahorro energético es un uso racional y eficiente de la propia energía”? 14. ¿Qué haces para reducir el consumo de petróleo: utilizas transporte público, la bicicleta, caminas…? ¿Qué medios de transporte puedes emplear a diario para contribuir al ahorro energético? 15. Describe en tu cuaderno tres medidas que favorezcan el ahorro energético en los hogares.

3.3. Nuevas tecnologías en la industria para reducir la contaminación

La industria genera una gran cantidad de residuos contaminantes en sus procesos de fabricación. En muchas ocasiones, estos residuos industriales no son reutilizados ni reciclados ya que las técnicas para reducir su impacto medioambiental son costosas y poco rentables económicamente. Principalmente, los residuos industriales que se deben controlar son aquellos que resulten ser peligrosos para la salud y el medio ambiente, puesto que no suelen degradarse con facilidad y se acumulan ocasionando consecuencias negativas. Los principales gases de efecto invernadero son el dióxido de carbono (CO2), el óxido nitroso (N2O), el metano (CH4), el ozono (O3) y el vapor de agua. 160 Unidad 7. Desarrollo sostenible

Entre los agentes contaminantes generados por la industria encontramos: los metales pesados, derivados solubles de cobre, gases de efecto invernadero, óxidos de azufre y nitrógeno, fenol, éteres, hidrocarburos aromáticos, aceites usados minerales o sintéticos, etc.

Nuevas fuentes de energías renovables y limpias La preocupación por el medioambiente ha impulsado la búsqueda de fuentes de energías limpias para sustituir a las basadas en la combustión y que reduzcan la contaminación en el medioambiente. Central solar en Macael, Almería.

Orujillo para biomasa. Fábrica de Pinos Puente (Granada).

Presa del embalse Pedro Marín en el Paraje Natural Alto del Guadalquivir, Jaén. Energía hidráulica: es la energía que se produce con el movimiento del agua entre dos puntos situados a distinto nivel de altura. Esta agua se hace pasar por una turbina y una dinamo que transforman la energía cinética en energía eléctrica. Entre sus inconvenientes nos encontramos con su bajo rendimiento energético y la necesidad de masas de agua cuyo caudal sea constante a lo largo del año.

Parque eólico en Cádiz.

Energía solar: es la producida por las radiaciones electromagnéticas procedentes del sol. Esta energía se capta y se convierte en otras formas de energía mediante los paneles solares fotovoltaicos. Hasta la fecha, sus inconvenientes eran la dependencia del clima, el elevado coste y la complejidad de sus instalaciones. Actualmente existen nuevas técnicas que permiten captar la luz solar que reflejan las nubes y abaratar así su coste.

Energía de la biomasa: se obtiene a partir de la masa de seres vivos, tanto de origen animal como vegetal. El aprovechamiento de esta energía se puede hacer de manera directa, mediante combustión, o por su transformación en otras sustancias que pueden ser reaprovechadas como combustibles o alimentos. Sus inconvenientes son la elevada generación de dióxido de carbono, su bajo rendimiento energético y el elevado coste de una central industrial de estas características.

Central geotérmica en Islandia.

Central maremotriz. Energía eólica: es la obtenida al convertir la energía cinética del viento mediante aerogeneradores en energía eléctrica. Sus inconvenientes son el impacto medioambiental de su instalación, su escaso rendimiento y su dependencia del clima (sus instalaciones solo son aconsejables en zonas con mucho viento).

Energía geotérmica: se obtiene por el calor generado en el interior de la Tierra. Solo se puede emplear en zonas de carácter volcánico. Por otro lado, presenta el inconveniente de que puede emitir gases nocivos y contaminar aguas y suelos próximos.

Energía maremotriz: se obtiene a través de los movimientos de subida y bajada de marea, de las corrientes de agua y de la diferencia de temperatura de las distintas capas de agua. Es un tipo de energía en fase de investigación y desarrollo. Hasta la fecha se ha detectado que se obtiene muy poca energía útil en relación con el coste económico y su impacto ambiental.

Unidad 7. Desarrollo sostenible 161

Sabías que...?

La Unión Europea estableció la Directiva 2010/75/UE el 24 de noviembre de 2010 con el fin de evitar, reducir y, en la medida de lo posible, eliminar la contaminación derivada de las actividades industriales. Se pretende así prevenir y controlar las emisiones industriales bajo el principio de que “quien contamina, paga”. Es necesario establecer una gestión prudente de los recursos naturales, teniendo en cuenta la situación socioeconómica y específica del lugar donde se desarrolle la actividad industrial.

Problemas medioambientales como el sobrecalentamiento de la Tierra, el agujero de la capa de ozono o la pérdida de biodiversidad han provocado que los diferentes países del mundo busquen estrategias para minimizar la producción de agentes contaminantes. Estas acciones consisten en controlar las emisiones y en mejorar los procesos de fabricación.

Sabías que...?

La empresa Bosch ha desarrollado la tecnología Start&Stop con el objetivo de reducir la emisión de gases contaminantes como el dióxido de carbono emitido por los vehículos en las ciudades. Además, con este sistema se ahorra combustible cuando el vehículo se detiene en un semáforo o un atasco. En estas situaciones, se apaga el motor y solo se activa de nuevo cuando el conductor pisa el embrague. Con esta tecnología se ahorra alrededor de un 8 % de combustible en ciudad.

Entre las nuevas tecnologías para reducir la contaminación de las industrias podemos distinguir: TECNOLOGÍAS DE ÚLTIMA FASE

TECNOLOGÍAS CORRECTIVAS TECNOLOGÍAS NO CONTAMINANTES O MENOS CONTAMINANTES

Tecnologías destinadas a tratar la contaminación una vez producida. Aquellas tecnologías cuya finalidad es limpiar, reciclar y recuperar aquellos recursos deteriorados o ya utilizados. Buscan reducir el consumo energético y de materias primas. Además, de esta manera se generan menos agentes contaminantes.

En muchas ocasiones, las nuevas tecnologías han permitido reducir los niveles de contaminación en más de un 50 %, disminuir el consumo energético y de recursos, así como obtener mayores ingresos a largo plazo. En este sentido, Andalucía cuenta con numerosas empresas punteras en innovación tecnológica ambiental, como la aceitera Migasa, en Sevilla, la primera empresa en obtener la autorización medioambiental integrada por su apuesta por el medio ambiente, o Cuna de Platero, en Huelva, que ha conseguido reducir el 50 % de su producción de plásticos. 162 Unidad 7. Desarrollo sostenible

3.4. Educación ambiental Una de las principales soluciones a la problemática medioambiental pasa por educar para conseguir el desarrollo sostenible. En 1970, la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) propuso la siguiente definición de educación ambiental. La educación ambiental es el proceso de reconocer valores y aclarar conceptos para crear habilidades y actitudes necesarias, tendentes a comprender y apreciar la relación mutua entre el ser humano, su cultura y el medio biofísico circundante. Incluye también la práctica de tomar decisiones y formular un código de comportamiento respecto a cuestiones que conciernen a la calidad ambiental. Posteriormente, en el año 2009, se implementó en España la Política Nacional de Educación para el Desarrollo Sustentable (PNEDS). Su objetivo principal es contribuir a formar una ciudadanía capaz de asumir individual y colectivamente la responsabilidad de crear y disfrutar de una sociedad sostenible. Además, contribuye al fortalecimiento de procesos educativos que permitan difundir este tipo de valores, conceptos, habilidades y actitudes.

Sabías que...?

El Día Mundial de la Educación Ambiental se celebra el 26 de enero. Tiene su origen en 1975, año en que se realizó en Belgrado el “Seminario Internacional de Educación Ambiental”, donde personas expertas de más de 70 países analizaron la situación ambiental mundial en el marco de la ONU. El resultado de este seminario fue la “Carta de Belgrado”, documento que establece la meta, objetivos, destinatarios y directrices básicas de la educación ambiental en el futuro.

Principios de la educación ambiental Capacidad de evaluación: evaluar las medidas y los programas de educación ambiental en función de los factores ecológicos, políticos, económicos, sociales, estéticos y educacionales.

Aptitudes: adquirir las aptitudes necesarias para resolver los problemas ambientales.

Actitudes: adquirir valores sociales e interés en el medio ambiente para crear impulsos activos en su protección y mejora. Cada persona aprende y enseña a la vez.

Concienciación: sensibiliza y conciencia sobre el medio ambiente y sus problemas. Dura toda la vida.

educación ambiental

Conocimiento: aproximación global e interdisciplinar a los problemas que surgen de la interacción del ser humano con el medio ambiente.

Participación: pretende el desarrollo de competencias para la acción individual y colectiva. Se desarrolla en todos los ámbitos: hogar, ocio, escuela, comunidad, etc. http://www.concienciaeco.com/ Unidad 7. Desarrollo sostenible 163

La educación ambiental debe fomentarse transversalmente en toda la sociedad, no exclusivamente en centros educativos. Un ejemplo claro de logros conseguidos gracias a la sensibilización ambiental es la transformación de antiguas vías ferroviarias en senderos de vías verdes, de gran interés ecológico y turístico (fomentan el ecoturismo, contribuyen a la generación de empleo y sensibilizan sobre la importancia de cuidar nuestro medioambiente). Vías verdes en Andalucía Actualmente existen 2900 kilómetros operativos de vías verdes en España, de los que en Andalucía se localizan unos 26 itinerarios, que suman una longitud total cercana a los 600 km. Estas vías son el resultado de las actuaciones desarrolladas por la Administración Central, la Junta de Andalucía y diferentes administraciones locales, en el marco del Programa Vías Verdes, que coordina y dinamiza desde 1993 la Fundación de los Ferrocarriles Españoles (FFE).

Actividades 16. ¿En qué consisten las estrategias para minimizar la producción de agentes contaminantes? 17. Explica en tu cuaderno cómo se obtiene la energía eólica y cuáles son sus inconvenientes. 18. ¿Cuándo se celebra el Día Mundial de la Educación Ambiental? ¿En qué año surge? ¿Dónde quedan recogidos su meta, objetivos, destinatarios y directrices básicas en el futuro? 19. ¿Por qué la educación ambiental implica concienciación, aptitud y participación? Razona tu respuesta en tu cuaderno. Área recreativa Canaleja Alta. Parque Natural de la Sierra de Baza, Granada. 164 Unidad 7. Desarrollo sostenible

https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/ En esta página web de las g N a v e Naciones Unidas podrás consultar objetivos de desarrollo sostenible, qué puedes hacer para alcanzarlo, campañas destinadas a conseguirlo, etc. https://elpais.com/elpais/2020/09/29/ eps/1601382581_568445.html Con esta noticia podrás comprobar cómo la sociedad intenta alcanzar actualmente el desarrollo sostenible en un entorno post covid-19. https://www.fundacionendesa.org/es/recursos/ a201908-ahorro-energetico A través de esta noticia ampliarás tus conocimientos sobre el ahorro energético y conocerás el consumo energético de los electrodomésticos de tu hogar. http://www.juntadeandalucia.es/medioambiente/site/portalweb/menuitem.f497978fb79f8c757163ed105510e1ca/?vgnextoid=f34be156217d4310VgnVCM2000000624e50aRCRD Este enlace te permitirá entender la importancia de la educación ambiental en nuestros días, así como las estrategias que se pueden adoptar socialmente para conseguirla.

Ahora te toca a ti... El desarrollo sostenible es fundamental para alcanzar el bienestar mundial de una forma responsable. En grupos de cuatro o cinco miembros, elaborad un cuestionario con unas diez preguntas sobre hábitos que fomenten el desarrollo sostenible en nuestro día a día. Para ello, podéis partir de vuestras actitudes ecológicas cotidianas. Realizad la encuesta a 10 personas y con los resultados obtenidos redactad una valoración crítica de la implicación real de la sociedad para interiorizar y poner en práctica este tipo de actitudes. Mostrad con la ayuda de gráficos e imágenes los resultados de la encuesta y vuestras conclusiones finales.

Unidad 7. Desarrollo sostenible 165

Esquema de la unidad Se define como aquel que atiende las necesidades del presente sin poner en peligro la posibilidad de que futuras generaciones puedan atender las suyas.

DESARROLLO SOSTENIBLE

se enmarca dentro de un contexto

• Medioambiental. • Social. • Económico.

para valorarlo se usan

Indicadores medioambientales

no se fomenta con actuaciones como

• Sobrepesca y pesca por descarte. • Caza excesiva y de especies exóticas. • Desertización. • Destrucción de la capa de ozono. • Deshielo de las zonas polares. • Cambio climático.

Para evitar graves consecuencias medioambientales.

se contribuye positivamente con

La regla de las 3R

Ahorro energético

Desarrollo de nuevas tecnologías

Educación ambiental

consiste en

se define como

con el objetivo de

se debe fomentar

Reducir Reutilizar Reciclar

La práctica de una reducción del consumo de energía para un mismo objetivo

Reducir la contaminación de las industrias

en toda la sociedad

se aplica en sectores como

- De última fase. - Correctivas. - No contaminantes o menos contaminantes.

- Industria. - Construcción. - Transporte. - Hogares.

a nivel

3 tipos

- Individual. - Colectivo.

Ideas clave de la unidad J El desarrollo sostenible es aquel que atiende las ne-

J El ahorro energético es la reducción del consumo de

cesidades del mundo presente sin poner en peligro la posibilidad de que futuras generaciones puedan atender las suyas.

energía para un mismo objetivo o fin mediante un uso racional y eficiente de la propia energía.

J El ahorro energético puede conseguirse en sectores

J La sostenibilidad debe conseguirse en el marco

como la industria, la construcción, el transporte y el hogar.

medioambiental, social y económico mediante objetivos de la Agenda 2030 marcados por la ONU.

J En el ámbito industrial es necesario desarrollar nuevas

J El desarrollo sostenible puede medirse mediante indi-

tecnologías que reduzcan la contaminación en más del 50 % y disminuyan el consumo energético, con el consiguiente ahorro económico.

cadores medioambientales, tales como la biodiversidad y el número de especies en peligro, cantidad de agua utilizada al día, reciclaje de materiales, etc.

J La educación ambiental persigue crear habilidades y

J La regla de las 3R permite de una manera sencilla al-

J El objetivo principal de la Política Nacional de Educa-

canzar el desarrollo sostenible en nuestro hogar.

J Es necesario buscar fuentes de energía renovables y limpias que no contaminen al medio ambiente. 166 Unidad 7. Desarrollo sostenible

actitudes que permitan apreciar la relación entre el ser humano, su cultura y el medio biofísico circundante. ción para el Desarrollo Sostenible es la formación de una ciudadanía capaz de asumir individual y colectivamente la responsabilidad de crear y disfrutar de una sociedad ecológica.

Actividades de consolidación Epígrafe 1: Desarrollo sostenible 1. Indica en tu cuaderno si las siguientes afirmaciones sobre desarrollo sostenible son verdaderas o falsas. En caso de ser falsas justifica por qué.

8. Enumera una medida de ahorro energético en el sector industrial, en la construcción, en el transporte y en el hogar.

a) El concepto de desarrollo sostenible aparece por primera vez en el Informe Brundtland en el año 1987 y fue acuñado por el presidente de los Estados Unidos Franklin D. Roosevelt.

9. Observa esta imagen. ¿Cuál de las bombillas comprarías atendiendo a su consumo y su eficiencia energética?

b) La sostenibilidad económica es necesaria para llevar a cabo cualquier compromiso social o medioambiental. c) Entre los principales objetivos ambientales para alcanzar el desarrollo sostenible se encuentran garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todos, garantizar las pautas de consumo y de producción sostenibles y conservar los océanos, mares y recursos marinos.

INCANDESCENTE

HALÓGENA

CFL

LED

2. Amplía tu información sobre la Agenda 2030. ¿Forma España parte de ella? ¿Cuáles son sus principales directrices? 3. ¿Crees que actualmente la sociedad está lo bastante informada, concienciada e implicada en conseguir un desarrollo sostenible? Justifica tu respuesta en tu cuaderno.

Epígrafe 2: Repercusiones en el medio ambiente 4. Explica cómo podemos evaluar el estado del medioambiente con la calidad del agua potable como indicador medioambiental.

10. Completa en tu cuaderno las siguientes afirEn tu maciones referidas a las nuevas tecnologías cuaderno en la industria.

5. ¿Cómo podrías contrarrestar el efecto negativo de la destrucción de la capa de ozono para favorecer el desarrollo sostenible?

a) La industria genera muchos •••••••••• contaminantes que no se suelen reutilizar ni •••••••••• por su alto coste económico.

Epígrafe 3: Contribuciones a la sostenibilidad

b) Existen tres tipos de tecnología, como son la tecnología ••••••••••, la tecnología •••••••••• y la tecnología ••••••••••.

6. Enumera en tu cuaderno dos materiales que reutilices, dos que recicles y dos cuyo consumo reduzcas, siguiendo la regla de las 3R. 7. A partir de la siguiente imagen, elabora un eslogan publicitario con el que concienciar sobre la necesidad del ahorro energético a nivel global.

c) Las nuevas tecnologías que se implementan en la industria tienen como objetivo común ••••••••••. 11. ¿Qué tres grandes ventajas ofrecen las nuevas tecnologías en cuanto a la relación entre sociedad y medioambiente? 12. Explica la importancia de la educación ambiental en la sociedad actual. 13. Define los siguientes términos en tu cuaderno: desarrollo sostenible, indicadores medioambientales, regla de las 3R, ahorro energético, cogeneración y etiqueta energética.

Unidad 7. Desarrollo sostenible 167

Actividad

práctica

¿Cómo hacer papel reciclado? Con el siguiente experimento sobre la fabricación de papel reciclado aprenderemos a utilizar técnicas que fomentan una actitud respetuosa con el medio ambiente.

Nuestro propio papel reciclado 6 Materiales • Papel que ya haya sido usado. • Cubo.

El papel reciclado puede dar nueva vida a este material (sobre todo para embalajes y cajas).

• Agua caliente y fría. • Batidora. • Rejilla o malla. • Tela. • Esponja. • Escurridor. • Cuchara.

6 Procedimiento: 1) Recorta el papel en trozos pequeños. A continuación, mete los trozos en el cubo y echa el agua caliente (doble de agua que de papel). 2) Se bate la mezcla y se deja reposar unas horas. Transcurrido ese tiempo, se escurre la mezcla para quitar el exceso de agua. Conseguimos una pasta. 3) Se pasa la pasta de papel por agua fría y se extiende sobre la rejilla o malla con una cuchara para crear el papel del grosor y la extensión que se desee. 4) Se cubre la pasta con una tela y se le da la vuelta. Se apoya sobre una superficie plana, y a continuación se retira la malla y se vuelve a cubrir la pasta con el resto de la tela. 5) Si hubiera exceso de agua se tampona con la esponja, muy despacio, para absorberla. 6) Se deja que se seque entre 24 h y 48 h. Comprobar que ya está seco para poder utilizarlo. Se puede pintar y decorar, antes de utilizarlo.

Tareas propuestas 1. ¿Qué relación existe entre el reciclaje de papel y la tala de árboles?

3. Indica dos perjuicios de no reciclar papel para el desarrollo sostenible.

2. ¿Qué ahorro energético se consigue reciclando papel?

4. Investiga qué diferencia existe entre papel y cartón.

168 Unidad 7. Desarrollo sostenible

Perfiles profesionales Técnico en aceites de oliva y vinos

• Se trata de un Grado Medio (Formación Profesional) dentro de la familia de las Industrias alimentarias. Esta titulación permite elaborar aceites de oliva, vinos y otras bebidas de acuerdo con los planes de producción y calidad, efectuando el mantenimiento de primer nivel de los equipos.

• Entre

las asignaturas vinculadas a la elaboración de aceites de oliva y vino que se imparten en esta titulación destacan: Materias primas y productos en la industria oleícola, vinícola y otras bebidas; Extracción de aceite de oliva; Elaboración de vinos; Principios de mantenimiento electromecánico; Acondicionamiento de aceites de oliva; Elaboración de otras bebidas y derivados; Análisis sensorial; Venta y comercialización de productos alimentarios; Operaciones y control de almacén en la industria alimentaria o Seguridad e higiene en la manipulación de alimentos.

• Las

habilidades que se aprenden en esta titulación son extraer el aceite de oliva en las condiciones establecidas en los manuales de procedimientos y calidad; conducir las operaciones de refinado y acondicionado de aceites de oliva; elaborar destilados y bebidas espirituosas; realizar las operaciones de acabado y estabilización; controlar las fermentaciones; aprovisionar y almacenar materias primas y auxiliares; envasar, etiquetar y embalar los productos elaborados; regular los equipos de producción; preparar y mantener los equipos e instalaciones garantizando su funcionamiento e higiene o promocionar y comercializar los productos elaborados aplicando las técnicas de márketing.

• Las salidas laborales a las que puedes acceder tras

cursar esta opción se centran en los siguientes ámbitos:

Técnico en aprovechamiento y conservación del medio natural

• Se trata de un Grado Me-

dio (Formación Profesional) dentro de la familia Agraria. Esta titulación permite dedicarse a los trabajos de repoblación forestal, de restauración y ordenación hidrológico-forestal y de aprovechamiento forestal, así como del control y vigilancia del medio natural.

• Entre las asignaturas vinculadas a esta

opción académica destacan: Fundamentos agronómicos; Principios de sanidad vegetal; Control fitosanitario; Repoblaciones forestales y tratamientos selvícolas; Aprovechamiento del medio natural; Conservación de las especies cinegéticas y piscícolas; Producción de planta forestal en vivero; Prevención de incendios forestales; Maquinaria e instalaciones forestales; Uso público en espacios naturales; Formación y orientación laboral; Empresa e iniciativa emprendedora; y Formación en centros de trabajo.

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación

son preparar el terreno con la maquinaria seleccionada, realizando la regulación de los equipos y garantizando que las labores se realizan según buenas prácticas; preparar y aplicar el tratamiento fitosanitario necesario interpretando la documentación técnica; realizar la recolección de frutos y semillas, la propagación y cultivo de plantas manteniendo las condiciones de seguridad y atendiendo a la programación de trabajo; realizar trabajos selvícolas utilizando la maquinaria y conservando el medio natural; vigilar el medio natural para detectar incendios forestales u otras incidencias siguiendo los protocolos de actuación establecidos o realizar las labores de extinción de incendios forestales colaborando con otros cuerpos y utilizando los medios disponibles.

• Las salidas laborales a las que puedes acceder tras cur-

*Bodeguero/a.

sar esta opción se centran en los siguientes ámbitos:

*Maestro/a de almazara.

*Maquinista de procesadora forestal.

*Auxiliar en almazaras y bodegas.

*Tractorista.

*Comercial de almazaras y bodegas.

*Motoserrista, talador/a, trozador/a. *Corchero/a.

Unidad 7. Desarrollo sostenible 169

La ciencia y la innovación son elementos esenciales en la sociedad de nuestro tiempo. Son, quizá, las actividades que nos dan más capacidades para reinventar nuestras complejas sociedades y para crear bienestar y riqueza.

Unidad 8 Investigación, desarrollo e innovación

1 Investigación, desarrollo e innovación 2 Gestión de la innovación 3 Importancia de la I+D+i 4 La importancia de las TIC en la

investigación científica

«Investigar es ver lo que todo el mundo ha visto, y pensar lo que nadie más ha pensado». Albert Szent-Györgyi (1893-1986) fisiólogo húngaro y Premio Nobel de Medicina en 1937.

«En principio la investigación necesita más cabezas que medios». Severo Ochoa (1905-1933), científico español ganador del Premio Nobel de Medicina en 1959.

«El valor de la innovación no está en evitar que te copien, sino en conseguir que todos te quieran copiar». Enrique Dans (1965), profesor de Innovación y Tecnología en IE Business School.

«La innovación es lo que distingue a un líder de los demás». Steve Jobs (1955-2011), cofundador y presidente ejecutivo de Apple.

«La única forma de tener buenas ideas es tener muchas ideas». Linus Pauling (1901-1994), bioquímico estadounidense y Premio Nobel de Química en 1954 y Premio Nobel de la Paz en 1962.

¿Qué sabes hasta ahora? ~~¿Qué significan las siglas I+D+i? ~~¿En qué consiste la investigación y el desarrollo? ~~¿Es lo mismo inventar que innovar? ~~¿En qué sectores industriales tiene mayor auge el I+D+i? ~~¿Cómo influye la I+D+i en la sociedad?

Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 171

1. INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN En el presupuesto de la comunidad autónoma andaluza existen diversas partidas económicas para financiar con ayudas públicas proyectos de I+D+i.

1.1. Concepto de investigación, desarrollo e innovación Importancia de la I+D+i La I+D+i requiere tanto la búsqueda de nuevos conocimientos (necesarios para el progreso social en todos los niveles: doméstico, comunitario, local, nacional e internacional) como la aplicación práctica de estos nuevos conocimientos.

Sabías que...?

En el sector del transporte, los vehículos han evolucionado considerablemente a lo largo de los años. Gracias a la investigación, el desarrollo y la innovación, se ha pasado de los primeros vehículos de vapor, gasolina o diésel a los actuales coches híbridos y eléctricos. El sector automovilístico mueve una gran cantidad de recursos económicos y genera mucha competencia entre las diferentes marcas. Cada empresa busca la eficiencia, la seguridad y el confort de quien conduce y del resto de pasajeros. Actualmente existen automóviles que aparcan por sí solos, y en un futuro no muy lejano está previsto que los coches se manejen por sí mismos. Ya existen proyectos de estas características como los prototipos de la empresa Google o el proyecto Waymo.

172 Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación

Los términos investigación, desarrollo e innovación, conocidos abreviadamente como I+D+i, conforman un concepto del ámbito de la ciencia, la tecnología y la sociedad surgido durante los últimos años para completar el anteriormente establecido de investigación y desarrollo, identificado como I+D.

Investigación. Es el proceso que, mediante el método científico, permite obtener avances científicos a través de la búsqueda, descubrimiento y comprensión de nuevos conocimientos sobre algún aspecto desconocido del mundo actual.

Desarrollo. Es la aplicación de los conocimientos obtenidos con anterioridad por la investigación para fabricar nuevos materiales, generar nuevas tecnologías y crear nuevos métodos de fabricación industrial, principalmente.

Innovación. Es el resultado novedoso y exitoso obtenido tras

la aplicación de los materiales, tecnologías y procedimientos que constituyen la fase de desarrollo. La innovación incluye actividades como la incorporación de tecnologías, el diseño industrial, el equipamiento e ingeniería industrial, el lanzamiento de la fabricación y la comercialización.

Plan Andaluz de Investigación, Desarrollo e Innovación El Plan Andaluz de Investigación, Desarrollo e Innovación (PAIDI) 2020 es el instrumento fundamental para la programación, coordinación y fomento de los proyectos de I+D+i en la comunidad de Andalucía. Entre los objetivos marcados por este plan se encuentra el cambio hacia unas nuevas economías sostenibles ligadas al mar o al medioambiente, así como la internacionalización de nuestros investigadores científicos.

Estrategia Española de Ciencia, Tecnología e Innovación Desde las administraciones públicas se ha impulsado la Estrategia Española de Ciencia, Tecnología e Innovación 20212027 (EECTI 21-27) como el marco de referencia plurianual que permitirá alcanzar un conjunto de objetivos compartidos por el Estado y las comunidades autónomas. Servirá de referencia para elaborar los Planes Estatales de Investigación Científica, Técnica y de Innovación, que incluyen las ayudas concretas para el desarrollo y la consecución de la Estrategia, y los Planes Regionales de I+D+i.

1.2. Sectores de aplicación y objetivos de la I+D+i La I+D+i se aplica a diferentes sectores para los que la sociedad requiere una serie de mejoras y soluciones que resuelvan diversas problemáticas. Además, persigue varios retos u objetivos en la sociedad. Retos u objetivos de I+D+i en la sociedad 1 Salud, cambio demográfico y bienestar. 2

Seguridad y calidad alimentarias, actividad agraria productiva y sostenible, aprovechamiento de recursos naturales, investigación marina y marítima.

3 Energía segura, eficiente y limpia. 4 Transporte inteligente, sostenible e integrado. 5

Reducción del cambio climático, así como eficiencia en la utilización de recursos y materias primas.

Las gafas de realidad virtual, los relojes inteligentes y los dispositivos móviles constituyen una gran innovación en el marco del sector turístico que ofrece multitud de recursos y experiencias a los diversos usuarios.

6 Cambios e innovaciones sociales. 7 Digitalización de la economía y de la sociedad. 8 Seguridad, protección y defensa. 9 Formación académica y profesional de la sociedad.

Actividades 1. ¿Qué se entiende por ‘innovación’? Justifica tu respuesta argumentadamente. 2. Completa en tu cuaderno las siguientes frases relacionadas con la I+D+i. a) La

permite obtener avances científicos.

b) La innovación conlleva un resultado novedoso y c) El desarrollo es la la investigación.

En tu cuadern

de los conocimientos obtenidos durante

d) Durante la investigación siempre se usa el

científico.

e) Con el desarrollo se aplican los conocimientos obtenidos para fa, generar nuevas y crear nuevos métodos bricar nuevos . de 3. Investiga a través de Internet en fuentes oficiales y enumera los cinco sectores en los que más se invirtió en I+D+i durante los tres últimos años.

La industria farmacéutica es uno de los sectores de aplicación de I+D+i. En él se busca la fabricación de nuevos medicamentos que cubran las necesidades de la población actual. Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 173

1.3. Ciclo I+D+i La investigación, el desarrollo y la innovación aplicadas a los sectores y retos indicados en el apartado anterior siguen un determinado ciclo tal y como se puede observar en el gráfico siguiente. Ciclo de la I+D+i INVESTIGACIÓN BÁSICA (La comunidad científica descubre y formula teorías o modifica las ya existentes). INVESTIGACIÓN APLICADA (La comunidad técnica obtiene patentes prácticas para provecho de la sociedad).

DESARROLLO TÉCNICO (Creación de prototipos).

INNOVACIÓN (Aceptación del prototipo y comercialización).

A continuación, vamos a analizar cada una de las fases del ciclo I+D+i, teniendo en cuenta los datos ofrecidos con anterioridad: ** La investigación es el proceso que permite obtener avances cientí-

ficos mediante el método científico. Presenta dos variantes claramente diferenciadas que facilitan el proceso de desarrollo técnico.

ggInvestigación básica: también denominada pura o teórica. Es llevada

a cabo por la comunidad científica. Persigue la obtención y recopilación de información para construir una base de conocimientos científicos que se pueda agregar a la información ya existente.

ggInvestigación aplicada: también denominada práctica o empírica.

Es llevada a cabo por personal técnico cuyo objetivo es el uso práctico de los conocimientos científicos adquiridos. Permite obtener patentes en provecho de la sociedad.

Muchas universidades públicas, además de la formación académica, llevan a cabo importantes proyectos de investigación. 174 Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación

Ambas investigaciones se encuentran muy ligadas entre sí. La aplicada necesita partir de los conocimientos científicos teóricos obtenidos en la investigación básica y esta, a su vez, no se puede desarrollar o comprobar sin la investigación aplicada. ** El desarrollo técnico es la aplicación de los conocimientos obteni-

dos tras la fase de investigación para su aprovechamiento y creación de prototipos en la sociedad. Este desarrollo técnico puede dar lugar, según el éxito de su aplicación, al proceso de innovación.

** La innovación es el resultado novedoso y exitoso obtenido de la

aplicación del desarrollo técnico. Tras la aceptación del prototipo por parte de la sociedad, se produce en grandes cantidades para su explotación comercial.

Los exoesqueletos hidráulicos son una innovación que ha permitido a personas parapléjicas ponerse de pie o sentarse por sí mismas.

El CSIC, el organismo que se ocupa de la I+D+i en España La Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) es la mayor institución pública dedicada a la investigación en España y la tercera de Europa. Adscrita al Ministerio de Economía y Competitividad, a través de la Secretaría de Estado de Investigación, Desarrollo e Innovación, tiene como objetivo fundamental desarrollar y promover investigaciones en beneficio del progreso científico y tecnológico, para lo cual está abierta a la colaboración con entidades españolas y extranjeras. Según su estatuto, tiene como misión el fomento, coordinación, desarrollo y difusión de la investigación científica y tecnológica, de carácter pluridisciplinar, con el fin de contribuir al avance del conocimiento y al desarrollo económico, social y cultural, así como a la formación de personal y al asesoramiento de entidades públicas y privadas en esta materia.

Casa de la Ciencia en Sevilla, perteneciente al CSIC.

Actividades 4. ¿Qué tipo de investigación realiza una científica? 5. Gracias a la investigación aplicada se obtienen nuevas patentes. Amplía tu información sobre qué se entiende por patente y qué países son los más punteros en este campo. 6. ¿Cuál es la mayor institución pública de investigación en España? ¿Qué lugar ocupa en Europa? ¿Cuál es su objetivo principal? Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 175

2. GESTIÓN DE LA INNOVACIÓN Proceso de innovación: requisitos DEMANDA + SOCIAL

PRESUPUESTO ECONÓMICO

+ DISEÑO

PRODUCTO

2.1. Factores implicados en la innovación Uno de los principales aspectos en el actual tejido empresarial es la competitividad, en la que juega un papel muy importante la innovación, que se manifiesta cuando se introduce en el mercado con éxito un producto, un servicio, un proceso o un método nuevo o mejorado. Sin embargo, debemos distinguir entre invención e innovación. La invención es la creación de un producto nuevo o la puesta en marcha de un procedimiento de fabricación original. La innovación se presenta cuando dicha creación es explotada con éxito comercial por las empresas.

2.2. Fases de la gestión de la innovación Para intentar asegurar unos resultados positivos en la gestión de la innovación debemos distinguir las siguientes fases. Fase de creación

Se generan las ideas y se seleccionan los proyectos que se van a desarrollar. Estos deben juzgarse, no solo por lo novedosos que resulten, sino también por la utilización práctica que tengan.

Fase de vigilancia

Se controla la evolución de posibles proyectos o ideas competidoras.

Fase de evaluación Una de las grandes innovaciones de los últimos años en el ámbito de la telefonía móvil es la aplicación de tecnologías sensoriales enfocadas al cuidado de la salud.

Fase de optimización Fase de protección

Se determinan la competitividad y el potencial del producto final. Se emplean los recursos de la mejor manera posible. Las innovaciones propias del producto se protegen de posibles copias.

Fase de producción Se hace realidad la idea o proyecto mediante su fabricación y y comercialización comercialización.

Cada una de estas etapas es de gran importancia para la correcta gestión de la innovación. Si se tiene una excelente creatividad, pero una producción mediocre, se corre el riesgo de no conseguir una innovación real. Lo mismo sucede si se cuenta con una creatividad magnífica pero no se está al tanto de la actualidad de la competencia para no repetir productos o procesos ya existentes. En esta línea, la innovación es una importante ventaja competitiva que necesita gestionarse adecuadamente tanto por las empresas como por las administraciones. La innovación se centra en tres campos fundamentalmente: ** Fabricación de nuevos materiales. ** Aplicación de nuevas tecnologías. ** Creación de nuevos métodos de fabricación industrial. 176 Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación

La serendipia Cuando se produce un hallazgo valioso e inesperado de manera accidental o casual, se dice que se ha realizado un descubrimiento por serendipia. Conozcamos algunos de los muchos que ofrece la historia de la ciencia: Cerillas: en 1827, el farmacéutico J. Walker, en su investigación para un nuevo explosivo, utilizó un pequeño palo de madera para remover la mezcla sintetizada. Cuando la mezcla se secó en la punta del palo de madera, Walker intentó quitarlo frotando el palo contra el mismo suelo. Para su sorpresa, observó la formación rápida de fuego en la madera. Sacarina: el químico C. Fahlberg estaba experimentando en 1878 con el alquitrán de hulla para conseguir diferentes usos empleando este material. Al llegar a casa, notó en la comida un sabor dulzón. Fue entonces cuando se dio cuenta de que, al no haberse lavado las manos, había contaminado la comida con un polvo blanquecino culpable de ese sabor. Había descubierto el uso del endulzante.

Penicilina: el médico A. Fleming volvía de un viaje en 1928 y se encontró que el Staphylococcus que guardaba en su laboratorio presentaba un moho. Fleming pensaba que se le había contaminado y cuando fue a desecharlo, se percató de que el moho había frenado el desarrollo de la bacteria.

Microondas: el ingeniero P. Spencer estaba trabajando con un magnetrón para la emisión de ondas de microondas en la comunicación por radar en 1945. En un momento dado, observó que la chocolatina de su bolsillo se había derretido por la radiación emitida del mismo magnetrón. Fue entonces cuando planteó el uso de la radiación de microondas del magnetrón para la elaboración de comida dentro de la cocina.

7. Completa la siguiente frase en tu cuaderno:

En tu cuadern o

Actividades

La diferencia entre la invención y la innovación es que una , mientras que una conlleva un de un producto cho producto nuevo.

es una creación comercial de di-

8. ¿Por qué es importante la fase de protección en la gestión de la innovación? 9. Indica en tu cuaderno los diferentes campos donde la innovación puede centrarse. 10. Trabajando de manera cooperativa y siguiendo las indicaciones de tu profesor o profesora, busca información sobre otros dos descubrimientos innovadores que hayan sido creados por serendipia.

Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 177

2.3. Fabricación de nuevos materiales Uno de los campos en los que se centra la gestión de la innovación es la fabricación de nuevos materiales. Este aspecto constituye probablemente, en los mercados actuales, la mejor herramienta para lograr una ventaja competitiva sostenible. Su fabricación en la actualidad tiene como finalidad: ** Mejorar las propiedades mecánicas de los materiales ya conocidos. ** Crear materiales de baja densidad, resistentes a temperaturas eleva-

das, corrosión, etc.

** Rentabilizar el factor energético en la fabricación de un material. Dentro de la ciencia de los materiales, la fabricación a escala nanométrica promueve cambios espectaculares en futuros materiales.

** Disminuir la contaminación medioambiental y posibilitar su reciclaje.

Por todo ello, surge la llamada ciencia de los materiales, una rama del conocimiento con equipos de investigación multidisciplinares (física, química, ingeniería, informática, biología e incluso medicina). Esta ciencia de los materiales da respuesta al agotamiento de recursos naturales y a nuevas necesidades específicas del desarrollo humano.

2.3.1. Clasificación de materiales Los materiales se clasifican tradicionalmente en cerámicos, polímeros sintéticos, metálicos, semiconductores y materiales compuestos. Sin embargo, la fabricación de nuevos materiales va dejando obsoleta esta clasificación. Además, atendiendo a los avances científicos, el futuro de los nuevos materiales radica en la mezcla de materiales, así como en la posibilidad de fabricarlos a escala nanométrica.

Tamaños relativos observables mediante microscopio

Unidad

Equivalencia

Milímetro (mm)

1mm = 1 · 10-3 m

Micrómetro (μm)

Nanómetro (nm)

1μm = 1 · 10-3 mm 1μm = 1 · 10-6 m 1nm = 1 · 10-6 mm 1nm = 1 · 10-9 m

178 Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación

Materiales cerámicos Se caracterizan por ser frágiles, rígidos, resistentes a la corrosión y buenos aislantes térmicos y eléctricos. Es el grupo de materiales más antiguo. Las propiedades de los materiales cerámicos pueden variar en función de la arcilla empleada, así como de la temperatura y técnica de cocción. Tipos de materiales cerámicos Cerámica de loza

Cerámica de vidrio

Cerámica avanzada

Edificación, vajillas, decoración, etc.

Laboratorios, refractario, aislamiento, etc.

Ingeniería mecánica, ingeniería eléctrica, electromecánica, etc.

Polímeros sintéticos La polimerización es una reacción química en la que los reactivos, monómeros, forman enlaces químicos entre sí, para dar lugar a una molécula de mayor tamaño, denominada polímero. La polimerización sintética es uno de los procesos que más materiales ha producido en los últimos años, y su mayor éxito son los plásticos. Son materiales ligeros, impermeables, económicos y muy resistentes a la corrosión. Gracias a estas características se emplean en una gran variedad de aplicaciones. No obstante, es necesario reciclarlos debido a que son muy contaminantes.

Los nuevos polímeros de silicona son polímeros inorgánicos empleados en cirugías que, además de fusionarse con el cuerpo, liberan fármacos para evitar posibles infecciones.

Principales polímeros sintéticos o inorgánicos Poliestireno (PS)

Se utiliza para fabricar paneles, molduras, aislantes térmicos, asientos de seguridad para menores de edad, etc.

Polietileno (PE)

Se emplea en la elaboración de bolsas de plástico resistentes, envases, menaje, etc.

Polipropileno (PP)

Se usa en juguetes, coches, envases de microondas, dispositivos médicos, etc.

Policloruro de vinilo (PVC)

Se utiliza en tuberías, ventanas, calzado, etc.

Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 179

Materiales metálicos

Sabías que...?

Los metales son más preciados cuanto menos abundante es su disponibilidad, y sus precios varían de manera constante según la oferta y la demanda en el mercado de valores. Aunque resulte extraño, el oro no es el metal más valioso que existe; en la actualidad se pueden encontrar algunos metales cuyo valor en el mercado es mucho mayor: • Rodio (382 €). • Paladio (63 €). • Oro (52,68 €). • Iridio (43,67 €). • Rutenio (37,2 €). • Osmio (28 €). • Platino (25,42 €). • Plata (0,73 €).

A excepción de algunos metales, la gran mayoría presenta las siguientes características comunes: dureza, densidad y puntos de fusión y ebullición muy elevados, alta conductividad eléctrica y térmica, ductibilidad (capacidad de formar finos hilos) y maleabilidad (capacidad de formar láminas delgadas). Metales más utilizados en la sociedad

Aluminio

Se usa en envases, antiácidos, aditivos para alimentos y desodorantes.

Es un metal empleado por el ser humano desde la antigüedad. No se encuentra en estado puro, sino que forma parte de otros minerales.

Su uso fundamentalmente es en aleaciones, de las cuales la más conocida es el acero. Se utiliza en la ingeniería de la edificación, en la industria siderúrgica, automovilística y naval.

Hierro

Fuente: Bolsa de Metales de Londres, 2021.

Cobre

Litio

Se extrae fundamentalmente de la roca sedimentaria llamada bauxita y conlleva un gasto energético enorme y una gran contaminación ambiental.

Es uno de los escasos metales que pueden encontrarse de Muy empleado en la fabriforma nativa, sin estar com- cación de cables eléctricos, binado con otros elementos. así como generadores, moSe obtiene en minas a cielo tores y transformadores. abierto principalmente. El proceso de extracción del litio es complicado al ser un metal alcalino sumamente reactivo y con excelente conductividad eléctrica. Se encuentra en forma de componente de sales.

Cinc El cinc se obtiene en extracción de minas, tanto a cielo abierto como en yacimientos subterráneos.

6 El galio es un metal sólido a temperatura ambiente, pero con el mismo calor de nuestra mano se convierte en líquido. Se utiliza para la construcción de termómetros, como líquido de barrera para medir el volumen de gases a temperaturas altas o como material de electrodo líquido.

180 Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación

Estaño Necesario en la fabricación de latón, junto con el cinc y el litio.

Son fundamentales para la fabricación de pilas y baterías y para la fabricación de latón.

Se usa para revestir internamente los envases o para soldaduras, así como en aleación junto al titanio, en la industria aeroespacial.

Materiales semiconductores Son materiales que actúan como aislantes eléctricos a temperaturas bajas, mientras que a temperaturas altas presentan una buena conductividad. Los materiales semiconductores más conocidos son el silicio (Si) y el germanio (Ge), que constituyen la base de la industria electrónica. Dentro de este grupo podemos distinguir dos tipos: * Semiconductores intrínsecos: son materiales semiconductores puros

al 100 % y formados por cristales de silicio o germanio.

* Semiconductores extrínsecos: son materiales semiconductores que

presentan alguna impureza en mínimas proporciones.

En las últimas décadas, los semiconductores han posibilitado la creación de circuitos integrados que han revolucionado la industria electrónica y los ordenadores. Dentro de estos dispositivos destacamos el diodo como interruptor que permite el paso de la corriente eléctrica según su polarización. Una de las aplicaciones más conocidas de los diodos es el LED.

Los diodos LED se utilizan en iluminación, principalmente en la fabricación de bombillas y pantallas de TV, tabletas y teléfonos móviles.

Materiales compuestos Un material compuesto, también denominado ‘composite’, es el resultado de la mezcla de dos o más tipos de materiales de las familias anteriores (metálicos, cerámicos, semiconductores y polímeros). La combinación de estos materiales puede ser en diferente proporción. El más abundante se denomina matriz, mientras que el material que está en menor proporción se denomina refuerzo. Clasificación de los materiales según su estructura A) Materiales compuestos reforzados con partículas de diferente diámetro diseminadas en el volumen de la matriz.

(A)

B) Materiales compuestos reforzados con fibras que están inmersas en una matriz.

(B)

Material A (C)

Material B Material A

El WPC es un composite de madera y plástico utilizado principalmente en el sector de la construcción para tarimas, paredes o techos.

C) Materiales compuestos reforzados con varias capas de láminas de distintos materiales. Diferentes estructuras que puede presentar un material compuesto.

Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 181

Las propiedades de los materiales compuestos pueden ir variando según las proporciones de las materias primas que se combinan. Por ejemplo, los plásticos reforzados con fibra de vidrio son resistentes debido al vidrio y a su vez son flexibles por el polímero. La mayoría de los nuevos materiales que se desarrollan en la actualidad son materiales compuestos. Se busca que sean resistentes, de bajo peso y que tengan una gran aplicación en campos como la aeronáutica, la automoción, la construcción, las nuevas tecnologías o la medicina, entre otras.

Las resinas dentales son composites que se emplean para restaurar dientes dañados o con caries.

Actividades 11. ¿Qué finalidades tiene la fabricación de nuevos materiales hoy en día? 12. Copia en tu cuaderno el siguiente cuadro y complétalo. Tipo de material

Características

En tu cuadern

Usos

Polímeros Se caracterizan por ser duros, densos, con punto de fusión y ebullición elevados y con una alta conductividad eléctrica y térmica. Pueden usarse para loza, fibras de vidrio o en la ingeniería. Actúan como aislantes eléctricos a baja temperatura mientras que a temperaturas altas presentan una buena conductividad. 13. ¿Qué características presentan los polímeros para ser útiles en una gran variedad de aplicaciones? 14. Explica los dos tipos de materiales semiconductores que podemos encontrar y detalla sus características.

182 Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación

2.4. Aplicación de nuevas tecnologías En la actualidad, las nuevas tecnologías desempeñan un papel muy relevante en el ámbito económico y de innovación. La aplicación de nuevas tecnologías (o TIC) ha impactado decisivamente en la vida económica, política, social y cultural de nuestro tiempo. Han transformado todo nuestro entorno hasta tal punto que buena parte de nuestras actividades cotidianas ya no podrían desarrollarse sin ellas. El desarrollo de las nuevas tecnologías pretende otorgar a los productos o servicios características especiales, como reducir su tamaño o disminuir su consumo de energía y de materiales. Estas mismas tecnologías originan nuevos objetivos, con rasgos novedosos, que guían el rumbo de la innovación. Dentro de las nuevas tecnologías podemos destacar la biotecnología, la microelectrónica, las nuevas fuentes de energía o la nanotecnología.

2.4.1. La biotecnología La biotecnología es una de las nuevas tecnologías con mayor potencial en la actualidad. La progresión de esta rama está ligada a la ingeniería genética, de gran trascendencia en nuestros días en el ámbito médico y sanitario. Esta disciplina, surgida como rama a principios del siglo XX dentro de la industria alimentaria, utiliza células vivas para la obtención y mejora de productos útiles, como los alimentos y los medicamentos. Biotecnología Medicina Desarrollo de la insulina, para la diabetes. Hormona del crecimiento. Diagnóstico molecular. Vacuna para la hepatitis B.

Airbus SAS es una empresa europea dedicada a la fabricación de aeronaves. Actualmente, también desarrolla proyectos para reducir la polución y la dependencia del petróleo.

Sabías que...?

A principios de 1996, en los supermercados de Safeway y Sainsbury del Reino Unido apareció un nuevo producto que consistía en una lata de tomate concentrado procedente de una variedad modificada de tomate, denominados Flavr-Savr. Este producto fue el primer alimento modificado genéticamente y se comercializó en toda Europa. Los tomates Flavr-Savr son capaces de aguantar mucho tiempo sin deteriorarse, incluso tras ser recolectado. Esta característica se debe principalmente a la inhibición de la enzima responsable de su ablandamiento.

Industria Nuevos materiales inteligentes: hormigón autorreparable. Plantas que detectan explosivos. Ropa y calzado con tela de araña sintética. Alimentación Alimentos transgénicos: arroz dorado o con vitamina A; tomates duraderos Flavr-Savr; maíz WEMA resistente a sequías. Introducción de genes para resistir a los insectos. Medioambiente Utilización de microorganismos para recuperar ecosistemas contaminados.

Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 183

A pesar de su gran impacto sobre ciertos campos de la ciencia, esta disciplina tiene ante sí importantes desafíos. Actualmente, requiere plazos relativamente largos de adquisición, sistematización y puesta a prueba que limitan su avance. Además, los procesos técnicos básicos presentan costes todavía muy altos.

2.4.2. La microelectrónica Es una de las tecnologías más conocidas y está relacionada actualmente con la nanotecnología. La industria de componentes microelectrónicos y sus diversas aplicaciones han originado diferentes cadenas industriales que han transformado completamente a la sociedad. La interacción con la creación de componentes cada vez más pequeños, potentes y económicos conforman una red de subsistemas. Uno de ellos es el de los ordenadores, en los que se pretende conseguir: ** Una mejoría de su potencia y rendimiento. Circuito electrónico de una placa base de un ordenador.

** Una optimización de sus características técnicas según su uso. ** Un desarrollo más efectivo de sistemas de interconexión entre dife-

rentes equipos informáticos.

El desarrollo en la microelectrónica permite mejorar los equipos para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades.

2.4.3. La nanotecnología La nanotecnología es la ciencia destinada a fabricar estructuras y máquinas a tamaño molecular, capaz de construir nuevos materiales átomo a átomo. Su unidad de medida, el nanómetro, es la milmillonésima parte de un metro, 10-9 metros. Para el desarrollo de la nanotecnología ha sido necesaria la aplicación de tecnologías que permitan la caracterización y manipulación de materiales a escala nanométrica. Uno de los nanomateriales que ofrece más oportunidades de desarrollo en este ámbito es el grafeno. Se trata de un material formado por una única capa de átomos de carbono que se obtiene del grafito. Presenta unas características que lo hacen mucho más resistente que el acero, destacando su flexibilidad, ligereza y elasticidad. Además, se trata de un conductor eléctrico y térmico que apenas se calienta. 184 Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación

Aunque la nanotecnología está todavía en fase de investigación, se espera que próximamente se produzca un crecimiento rápido en su producción. Por ejemplo, se contempla que las nanopartículas revolucionen el sector de la energía solar o la construcción, entre otros. Aplicaciones de la nanotecnología Electrónica

Los nanotubos de carbono pueden usarse para producir microchips y dispositivos de pequeño tamaño más eficientes, así como nanocables más ligeros y resistentes.

Energía

La fabricación de nuevos modelos de paneles solares genera una mayor eficiencia en la conversión eléctrica a partir de la radiación solar. También puede usarse para la fabricación de turbinas eólicas más fuertes y ligeras.

Biomedicina

Esta tecnología permite la fabricación de nanomateriales idóneos para mejorar el diagnóstico precoz y el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas o del cáncer.

Medioambiente

Permite el desarrollo de purificadores de aire con iones o la depuración de aguas residuales con nanoburbujas.

Alimentación

Mediante nanobiosensores es posible la detección de microbios patógenos en los alimentos.

Textil

Facilita la fabricación de tejidos inteligentes que ni se manchen ni se arruguen, y de materiales más resistentes, ligeros y duraderos.

2.4.4. Las nuevas fuentes energéticas A finales del siglo XX se puso de manifiesto la necesidad de buscar nuevas fuentes de energía que solucionaran los problemas de escasez energética en nuestra sociedad. Esto provocó el desarrollo de tecnologías que utilizan de forma racional fuentes de energía renovables. Dentro de este grupo se encuentran la energía solar, la eólica, la maremotriz, la geotérmica y la biomasa. Las posibilidades de ahorro energético existían desde hace tiempo. Sin embargo, hasta hace poco no había una preocupación por racionalizar su consumo y no era rentable invertir para hacer más eficiente su uso. Las investigaciones sobre nuevas fuentes de energía se han ido acelerando al aumentar los precios del petróleo y al conocer que las reservas de hidrocarburos en el planeta solo durarán unas pocas décadas más.

Las posibilidades del grafeno tras los últimos avances realizados por diversos grupos de investigación pueden ser enormes, principalmente en la fabricación de aviones, naves espaciales o automóviles y en la construcción de edificios.

Sabías que...?

Los vehículos propulsados por hidrógeno constituyen la nueva generación de vehículos eléctricos. Esta tecnología de vanguardia se basa en una reacción química entre el hidrógeno y el oxígeno en el interior de las pilas de combustible, en lugar de en la combustión de combustibles fósiles.

En el sector energético, la informática y las telecomunicaciones están transformando los métodos de exploración, extracción, transporte y procesamiento: se reduce el nivel de riesgo, se eleva la precisión y se aumenta la eficiencia a favor de la diversidad de fuentes de energía. Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 185

2.5. C reación de nuevos métodos de fabricación industrial

La creación de nuevos métodos de fabricación tiene como objetivo principal conseguir una optimización de la producción y organización a nivel industrial. Podemos hablar de dos tipos de procesos bien diferenciados: ** Procesos primarios: es una fase destinada a la producción de

Las nuevas tecnologías en el ámbito odontológico permiten la fabricación de coronas y prótesis fijas de forma automatizada.

materias primas. Es decir, se extrae la materia prima que se desea de su fuente natural, y puede ser sometida a diferentes transformaciones para obtener el material deseado. A continuación, dicho material se embala y se almacena o distribuye.

** Procesos secundarios: es una fase destinada a la fabricación y

diseño de un producto tecnológico, usando los materiales obtenidos en los procesos primarios. Este proceso conlleva el control de calidad, la evaluación y la distribución del producto.

Las nuevas aplicaciones tecnológicas permiten avances en la fabricación industrial tanto en procesos primarios como secundarios. En los procesos secundarios, podemos destacar los nuevos programas informáticos que han permitido el diseño asistido por ordenador (CAD) y el paso al lenguaje de programación de las máquinas industriales para la fabricación asistida por ordenador (CAM). En la actualidad, se están desarrollando programas informáticos que permiten al mismo tiempo diseñar y construir prototipos en pocas horas. A su vez, estas aplicaciones tecnológicas nos permiten comprobar el correcto funcionamiento del producto final deseado. Por ejemplo, una empresa de salsa de tomate podría diseñar y fabricar un nuevo envase y comprobar la fluidez de la salsa en dicho envase de manera virtual.

Actividades 15. ¿En qué aspectos de nuestra vida ha impactado en mayor medida la aplicación de las nuevas tecnologías? 16. La biotecnología proporciona muchos beneficios, sobre todo aquellos relacionados con la agricultura y con la medicina. Busca en Internet dos ejemplos diferentes a los propuestos en el libro. 17. ¿Por qué es necesario la búsqueda de nuevas fuentes energéticas? Diseño de un nuevo motor de automóvil con un programa informático CAD. 186 Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación

3. IMPORTANCIA DE LA I+D+i La importancia de la I+D+i radica en su contribución al desarrollo económico de un país, ya que favorece al aumento de su riqueza interior, mejora la calidad de vida de la sociedad y del medio ambiente. Desde las administraciones públicas se procura potenciar la I+D+i mediante actividades que estén subvencionadas, bonificadas o que impliquen deducciones fiscales. I+D+i Indagación original planificada para descubrir nuevos conocimientos

INVESTIGACIÓN

Aplicación de los resultados de la investigación a la producción

DESARROLLO

Avance tecnológico significativo en la producción

Inversión de dinero para generar conocimiento

El plan estatal I+D+i «El Plan Estatal de I+D+i, enmarcado en el Programa Estatal de Investigación, Desarrollo e Innovación, presenta la siguiente estructura: • El Programa Estatal de Promoción del Talento y su Empleabilidad. • El Programa Estatal de Fomento de la Investigación Científica y Técnica de Excelencia. • El Programa Estatal de Impulso al Liderazgo Empresarial en I+D+i. • El Programa Estatal de I+D+i Orientada a los Retos de la Sociedad. Para conseguir desarrollar estos programas, es necesario fomentar el desarrollo de la I+D+i no solo a nivel nacional, sino también promoviendo actuaciones a nivel europeo o internacional tanto de nuevas instituciones como de jóvenes que quieran iniciarse en el mundo de la investigación científica a corto o a largo plazo». https://ciencia.gob.es

+ INNOVACIÓN

Inversión de conocimiento para generar dinero

PRODUCTIVIDAD

I+D en Andalucía «El gasto en I+D en Andalucía alcanzó los 1538,4 millones de euros en 2019, lo que coloca a la región en la tercera posición a nivel nacional solo por detrás de Madrid y Cataluña. Esta cifra representa el 0,93% del Producto Interior Bruto (PIB). De ese montante, el 63,5%, es decir, 976,3 millones, corresponde a inversión pública, mientras que los restantes 562,1 millones (36,5%) proceden del ámbito privado. El esfuerzo inversor por parte del sector público se incrementó el pasado ejercicio un 5,28%, lo que supone la mayor subida de la última década. Así lo recoge el ‘Informe sobre Actividades de I+D en Andalucía 2019’, elaborado por la Agencia Andaluza del Conocimiento (AAC), organismo dependiente de la Consejería de Transformación Económica, Industria, Conocimiento y Universidades, a partir de los datos publicados por el Instituto Nacional de Estadística (INE) (…). Andalucía es, además, una de las comunidades con menor brecha de género entre el personal de I+D (investigadores y técnicos), representando las mujeres el 41,4% frente al 58,6% de hombres. En concreto, en la comunidad el personal de I+D femenino supera al masculino en la Administración pública, un 51,8% frente al 48,2%, respectivamente. En contraposición, en el sector privado (empresas e IPSFL) únicamente una de cada tres personas dedicadas a I+D es mujer, poniendo de relieve la necesidad de mejorar las políticas de estímulo para alcanzar la igualdad de oportunidades en este sector». http://www.cibersur.com/cibersur/impe/21662

Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 187

¿Qué competencias vamos a trabajar? • Comunicación lingüística. • Aprender a aprender. • Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología. • Competencia digital.

La inversión en I + D en España A continuación, te presentamos una gráfica sobre la inversión en I+D+i en España durante los últimos años. Obsérvala, analízala y responde en tu cuaderno a las cuestiones planteadas. Gasto millones de euros

Gasto en % sobre PIB

15000

1,6 1,5

14000

1,4 1,3 1,2

13000

1,1 1

12000 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

188 Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación

Tareas propuestas a) La inversión en I+D+i durante los años 2011 a 2017 sufrió una considerable reducción económica. ¿A qué crees que se debió esta disminución? b) Averigua en qué sector decreció más esta inversión: en el sector privado o en el público. c) ¿Qué ventajas crees que conlleva para una país una mayor inversión en I+D+i? d) ¿Qué porcentaje de su presupuesto global dedica tu comunidad autónoma a I+D+i? Puedes acudir a páginas webs institucionales para ampliar tu información sobre este aspecto.

3.1. I+D+i en la industria 3.1.1. Industrias química y farmacéutica La industria química es uno de los sectores que aglutina gran parte de la inversión de I+D+i en España. En ella encontramos diversos campos de estudio que podemos agrupar en: Química básica

Se investigan y se desarrollan productos de química inorgánica, química orgánica, fertilizantes, abonos, gases industriales o plásticos, entre otros.

Química para la Se fabrican productos como pinturas, esmaltes, adhesiindustria y el consumo vos, aceites, agentes desinfectantes, etc. Química para la salud

Se fabrican productos zoosanitarios y farmacéuticos.

La inversión en I+D+i dentro de la industria química ha ido incrementándose con el paso de los años, y el área farmacéutica constituye una de las que mayor auge ha tenido. En estos momentos una quinta parte de toda la inversión en I+D+i se realiza por las compañías farmacéuticas.

Planta de fertilizantes de nitrógeno.

Además de la inversión en I+D+i, la industria farmacéutica es el sector industrial que más empleo ha generado en los últimos años, ya que necesita personal investigador altamente cualificado para el desarrollo de nuevos fármacos, así como personal que desarrolle funciones comerciales, de control de calidad, de producción, visitas a centros médicos, etc.

Sabías que...? Gracias a la industria farmacéutica, la esperanza de vida humana ha ido aumentando significativamente en los últimos años. Desde el siglo XX hasta hoy, en España se ha pasado de los 45 años (a principios del siglo XX) a los casi 85 años de la actualidad. Este aumento se debe principalmente a las evoluciones en conducta de higiene y cuidado personal y al desarrollo de nuevos tratamientos y medicamentos para combatir las enfermedades.

Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 189

3.1.2. Industria alimentaria La gran mayoría de las industrias alimentarias se dedican a la fabricación y manufactura de productos procedentes del reino animal o vegetal. La actual preocupación de la sociedad por la salud y el objetivo de fabricar mejores productos, más sanos y sostenibles, han promovido un considerable aumento de la inversión en I+D+i en los últimos años en este sector.

La I+D+i en la industria alimentaria busca reducir el impacto en el medioambiente, disminuir el volumen de desperdicios y optimizar los costes de producción, atendiendo siempre a la calidad y el valor nutricional.

La industria alimentaria investiga y desarrolla innovadores alimentos funcionales. Estos alimentos son elaborados no solo por sus características nutricionales, sino también para cumplir una función específica de mejora de la salud. Para ello, se les agrega desde minerales, vitaminas, ácidos grasos o fibra hasta antioxidantes. Actualmente, existen diferentes proyectos de investigación como dietas y alimentos con características específicas para personas mayores, deportistas, etc. La producción de dichos alimentos exige un control riguroso antes de su salida al mercado y es necesario que su consumo se enmarque en una dieta equilibrada, en ningún caso sustituto de esta.

3.1.3. Industria energética

Un ejemplo de alimento funcional que todos conocemos es la avena, ya que contiene fibra soluble que puede disminuir el colesterol.

La industria energética engloba todas las industrias relacionadas con la producción y la venta de energía. La sociedad actual demanda un consumo cada vez más creciente de energía, por lo que la inversión en I+D+i de este sector es crucial en todos los países.

Industria energética Combustibles fósiles

Nuclear

Renovable

Industria que produce y vende la energía procedente de biomasa generada hace millones de años y que ha sido transformada hasta la obtención de sustancias de gran valor energético.

Industria que utiliza la energía liberada en las reacciones espontáneas o generadas de los núcleos atómicos.

Industria que genera y vende la energía obtenida de fuentes naturales prácticamente inagotables o que se regeneran por procesos naturales.

Petróleo. Gas natural. Carbón.

Por fisión nuclear. Por fusión nuclear.

Hidroeléctrica. Solar. Eólica. Geotérmica.

Tipos

Definición

Ejemplos

190 Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación

Termomarina. Maremotriz. Biomasa.

Agencia Andaluza de la Energía

«La Agencia Andaluza de la Energía es una agencia pública empresarial creada mediante la Ley 4/2003, de 23 de septiembre, adscrita actualmente a la Consejería de la Presidencia, Administración Pública e Interior y a la Consejería de Hacienda y Financiación Europea de la Junta de Andalucía. Su objetivo principal es contribuir a que Andalucía

sea una región de referencia en el sector energético, tanto en el ámbito nacional como comunitario, fomentando una nueva cultura de la energía entre las personas, empresas y administraciones, extendiendo el conocimiento sobre el ahorro, la eficiencia energética y las fuentes renovables, popularizando el uso eficiente de la energía». https://www.agenciaandaluzadelaenergia.es/es/la-agencia

En este sector, la inversión en I+D+i fomenta proyectos competitivos en el ámbito del consumo energético y su eficiencia. Se desarrollan, así, proyectos de combustibles y biocombustibles mediante nuevos servicios y tecnologías aplicadas que optimizan el empleo de materias primas, su coste y aminoran la contaminación. Entre los diferentes proyectos de I+D+i podemos destacar: ** El perfeccionamiento del proceso de producción de biocombusti-

bles con nuevos aditivos, biocombustibles de segunda generación, etc.

** Mejora de la eficiencia energética de las instalaciones térmicas y de

iluminación.

** La reutilización de residuos urbanos para aplicaciones energéticas. ** La investigación de nuevos combustibles más eficientes y menos

contaminantes.

** Desarrollo de nuevas metodologías analíticas y tecnologías energé-

ticas en el sector de los combustibles y lubricantes.

** Sustitución de energía convencional por otros tipos de energía más

sostenibles.

Actividades 18. Existe una gran concienciación por parte de la comunidad internacional en torno a la importancia de la I+D+i. ¿Por qué es tan importante la inversión en estos departamentos? 19. Busca e investiga tres empresas a nivel nacional y tres empresas a nivel internacional que destaquen en la inversión de I+D+i. Propón también algunas de ámbito andaluz. 20. ¿Qué proyectos de investigación destacan principalmente en la industria energética?

Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 191

Ventajas de las TIC en la investigación Acceso fácil a una gran fuente de información. Digitalización de la información.

Gran capacidad de almacenamiento.

Automatización de trabajos.

Canales de comunicación inmediatos.

Interactividad. Proceso rápido y fiable de datos.

4. LA IMPORTANCIA DE LAS TIC EN LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

Las tecnologías de la información y la comunicación agrupan un conjunto de sistemas tecnológicos que gestionan actualmente grandes cantidades de información. Gracias a las TIC, la comunicad científica consigue ampliar su visión del campo de estudio, incorpora nuevas metodologías de trabajo y actualiza continuamente sus conocimientos. En el campo del desarrollo y la investigación científica, la aplicación de las TIC es frecuente y se realiza de diversas formas. Se trata de un canal de comunicación e intercambio de conocimiento y experiencias, un instrumento para procesar la información y una fuente de recursos y desarrollo. La comunidad científica que conoce y maneja las TIC adquiere diferentes competencias en la búsqueda y divulgación de información en Internet o en cálculo, análisis e interpretación de datos. Las TIC se están desarrollando a pasos agigantados y el aumento de los conocimientos científicos es cada día mayor. Por este motivo es muy importante tanto el conocimiento inicial como mantener una formación continua durante toda la vida profesional.

Sabías que...?

La Red Española de Supercomputación (RES) presenta una infraestructura distribuida por diferentes lugares de España. Se trata de una alianza de 11 instituciones que trabajan conjuntamente desde 2006 para ofrecer recursos de supercomputación a la comunidad científica. La RES está coordinada por el Barcelona Supercomputing Center (BSC). La RES es una Infraestructura Científica y Técnica Singular (ICTS) distribuida por todo el territorio español, que tiene como objetivo ofrecer los recursos necesarios para impulsar la investigación de excelencia.

Actividades 21. Define en tu cuaderno el término TIC. 22. Indica cuáles son las principales ventajas que promueven las TIC en la investigación científica.

192 Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación

https://www.ciencia.gob.es/ Página web del Ministerio de Cieng N a v e cia e Innovación del gobierno de España. Aquí podrás ampliar tu información sobre los conceptos vinculados con la innovación y el desarrollo tecnológico de las empresas españolas. https://ec.europa.eu/programmes/horizon2020/en A través de este enlace podrás saber más sobre el mayor programa de investigación e innovación en la Unión Europea, cuyo objetivo es asegurar la competitividad global. http://www3.gobiernodecanarias.org/aciisi/cienciasmc/web/u8/intro_u8.html#indice/ Este enlace te ofrece información sobre la clasificación de materiales, sus propiedades y sus aplicaciones. https://www.nature.com/ Enlace de carácter divulgativo sobre la comunicación científica a través de artículos y exposiciones de trabajos de investigación técnicos. https://www.agenciaandaluzadelaenergia.es/es Página web de esta institución andaluza. Recoge numerosa información relativa al sector energético andaluz.

Ahora te toca a ti... Durante el transcurso de esta unidad, hemos planteado cómo la inversión en I+D+i es uno de los pilares más importantes para el progreso tecnológico de una sociedad. Imaginad ahora que sois los responsables del departamento de I+D+i de vuestro centro educativo. Elaborad, en grupos reducidos, un listado de posibles líneas de investigación para mejorar la calidad de la educación en vuestro centro. Una vez planteadas, investigad las diferentes herramientas y posibles plataformas o aplicaciones tecnológicas que podrían emplearse en los procesos de enseñanza-aprendizaje. Una vez implementadas, realizad una encuesta sobre el éxito o no de las mismas.

Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 193

Esquema de la unidad Se aplica en diversos sectores como alimentación, agricultura y pesca, medioambiente y ecoinnovación. Investigación

Sigue un orden

Se define como el proceso que permite obtener avances científicos.

Puede ser: • Básica • Aplicada

Se define como la aplicación de los conocimientos obtenidos por la investiDesarrollo gación para fabricar nuevos materiales, generar nuevas tecnologías y crear nuevos métodos de fabricación industrial.

Innovación

Se define como el resultado novedoso y exitoso obtenido de la aplicación del desarrollo técnico. Sigue una serie de fases como: creación, vigilancia, evaluación, optimización, protección, producción y comercialización. En campos como

I+D+i

Métodos de fabricación industrial

Destaca en la industria

Aplicando nuevas tecnologías como la biotecnología, la microelectrónica, la nanotecnología o las nuevas fuentes de energía.

Fabricación de nuevos materiales, que se clasifican en: cerámicos, metálicos, polímeros, semiconductores y materiales compuestos.

• Desarrollo de tramientos y medicamentos. Farmacéutica • Aumento del empleo. • Aumento de la esperanza de vida.

Alimentaria Investigaciones y desarrollo de innovadores alimentos funcionales. Proyectos competitivos en: Energética • Consumo energético. • Eficiencia.

Ideas clave de la unidad JJLa I+D+i conforman un concepto esencial del ámbito de la ciencia, la tecnología y la sociedad.

JJLa investigación es el proceso que permite obtener avances científicos a través de la búsqueda, descubrimiento y comprensión de nuevos conocimientos.

JJEl desarrollo es la aplicación de los conocimientos para fabricar nuevos materiales, generar nuevas tecnologías y crear nuevos métodos de fabricación industrial.

JJLa innovación es el resultado novedoso y exitoso de la aplicación de los materiales, tecnologías y procedimientos que constituyen la fase de desarrollo.

JJEn la gestión de la innovación se deben contemplar las fases de creación, vigilancia, evaluación, optimización, protección, producción y comercialización adecuadamente. 194 Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación

JJLa fabricación de nuevos materiales responde a las necesidades especificas de la sociedad y al agotamiento de ciertos recursos que requieren la búsqueda de un desarrollo sostenible.

JJLa creación de nuevos métodos de fabricación permite optimizar la producción y la organización a nivel industrial.

JJLa aplicación de nuevas tecnologías ejerce un papel muy importante en la vida económica, política, social y cultural de nuestra sociedad.

JJUno de los sectores donde más relevancia tiene la I+D+i es en la industria, en la que destacan la química, la farmacéutica, la alimentaria y la energética.

JJLas TIC permiten establecer un canal de intercambio de información y comunicación de conocimientos para la comunidad científica.

Actividades de consolidación Epígrafe 1: Investigación, desarrollo e innovación 1. Razona por qué en la expresión I+D+i se sigue ese orden (Investigación, Desarrollo e innovación) y no otro.

8. Indica a qué tipo de material pertenece cada una de las imágenes siguientes: A

2. Indica cada uno de los retos u objetivos que se plantea la I+D+i en la sociedad actual. 3. Completa en tu cuaderno el siguiente cuadro sobre los tipos de investigación. En tu cuaderno

Investigación básica

Investigación aplicada

Llamada también por… Objetivo Realizada por…. Permite ….

Epígrafe 2: Gestión de la innovación 4. Indica en tu cuaderno a qué fase de la gestión de la innovación pertenece cada una de las siguientes definiciones:

9. Relaciona en tu cuaderno a qué nueva tecnología corresponden las siguientes aplicaciones:

a) Se controla la evolución de posibles proyectos o ideas competidoras.

a) Fabricación de ordenadores más potentes y con mayor rendimiento.

b) Las innovaciones propias del producto se protegen de posibles copias.

b) Fabricación de nuevos coches con menor contaminación ambiental.

c) Se generan y se seleccionan los proyectos a desarrollar.

c) Fabricación de alimentos con una mayor calidad nutricional.

d) Se determinan la competitividad y el potencial del producto final. e) Se hace realidad la idea o proyecto mediante su fabricación. f) Se emplean los recursos de la mejor manera posible. 5. Completa en tu cuaderno las siguientes oraciones con la palabra correcta. En tu cuaderno • La fabricación de un nuevo material persigue las propiedades mecánicas de los materiales ya conocidos. • Se desarrollan nuevos materiales más peraturas elevadas y a la corrosión.

a las tem-

• Se busca el factor energético en la producción de un nuevo material. • Un objetivo en la fabricación de nuevos materiales es disminuir la ambiental y posibilitar su . 6. Realiza en tu cuaderno un esquema sobre la clasificación de materiales donde se indiquen las propiedades más generales de cada uno de ellos. 7. El hormigón es un material formado por partículas de grava inmersas en una mezcla homogénea de silicatos y aluminatos. ¿A qué tipo de material se correspondería? ¿Cómo se llamaría cada uno de los componentes?

Epígrafe 3: Importancia de la I+D+i 10. Justifica brevemente la importancia de la inversión en I+D+i para el desarrollo económico de la sociedad. 11. Busca en Internet las dos empresas a nivel nacional o internacional que más hayan invertido en I+D+i durante los últimos cinco años y que estén relacionadas con: • La industria farmacéutica. • Las telecomunicaciones. • La industria alimentaria. • El transporte. 12. ¿Qué campo de la química se relaciona con productos zoosanitarios y farmacéuticos? ¿Qué porcentaje de inversión en I+D+i se realiza en este campo?

Epígrafe 4: Las TIC en la investigación y el desarrollo 13. ¿Qué son las TIC? ¿Qué importancia y ventajas ofrecen en la investigación científica? 14. Define los siguientes términos en tu cuaderno: investigación, desarrollo, innovación, invención, semiconductores y nanotecnología. Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 195

Actividad

práctica

Cómo crear una página web para tu negocio La informática consiste en almacenar, procesar y transmitir información utilizando diversos medios para ello. A la hora de establecer una empresa o negocio, una buena idea es la creación de tu propia página web, ya que será una herramienta muy adecuada para promocionar tus productos o servicios. Para comenzar con el diseño de nuestra página web, necesitamos elegir: 6E l proveedor. Existen diferentes proveedores de páginas web, desde algunos completamente gratuitos hasta otros con precios elevados. Debemos elegir un proveedor fiable y tener muy en cuenta el presupuesto que hayamos establecido. Cuando se busque un proveedor profesional, hay que asegurarse de que sea fiable. Entre los candidatos podemos elegir GoDaddy, One.com o 1&1, con millones de clientes y con interfaz y soporte en español. 6E l dominio. Es la dirección por la cual van a encontrarnos en Internet. El registro del dominio debe estar a nombre del titular. En el momento de registrar el nombre del dominio, es recomendable que: • Sea fácil de recordar para tus futuros clientes. Se recomienda que llame la atención y que sea pegadizo. • El nombre se debe caracterizar por ser corto de extensión, fácil de entender y de escribir, sin uso de acentos, espacios o caracteres especiales como la “ñ”. • El dominio debe tener principalmente la extensión .com si queremos abarcar un mercado mundial, pero si preferimos que nuestros clientes sean a nivel nacional optaremos por la extensión .es. 6E l hospedaje (hosting). Se trata del espacio o alojamiento que estamos ocupando en Internet. Generalmente este se encuentra dentro de un tipo de ordenador especializado denominado servidor, que almacena nuestros archivos y distribuye la información de nuestra web para que pueda ser visto en cualquier lugar del mundo. Este hosting debe tener un distribuidor seguro con un buen soporte técnico.

Una vez creada la cuenta con el dominio asociado a un correo electrónico personal, abordaremos el diseño de la propia web. Para ello, existe software y programas informáticos que nos facilitan el proceso. Entre ellos, vamos a destacar principalmente Wordpress o Wix. Ambas son plataformas de manejo de contenidos muy utilizadas en el mundo entero. Instalar y manejar tanto Wix como Wordpress dentro de tu hosting es totalmente gratis con un proveedor profesional. En ambos se suele generar un enlace al sitio web y un segundo enlace de administración. Una vez seguidos estos pasos, personalizaremos el contenido con la información de nuestro negocio. Se pueden modificar textos, imágenes, colores y más aspectos con la herramienta correspondiente. También es posible incluir imágenes tanto de las plantillas predeterminadas como propias de nuestro ordenador. Una vez realizados todos los cambios en el diseño, es necesario actualizar para que queden guardados.

Tareas propuestas 1. ¿Para qué sirve la creación de una página web empresarial? 2. ¿Qué características debe presentar un dominio de una página web? 3. ¿Qué es un hosting? 4. Intenta crear una página web para un posible futuro negocio personal. 196 Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación

Perfiles profesionales Técnico en electromecánica de vehículos automóviles

Técnico en instalaciones de telecomunicaciones

• Se trata de un Grado Me-

• Entre las asignaturas vinculadas a la electromecá-

• Entre las asignaturas que se imparten en esta titu-

dio (Formación Profesional) dentro de la familia de Transporte y Mantenimiento de Vehículos. Esta titulación permite realizar operaciones de mantenimiento, montaje de accesorios y transformaciones en las áreas de mecánica, hidráulica, neumática y electricidad del sector de automoción, ajustándose a procedimientos y tiempos establecidos, cumpliendo con las especificaciones de calidad, seguridad y protección ambiental. nica de vehículos automóviles que se imparten en esta titulación destacan: Motores; Sistemas auxiliares del motor; Circuitos de fluidos; Suspensión y dirección; Sistemas de transmisión y frenado; Sistemas de carga y arranque; Circuitos eléctricos auxiliares del vehículo; Sistemas de seguridad y confortabilidad; Mecanizado básico; Formación y orientación laboral; Empresa e iniciativa emprendedora; Formación en centros de trabajo.

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación son seleccionar los procesos de reparación interpretando la información técnica incluida en manuales y catálogos; localizar averías en los sistemas mecánicos, hidráulicos, neumáticos y eléctricos-electrónicos, del vehículo, utilizando los instrumentos y equipos de diagnóstico pertinentes; reparar el motor térmico y sus sistemas auxiliares utilizando las técnicas de reparación prescritas por los fabricantes o reparar conjuntos, subconjuntos y elementos de los sistemas eléctricos-electrónicos del vehículo utilizando las técnicas de reparación prescritas por los fabricantes.

• Las salidas laborales a las que puedes acceder tras cursar esta opción se centran en los siguientes ámbitos: *Electricista de vehículos. *Electricista electrónico de mantenimiento y reparación en automoción. *Mecánico/a de automóviles. *Electricista de automóviles. *Electromecánico/a de automóviles. *Mecánico/a de motores y sus sistemas auxiliares.

dio (Formación Profesional) dentro de la familia de Electricidad y Electrónica. Esta titulación permite realizar el montaje y mantenimiento de instalaciones de telecomunicaciones y audiovisuales, instalaciones de radiocomunicaciones e instalaciones domóticas, aplicando normativa y reglamentación vigente, protocolos de calidad, seguridad y riesgos laborales, asegurando su funcionalidad y respeto al medio ambiente. lación destacan: Infraestructuras comunes de telecomunicación en viviendas y edificios; Instalaciones domóticas; Electrónica aplicada; Equipos microinformáticos; Infraestructuras de redes de datos y sistemas de telefonía; Instalaciones eléctricas básicas; Instalaciones de megafonía y sonorización; Circuito cerrado de televisión y seguridad electrónica; Instalaciones de radiocomunicaciones; Formación y orientación laboral; Empresa e iniciativa emprendedora; Formación en centros de trabajo.

• Las habilidades que se aprenden en esta titulación son acopiar los recursos y medios para acometer la ejecución del montaje o mantenimiento de las instalaciones y equipos; replantear la instalación de acuerdo a la documentación técnica, resolviendo los problemas de su competencia e informando de otras contingencias, para asegurar la viabilidad del montaje; montar o ampliar equipos informáticos y periféricos, configurándolos, asegurando y verificando su funcionamiento, en condiciones de calidad y seguridad o instalar y configurar software base, sistemas operativos y aplicaciones asegurando y verificando su funcionamiento, en condiciones de calidad y seguridad.

• Las salidas laborales a las que puedes acceder tras cursar esta opción se centran en los siguientes ámbitos: *Instalador/a de telecomunicaciones en edificios de viviendas. *Instalador/a de antenas. *Instalador/a de seguridad. *Técnico/a en redes locales y telemática. Unidad 8. Investigación, desarrollo e innovación 197

Anexo Proyecto de investigación ◗ Información teórica del proyecto de investigación ◗ Etapas de una investigación experimental ◗ Redacción y presentación del proyecto de investigación

Anexo 199

Anexo 1. Información teórica del proyecto de investigación

4. Participar en trabajos de grupo adoptando un comportamiento constructivo, responsable y solidario.

1.1. Objetivos A través de la elaboración y desarrollo de un proyecto de investigación ponemos en práctica los contenidos que hemos estudiado a lo largo de este curso. Este proyecto de investigación nos sumergirá por completo en la forma general de trabajo dentro del ámbito científico. Para ser más realista con la metodología científica, es necesario que el trabajo se realice en grupos de varios alumnos. De esta manera, se compartirán y contrastarán ideas que ayudarán durante el transcurso de nuestra investigación y se fomentará el trabajo en equipo. En cualquier proyecto de investigación se pretenden alcanzar los siguientes objetivos: 1. Emplear las destrezas y habilidades propias del trabajo científico. 2. Plantear, elaborar y resolver hipótesis a través de la búsqueda, experimentación y tratamiento de la información. El método científico Planteamiento de problemas

1.ª Etapa: observación

Formulación de hipótesis

2.ª Etapa: Formulación de hipótesis

Diseño de experimentos para comprobación de las hipótesis

3.ª Etapa: experimentación – control de variables

¿Hipótesis comprobada?

4.ª Etapa: Análisis de resultados

Sí

3. Interpretar, expresar y representar hechos, conceptos y procesos del mundo científico.

Leyes y teorías

200 Anexo. Proyecto de investigación

5.ª Etapa: Conclusiones

5. Presentar y defender con argumentos el proyecto de investigación desarrollado.

1.2. ¿Qué tema de investigación elegir? Antes de comenzar una investigación, se debe plantear el problema científico que se quiere estudiar. Existen ocasiones en las que el problema científico ya presenta una respuesta. No obstante, dicha respuesta puede no convencer a ciertos investigadores que buscan otra respuesta nueva y más convincente. El problema científico puede surgir como una cuestión personal mediante la reflexión o la imaginación. En ocasiones, se nos plantea al leer un artículo que despierta nuestro interés. Otras veces nos encontramos con cuestiones científicas en los propios diálogos con compañeros, familiares o amigos. A la hora de elegir un tema de investigación, hay que tener en cuenta varias cuestiones fundamentales: 1. ¿Se le puede aplicar el método científico? 2. ¿Existe ya un proyecto de investigación sobre este tema? 3. ¿Soy capaz de investigar sobre dicho tema? 4. ¿Está dentro de mi presupuesto económico su desarrollo? 5. ¿Me da tiempo a realizar dicha investigación? 6. ¿Es original, interesante y útil lo que voy a investigar? 7. ¿Tengo el material necesario? 8. ¿Podré publicar mi proyecto de investigación?

1.3. Las fuentes de la investigación Con el fin de obtener los datos necesarios para nuestra investigación recurrimos a distintas fuentes de información. Dichas fuentes de información pueden clasificarse según diversos criterios como:

g Su formato: si son datos escritos, audiovisuales o artísticos.

g Su origen: si son datos de primera mano (originales)

o de segunda mano (cuando entre medias hay una interpretación de un tercero).

Anexo 1.4. Tipos de investigación Podemos distinguir diferentes tipos de investigación en función de la información utilizada y del entorno en el cual se lleva a cabo la investigación en sí. Un proyecto de estas características puede comprender diferentes tipos de investigación:

g Bibliográfica:

son aquellas en las que las fuentes utilizadas son documentos escritos o digitales, antiguos o nuevos, incluso originales. Consiste en la revisión de dichos documentos para conocer información de nuestra investigación. Esta información se obtiene en bibliotecas, archivos, registros, Internet, etc.

g Experimental:

son aquellas en las que las fuentes utilizadas son obtenidas a través de la observación y experimentación. Según el contexto donde se lleve a cabo la experimentación, podemos distinguir los siguientes tipos: – De campo: los datos se obtienen mediante el estudio del fenómeno en su estado natural. Se pretende conseguir una situación lo más real posible. Es la observación de forma rigurosa y sistemática de fenómenos naturales. La observación, recogida de datos, mediciones y muestreo se llevan a cabo en el contexto de estudio. – De laboratorio: los datos se obtienen por experimentación en un ambiente cerrado (laboratorio) que no posee las características propias del ambiente natural. Se realizan ensayos, observaciones y mediciones de forma controlada dentro del laboratorio.

g Nivel explicativo: es aquel que busca la relación cau-

sal. No solo describe el fenómeno sino que busca el porqué del mismo mediante el establecimiento de diseños experimentales y no experimentales.

g Nivel predecible: es aquel que busca predecir fenó-

menos o hechos basándose en resultados obtenidos anteriormente.

Independientemente del nivel, tipo y fuente de investigación que se utilice, todo proyecto de investigación debe estar regido por un enfoque interdisciplinar. Para poder explicar un fenómeno es necesario la utilización de conocimientos de diferentes ramas científicas como matemáticas, física, química, biología, informática, etc.

Sabías que...?

El Proyecto Genoma Humano (PGH) está considerado como uno de los mayores proyectos de investigación de la historia. Este proyecto se inició en 1990, con la colaboración de universidades y centros de investigación de los Estados Unidos, Gran Bretaña, Canadá, España y Nueva Zelanda. En 2003, dos años antes de lo estimado, el Proyecto Genoma Humano publicó la secuencia genética completa en diversas revistas científicas (Nature, Science, etc.) Este proyecto nos ha permitido obtener información acerca de la estructura genética del ser humano. A partir de esta investigación se han generado diferentes e interesantes proyectos como por ejemplo el Proyecto Proteoma Humano, que busca conocer el funcionamiento y la acción de cada proteína de nuestro organismo.

1.5. Nivel de investigación Teniendo en cuenta el nivel de conocimiento que se desea alcanzar, podemos considerar cuatro niveles distintos de profundidad:

g Nivel

exploratorio: se utiliza en temas que todavía no han sido abordados o no han sido suficientemente investigados. Este tipo de investigación es el primer acercamiento científico y sus resultados son una explicación superficial del fenómeno.

g Nivel descriptivo: consiste en la descripción de todos

los componentes principales de un fenómeno sin llegar a indagar en sus causas. Anexo. Proyecto de investigación 201

Anexo del estudio: consiste en concretar los 2. Etapas de una investigación experimental g Restricción posibles obstáculos que pudieran presentarse a lo A la hora de realizar un correcto proyecto de investigación, debemos establecer diferentes etapas en su desarrollo:

g Elección del tema de estudio tras el cual nos planteamos el problema que vamos a investigar.

g Recopilación

de información sobre el tema de estudio y observación del fenómeno que queremos estudiar.

g Elaboración de una hipótesis para justificar el fenómeno y pronóstico de diferentes consecuencias en caso de que la hipótesis sea correcta.

g Desarrollo de un proceso de experimentación, con diseño y realización de ensayos de forma controlada.

g Recogida, clasificación y representación de resultados obtenidos en la experimentación.

g Análisis de los resultados y establecimiento de conclusiones, que determine la veracidad o falsedad de la hipótesis.

2.1. Planteamiento del problema Como hemos visto anteriormente, el inicio de un proyecto de investigación consiste en determinar qué vamos a investigar. A la hora de plantearnos la temática de estudio, debemos precisar los siguientes aspectos:

g Planteamiento y formulación del problema: se basa

en la descripción amplia de la situación objeto de estudio ubicándola en un contexto. A continuación, se elaboran una o varias preguntas que presenta con claridad el problema y que marcarán el inicio de la investigación.

g Definición

de objetivos: este aspecto establece de forma clara y concisa las metas que establece el investigador con respecto a la temática que se desea indagar y conocer. Responde a la pregunta “¿qué se pretende obtener con la investigación?”. Pueden fijarse unos objetivos generales que deriven en unos objetivos específicos.

g Justificación de la investigación: donde se pretende

concretar las razones por las cuales se procede a la investigación. Responde a la pregunta “¿para qué se realiza la investigación?”.

202 Anexo. Proyecto de investigación

largo de la investigación. De esta manera, se puede delimitar el objeto de estudio para llevar a cabo un estudio riguroso.

2.2. Observación La observación es una técnica para recolectar datos sobre la temática científica que se está investigando. A través de la observación nos familiarizamos, describimos y analizamos el objeto de estudio, con la finalidad de elaborar una hipótesis relacionada con los conocimientos previos. Antes de la observación, se debe diseñar una tabla de recogida de datos donde se establezcan los factores susceptibles de ser estudiados en el fenómeno observado. Estos factores se denominan variables y son una serie de características del objeto estudiado capaces de adquirir diversos valores y cuya variación debe ser registrada.

2.3. Hipótesis La hipótesis es una proposición que se enuncia para dar una respuesta racional al problema planteado. La veracidad de la hipótesis depende de los resultados obtenidos experimentalmente en la investigación. La formulación de hipótesis es fundamental en aquellos proyectos de investigación de nivel explicativo donde se busca la relación causal. En los proyectos exploratorios y descriptivos generalmente no se suelen plantear hipótesis. Para la formulación de la hipótesis deben cumplirse tres requisitos básicos:

g Debe redactarse de manera precisa, utilizando tér-

minos claros y específicos que no den lugar a múltiples interpretaciones.

g Debe ser susceptible de comprobación: es necesario

que se pueda verificar empíricamente. En caso contrario, la hipótesis carece de validez y se trasforma en una opinión. expresar las variables contenidas en el problema: al formular la hipótesis debe hacer referencia a los factores sometidos a estudio, llamados también variables.

g Debe

Anexo 2.4. Metodología La metodología del proyecto consiste en el plan de trabajo que se va a desarrollar durante la investigación para dar respuesta al problema planteado. En este plan de trabajo se incluyen los diferentes tipos, técnicas y procedimientos de estudio utilizados para realizar la indagación. Igualmente, se han de tener en cuenta otros factores como la muestra de estudio, el tiempo de duración y los materiales e instrumentos necesarios. El diseño de investigación es la estrategia durante el estudio del fenómeno para responder al problema planteado. Durante el diseño de investigación se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

g Variables: son los factores susceptibles de cambiar y que deben ser determinados desde el inicio de la investigación. Las variables serán el objeto de estudio y podemos clasificarlas en: dependientes (varían en función de otras variables), independientes (su valor es fijado por el investigador) o intervinientes (su valor afecta al resultado esperado). g Experimento control: con el que se pretende preve-

nir y neutralizar cualquier efecto producido por factores incontrolables. Una vez trasformadas las variables dependientes y los resultados sean medidos y observados en las variables independientes, deberán ser evaluados con respecto al experimento control.

g Población

y muestra: la población se refiere al conjunto para el cual serán válidos los resultados obtenidos en la investigación. La muestra es un subconjunto representativo de la población para realizar el estudio. Existen diferentes tipos de muestra: al azar (de forma arbitraria según un criterio establecido), estratificada (dividiendo la población en subconjuntos según unas características comunes) o casual (de forma aleatoria sin ningún tipo de criterio establecido). Este aspecto no se tiene en cuenta en las investigaciones bibliográficas.

gida de información puede hacerse por observación directa, encuesta (a través de entrevista o cuestionario), análisis de documentos, análisis de contenido, experimentación, etc. Los instrumentos que se utilizan comúnmente para recoger y almacenar la información son fichas, cuestionarios, entrevistas, escalas, etc. Los datos deben ser obtenidos y recogidos con rigurosidad y objetividad. Para ello, hay que tener en cuenta la capacidad del instrumento de reproducir un resultado de forma consistente así como para medir el fenómeno estudiado.

2.6. Análisis de resultados y conclusiones Una vez obtenidos los datos, estos deben ser clasificados, registrados, tabulados y codificados para su representación gráfica e interpretación matemática. Para el análisis e interpretación de los datos se pueden utilizar dos tipos de técnicas:

g Técnicas lógicas: inducción, deducción, síntesis, etc. g Técnicas estadísticas: descriptivas o inferenciales. En el caso de las técnicas estadísticas, se recomienda la utilización de un software específico para el análisis e interpretación de los datos. De esta manera, se ahorra tiempo, mejora el tratamiento de los datos y evita interpretaciones subjetivas. Finalmente, la conclusión debe ser redactada en función de la hipótesis inicial y de los valores de las variables utilizadas. La conclusión debe ser clara y directa, verificando o negando la hipótesis planteada.

g Reproducibilidad:

deben diseñarse unos experimentos que puedan ser repetidos en las mismas circunstancias tantas veces como sea necesario para verificación de los resultados.

2.5. Recogida y tratamiento de datos Las técnicas de recogida de datos son las diferentes formas y medidas de obtener la información. Esta recoAnexo. Proyecto de investigación 203

Anexo 3. Redacción y presentación del proyecto de investigación

La divulgación del trabajo de investigación es fundamental para que la sociedad científica conozca los logros obtenidos gracias al proyecto. Este conocimiento obtenido puede ser de gran utilidad en otros proyectos de investigación que se estén realizando en otros lugares del mundo. A la hora de divulgar el trabajo y sus resultados, podemos distinguir tres formas:

g Nivel académico: mediante la enseñanza en colegios, institutos, universidades, etc.

g Nivel privado: a través de publicaciones en revistas científicas, seminarios, congresos, etc.

g Nivel

público: mediante los medios de comunicación, Internet, conferencias, etc.

La forma de presentación del trabajo de investigación dependerá en gran medida del medio de divulgación que vayamos a utilizar. Por ejemplo, una presentación oral o visual en congresos, conferencias, etc. A continuación, vamos a especificar algunas recomendaciones para cada variante.

3.1. Informe escrito El informe escrito es un documento en el que se encuentra todo el trabajo de investigación, desde su inicio hasta los resultados obtenidos. A la hora de escribir un buen informe es necesario ser meticulosos y concisos. Un buen informe escrito debe incluir las siguientes partes:

g Título del trabajo: se escribirá el título del informe

en letras mayúsculas, centrado en la página y con un tamaño de letra de 16.

g Autores del trabajo: los apellidos

y el nombre, separados por comas, de cada uno de los responsables deberá aparecer en primer lugar.

g Centro de enseñanza: se indicará el nombre y dirección del centro de enseñanza donde se planteó el trabajo de investigación.

g Introducción o prólogo: se indicará un breve resumen sobre el tema de investigación y las causas que lo han originado. Se contextualizará el trabajo así como

204 Anexo. Proyecto de investigación

los objetivos que se pretenden alcanzar al final del proyecto de investigación. Aquí se incluirá la hipótesis que se plantea en nuestro trabajo.

g Instrumentos y metodología: aquí haremos referen-

cia a los procedimientos experimentales, así como al instrumental utilizado a lo largo de todo el proyecto. Es donde se explica el “cómo” pretendemos elaborar nuestro trabajo de investigación. Pueden realizarse esquemas o dibujos para mejorar la comprensión del desarrollo.

g Resumen: se realiza una breve descripción de cómo hemos llevado a cabo dicha metodología.

g Resultados y discusión: tras los resultados obteni-

dos, estos deben ser organizados mediante tablas, gráficas, etc. Con estos formatos gráficos estableceremos un análisis y la conclusión de los resultados obtenidos. Gracias a estos análisis y conclusiones se pueden formular diferentes cuestiones o comentarios para nuevas investigaciones o trabajos.

g Referencias: aquí recogeremos la bibliografía impresa

o digital consultada. Se debe citar a todos los autores o fuentes de las que se hayan tomado información.

Sabías que...?

A lo largo de la historia, algunas revistas de divulgación científica han discriminado en ocasiones diferentes proyectos de investigación en función del género del investigador. Los trabajos de la bióloga Barbara McClintock no fueron tomados en cuenta en su momento; 30 años más tarde se le otorgó el Premio Nobel por su excepcional e increíble teoría de los genes saltarines. A la biofísica y cristalógrafa Rosalind Franklin no se le publicaron sus estudios sobre la estructura del ADN mediante imágenes tomadas con rayos X. A los pocos años, a los científicos Watson y Crick sí se les publicaron sus trabajos sobre la estructura del ADN, concediéndoseles el Premio Nobel.

Anexo g Agradecimientos:

en este apartado mostraremos nuestro agradecimiento a aquellas instituciones o personas que nos hayan ayudado en el transcurso del trabajo realizado.

Este informe escrito se puede hacer público en revistas divulgativas de carácter científico, páginas de divulgación científica de Internet, etc. Es recomendable el uso de formatos pdf para evitar posibles cambios del formato de nuestro proyecto.

3.2. Presentación oral A la hora de dar a conocer nuestro proyecto mediante una presentación oral, es necesaria la elaboración de diapositivas multimedia que permitan exponer y mostrar de manera atractiva nuestra labor. La forma más común es la realización de una presentación a través de diapositivas con el software adecuado. En dichas diapositivas se presentarán de forma resumida o esquematizada los apartados incluidos en el informe escrito. Una vez realizadas las diapositivas, es importante seguir una serie de recomendaciones a tener en cuenta antes de realizar una presentación oral.

g No

colocar más de 6 líneas por diapositiva y un máximo de 7 palabras por línea.

g Letras de tamaño mayor de 24 puntos salvo para el título que debe ser mayor de 34. Se utilizarán mayúsculas para el título y minúsculas para el resto en cada diapositiva.

g Utilizar tipografías de letras sencillas (Times New

Roman, Arial, Tahoma, etc.). Debe usarse un color de letra que contraste con el fondo (fondo claro con letra oscura o fondo oscuro con letra clara).

g Usar

alguna imagen o gráfica como acompañamiento de la diapositiva para la mejora de la comprensión. No se deben saturar las diapositivas con muchas imágenes o gráficas porque obtendríamos un efecto contrario al deseado.

g Probar previamente la presentación con el equipo

informático que vayamos a usar. De esta manera, evitaremos que haya incompatibilidades de formatos.

g Ensayar varias exposiciones con anterioridad. Uti-

liza un guion previo donde se incluyan expresiones sencillas. De esta manera, se coge confianza, se con-

trola el tiempo de exposición y se mantiene la atención del público.

g No

se debe alargar el tiempo de exposición. De forma general, se establece que una buena exposición de los resultados puede durar unos 10 minutos, pero no más en la medida de lo posible.

g Evitar los nervios e improvisaciones. Se debe utilizar un tono de voz alto y tranquilo. Emplea de forma adecuada el lenguaje corporal: mueve las manos para reforzar tu exposición (señalando, apuntando, comparando, etc.), desplázate por el estrado, etc.

3.3. Elaboración de un panel expositivo En ocasiones, los trabajos de investigación pueden ser exhibidos en congresos científicos, ferias de la ciencia u otros eventos científicos. Para ello, se requiere la elaboración de un panel expositivo donde queden recogidos todos los elementos más importantes del informe escrito. Para crear un panel expositivo es necesario un software adecuado. Consiste en crear una única diapositiva pero con un tamaño muy grande donde podremos distinguir:

g Cabecera: en ella figurarán el título, autores y centro de estudio.

g Cuerpo central: donde se hará referencia a la intro-

ducción, objetivos, materiales, métodos, resultados y conclusiones.

g Pie: aquí detallaremos la bibliografía y los agradecimientos.

Las dimensiones aconsejables para el panel son 70 cm (ancho) x 100 cm (alto). La orientación del cartel expositivo debe ser vertical. El tamaño de la letra debe ser: título 72 puntos, autores 37 puntos y resto de textos 32 puntos. Se debe insertar algún gráfico o imagen que llame la atención pero sin abusar de ellos para evitar la dispersión. El orden de los apartados debe seguir la misma secuencia jerárquica establecida en el informe escrito. El panel expositivo es un valioso recurso utilizado en muchos congresos científicos y en numerosos sectores: política, comercio, ciencia, industria, etc. A la hora de su elaboración debemos hacerlo lo más atractivo visualmente que podamos. Anexo. Proyecto de investigación 205

Anexo Ejemplo de una investigación experimental. Mascarillas: ¿qué protección ofrecen y durante cuánto tiempo? 1. Planteamiento del problema

1.2. Delimitación del estudio

A finales del siglo XX e inicios del XXI, las mascarillas eran tan solo un utensilio que se asociaba a los quirófanos en los hospitales o a la cultura oriental para evitar la contaminación y el contagio de enfermedades. Sin embargo, debido a la reciente pandemia de Covid19, las mascarillas se han convertido en los últimos tiempos en un elemento de uso diario y obligatorio en muchos momentos en nuestras vidas.

Por una parte, para llevar a cabo nuestra investigación, la población de estudio será el alumnado entre 12 y 16 años de nuestro centro. Desde los cursos de 1.º de ESO hasta 4.º de ESO, se les realizará una encuesta estadística sobre el tipo de mascarilla que ha estado usando a lo largo de la pandemia de Covid19. Además, se les preguntará una serie de cuestiones sobre las diferentes protecciones que ofrecen cada una de las mascarillas disponibles en el mercado y si recomiendan unas u otras en diferentes situaciones de la vida diaria.

Debido a la diversidad de mascarillas disponibles en el mercado, se pueden plantear diversas cuestiones como, por ejemplo, qué mascarilla es mejor en cada situación, durante cuánto tiempo se debe tener la misma mascarilla, etc. La OMS (Organización Mundial de la Salud) recomienda principalmente el uso de mascarillas médicas o quirúrgicas en zonas con menor riesgo de contagio (zonas abiertas), y las mascarillas de tipo N95, FFP2 o FFP3 para aquellas zonas cerradas con mayor riesgo.

Por otra parte, elegiremos diferentes tipos de mascarilla como base para un estudio de investigación sobre su origen, composición y nivel de protección en función de diferentes experimentos.

1.3. Objetivos Generales

g Determinar

el conocimiento sobre los diferentes tipos de mascarillas, su uso y protección por parte de los adolescentes.

g Identificar

cuál ha sido la mascarilla más utilizada por los adolescentes.

g Determinar

el nivel de protección que ejerce cada una de las diferentes mascarillas.

g Valorar el conocimiento sobre las mascarillas, su uso y protección por parte del alumnado.

Específicos

g Determinar

la composición y propiedades de las diferentes gamas de mascarillas.

1.1. Formulación del problema Por todo ello, se decide realizar una investigación para resolver la siguiente cuestión: ¿conoce el alumnado los diferentes tipos de mascarillas y cuáles son más adecuadas en función del contexto? 206 Anexo. Proyecto de investigación

g Establecer las ventajas y/o desventajas del uso constante de un tipo de mascarilla.

g Concienciar sobre el uso adecuado de cada tipo de

mascarilla para combatir correctamente un posible futuro virus.

Anexo 2. Observación Antes del estudio sistemático, procederemos a consultar bibliografía actual sobre el origen, uso y protección de los diferentes tipos de mascarillas y sus conclusiones. Tras esto, y antes de realizar la recogida de datos, procederemos a una experiencia piloto con 10 estudiantes del centro. Se les preguntará qué tipo de mascarilla han estado utilizando y en qué contexto, si son conocedores de su uso adecuado, de sus riesgos, etc. Una vez recopilada la información sobre dichas mascarillas y los resultados de la experiencia piloto, podremos decidir las variables de la investigación, así como los aspectos más relevantes de la encuesta de forma sistemática y controlada.

3. Hipótesis Tras la información obtenida en el experimento piloto y tras consultar diferentes estudios sobre los usos y riesgos de los tipos de mascarilla, podemos elaborar la correspondiente hipótesis: la mayoría del alumnado de Educación Secundaria Obligatoria no conoce las ventajas y desventajas de emplear una tipología u otra de mascarillas en función del contexto físico en el que se encuentre.

4. Metodología

mente, varias veces a la semana, poco o nada); uso de los diferentes tipos de mascarillas (a diario, en sitios cerrados, en sitios abiertos, de manera indiferente); mascarilla más utilizada (tipo); momentos del día en los que no se usaba mascarilla (en casa, en el WC, en lugares abiertos sin nadie, algunas veces en público, con amigos, haciendo deporte, con familiares, durante el estudio) y beneficios y perjuicios de cada tipo de mascarilla. Experimento informativo

Para concienciar al alumnado de la diferente protección que nos proporciona un tipo de mascarilla frente a otra, se les propone el siguiente experimento. Se colocan diversas cabezas de maniquíes, cada una de ellas con un tipo de mascarilla (quirúrgicas, FFP2, de tela, con válvula, N95, etc.). Con un nebulizador y unas gafas medicinales, se va descargando un aerosol que se ilumine con radiación ultravioleta. Se le pregunta al alumnado su opinión sobre si nos va a proteger, cómo nos va a proteger y durante cuánto tiempo cada una de las mascarillas. Posteriormente, se les muestra lo que realmente sucede en cada caso. Para ello, estableceremos el experimento en una habitación oscura con una lámpara de radiación UVA. El montaje permanecerá durante todo un día para observar cada cierto tiempo el nivel de protección ejercido por cada mascarilla.

Para comprobar la hipótesis planteada, el plan de trabajo incluye los siguientes procedimientos.

g Diseñar y elaborar una encuesta estándar con cuestiones sobre el uso, hábito y conocimiento de las diferentes mascarillas.

g Encuestar a una muestra del alumnado entre 12 y 16 años de nuestro centro.

g Realizar un experimento gráfico sobre el compor-

tamiento de diferentes mascarillas al ser expuestas a aerosoles.

una hoja de cálculo programada para el análisis de los diferentes datos recogidos anteriormente.

g Utilizar

Variables

Sexo (hombre o mujer); edad (años); altura (m); peso (kg); cambio de mascarilla (cada ciertas horas, diariaAnexo. Proyecto de investigación 207

Anexo 5. Recogida y tratamiento de datos Tras realizar la encuesta y el experimento a 80 estudiantes de nuestro centro, la gran cantidad de información que obtengamos debe ser representada y analizada de manera adecuada. Cada una de las variables Edad aleatoria

Sexo

Altura

Problemas de salud

debe ser analizada en relación al resto de las variables. Para ello, se aconseja utilizar en la misma hoja de Excel una gráfica de barras, líneas o sectores, dependiendo de la variable que queramos analizar.

Uso de mascarilla

Tipo de mascarilla utilizada

Tiempo de uso de la mascarilla

Uso correcto de la mascarilla

Riesgos de la mascarilla en diferentes lugares

12 14 12 12 13 16 14 15 16 17

6. Análisis de resultados y conclusiones Si analizamos cada una de las variables de nuestro diseño experimental, podemos recoger posteriormente los resultados en una gráfica y especificar en ella las diversas conclusiones, por ejemplo:

g El uso adecuado de las mascarillas varía en chicos y chicas. El porcentaje de su uso correcto aumenta (o no) con la edad.

g Cuál

es el tipo de mascarilla más utilizada en los adolescentes.

g El porcentaje de estudiantes que se quitan las mascarillas cuando se encuentra en momentos de ocio, deporte o diversión.

g El porcentaje de estudiantes que piensa que la pro-

tección no varía en función del tiempo o cada cuánto tiempo cree que debe ser renovada una mascarilla.

g El porcentaje sobre las opiniones de los estudiantes

relacionado con los beneficios o molestias que provoca el uso de las mascarillas.

g El

porcentaje que modifica el tipo de mascarilla empleada en función del entorno en el que se encuentre.

208 Anexo. Proyecto de investigación

A modo de resumen, estableceremos las conclusiones correspondientes en función de los datos que hayamos obtenido en nuestro estudio (si los alumnos de edades comprendidas entre 12 y 16 años carecen de información, o no, relativa el uso de estos utensilios y las ventajas y desventajas que pueden ofrecer las diferentes mascarillas disponibles en el mercado).

7. Divulgación del proyecto Podemos dar a conocer nuestro proyecto de diferentes maneras:

g Informe

escrito: mediante este mismo trabajo, al que se añadirán diferentes estudios científicos sobre la temática.

g Presentación con diapositivas: se

pueden usar los datos recogidos en la investigación para realizar una serie de diapositivas (empleando alguna aplicación informática) y exposiciones al resto de la clase.

g Difusión a través de Internet: se puede recoger el estudio elaborado en la página web del centro.