UNIDAD 1 “ANÁLISIS Y MODELACIÓN DE SISTEMAS AMBIENTALES” 1.1 Introducción La ciencia se apoya en instrumentos capaces de cuantificar fenómenos estableciendo relaciones funcionales obtenidas a través de modelización de la realidad. Es por eso que, es necesario conocer acerca de cómo es que se toma información del mundo real y se pasa a un artefacto electrónico para que pueda registrarse y manipularse con una computadora, de tal forma que el lector entienda más a fondo cómo es que un dispositivo es capaz de medir cuestiones del mundo real, tales como la la temperatura, velocidad y dirección del viento, humedad, la intensidad de una fuente de luz, el sonido o la presión atmosférica, entre otros. Todo esto se puede registrar gracias a las tarjetas de adquisición de datos, las cuales sirven para obtener una muestra de una variable física (humedad, temperatura, velocidad), es decir, toman una señal de un sensor (sistema analógico) y después la adecuan para transformarla en un dato que pueda ser reconocido y registrado por un sistema digital, con el fin de que la pueda leer una computadora y realizar una tarea en específico mediante un software específico. 1.2 Adquisición de datos Una definición íntegra de la adquisición de datos consiste en el proceso de muestreo de señales que miden las condiciones físicas del mundo real y convierten las muestras resultantes en valores numéricos que pueden ser manipulados mediante una computadora. Los sistemas de adquisición de datos, abreviados comúnmente por las siglas “DAS” o “DAQ” de data acquisition, normalmente convierten las formas de onda analógicas en valores digitales para su procesamiento. Entre los componentes principales de los sistemas de adquisición de datos destacan: 1) sensores, para convertir los parámetros físicos en señales eléctricas; 2) circuito de acondicionamiento de señal, para convertir las señales del sensor en una forma capaz de convertirse en valores digitales; y 3) convertidores analógicos-digitales, encargados de convertir las señales de los sensores acondicionados en valores digitales mediante una computadora que incorporar software programable. Gracias a su conexión con una computadora se pueden obtener muchos beneficios y aprovechar el rendimiento que esta tiene, tal como la potencia del procesador, la visualización y la conectividad ofreciendo soluciones más confiables, accesibles y más rentables en comparación con muchos otros equipos. Las aplicaciones de adquisición de datos suelen ser controladas por programas de software desarrollados y utilizando varios lenguajes de programación de propósito general como BASIC, Assembly, C, C ++, Fortran, Java, Lisp, LabVIEW, entre otros. También existen paquetes de software de código abierto. 1.2.1 ¿Qué hace el sensor? Todo el proceso de adquisición de datos comienza con el sensor, el cual es un aparato capaz de registrar los fenómenos mencionados anteriormente. Por ejemplo, queremos medir la temperatura o humedad de una habitación en la que se van a resguardar alimentos durante un tiempo, es muy importante que el clima se mantenga por debajo de los diez grados centígrados, entonces el sensor es el dispositivo que va a poder captar el frío del lugar. Junto con los sensores, se pueden utilizar acondicionadores de señal, considerando que las señales captadas por el sensor pueden ser muy inestables, en donde el acondicionador de señal tendría la capacidad de amplificar la intensidad o magnitud de la señal y también es capaz de disminuirla, así como puede actuar como filtro para eliminar picos altos de la señal o como aislante de las perturbaciones externas. 1.3 ¿Qué es un sistema? Un sistema es un conjunto de componentes interrelacionados cuya interacción define un comportamiento que no puede ser explicado mirando los componentes individuales. En palabras mas sencillas, un sistema es una colección de entes que actúan para conseguir un objetivo. En el gráfico, la Frontera representa los límites del sistema que lo separa de los alrededores. La interacción entre el sistema y los alrededores depende de la Salidas (masa, energía) que genera el mismo. De igual manera, al sistema puede ingresar masa o energía de cualquier tipo. Por supuesto, la existencia de entradas y salidas dependerá del tipo de sistema. Claramente, cualquier conjunto de objetos que interactúan puede ser considerado un sistema. El estado de un sistema está determinado por el conjunto de variables que se necesitan para describirlo. Un sistema es un conjunto de procesos interconectados caracterizado por muchas vías recíprocas de causa y efecto. En un sistema nos interesa el comportamiento global. Pueden considerarse sistemas a un computador, un automóvil, un ser vivo, entre otros. Un sistema se caracteriza por: • Estructura: definida por partes y su composición. • Comportamiento: entradas, procesos y salida de masa, energía o información. • Interconectividad: relaciones entre las partes del sistema 1.4 ¿Análisis de sistemas? Análisis de sistemas es una ciencia interdisciplinaria, cuyo objeto de estudio son conjuntos de entidades que interactúan entre sí (los sistemas). Apunta a ayudar a los tomadores de decisiones a identificar un mejor curso de acción y tomar una mejor decisión. El análisis de sistemas se puede definir más directamente como la aplicación del método científico a problemas relacionados con sistemas complejos. Es un conjunto de teorías y técnicas que sirve para estudiar, describir y hacer predicciones acerca de sistemas complejos, y que frecuentemente hace uso de la matemática avanzada, procedimientos estadísticos y computadoras. Sin embargo, la esencia del análisis de sistemas no radica en el conjunto de técnicas cuantitativas, sino en la universalidad y la flexibilidad de su enfoque. Análisis de sistemas ambientales es un campo de investigación cuantitativo y multidisciplinario, orientado a analizar, interpretar, simular y comunicar problemas ambientales complejos desde distintas perspectivas. 1.5 ¿Qué es un Modelo? Un modelo es una representación simplificada, aproximada y seleccionada de la realidad (un sistema real). También, puede ser define como, una representación de un sistema que se construye con el propósito de estudiarlo. Un modelo es una abstracción de la realidad. Es una descripción formal de los elementos más esenciales de un problema. • Modelo físico: es un conjunto de leyes que actúan en un sistema y lo describen. Suelen ser complejos y de baja utilidad. Ejemplo: modelos a escala. • Modelo matemático: es una ecuación o conjunto de ecuaciones matemáticas que dan solución a un problema en específico. En muchos casos es la idealización de un problema físico. Ejemplo: la ecuación que representa a la fuerza. Algunas consideraciones sobre la complejidad de los modelos de sistemas ambientales: • Al poner la prioridad en la representación de los procesos usualmente se obtiene complejos modelos mecanísticos. • En algunos casos esto puede resultar en análisis costosos. Además, la complejidad de los procesos físicos, químicos y biológicos no puede ser reflejada en forma realista en ningún modelo. • En análisis de sistemas ambientales, el propósito del modelo debiera ser apoyo a las decisiones. • La incapacidad para representar todos los procesos relevantes contribuye a la incertidumbre del modelo. • La disponibilidad y precisión de datos son fuentes de preocupación en el desarrollo y uso de modelos en el análisis de sistemas ambientales. • Modelos complejos (sofisticados) no necesariamente son más confiables. • Se puede comenzar con modelos simples y agregar complejidad a medida que se obtienen datos adicionales. BIBLIOGRAFÍA Grant, W., Marín, S. y Pedersen, E. (2001). Ecología y Manejo de Recursos Naturales: análisis de sistemas y simulación. Agroamérica Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura (IICA). San José, Costa Rica. Olivares, M. (2010). Análisis de sistemas ambientales. Camaraza, Y. (2017). Introducción a la termotransferencia. La Habana, Editorial Universitaria. Recuperado de https://elibro.net/es/ereader/espoch/100758.
