Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente

Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Indago sobre los adelantos científicos y tecnológicos que han hecho posible la exploración del universo y de los seres vivos como parte de él.
El cultivo celular in vitro
Hasta hace poco, los métodos de reproducción celular eran exclusivamente los naturales.
Sin embargo, los avances tecnológicos –basados
en los conocimientos del funcionamiento celular– han desarrollado una
biotecnología de mucho
impacto: el cultivo de
tejidos, tanto vegetales
como animales.
Act ua lmente se
entiende por cultivo
celular el conjunto de
técnicas que permiten
la reproducción celular in vitro, es decir,
producida en el laboratorio por métodos experimentales, manteniendo al
máximo sus propiedades fisiológicas, bioquímicas y genéticas.
Cultivo de tejidos vegetales
La conservación ex situ de plantas, es decir,
fuera de su espacio natural, en jardines botánicos, bancos de semillas o laboratorios, se considera una de las herramientas más importantes
con que se cuenta para preservar la biodiversidad vegetal y hacer de las plantas un recurso
disponible para las futuras generaciones.
El cultivo de tejidos vegetales in vitro se realiza en un recipiente que contiene un nutriente
en estado coloidal o gelatinoso y las hormonas
necesarias para desarrollar una nueva planta.
Esta biotecnología se está desarrollando en
forma creciente y a escala global.
La materia prima de la biotecnología en
general son los sistemas biológicos y los orga32
nismos vivos o sus derivados. La técnica se
ha adelantado aprovechando una característica muy particular de las plantas, la totipotencialidad celular, que le permite a una célula
vegetal –o a una porción de
tejido vegetal– formar una
planta nueva bajo ciertas condiciones químicas y físicas dadas en
el cultivo artificial in
vitro. Así se obtiene la
reproducción rápida y
abundante de plantas
idénticas a la original.
Las plantas que inicialmente crecen sobre
gelatinas ricas en nutrientes, pero libres de virus y
bacterias, son trasplantadas a
suelo cuando han llegado a cierto
nivel de crecimiento. Esta técnica es muy
útil para la agricultura y para la preservación
de la vegetación. En la agricultura ha permitido
hacer reproducciones de plantas resistentes a
una enfermedad o fácilmente adaptables a condiciones climáticas adversas.
En la preservación de la vida silvestre, el cultivo de tejidos vegetales ha hecho que los jardines botánicos y los institutos de investigación en
las universidades propaguen en forma masiva
especies amenazadas de extinción y luego llevarlas al ambiente natural para plantarlas.
Cultivo de tejidos animales
El cultivo de tejidos animales es muy antiguo
y se inició con experimentos importantes a
comienzos del siglo XX. Las ranas y los pollos
Química
fueron los animales con los cuales se hicieron
los primeros adelantos.
La primera limitación para el establecimiento de cultivos era lograr un medio nutritivo adecuado. Thomas Burrows (1910) empleó
sangre de pollo para nutrir tejidos embrionarios
de pollo. Este medio se reveló mucho mejor que
los probados anteriormente, lo que le permitió
observar el crecimiento del tejido nervioso, el
corazón y la piel. Desde entonces, la investigación ha intentado hallar la mejor forma de cultivar tejidos o células aisladas en condiciones de
asepsia total.
El cultivo de tejidos animales ha tenido gran
utilidad en varios temas como los siguientes:
• El cultivo de virus para producir vacunas
antivirales.
• Investigación del cáncer.
• Producción de proteínas especiales.
• Mantenimiento y producción de tejidos para
trasplantarlos. Este procedimiento es muy
aplicado en medicina.
Comprensión de la lectura
1. Describe cuatro aplicaciones del cultivo
celular.
2. Menciona algunas ventajas y desventajas del
cultivo celular.
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tejidos?
Desarrollo de la conciencia
ecológica
Junto con los demás beneficios que promueve la
biotecnología –como la elaboración de productos y embalajes biodegradables– es importante
considerar los posibles efectos de riesgo en algunas aplicaciones. Por ejemplo, la utilización de
organismos modificados genéticamente puede
generar efectos indirectos; el desarrollo de plantas modificadas genéticamente para aumentar su tolerancia a pesticidas químicos podría
aumentar el uso de estas sustancias tóxicas y
de alguna manera promover la alteración de los
ciclos biogeoquímicos y el equilibrio biológico.
Comprensión de la lectura
1. ¿Cuál es la idea principal de la lectura?
2. Indaga sobre algunos productos caseros que
protegen el medio ambiente.
Industria
Aplicación de la especialización
celular
En biotecnología se aplica el conocimiento de
varias disciplinas y ciencias como biología, bioquímica, genética, virología, agronomía, ingeniería, química, medicina y veterinaria, entre
otras. Actualmente existe una variedad de técnicas derivadas de la investigación en biología
celular y molecular, las cuales pueden ser utilizadas en cualquier industria que utilice microorganismos o células vegetales y animales.
La especialización celular para formar tejidos,
órganos y sistemas tiene innumerables aplicaciones, como por ejemplo las siguientes:
•La agronomía se apoya en este tema para los
estudios de reproducción y desarrollo vegetal.
•La química farmacéutica descubre sustancias
que actúan sobre diferentes tipos de células o
medicamentos.
•La medicina, analiza tejidos para detectar irregularidades y hacer trasplantes, entre otros.
Desde que en 1978 se demostró que mediante
la modificación genética de E. coli se puede
obtener grandes cantidades de insulina
humana, y se han probado muchos fármacos y
vacunas.
Comprensión de la lectura
¿Cuál aplicación del cultivo de tejidos te parece
más interesante y por qué?
33
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Indago sobre los adelantos científicos y tecnológicos que han hecho posible
la construcción del conocimiento.
Aporte de la informática a la taxonomía
La historia de la clasificación de los seres vivos
puede dividirse en dos grandes etapas:
Taxonomía alfa, la primera o más antigua,
basada en el análisis de las características de
forma (externas e internas) de los organismos.
Fue por cientos de años la base de todas las clasificaciones. Se denomina alfa por la primera
letra del alfabeto griego.
Taxonomía omega, la taxonomía más actualizada, se generó a partir de los avances científicos en el conocimiento de la estructura celular y
química de los seres vivos. Los progresos tecnológicos en el diseño de aparatos de análisis permitieron que la taxonomía en el siglo XX pasara
a una segunda etapa de taxonomía experimental o taxonomía omega, última letra del alfabeto
griego, que además de replantear buena parte
de las clasificaciones, ha suministrado información valiosa para entender el proceso de la evolución de las especies sobre la Tierra.
Los estudios en el material genético que
compone el núcleo –base de la biología molecular– han generado una perspectiva más segura
para establecer afinidades entre los seres vivos.
• Citotaxonomía es una primera aproximación
hecha a partir de la citología, que estudia el
nivel celular, y particularmente desde
los cromosomas, cuyo número
y forma ayudan mucho para
resolver problemas en grupos donde se sospecha
46
que ha habido mezcla genética por reproducción sexual. En su desarrollo los logros
en microscopia fueron muy importantes.
• Análisis bioquímico durante la segunda mitad
del siglo XX, los avances tecnológicos en
análisis químico, que en un comienzo fueron usados para identificar las sustancias
que tenían efecto medicinal en las plantas, se convirtieron posteriormente en una
herramienta para la taxonomía.
El gran logro de este método fue el establecimiento de las secuencias de los aminoácidos que conforman las proteínas, que son
muy específicas para los seres vivos. Como
el orden en que se disponen los aminoácidos para formar una proteína está determinado por el ADN (ácido desoxirribonucleico)
del núcleo, cuanto mayor parecido presentaran dos individuos en sus proteínas, mayor
sería su parentesco genético y, por tanto,
evolutivo. Los estudios en la estructura de
las proteínas establecieron nuevas relaciones y diferencias que la morfología no había
mostrado; así, por ejemplo, se hizo evidente
que los conejos no estaban muy emparentados con los roedores (orden Rodentia) y fueron clasificados en un orden nuevo exclusivo
para ellos y sus parientes (orden Lagomorfa).
Los investigadores sabían que detrás de
todos los datos que confirmaban mayor o
menor parecido entre organismos se encontraba el código genético en el ADN, por lo
cual los esfuerzos investigativos se concentraron en él. Los adelantos han sido asombrosos y la quimiotaxonomía, que comenzó
Ecología
Diversidad de los seres vivos
con moléculas simples, ya llegó a la molécula
de la herencia y al código que existe en ella.
Este código ha sido llamado genoma, que
no es otra cosa que la información genética
o hereditaria contenida en los cromosomas
de un organismo, cuyo uso abre horizontes insospechados y seguramente vendrán
numerosas modificaciones para los sistemas
de clasificación.
Comprensión de la lectura
1. ¿Qué aportes brinda la biología celular a la
taxonomía?
2. ¿Cómo se manifiesta la dinámica de la ciencia en el tema de taxonomía?
3. ¿Qué relaciones se pueden establecer entre
la taxonomía omega y los conocimientos de
la evolución de los seres vivos?
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Explora
en internet
Amplía tu información en las siguientes páginas:
http://www.biotaneotropica.cria.org.br/v8n2/pt/,
investigaciones en taxonomía.
http://doteine.uc3m.es/tesauros/biologia/index.
php?tema=27, tesauro de la biología sistemática.
El creciente interés general por la protección y
conservación del medio ambiente necesita reconocer la diversidad de seres vivos en un ecosistema determinado. Para ello, la taxonomía junto
con la ecología de poblaciones, brinda todo el
apoyo necesario para hacer inventarios de la
biodiversidad y su material genético.
Número de especies conocidas
Todos los
organismos:
1.413.000
Insectos
751.000
Otros
animales
281.000
Virus
1.000
Protozoos
30.800
Plantas
superiores
248.000
Monera 4.800
(bacterias y otras
similares)
Algas
26.900
Hongos
69.000
Figura 2.8. Cifras de especies conocidas actualmente.
Comprensión de la lectura
1. Describe brevemente cuál es la importancia
de la taxonomía en los estudios de ecología.
2. Con base en la figura 2.9, escribe al menos
tres ideas que se puedan inferir.
Biología molecular
Análisis molecular vs.
análisis morfológico
Los pioneros en el uso del análisis molecular
para la clasificación de las especies encontraron
algunos problemas similares a los presentados
en la clasificación de las especies con base en los
datos morfológicos. El primer problema es que
existen tantos datos moleculares como datos
morfológicos, y esta amplitud de información no
siempre es fácil de interpretar.
Comprensión de la lectura
Selecciona una especie e indaga aspectos que
determinen su clasificación. Prepara un informe
y haz una cartelera para compartir con el grupo.
47
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Indago sobre los adelantos científicos y tecnológicos que han hecho posible la preservación de los alimentos.
• Relaciono la dieta de algunas comunidades humanas con los recursos disponibles y determino si es balanceada.
Avances en la conservación de los alimentos
Desde que el ser humano comenzó
a procesar los alimentos aparecieron técnicas para preservar y
para cocinar. Muchas de estas
técnicas se han transmitido
de generación en generación,
entrando a formar parte de la
cultura de los pueblos.
Pero los avances en los
estudios en química, nutrición,
microbiología y procesos físicos
sobre las sustancias han dado lugar
a un conocimiento con fundamentos científicos, llamado tecnología de los alimentos,
que se dedica a estudiar y garantizar la calidad
microbiológica, física y química de los productos alimenticios en todas las etapas de elaboración (proceso, empaque y embarque), así
como durante el proceso de cocción. Este nuevo
campo, que actualmente ha llegado al nivel de
carrera profesional como Ingeniería de Alimentos, busca desarrollar nuevos productos
tanto para humanos como para animales (concentrado) mediante la aplicación de novedosas
tecnologías y la utilización de sustancias que
tradicionalmente se han usado y de las nuevas
que se han encontrado.
Las especificaciones respecto a contenido,
fecha de vencimiento, advertencias sobre su consumo y demás información que se encuentra en
los empaques son parte de las normas que esta
misma tecnología ha creado y que son de obligatorio cumplimiento para los fabricantes.
Conservación de alimentos
Conservar los alimentos consiste en bloquear la
acción de los agentes (microorganismos o enzi66
mas) que pueden alterar sus características originarias (aspecto, olor y
sabor). Estos agentes pueden ser
ajenos a los alimentos (microorganismos del entorno como
bacterias, mohos y levaduras)
o estar en su interior, como las
enzimas naturales presentes
en ellos.
Comprensión de la lectura
1. Según la lectura ¿qué controles se
deben hacer para conservar alimentos?
2. ¿Qué información ofrecen los empaques de
alimentos que son importantes para el consumo seguro?
Analiza el impacto
social y ambiental
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Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Reconozco la aplicación de la tecnología para solucionar problemas de salud.
La tecnología brinda soluciones
a los problemas de salud
En los últimos tiempos han sido asombrosos
los avances científicos y tecnológicos tanto en
el conocimiento del proceso respiratorio, como
en el desarrollo de herramientas para establecer el estado del ambiente y del
sistema respiratorio, y para
prestar terapias eficaces en
caso de enfermedad.
En primer lugar,
los avances en la protección del sistema
respiratorio hacen
que enfer medades mortales como
la tuberculosis y
la neumonía sean
fácilmente controlables, mediante el
empleo de v ac u n a s
cont ra los nu merosos
tipos de virus productores
de la gripa, y contra las bacterias.
Para quienes ya están afectados por enfermedades respiratorias, se han diseñado numerosos equipos para prestar ayuda y hacer
fisioterapia de la respiración, un conjunto de
técnicas terapéuticas de tipo físico empleadas
en el tratamiento de ciertas enfermedades.
En segundo lugar, la tecnología ha provisto
a las entidades del Gobierno y de la salud de
instrumental que les permite monitorear la
concentración de gases en la atmósfera y establecer normas para las fábricas y para los automotores. Con estos equipos es posible, detectar
82
industrias y automotores que contaminan la
atmósfera.
Otro tema que también hay que mencionar
como problema de salud pública es el tabaquismo. Fumar cigarrillos o tabacos se considera hoy día como
un peligro grave para la
salud de quien lo hace y
de quienes están a su
lado. Fumar es causa
de varios problemas
respiratorios serios
y es un determinante de la hipertensión (aumento
anormal de la presión de la sangre en
las arterias) y de las
enfermedades del corazón. Fumar daña los cilios
que cubren los bronquios y
los bronquiolos. Cuando estos
cilios se dañan, el moco, el polvo y las
partículas de humo no se expulsan de los pulmones de manera normal.
Cuando los mecanismos de expulsión de
sustancias ya se han dañado o debilitado, las
numerosas sustancias químicas que entran con
el humo del cigarrillo se quedan en los pulmones y causan irritación. Si esta irritación dura
mucho tiempo, el daño puede ser permanente.
Existen dos consecuencias de la acumulación de sustancias tóxicas: una es la generación
de tumores cancerígenos en el tejido pulmonar,
y la otra es una enfermedad denominada enfi-
sema, que afecta principalmente los alvéolos. En
las etapas iniciales de esta enfermedad se dañan
las fibras elásticas de las paredes de los alvéolos,
las cuales ayudan a sacar el aire de los pulmones
durante la exhalación. Si se dañan estas fibras,
los alvéolos no se vacían totalmente durante la
exhalación, y se necesita entonces un esfuerzo
adicional para sacar el aire de los pulmones.
En las últimas etapas del enfisema se destruyen partes de las paredes de los alvéolos, se
retiene agua y se reduce la superficie alveolar
para intercambiar oxígeno. Se presenta entonces hipoxia, porque la sangre recibe poco oxígeno y es necesario recurrir a tanques de aire
enriquecido con este gas para que el cuerpo
reciba un poco más de este elemento vital para
la vida.
Comprensión de la lectura
Analiza el problema del tabaquismo y las normas que se han impuesto en los sitios públicos
sobre la costumbre de fumar.
Analiza el impacto
social y ambiental
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Bioquímica
Actividades humanas
La respiración tiene, como uno de los temas fundamentales de la biología, numerosas conexiones con los campos de la tecnología y de las
actividades humanas. Algunas de ellas están
relacionadas con las siguientes actividades:
• La actividad deportiva y el trabajo de los
entrenadores, quienes tienen que tener en
cuenta la disponibilidad de energía para el
atleta.
• La industria de la microbiología, que utiliza un tipo especial de respiración denominado fermentación, en donde además de
los productos ya conocidos como el agua
y el dióxido de carbono, se producen otras
sustancias de importancia industrial. Así se
obtiene el alcohol y el vinagre, entre muchos
más.
• Los procesos de descontaminación de las
aguas, por cuanto ellos están asociados a
la actividad respiratoria de microorganismos
que pueden degradar los contaminantes.
• En el campo de la música la respiración es
un factor determinante a la hora de cantar o
de ejecutar instrumentos de viento. Cuando
se canta, la proyección del sonido debe ir
acompañado del aire para que el sonido
tenga una buena percepción, sin que esto
afecte la garganta del cantante. Para eso
existen varias clases de respiración, de las
cuales la más usada es la respiración abdominal o diafragmática, que es mediante la
cual se puede inspirar la mayor cantidad de
aire posible. Para aplicarla se debe controlar
la respiración abdominal y expulsar el aire
con fuerza de expiración, introduciéndole
sonido y haciendo coordinación fono-respiratoria.
Comprensión de la lectura
De acuerdo con la lectura y tus propias palabras, describe la importancia de la respiración
en los procesos biológicos.
83
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Analizo las ventajas y desventajas del uso de algunas tecnologías
para enriquecer los suelos.
Tecnologías para enriquecer
las características del suelo
Un suelo en buenas condiciones es esencial
para alcanzar una cosecha provechosa. Para
lograrlo, requiere que tenga los nutrientes necesarios para que las plantas puedan crecer y ser
productivas. Las plantas necesitan macronutrientes como: nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K), calcio (Ca), magnesio (Mg), azufre (S),
y micronutrientes como: hierro (Fe), cinc (Zn),
manganeso (Mn), boro (B), cobre (Cu), molibdeno (Mo) y cloro (Cl). Cuando hay carencia de
ellos en el suelo se manifiestan diversos síntomas como hojas amarillas, menor crecimiento,
escasez de flores, deformación de frutos, etc.
¿Cómo se maneja la fertilidad del suelo?
Un suelo pobre puede llegar a ser muy productivo si se maneja con el suficiente cuidado.
Abonos como el compost y la turba ayudan a
mejorar la estructura del suelo, y los fertilizantes contribuyen a mejorar la productividad.
Compost: se compone de desechos orgánicos como hojas y pasto cortado, sobrantes de
verduras, hierbas, etcétera. Estos elementos se
alternan con tierra y se comprimen.
Fertilizantes: los fertilizantes incluyen
principalmente K, N y P, que se aplican un poco
antes de la plantación para que
las plantas los aprovechen de la mejor
forma.
Abono verde: Se puede preparar con legumbres en un proceso similar al del compost.
Capa de hierba: sirve para proteger el suelo
de la erosión. La hierba se dispersa sobre el
suelo en una capa de seis centímetros alrededor
de la planta.
Debido al impacto ambiental de la agricultura masiva y los investigadores, agricultores y
ambientalistas en general han propuesto cambios en la agricultura convencional por la llamada agroecología, que incluye alternativas
más amigables con el medio ambiente como
la agricultura natural, orgánica y la permacultura.
Comprensión de la lectura
1. ¿Qué macronutrientes requieren las plantas
para lograr un buen crecimiento?
2. ¿Cómo se pueden mejorar las condiciones de
un suelo pobre?
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108
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Indago sobre los adelantos científicos y tecnológicos que han hecho
posible la exploración del universo.
Investigaciones sobre el clima de la Tierra
llo de la sociedad y de los ecosistemas
La reciente ciencia de la climatolo‑
tal y como los conocemos hoy. Pero
gía (estudio del clima) se dedica
ahora el calentamiento se acea estudiar el pasado y a obserlera y existe mucho desconcierto
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en la comunidad científica porlos cambios climáticos que
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científicos utilizan una varieestudiar
para comprender estos
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datos que recogen información en
siguientes:
muchas partes del mundo.
• Testigos de hielo en forma ci‑
líndrica: se obtienen al perFigura 6.13. Testigos de extraído en la Antártica. Comprensión de la lectura
forar los casquetes polares
1. ¿Qué estudia la climatología?
a grandes profundidades. Algunas de estas
2. Menciona dos estratégias que utilizan los
muestras corresponden a capas de hielo que
científicos para obtener información del
se formaron hace más de 900.000 años y
pasado climático.
pueden brindar información sobre el clima y
la atmósfera en aquella época.
social y ambiental
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123
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Identifico diferentes aplicaciones de la electricidad estática en procesos
industriales.
Aplicaciones de la electricidad estática
Salida
de gas limpio
Flujo de gas
y polvo
Figura 7.19. Diagrama del funcionamiento de un precipitador electrostático.
Xerografía
Las máquinas de copiado utilizan la electricidad estática para llevar a cabo el proceso de
copiado electrostático.
Al colocar en la cámara de fotocopiado el
material que se va a fotocopiar, éste es sometido a
la acción de un haz de luz. Cuando la luz es reflejada por la imagen del original produce una copia
invisible de cargas positivas en el rodillo de la fotocopiadora. La “tinta” o pigmento (un polvo fino
de color negro) contiene partículas de carbono y
gotas de plástico que son atraídas hacia el cilindro para producir una imagen visible. Un rodillo,
al enrollar el papel de la cámara de suministro, lo
carga eléctricamente y el cilindro transfiere el pigmento al papel, cargado negativamente.
Luego, el papel con el pigmento pasa por
pequeños rodillos calientes que permanentemente funden y fijan la imagen.
fracción sólida de una corriente o flujo de gas y
polvo, dirigiendo las partículas hacia las placas de
un colector. Las partículas se cargan mediante el
choque con iones gaseosos creados por la ionización del aire que se produce entre los electrodos.
Tras ser cargadas, las partículas siguen las líneas
de campo producidas por el alto voltaje hasta la
superficie del electrodo colector. Las partículas
deben ser eliminadas de las placas y recolectadas en una tolva, evitando que se reencaucen en
la corriente gaseosa. Este aparato también se utiliza para descontaminar de partículas sólidas los
gases de combustión emitidos por algunos procesos industriales, reduciendo de este modo la
contaminación del aire. En especial es útil en centrales carboeléctricas y en operaciones industriales que generan grandes cantidades de humo. Los
sistemas actuales son capaces de eliminar más del
99% del peso de la ceniza y el polvo del humo.
Precipitador electrostático
El precipitador electrostático es un dispositivo
utilizado para la descontaminación del aire. Utiliza las fuerzas eléctricas para la remoción de la
Pintura electrostática
152
Es la aplicación de un revestimiento a base de
una resina mezclada con un catalizador o endurecedor a materiales metálicos, para protegerlos
Biología
La electricidad de las anguilas
de la intemperie y proporcionarle colores superiores a los que puede dar la pintura líquida.
También se le conoce como pintura al horno,
pintura electroconvertible, pintura en polvo,
electroesmaltado y electropintado.
Al comparar la eficacia en la aplicación de
las pinturas líquidas con la aplicación electrostática, tenemos que la primera es de aproximadamente el 50%, mientras que la segunda es de
alrededor del 95%.
Esta última tiene grandes ventajas sobre el
medio ambiente, pues no necesita solventes en
su fabricación ni en su aplicación, y en términos de su uso se puede fabricar para funciones
especiales, como resistencia a la corrosión, a los
exteriores, a las terminaciones especiales y al
brillo.
Comprensión de la lectura
Describe brevemente una de las aplicaciones de
la electricidad estática. Acompaña tu explicación de un dibujo o esquema.
al y ambiental
soci
Analiza el impacto
inos sociales y
vorables, en térm
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1.
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ambientales, prod
tricidad estática?
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Es
2.
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a.
electricidad estátic
compromisos
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personales y soci
s y analiza las
otros compañero
1. Reúnete con
ura. Elaes ta s en la le ct
ap lic ac io ne s ex pu
r las ideas
gia para comunica
bora una estrate
consensuadas.
que originan
nes sobre eventos
2. Plantea situacio
a.
electricidad estátic
La anguila eléctrica tiene a lo largo de su vientre
una especie de batería que se prolonga por casi
la totalidad de su cuerpo con un gran número
de platillos eléctricos que producen electricidad
químicamente. Puede emitir una descarga de
hasta 600 voltios durante unos milisegundos.
Esta potente carga de energía eléctrica procede
de un órgano tubular repleto de electrocitos o
células electrogénicas, constituyendo aproximadamente el 40% del volumen del animal.
Dado que su hábitat natural es el agua, que es
un buen conductor de electricidad, la descarga
de la anguila eléctrica puede alcanzar a su víctima
sin necesidad de contacto directo. Esta potente
arma es utilizada como defensa y para atontar
peces menores que le sirven de alimento.
Comprensión de la lectura
1. ¿Por qué piensas que los animales acuáticos como
las anguilas y las rayas desarrollaron esta estratégia de defensa, mientras que los terrestres no?
2. ¿Será importante el sitio donde el cuerpo de
la presa recibe las descargas eléctricas de una
anguila? ¿Por qué?
Arquitectura
Purificador de aire electrostático
en viviendas
La necesidad de renovar el aire cargado de electricidad estática en los lugares donde vivimos es,
más allá de una exigencia para el bienestar, un
hecho de higiene. Sin embargo, la renovación
tiene que ocurrir en condiciones adecuadas, de
modo que el aire introducido desde el exterior
sea filtrado y adaptado a las condiciones de temperatura y humedad deseadas.
Esto permite tratar el aire exterior filtrándolo,
humectándolo o deshumidificándolo para llevarlo a la temperatura adecuada, garantizando
así un aire fresco y limpio en la vivienda.
Comprensión de la lectura
1. ¿Cómo puede la arquitectura ayudar a mejorar la ventilación y la circulación del aire en las
viviendas, de manera que exista la menor cantidad de aire con electricidad estática?
2. ¿Qué sabías acerca de este tema antes de esta
lectura? ¿Qué impresión te causó? Explica brevemente y coméntalo con tus compañeros.
153
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Identifico la importancia social de la energía eléctrica.
• Justifico la importancia del conocimiento de maneras de ahorrar electricidad.
Impacto social de la energía eléctrica
El flujo de una corriente eléctrica
conectadas entre sí, ese país se vuelve
desde las plantas de generación
accesible y el impacto social que se
de energía hasta un aparato
genera es el apropiado para la reaeléctrico residencial, puede
lización de diferentes actividades
ser más fácil de comprender
por parte de las comunidades que
si se compara el sistema elécpropician su bienestar y desarrotrico de un país con un mapa
llo dentro de criterios de calidad
vial. Las líneas de alto volde vida.
taje que transportan la electricidad desde las centrales Figura 8.18. El calor generado por una hornilla ¿Cómo ahorrar electricidad?
hidroeléctricas, termoeléc- puede ser utilizado unos minutos después de
Encender la luz, prender el
tricas, etc., hasta las subes- apagarla.
equipo de música o cargar la lavadora y progrataciones de transformación, son similares a las
marla, son acciones casi "naturales" en la vida
autopistas o carreteras principales. Las líneas de
cotidiana. La dimensión real del consumo de la
alto voltaje que transportan desde las subestaelectricidad aparece cuando a fin de mes llega
ciones de transformación hasta las subestaciones
la factura del servicio. Pero con pequeños cuide distribución son como las carreteras secundadados y consejos fáciles es posible ahorrar enerrias que salen de las troncales y conducen a difegía y gastar hasta el 20 por ciento menos por
rentes departamentos y regiones.
mes.
Desde las subestaciones de distribución
Sigamos las siguientes recomendaciones:
la energía eléctrica se reparte a los centros de
1. Cuando adquieras un electrodoméstico nuevo,
transformación y distribución. Estas líneas son
lee primero el manual de instrucciones antes
como las avenidas que se desprenden de las
de conectarlo a la corriente, y entérate del
carreteras departamentales y conducen a los
consumo de corriente en Vatios. Cuantos más
distintos pueblos y ciudades.
Vatios señale, mayor será el consumo de elecLas líneas que transportan la electricidad a
tricidad del aparato.
las casas, fábricas u oficinas, desde los centros
2. Cuando conectes a la corriente artefactos que
de transformación hasta los transformadores de
ya tienen un buen tiempo de uso, asegúrate
distribución, actúan como pequeñas y mediade que funcionan bien y que no se recaliennas avenidas que llegan a los barrios. Finaltan, ya que esto puede generar mayor conmente, los cables que constituyen la instalación
sumo de electricidad.
eléctrica encargada de alimentar los distintos
aparatos son como las calles de tu barrio o sitio
3. Acostúmbrate a no dejar conectados equipos
residencial.
como el televisor, equipo de sonido y otros
Como conclusión, se puede decir que cuando
como los estabilizadores, ya que continúan
las carreteras, avenidas (principales y secundaconsumiendo electricidad cuando están en
rias) y calles de un país están adecuadamente
stand-by.
170
Educación ambiental
4. La nevera debe estar conectada en un sitio
fresco, alejada de la pared unos 20 cm. Asegúrate de no dejarla abierta y de descongelarla cuando tenga demasiado hielo.
5. No pongas productos calientes dentro del
refrigerador; déjalos enfriar antes.
6. Recuerda que los equipos de aire acondicionado son grandes consumidores de energía
y que los ventiladores consumen poca energía si se utilizan a velocidad media.
7. El calentador de agua no debe prenderse a
una temperatura superior a 60 grados, ya
que éste consume mucha energía.
8. No dejes luces encendidas en habitaciones
desocupadas; no las prendas durante el día,
si la luz natural es suficiente.
9. Finalmente, recuerda que las planchas y los
secadores de cabello gastan mucha energía.
Comprensión de la lectura
1. Elabora un dibujo para representar las ideas
sobre el flujo de energía eléctrica desde
la planta de generación de ésta hasta una
vivienda.
2. Compara tu dibujo con el de otro compañero y evalúa cuál logró mayor claridad.
tal
o social y ambien
ct
a
p
im
el
a
liz
a
n
A
biente el ahorro
produce en el am
1. ¿Qué ventajas
?
la energía eléctrica
o uso racional de
sociales y
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,
favorables
2. ¿Qué efectos
lla
bi s ahorrauce el uso de bom
ambientales, prod
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doras de electricid
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ales
personales y soci
ías en tu casa
daciones aplicar
1. ¿Qué recomen
a eléctrica?
el uso de la energí
para racionalizar
r del condo
el principal indica
tico?
2. ¿Sabes cuál es
és
de un electrodom
sumo de energía
El manejo apropiado
de los desechos
Uno de los grupos de materiales de desecho más
peligrosos para el ambiente lo constituyen las baterías y toda clase de pilas que se utilizan en cámaras, relojes, audífonos, linternas, etc., las cuales
representan el 25% de los desechos peligrosos que
producen los hogares. Las baterías más diminutas
pueden llegar a tener hasta 1,0 g de mercurio, un
metal que en la naturaleza puede causar defectos
congénitos, lesiones cerebrales y renales, cuando
entra en contacto con los intermediarios del ciclo
alimentario.
Por esto es conveniente utilizar baterías recargables, con lo que se descargan menos materiales
tóxicos al medio. A pesar de que las pilas recargables cuestan unas cinco veces más que las normales, su duración se estima en unas 40 veces más,
por lo que representa mayor economía.
Comprensión de la lectura
¿Cuál es el mensaje central de esta lectura? Discute
tu respuesta con otros compañeros.
Tecnología
Mejoramiento de la bombilla
Desde que Thomas Edison patentó la bombilla eléctrica, son muchas las personas que han tratado de
perfeccionarla. El primero en hacerlo fue el afroamericano Lewis Howard Latimer, quien trabajó con
Alexander Graham Bell en 1870.
Latimer empezó a mejorar la bombilla incandescente perfeccionando la manera de asegurar
los filamentos de carbón a los metales dentro de
una bombilla de vacío. Este perfeccionamiento fue
patentado en 1881. Luego continuó trabajando con
la bombilla incandescente y en 1882 patentó lo que
consideró su más importante invento: el perfeccionamiento del proceso de producción de los filamentos de carbón utilizado en las bombillas eléctricas.
Latimer formó parte del grupo de científicos
inventores pioneros que trabajaron con Edison y
fue encargado de supervisar la instalación del alumbrado público de Nueva York, Filadelfia y Londres.
Comprensión de la lectura
¿Qué ajustes se mencionan en la lectura para mejorar la bombilla o foco incandescente?
171
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Indago sobre un avance tecnológico en medicina y explico el uso de las ciencias
naturales en su desarrollo, así como sus beneficios a nivel social y ambiental.
Aplicaciones de los electroimanes en medicina
Magnetoterapia
Resonancia magnética nuclear (RMN)
La magnetoterapia es una técnica de curación o
Algunas tecnologías recientes permiten que
tratamiento de enfermedades mediante el uso
los médicos obtengan imágenes del interior del
de campos magnéticos generados por imanes o
cuerpo humano sin utilizar rayos X. Una de las
electroimanes. Está orientada principalmás comunes es el aparato de Imagen de
mente a la prevención y curación de
Resonancia Magnética (IRM). Este
enfermedades de los seres vivos, ya
aparato está compuesto por una
sea porque éstas sean originadas
gran bobina que crea un fuerte
por la alteración del equilibrio de
campo mag nético. Funciona
la energía interna del organismo
debido a que algunas de las paro por otras causas.
tículas con carga positiva presenEste tipo de medicina altertes en el centro de cada átomo del
nativa se usa para tratar muchos
cuerpo actúan como minúsculas
padecimientos y enfermedades y es
barras magnéticas, las cuales, por
una opción para las personas que se
lo general, no están alineadas de
oponen a la medicina tradicional.
una manera ordenada, pero cuando
Figura 9.13. La magnetoterapia
Los mejores y más evidentes se emplea para desaparecer
están en un fuerte campo magnéresultados de esta terapia se obser- un dolor de cabeza y buscar
tico, se alinean como los soldados
van fundamentalmente en el tra- un equilibrio energético en la
en un desfile militar.
persona.
tamiento de dolores musculares y
de cabeza, ya que éstos se alivian a los pocos
minutos de usar el imán.
También se han detectado resultados más
sorprendentes en el tratamiento de tumores en
el cuerpo, los cuales desaparecen o disminuyen
considerablemente de tamaño; al tratar fracturas en mujeres de edad avanzada se observa
que éstas sueldan rápidamente; en tratamientos
contra los moretones producidos por un golpe,
éstos desaparecen fácilmente. Se ha observado que las personas que sistemáticamente se
someten a tratamientos con magnetos reactivan la producción de melanina en el cabello y
Figura 9.14. El aparato de Resonancia
por tanto recuperan su color manifestando así
Magnética se utiliza con mayor frecuencia en
una tendencia a rejuvenecer.
medicina, bioquímica y química orgánica.
186
Biología
En la región del órgano que se va a analizar, se crea una onda electromagnética que, si
tiene exactamente la frecuencia correcta, puede
hacer girar los diminutos imanes. Este proceso
requiere energía, ya que cuantos más imanes se
hagan girar, tanta más energía se necesita.
La frecuencia necesaria para hacer girar los
imanes depende del tejido en donde éstos se
encuentran. Por tanto, cuando varía la frecuencia de la onda, primero absorbe energía un tipo
de tejido y luego otro. Un computador crea imágenes tridimensionales con base en los patrones de absorción de energía.
Es un gran adelanto poder distinguir entre
un tejido sano y uno enfermo, mientras estén
dentro del cuerpo del paciente, sin necesidad de
una intervención quirúrgica.
Comprensión de la lectura
Según la lectura, ¿en qué casos se tiene evidencia de los efectos de la magnetoterapia?
tal
o social y ambien
Analiza el impact
el tratamiento
cuencia se utiliza
Indaga con qué fre
vives.
e
en la región dond
de magnoterapia
compromisos
... hacia el desarrollo de
personales y sociales
salud y en la prá cti ca
1. ¿Q ué beneficios en
ido con la aplicación de
médica se han consegu
Magnética Nuclear?
equipos de Resonancia
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o de problemas de salud
2. Indaga para qué tip
a.
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compañeros
3. Reúnete con otros
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magnetismo en otras aé
humano.
Mecanismos de orientación
biomagnéticos
El campo magnético de un átomo de hierro es
tan intenso que las interacciones entre átomos
adyacentes hacen que grandes grupos de ellos
se alineen entre sí, configurando lo que se llaman dominios magnéticos, formados por miles
de millones de átomos alineados. Estos dominios
son microscópicos y en un cristal de hierro hay
muchos de ellos.
Así como los átomos se alinean conformando
dominios, éstos también se pueden alinear entre
sí. Sin embargo, no todos los trozos de hierro
resultan ser imanes, pues en el hierro ordinario
los dominios no están alineados. Un imán permanente posee todos los dominios en alineamiento.
Algunas bacterias, a partir de su metabolismo,
producen granos de magnetita u óxido ferroso
férrico con un solo dominio, que se alinean a
manera de brújulas internas y usan estas brújulas
para detectar la inclinación del campo magnético.
Como tienen un sentido de dirección, pueden
localizar fuentes de alimento. Es de resaltar que
estas bacterias, al sur del ecuador terrestre, forman los mismos imanes de un dominio, pero alineados en direcciones opuestas respecto a las que
forman dichas bacterias al norte del ecuador.
Las bacterias no son los únicos organismos
vivos reportados que posean brújulas internas
incorporadas. Las palomas y otras aves migratorias
también tienen imanes de magnetita de múltiples
dominios dentro del cráneo, conectados con una
cantidad de nervios que penetran en el cerebro.
Las palomas, por ejemplo, tienen un sentido
magnético y pueden diferenciar y elegir direcciones, no sólo las longitudinales con respecto
al campo magnético terrestre, sino que también
diferencian la latitud por la inclinación del campo.
También se ha encontrado material de carácter magnético en el abdomen de las abejas, cuyo
comportamiento se puede ver afectado por
pequeños campos magnéticos. Así mismo, algunas avispas, las mariposas monarca, las tortugas
marinas y los peces tienen sentido magnético.
Comprensión de la lectura
¿Qué importancia tiene para ti el conocimiento
de la existencia de un sentido magnético en los
animales?
187
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Describo algunos métodos utilizados para determinar la edad de un fósil.
El tiempo en geología y los métodos de datación
Métodos de datación
por debajo, y más antigua que la que tiene por
encima". Y por extensión, al principio de superLos geólogos trabajan con escalas muy diverposición de fenómenos: "Todo suceso es postesas de tiempo y espacio. Del mismo modo que
rior al que afecta y anterior a los que le afectan".
puede ser objeto de estudio un mineral que
Se entiende por estrato cada una de las
mida pocas micras y a la vez un planeta
capas en que están divididos los
que mide miles de kilómetros de
sedimentos, las rocas sedimendiámetro, las dimensiones temtarias y las rocas metamórficas
porales comparativas usuales
que derivan de ellas, cuando
se extienden desde episodios
esas capas se deben al prode corta duración (terremotos,
ceso de sedimentación.
impactos de meteoritos) hasta
Los fósiles también son
sucesos que transcurren a lo
una herramienta importante
largo de decenas/centenas de
en
la datación relativa. Exisaños (formación de un meanten especies que no han evoludro o un abanico aluvial), miles
cionado desde su aparición, por lo
de años (cambios climáticos,
que
un fósil de estas especies no
formación de un delta), millones
sirve para datar un estrato. Pero
de años (movimiento de una Figura 10.9. Los microfósiles más
también han existido especies que
placa litosférica) e incluso miles antiguos tienen más de 3.000 millones
de años.
han habitado la Tierra durante
de millones de años (formación
muy poco tiempo, como los amonites, trilobide la atmósfera o de la corteza).
tes, graptolites, etc.) por lo que sus fósiles estarán
Para poder datar cualquier suceso, es necepresentes en estratos de una edad muy concreta.
sario recurrir a distintos métodos, y con ellos
Si esta especie, además, era cosmopolita (habiestablecer un cómputo sincronizado, a modo
taba en ambientes muy diversos), se constituirá
de calendario. Los métodos de datación pueden
una auténtica "etiqueta del tiempo" en el estrato
agruparse en dos categorías: datación absoluta
donde se encuentre. Son los fósiles guía o fósiles
y datación relativa.
característicos.
Los métodos de datación relativa son cómoMétodos de datación relativa
dos y baratos, pero sólo sirven para aquellas
Datar relativamente varios sucesos consiste
rocas que presentan fósiles o que conserven las
en ordenarlos temporalmente, es decir, indisuperficies de estratificación.
car cuál sucedió antes y cuál después, independientemente de su edad. Para ello, se suele
Métodos de datación absoluta
recurrir al "principio de superposición de estratos" de Steno: "Toda capa sedimentaria que
Datar de manera absoluta un suceso consiste
está arriba es más moderna que la que tiene
en asignarle una edad concreta aproximada.
216
y ambiental
biente el uso de
produce en el am
1. ¿Qué impacto
icar las edaricas para identif
técnicas radiomét
ganismos?
des de rocas y or
la identificaías conoces para
2. ¿Qué tecnolog
ge ológicos
es de materiales
ción de las edad
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ales
personales y soci
de un fósil,
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rc
ce
teza terrestre.
Paleontología
a
físic
Geo
Biología
a
físic
Bio
Física
a
o social
Analiza el impact
Geología
mic
¿Por qué es importante el papel de los geólogos
y los métodos de datación? ¿En qué consiste la
datación relativa y la datación absoluta?
Hace pocos años comenzó a tener auge la geología ambiental, que si bien integra de alguna
manera la ecología y la defensa del medio
ambiente, no se contrapone al progreso de la
humanidad, sino que apoya el principio del Desarrollo sostenible.
La geología se relaciona con otras ciencias, tal
como se puede apreciar en la ilustración.
quí
Comprensión de la lectura
Geología y ciencias
básicas
Geo
Aparte de algunos de corto alcance (anillos de
los árboles, barbas glaciares, capas de hielo), y de
la magneto estratigrafía, los más usados son los
métodos radiométricos.
La radiactividad es consecuencia de las variaciones en el número de protones y neutrones en los
núcleos de algunos elementos inestables (radioisótopos). Con el tiempo, los elementos inestables, emiten partículas alfa (núcleos de helio), beta
(electrones del núcleo) y gamma (fotones), transformándose en elementos estables, más ligeros.
Cada radioisótopo se desintegra completamente en un tiempo fijo que no depende de
ninguna variable física (presión, temperatura,
magnetismo, etc.). De esta manera, midiendo en
un mineral la proporción de elemento radiactivo
y su correspondiente elemento estable (conociendo su período de desintegración), se puede
conocer la edad absoluta del mineral y, por consiguiente, de la roca donde se encuentra.
Bio
quím
Fisicoquímica
ica
Química
Figura 10.10. Relación de la Geología con las Ciencias básicas.
Para el caso se observa que hay relación entre
la geología y la biología, con un componente de
tiempo: la paleontología. Esta rama de la ciencia, cuyo objeto de estudio son los fósiles, es fundamental para la comprensión de los fenómenos
del pasado y su evolución hacia el presente.
Por lo demás, en las otras relaciones está implícita
las matemáticas, y si se observa con detenimiento,
se puede deducir también que a esta estructura
concurren varias disciplinas secundarias.
Los primeros en hacer de la geología una ciencia fueron los griegos. Mediante observaciones
directas e indirectas se demostró el movimiento
terrestre y se postuló su constante evolución.
Luego de muchos años sin registros, llega
Copérnico para demostrar en 1530 la posición
de nuestro planeta en el sistema solar. A Copérnico le siguen Kepler y posteriormente Galileo
y Newton, que en 1687 abre un nuevo camino
científico con su teoría de la gravedad. A partir
de este momento se suceden autores con diversas teorías y pensamientos.
Comprensión de la lectura
1. ¿Cómo se llama la ciencia que estudia las
relaciones entre la geología y la biología?
2. De acuerdo con la ilustración, elabora una
descripción en la que muestres el aporte de
la geología, la física, la química y la biología al
conocimiento del interior de la Tierra.
217
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
• Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Indago sobre los adelantos científicos y tecnológicos que han hecho posible la exploración del
universo y del planeta, así como la explicación de estos contenidos en la prevención de riesgos
geológicos.
Riesgos naturales y riesgos inducidos por el ser humano
La siguiente es una síntesis de lo
que figura en documentos de
carácter divulgativo emitidos por diversos organismos gubernamentales a
nivel regional, nacional e
internacional, y de algunas ONG sobre lo que
son los riesgos naturales y
la prevención de desastres.
natural destructor, en referencia a la vulnerabilidad de este
elemento.
La recopilación de
datos detallados, el tipo
de riesgo natural, la vulnerabilidad, los elementos y usos expuestos y los
modelos matemáticos de
desarrollo son indispensables para permitir la elaboConcepto y tipos
ración de una metodología
Figura 11.22. Las inundaciones se desencadenan
de riesgos
principalmente por las precipitaciones intensas.
definida por un programa
preventivo aceptable.
El concepto de riesgo implica
la proximidad de un daño o la posibilidad de
Clasificación de los riesgos naturales
que dicho daño se produzca.
Desde el punto de vista de su origen, el riesgo
Los riesgos naturales son inherentes a fenómepuede clasificarse en tres grandes grupos:
nos naturales. Pueden dividirse en riesgos bióRiesgos naturales: son aquellos que se oriticos o biológicos y riesgos abióticos o físicos.
ginan sin participación humana alguna.
1. Los riesgos bióticos o biológicos son, entre
Riesgos generados por el ser humano:
otros, las plagas y las epidemias.
son originados exclusivamente por actuaciones
2. Los riesgos abióticos o físicos se dividen, a
humanas.
su vez, en cuatro grandes grupos:
Riesgos inducidos: son riesgos naturales
a. Geológicos (geosfera e hidrosfera contique producen daños por cuanto actúan sobre
nental).
obras artificiales.
b. Geoclimáticos (inundaciones).
Cuando se habla de riesgo natural nos refec. Climáticos: son bien conocidos los hurarimos a la probabilidad de que un fenómeno
canes, las olas de frío y de calor, las nienatural ponga en peligro a una región determiblas, el granizo, los rayos, etc.
nada durante un tiempo dado.
d. Cósmicos: pueden citarse el choque de
El riesgo específico de un elemento expuesto
objetos del espacio con la Tierra, la contaa una catástrofe natural corresponde al grado
minación biológica espacial, la evolución
de destrucción probable, debido al fenómeno
del sistema solar.
238
Los riesgos inducidos por acciones humanas se manifiestan de forma idéntica al de un
riesgo natural. Son situaciones en el medio geológico creadas por el ser humano (grandes construcciones, presas, carreteras, túneles, puentes,
etc.) que suponen un riesgo para las comunidades y deben corregirse. Estas situaciones son
percibidas por la comunidad como un riesgo y
por tanto parece lógico incluirlas dentro de los
riesgos geológicos.
Los terremotos: el daño se produce no por
las sacudidas sísmicas mismas, sino por el hecho
de que el ser humano ha construido edificaciones que se derrumban sobre sus habitantes, las
rupturas de conductos de gas y las explosiones
e incendios posteriores. Son universalmente
aceptados como un riesgo geológico.
Se puede decir, por tanto, que riesgo geológico es todo proceso o suceso natural, inducido o mixto, situado en el medio geológico,
que puede generar un daño económico o social
para alguna comunidad y en cuya predicción,
prevención o corrección han de emplearse criterios geológicos.
También debe tenerse presente que, dada
la profunda modificación del medio geológico
externo por el ser humano, los riesgos naturales puros se limitan prácticamente al ámbito de
los procesos internos. Lo que da a un riesgo el
carácter de inducido es que el ser humano altere
la dinámica natural, como sucede, por ejemplo, en el caso de la erosión por explotaciones
u obras viales.
Comprensión de la lectura
1. Elabora un diagrama conceptual en el que
destaques las ideas centrales sobre los tipos
de riesgos y los desastres naturales y sus formas de prevención.
2. De acuerdo con la lectura, ¿qué entiendes
por riesgo natural?
3. Describe en un párrafo las principales diferencias que encuentras entre riesgos naturales y los riesgos inducidos por el ser
humano.
l y ambiental
Analiza el impacto socia
ación que has obtenido
1. Con base en la inform
: ¿qué riesgo de fenóhasta ahora, comenta
n intensidad presenta
menos geológicos de gra
la región donde vives.
?
un sismo en el ambiente
2. ¿Qué efectos produce
ce
du
pro
nte
bre el ambie
3. ¿Qué alteraciones so
no con las labores agríma
hu
la acción del ser
iente?
colas en zonas de pend
s, en términos socia ble
ora
fav
4. ¿Qué efectos
ce el conocimiento de
les y ambientales, produ
de desastres?
métodos de prevención
compromisos
... hacia el desarrollo de
personales y sociales
r tu
ar la decisión de salva
1. Si tuvieses que tom
nd
el caso de una inu avida y la de tu familia en
to utilizarías y por qué?
ción, ¿qué procedimien
n las
compañeros y analice
2. Reúnete con otros
y
ior
la situación anter ,
razones expuestas en
las
r
na
n para promocio
luego elaboren un pla
estrategias acordadas.
Figura 11.24. Relación riesgo-peligro-desastre.
239
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Indago sobre un avance tecnológico en medicina y explico el uso de las
ciencias naturales en su desarrollo.
Avances tecnológicos relacionados con la energía
nuclear y la microscopia
Energía nuclear
propósitos de diagnóstico o con fines
terapéuticos en el tratamiento de
cáncer de tiroides.
Dentro del núcleo del átomo
se dan muchos cambios
• La radiobiología estuenergéticos. Allí la enerdia el efecto de las radiagía del átomo está altaciones nucleares en las
mente concentrada,
estructuras celulares de
en particular en los
los seres vivos.
átomos más pesados,
como en el uranio y
• La seguridad radioel plutonio. La energía
lógica estudia los métonuclear, por lo general, se
do s p a r a e l m a ne jo d e
obtiene a partir de los commateriales radiactivos, de
plejos procesos de fisión que
manera que puedan realiocurren dentro de los núcleos
zarse sin riesgo para la salud
Figura 12.23. Para propósitos específicos, la
de estos elementos. La pri- energía nuclear se obtiene de manera controlada o el ambiente.
mera evidencia la tuvo Henry en plantas llamadas reactores nucleares.
Los microscopios de alta tecnología y la
Becquerel, quien observó que una sal de uranio
estructura del átomo
que guardaba en un cajón emitía ciertas radiaciones que velaban las placas fotográficas vírHoy día, se han desarrollado potentes microsgenes. En 1919, Rutherford provocó un cambio
copios, como los electrónicos o de exploración
nuclear artificialmente.
con sonda, y los de exploración de túnel, que
con la ayuda de computadores, generan imáge• Las siguientes son algunas áreas de aplicanes de los átomos en dos o tres dimensiones y
ción de la energía nuclear:
hacen posible hacer girar las imágenes de los
• La química de las radiaciones estudia los
átomos en el espacio para observar y estudiar
efectos químicos producidos por radiaciones.
sus nubes electrónicas. Anteriormente, los químicos imaginaban la estructura de los átomos y
• La física nuclear estudia las partículas que
las moléculas a partir de la evidencia indirecta
forman el núcleo atómico, su configuración y
obtenida de reacciones químicas, experimenla energía que tiene lugar en él.
tos de laboratorio y cálculos matemáticos. Gra• La ingeniería nuclear estudia el diseño y
cias a los avances tecnológicos, actualmente se
funcionamiento de los reactores nucleares.
pueden ver imágenes de los átomos mientras se
experimenta con ellos. De esta manera los cien• La medicina nuclear estudia el comportatíficos fundamentan sus investigaciones en evimiento de compuestos radiactivos en el orgadencias directas e indirectas.
nismo humano, usados como trazadores con
270
Comprensión de la lectura
1. Busca en el diccionario, el significado de los
siguientes términos: fisión nuclear, radiación
atómica, reactor nuclear, radiactividad. Luego,
realiza un texto corto en el que expreses tu
opinión frente al tema, utilizando los anteriores términos.
2. Según la lectura, ¿qué importancia tiene
para la química el desarrollo de microscopios
potentes como el llamado microscopio de exploración de túnel?
Analiza el impacto
social y ambiental
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el medio ambiente
Tecnología
La radiactividad y los alimentos
En la década de los años ochenta, algunos organismos internacionales como la Organización
para la Agricultura y la Alimentación, FAO, y la
Agencia Internacional de la Energía Atómica,
IAEA, conceptuaron que la irradiación de los alimentos con dosis controladas de rayos gamma
no generaba riesgos para la salud humana. A partir de esta declaración, los expertos en manejo
de frutas, cereales, carnes y hortalizas encontraron una salida para la preservación de alimentos
tanto crudos como preparados. La aplicación de
radiaciones gamma permite la preservación de
los alimentos por más tiempo y a la vez elimina
parásitos altamente contaminantes en carnes de
cerdo, productos de salsamentarias, pescados,
productos marinos y productos enlatados.
Comprensión de la lectura
1. Pregunta a algunos de tus familiares qué opinan de las radiaciones para conservar los alimentos.
2. Enumera algunos mecanismos que utilizan en
tu familia para preservar los alimentos.
Medicina
Aplicaciones de la radiactividad
En la actualidad es posible adelantar estudios en
el campo de la radiactividad natural y artificial en
un área llamada radioquímica que se aplica en la
medicina.
Algunos isótopos radiactivos se emplean en
el diagnóstico y tratamiento de muchos problemas de salud. Estos isótopos emiten radiaciones
a medida que se desplazan dentro del cuerpo y
se les puede hacer seguimiento con un detector
de radiación. La terapia con radiación ionizante,
por lo general, es un tratamiento que complementa o reemplaza la cirugía. Frecuentemente se
usa cobalto-60 como fuente externa de radiación
ionizante. Actualmente, la técnica de tomografía
axial computarizada (TAC) se utiliza para diversos
diagnósticos clínicos.
Comprensión de la lectura
1. Explica cuál es la importancia de los rayos X y
cómo se utilizan los conocimientos de química
en este tipo de examen médico.
271
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Explico algunas propiedades químicas del aluminio, y del acero y su
importancia en la industria, así como su impacto ambiental.
Aplicaciones del aluminio y del acero
La principal fuente de aluminio en la natualuminio, las latas para bebidas, la preparación
raleza es un mineral conocido como bauxita
de antiácidos, desodorantes y antitranspirantes,
(Al 2O32H 2O), que es un óxido de aluminio
algunas veces mezclados con circonio.
hidratado impuro. Después de un proceso
El aluminio en aleación con el magnesio
de purificación de este mineral se
produce materiales de bajo peso
obtiene el óxido de alumiy resistentes a la corrosión,
nio, del cual se separa
que se usan en múltiples
el aluminio medianaplicaciones induste electrólisis en
triales, entre ellas
criolita f undida
la fabricación de
(Na 3 A lF 6 ), promotores.
ceso que se conoce
¿Qué es y cómo
como Hall-Hése obtiene el
roult. Hace cerca
acero?
de 115 años Charles
Hall y Paul Héroult,
Ya desde la AntigüePor
ser
liviano
y
resistente,
el
aluminio
se
trabajando por separado,
dad, 1 500 ó 1 200 años
usa en muchos productos como partes
establecieron el procedia. C., se producían objetos de
de aviones o latas de bebidas.
miento para aislar el aluminio de
acero. Las civilizaciones hindúes de
la bauxita y desarrollaron el proceso electrolílos años 100 a. C. lograron producir un acero
tico en 1886. Por coincidencia, los dos habían
a partir de un mineral de hierro y de madera
nacido en 1863 y murieron en 1914. Su desarroen un recipiente cerrado. Este acero posteriorllo tecnológico para la obtención de aluminio
mente se conoció como acero de Damasco, por
permitió bajar los costos y expandir las aplicala ciudad donde se producía.
ciones del metal, ya que antes de su obtención
Las espadas que se fabricaban con este
por electrólisis era mucho más costoso que la
material fueron famosas por la durabilidad
plata, el oro o el platino. Debido a que el alumide su filo y su resistencia. En la actualidad,
nio como elemento no es ni muy duro ni muy
el acero se produce como una aleación de
fuerte, con frecuencia se usa en aleaciones con
hierro y carbono. Algunos aceros contienen,
otros metales con el fin de obtener materiales
además, elementos como manganeso, cromo,
para la construcción de estructuras. También
níquel, plata, tungsteno y vanadio. El llamado
se usan aleaciones en la fabricación de motoacero al carbono está constituido solamente
res para automóviles, aeroplanos y aviones, que
por hierro y carbono. Se resumen algunos
requieren gran resistencia y bajo peso. Otros
tipos de acero, su composición, propiedades
usos que se le da a este mineral son el papel de
y algunos usos.
286
Nombre
Composición
Propiedades
Usos
Acero suave
Fe y C en menos de 0,2%
Dúctil y maleable.
Construcción de automóviles y
recipientes para alimentos.
Acero medio
Fe y C entre 0,2 y 0,6%
Dúctil pero menos maleable.
Fabricación de estructuras, vigas
y soportes de puentes.
Acero alto
Fe y C entre 0,7 y 1,5%
Duro y quebradizo.
Herramientas para la agricultura,
brocas para taladro, cuchillos,
resortes y cuchillas de afeitar.
Maleable, resistente a la
corrosión y al uso.
Maquinarias, retroexcavadoras
y partes de tractores.
Acero
Fe y 1,8% de C
superplástico
Comprensión de la lectura
1. Describe algunas aplicaciones en las cuales
se emplea el hierro o el acero.
2. ¿Cuál es la razón principal para producir
diferentes tipos de acero?
3. Las coincidencias entre Charles Hall y Paul
Héroult son bastante curiosas. Si conoces
coincidencias entre otras personas, ya sean de
reconocimiento público o comunes, compártelas con tus compañeros.
isos
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Además de las aplicaciones en las diferentes industrias, el acero
ha sido utilizado por artistas para elaborar obras de arte.
social y ambiental
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general.
287
Ciencia, tecnología, sociedad y ambiente
Manejo conocimientos propios de las ciencias naturales
• Explico la importancia de los enlaces químicos para formar compuestos
como el polietileno, sus aplicaciones y su impacto ambiental.
La industria del polietileno
El polietileno designado como PE es el polímero
termoplástico de mayor importancia comercial.
Además de su bajo costo, ofrece otras ventajas
como baja polaridad, capacidad para moldearse de
cualquier forma, facilidad de procesamiento, propiedades mecánicas aceptables
H H
y baja absorción de humedad. Es también el polímero
C
más simple químicamente, lo
C
que lo convierte en uno de los
H H
plásticos más comunes en la
vida diaria.
Un polímero es un compuesto plástico de
elevado peso molecular, formado por unidades
más pequeñas llamadas monómeros. A su vez,
monómero es la unidad molecular que posee
determinado grupo funcional y que se repite
periódicamente.
El monómero del polietileno es el etileno,
también llamado eteno, cuya fórmula molecular
es C2 H4. Es un compuesto
químico orgánico gaseoso
H
H
formado por dos átomos de
C C
carbono unidos por medio
H
H
de un doble enlace.
La reacción de polimerización del etileno que
da lugar al polietileno se lleva a cabo mediante
un proceso de adición, en el cual varias unidades monoméricas se unen unas con otras para
formar una cadena larga.
En general, el efecto total al que se llega es
que el doble enlace se rompe y se sustituye por
uno simple, para que la molécula aumente de
tamaño hasta la terminación de la reacción,
ya sea porque el suministro de monómeros se
acaba o porque los extremos de las dos cadenas crecientes se encuentran y se unen. En el
302
mismo proceso se reduce una gran variedad
de tamaños moleculares, ya que las diferentes
moléculas terminan su crecimiento en tiempos
distintos.
H H H H H H H H H H
C C C C C C C C C C
H H H H H H H H H H
La estructura que finalmente se obtiene es
la del polietileno, que no es más que una larga
cadena de átomos de carbono con dos átomos
de hidrógeno unidos a cada átomo de carbono.
Su fórmula se representa de manera condensada como (CH2-CH2-)n. Sin embargo, se debe
tener en cuenta el mecanismo de formación y
la tecnología del proceso para su obtención,
puesto que a partir de esto se pueden obtener
diferentes tipos de polietileno, donde lo que
cambia es su estructura, que puede ser lineal
o ramificada, su peso molecular y su densidad,
además de algunas propiedades físicas. Los
tipos de polietileno más conocidos son el polietileno de alta densidad (PE-HD) y el polietileno
de baja densidad (PE-LD).
El polietileno de baja densidad es un polímero sólido ramificado, parcialmente cristalino y de baja polaridad, que se obtiene por la
polimerización del etileno en fase gaseosa. Sus
principales ventajas, además de ser muy económico, son: no es tóxico, es flexible, liviano,
transparente, impermeable y flota en agua.
El polietileno de baja densidad se utiliza en la fabricación
de envases, bolsas de todo tipo
04
para supermercados, panificación, congelados y productos
industriales; envasado automáPE-LD
tico de alimentos y productos industriales como
leche, agua y otras bebidas; bolsas para suero,
contenedores herméticos domésticos, revestimiento de cables y en la fabricación de tuberías.
El polietileno de alta densidad es un material blanco, liviano, no tóxico, translúcido y
muy cristalino, gracias a que su cadena lineal
no es muy ramificada. Su resistencia química
y térmica, así como su opacidad, impermeabilidad y dureza, son superiores a las del polietileno de baja densidad. Adicionalmente tiene
muy buena resistencia a algunos ácidos, a los
álcalis y a los disolventes en general, así como
a las bajas temperaturas y al agrietamiento.
Se emplea para fabricar prótesis, envases para
detergentes y lavandería; aceites para automotores, champú, lácteos, baldes
para pintura, helados y aceites;
bombonas para gases y conte02
nedores de agua; cajones para
pescados, gaseosas y cervezas; películas para empaques y PE-HD
combustible.
El polietileno es inocuo para el medio y para
la salud humana, pero no es biodegradable, lo
cual significa un problema por la acumulación
de los desechos de este material en los rellenos
sanitarios. En la actualidad se desarrollan nuevas técnicas de reciclaje que permitan recuperar los componentes naturales de los plásticos
para reutilizarlos como materias primas. Sin
embargo, aunque el uso de recursos naturales
para su fabricación es mínimo, esto permitirá
optimizar el uso de los recursos naturales como
el petróleo y el gas natural, entre otros.
De otro lado, el policloruro de vinilo (PVC),
derivado también del etileno con átomos de
cloro en lugar de hidrógeno, es el plástico más
utilizado después del polietileno en envases
para agua mineral, empaques de alimentos,
juguetes y tubería, etc.
Algunos grupos ambientalistas, junto con
científicos y ecologistas de todo el mundo,
encuentran que el PVC, comparado con el
polietileno, crea problemas medioambientales y
para la salud en todo su ciclo de vida.
Comprensión de la lectura
1. ¿Qué cambios químicos ocurren en la formación del polietileno?
2. ¿Cuál es la diferencia estructural entre el
polietileno de baja densidad y el de alta
densidad?
3. Nombra la mayor cantidad de productos de
polietileno que se utilizan a diario en tu colegio y en tu hogar.
Analiza el impacto
social y ambiental
el polietileno?
ambiental genera
1. ¿Qué impacto
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2. Si decidieran
ambiental,
la contaminación
ticos para evitar
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las etapas que se
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de
as
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2.
n ellas?
gio? ¿Cumples co
existen en tu cole
ambiental
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co
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¿E
den y lim3.
para el cuidado, or
que debes asumir
uesta.
o? Justifica tu resp
pieza de tu colegi
303