21 REVISTA CIENTÍFICA - Universidad Pontificia … · 2011-12-01 · QUITOSANO MEDIANTE...

Universidad Pontificia Bolivariana 79

INFORMACIÓN PARA LOS AUTORES

26/07/2010 / ziñho / 175 dpi/11:30 PUENTE MAYO 2011 - PORTADAC NM YPINAR AQUI

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EDITORIAL

CAPITULO I. Escuela de Ingenierías

APLICACIÓN METALÚRGICA DE TECNOLOGÍAS QUE HACEN USO DE PLASMAA. Cabo.

EFECTO DE LA HUMEDAD, EL TAMAÑO DE PARTÍCULA Y FORMA DE PREPARACIÓN DE LA MUESTRASOBRE LA SEÑAL DE Mg I EN ESPECTROSCOPIA DE PLASMAS GENERADOS POR LÁSER (LIBS) EN MUESTRAS DE SUELOS.S. López, J. Mejía, J. Pareja, A. Molina.

ESTUDIO DE LOS HACES ELECTRÓNICOS EN LA DESCARGA ELÉCTRICA DE ALTO VOLTAJE A BAJAS PRESIONES.H. J. Dulcé Moreno, P. A. Tsygankov, V. Dugar-Zhabon, E. D. Valbuena Niño, F.F. Prada.

EVALUACIÓN DE LA ADSORCIÓN DE COLÁGENO SOBRE MATRICES DE PLA-PGA-BIOCERÁMICO-QUITOSANO MEDIANTE ESPECTROSCOPIA DE IMPEDANCIA ELECTROQUÍMICA.N.D. Montañez, M. Gelves, H. A. Estupiñán, C. Vásquez, D.Y. Peña

INFLUENCIA DE LOS PARÁMETROS DE ELECTRODEPOSICIÓN EN LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DE RECUBRIMIENTOS Sn-Ni.H. Jiménez.

MODIFICACIÓN SUPERFICIAL POR FUSIÓN LÁSER DE LA ALEACIÓN AA2050-T8 Al-Cu-Li:MORFOLOGÍA Y COMPOSICIÓN.F. Viejo, A. E. Coy, S. J. García Vergara, A M´hich, Z. L. P. Skeldon, G. E. Thompson.

NANOTUBOS DE ORIENTACIÓN VERTICAL AUTOENSAMBLADOS POR MÉTODO ELECTROQUÍMICO: SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓNM. Pereyra, E. Méndez, E. A. Dalchiele

SUPERCONDUCTIVIDAD MESOSCÓPICA.J. Barba, M. R. Joya

CAPITULO II. Escuela de Ciencias Estratégicas

ANÁLISIS SOCIOECONÓMICO SOBRE EL USO POTENCIAL DE LOS OBSERVATORIOS DEMOCRÁTICOS EN PERÚ.F. González-Ladrón-de-Guevara, M. de-Miguel-Molina, M. Bandenay-Bellina.

CAPITULO III. Escuela de Ciencias Sociales

EFECTOS COLATERALES ASOCIADOS A LA REALIZACIÓN DEL TRABAJO EN UN GRUPO DE TRABAJADORES DEL SECTOR SANITARIO EN BUCARAMANGA.A. F. Uribe Rodríguez, A. M. Rodríguez Romero, J. Garrido Pinzón.


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InformesUniversidad Pontificia Bolivariana

Autopista a Piedecuesta Km. 7PBX: 6796220 Exts. 563 - 585

Bucaramanga . Santander . ColombiaE-mail : [email protected]

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EN ESTA EDICIÓN:

REVISTA CIENTÍFICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA - SECCIONAL BUCARAMANGA

VOLUMEN 5, NÚMERO 2 OCTUBRE 2011 ISSN: 1909-9051

PUENTE

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ISSN DIGITAL: 2248-7654

RECTORMonseñor Primitivo Sierra Cano

VICERRECTOR ACADEMICODr. Luis Felipe Casas Ramírez

DIRECCION DE LA REVISTADra. María Fernanda Serrano GuzmánDirectora General de Investigaciones

COMITÉ EDITORIALDra. María Fernanda Serrano GuzmánDirectora General de investigaciones

Dr. Omar Pinzón ArdilaCoordinador de Investigaciones de la Escuela de Ingeniería

Dra. Claudia Ximena Mogotocoro GuevaraCoordinadora de Investigaciones de la Escuela de Ciencias Estratégicas

M. Sc Ps. Edward Prada SarmientoCoordinador de Investigaciones de la Escuela de Ciencias Sociales

M. Sc Luis Guillermo Rosso BautistaCoordinador de Investigaciones de la Escuela de Derecho y Ciencias Políticas

M. Sc Diana Teresa Gómez ForeroCoordinadora de Semilleros de Investigación

Ph.D. Laureano R. HoyosUniversity of Texas at Arlington, Texas, USA

Ph.D. Diego Darío Pérez RuízPontificia Universidad Javeriana, Cali

Ph.D. Manuel Rodenes AdamUniversidad Politécnica de Valencia, España

Ph.D. Macario CámaraUniversidad de Jaén (España)

Ph.D. Dora González - Bañales Instituto Tecnológico de Durango, México

PUENTE. Revista Científica Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga (ISSN 1909-9051) (ISSN Digital 2248-7654) es una publicación de la di-rección General de Investigaciones, de la Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga. Su ob-jetivo es divulgar los resultados de la investigación y los avances académicos que abarcan las áreas de Ingeniería, Ciencias Estratégicas, Ciencias Sociales y Derecho y Ciencias Políticas.

La responsabilidad de los artículos publicados compete a los autores mismos.

INFORMACION DIRECCION POSTAL DE LA REVISTA

Dra. María Fernanda Serrano GuzmánDirección General de InvestigacionesUniversidad Pontificia Bolivariana Seccional BucaramangaAutopista a Piedecuesta km. 7 PBX 6796220 Ext. 563-585 Fax 6796221Bucaramanga-Santander-Colombiae-mail: [email protected]

Periodicidad Semestral

Diagramación e Impresión: Futura Diseño e Impresión, Calle 45 No. 28-62, Bucaramanga

Ph.D. Macario CámaraUniversidad de Jaén (España)

Ph.D. Carlos Alberto Gaviria López.Universidad del Cauca, Popayan

Ph.D. Laureano R. HoyosUniversity of Texas at Arlington, Texas, USA

Ph.D. Humberto JiménezUniversidad Gran Mariscal de Ayacucho, Venezuela

Ph.D. Héctor Ramiro Pérez RodríguezUniversidad Pontificia Bolivariana, Bucaramanga

Ph.D. Javier Fernando Ramos CaroUniversidad Estatal de Caminas (UNICAMP), Brasil

Ph.D. Valery Dugar-ZhabonUniversidad Industrial de Santander (UIS), Bucaramanga

Ph.D. José Barba Ortega Universidad Nacional de Colombia (UN), Bogotá

Ph.D. William Gutiérrez NiñoUniversidad Industrial de Santander (UIS), Bucaramanga

Ph.D. Ana Emilse Coy EcheverríaUniversidad Industrial de Santander (UIS), Bucaramanga

Ph.D. Héctor Jaime DulceUniversidad Francisco de Paula Santander (UFPS), Cúcuta

Ph.D.Arturo Plata GómezUniversidad Industrial de Santander (UIS), Bucaramanga

Ph.D. Darío Yesid Peña B. Universidad Industrial de Santander (UIS), Bucaramanga

Ph.D. Fernando Viejo AbranteUniversidad Industrial de Santander (UIS), Bucaramanga

Ph.D. Henry Riascos LandázuriUniversidad Tecnológica de Pereira (UTP), Pereira

Ph.D. (c). Alejandro David Martínez AmarizUniversidad Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Brasil

Ph.D. (c). María del Rosario Sánchez Fuentes Universidad Federal de Rio de Janeiro (UFRJ), Brasil

Ph.D. (c) Eduardo Alberto Orozco Ospino Universidad Industrial de Santander (UIS), Bucaramanga

Ms.C. Ely Dannier ValbuenaUniversidad Pontificia Bolivariana (UPB), Bucaramanga

COMITÉ ASESOR CIENTÍFICO

EditorialLa socialización de resultados de investigación en revistas científicas es tal vez la forma más antigua y organizada de gestión del conocimiento, en la que cumple un papel importante la revisión de los pares (peer review). Las nuevas políticas de producción intelectual que han sido orientadas por el Departamento de Ciencia, Tec-nología e Innovación Colciencias, exhorta a los investigadores a publicar fuera de sus lugares de origen así como también al uso del material científico socializado con miras a que lo publicado genere un impacto en la comunicad cientifica.

Esta es una de las razones que motivaron la producción del Volumen 5 Numero 2 de Puente Revista Científica en donde se han evaluado artículos de investigación que hicieron parte de los temas en las ponencias presentadas durante el Primer encuentro Internacional de Investigadores en materiales y Tecnología del Plasma. Este evento contó con la participación de investigadores de diferentes partes del mundo y los organizadores el mismo escogieron nuestra publicación para la divulgación de los hallazgos más representativos sobre tratamiento superficial de materiales y las apli-caciones industriales mas relevantes. Adicionalmente, este volumen se enriquece con otros temas de interés científico.

María Fernanda Serrano GuzmánDirectora General de Investigaciones


CAPITULO IIngenierías


Resumen— Dentro de las tecnologías que hacen uso de plasma, las de aplicación más extendida son la nitruración y nitrocarburación. Son procesos termoquímicos asistidos por plasma que tienen ventajas y diferencias significativas con respecto a otras tecnologías convencionales. Se aplican para mejorar el comportamiento de componentes mecánicos, tales como: engranajes, matrices, válvulas, cigüeñales, etc. que pueden estar sometidos a desgaste, corrosión y fatiga. Dichos procesos pueden aplicarse a elementos fabricados en acero, fundición o aleaciones de titanio y se adaptan en forma precisa a cada material y diseño de modo de reducir o eliminar distorsiones y cambios dimensionales. Son tecnologías que permiten obtener elevada dureza y resistencia al desgaste, no generan efluentes y usan la energía de manera eficiente.

En este trabajo se mencionan los aspectos básicos, físicos y metalúrgicos, en que se basan las tecnologías que hacen uso de plasma para modificar superficies y se describen algunas aplicaciones industriales típicas para los casos de nitruración y nitrocarburación de componentes fabricados en aceros de baja aleación, de herramientas e inoxidables

Palabras clave— Plasma, Modificación de superficies, Nitruración por plasma, Nitrocarburación por plasma, Aceros de nitruración, Ingeniería de superficies.

Abstract— Among the technologies that make use of plasma, the ones with wider application are nitriding and nitrocarburizing. They are plasma-assisted thermochemical processes which have advantages and significant differences from other conventional technologies. They are applied to improve the performance of mechanical components, such as: gear, matrices, valves, crankshafts, etc. that may be subject to wear and tear, corrosion and fatigue. These processes can be applied to elements manufactured in steel, foundry or titanium alloys, and adapt in a precise way to each material and design in order to reduce or eliminate distortions and dimensional changes. They are technologies that allow to obtain high hardness and resistance to wear, do not generate effluents and use energy in an efficient way.nitrocarburizing of mechanical components made of low alloy, tool and stainless steels are discussed.

1Amado Cabo, cursó estudios de ingeniería mecánica y física

en Argentina. Es Doctor en Física en Carnegie-Mellon University, U.S.A. Fundador de la empresa de base tecnológica IONAR S.A. www.ionar.com.ar (correo e.: [email protected]).

Keywords— Plasma, modification of surfaces, nitriding for plasma, Nitrocarburizing for plasma, nitriding steel, surface engineering.

I. INTRODUCCIÓN a industria moderna requiere producir con la máxima eficiencia, lo cual implica ejecutar de la

mejor manera todo lo referido a diseño de producto, materiales y procesos de fabricación. En ese contexto, los materiales metálicos usados deben tener las propiedades mecánicas estructurales adecuadas y simultáneamente deben presentar propiedades óptimas en superficie donde siempre se requiere máxima resistencia a la corrosión, desgaste y fatiga.

Es bien sabido que en muchos casos, los materiales con propiedades mecánicas estructurales apropiadas no responden en forma adecuada a las solicitaciones de superficie. Para resolver esa situación de compromiso entre propiedades requeridas en volumen y en superficie, la industria utiliza desde hace décadas varios procesos térmicos y termoquímicos. De estos últimos los de nitruración y nitrocarburación son muy usados porque permiten mejorar las propiedades de la superficie de herramientas y elementos de máquina, fabricados en acero y fundición, mediante procesos a baja temperatura. Con su aplicación se consigue aumentar la dureza y en algunos casos también se obtiene mayor resistencia al desgaste, a la fatiga y a la corrosión.

Obviamente, siempre se ha tratado de trabajar con los mejores procesos, sin embargo actualmente las exigencias de competir y ser eficientes en toda la cadena de valor, desde el insumo básico hasta el producto o servicio final, imponen una revisión crítica sobre la eficiencia de cada tecnología. En general se requiere confiabilidad operativa, mínimo impacto ambiental, bajo consumo de energía y equipos fáciles de mantener en condiciones óptimas que permitan obtener la mejor ecuación costo/beneficio, además de obtener la mejor calidad de producto o servicio.

Entre los aspectos básicos que diferencian a las tecnologías de nitruración más antiguas y las más modernas, como la nitruración y nitrocarburación por plasma, se encuentra la forma en que proveen nitrógeno o carbono a la superficie. En todos los casos se trata de procesos termoquímicos, es decir

APLICACIÓN METALÚRGICA DE TECNOLOGIAS QUE HACEN USO DE PLASMA

A.Cabo1, IONAR S.A., Buenos Aires, Argentina. Recibido Mayo 5, 2011 – Aceptado agosto 23, 2011

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A.Cabo1, IONAR S.A., Buenos Aires, Argentina.Recibido Mayo 5, 2011 – Aceptado agosto 23, 2011

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que producen un cambio de composición en la superficie. La temperatura y el tiempo de proceso dependen fundamentalmente de la tecnología utilizada y también del material que se trate. Las tecnologías más antiguas usan baños de sales o un medio gaseoso para aportar nitrógeno o carbono a la superficie. En la Tabla I se muestran los rangos de temperatura típicos para diferentes procesos termoquímicos.

TABLA I. TEMPERATURAS TÍPICAS A LAS QUE SE REALIZAN LOS

PROCESOS TERMOQUÍMICOS

Proceso Temperatura

Cementación 930 ºC mas temple y revenido

Carbonitruración 870 ºC mas temple y revenido

Nitrocarburación en sales 570 ºC Nitruración gaseosa 530 ºC Nitruración y nitrocarburación por plasma

350 a 560 ºC, según requerimientos

En todos los casos, parte de los átomos que llegan

a la superficie pueden difundir y quedar en solución sólida o reaccionar con el hierro y algunos elementos aleantes para formar compuestos denominados nitruros o carbonitruros. Según las condiciones en que se realice el proceso, una fracción de los átomos que difunden desde la superficie quedan en solución sólida y el resto precipita formando compuestos como los mencionados. El tipo de compuesto que se genera y la cantidad, forma, tamaño y distribución del mismo son los principales causantes del cambio en las propiedades físicas y mecánicas de la superficie. Los productos que se forman modifican la superficie de la pieza; normalmente la parte más externa queda constituida por una capa llamada capa de compuestos o capa blanca (por su aspecto metalográfico). La capa blanca puede tener un espesor de varios micrones. Entre la capa blanca y el material base, se forma la llamada capa de difusión cuyo espesor puede llegar a tener, según el caso, desde algunos micrones hasta décimas de milímetro.

La experiencia muestra que la resistencia al desgaste y a la corrosión depende significativamente del espesor y calidad de la capa blanca, mientras que el comportamiento a la fatiga y la resistencia mecánica (macro dureza) dependen esencialmente de la capa de difusión.

Los conceptos expuestos, derivados de trabajos científicos y de la experiencia industrial, llevan a concluir que para lograr el máximo rendimiento de una superficie, es necesario realizar los procesos de nitruración y nitrocarburación teniendo en cuenta: material, tratamiento térmico previo, diseño y solicitación a que va a ser sometida la pieza. En

general, cualquiera sea la tecnología utilizada, el proceso conviene que sea lo más corto y a la menor temperatura posible, además debe obtenerse una superficie con capa blanca y de difusión, de espesor, estructura cristalográfica y dureza óptimas.

II. NITRURACIÓN Y NITROCARBURACIÓN POR PLASMA

El concepto de plasma es conocido en el ámbito científico desde principios del siglo XX pero recién durante los últimos 50 años fue posible, gracias a desarrollos en electrónica de potencia, informática, tecnología de vacío y nuevos materiales, lograr procesos industriales competitivos desde el punto de vista económico [1-2]. La aplicación a escala industrial comenzó en Alemania a fines de la década del 60 mientras que en Estados Unidos se realizaron diversas investigaciones fundamentales [3].

En el caso que vamos a describir aquí, el plasma se forma a partir de una mezcla de gases puros (N2, H2, CH4, Ar, etc.) en la proporción y presión adecuadas para producir la reacción fisicoquímica necesaria. La mezcla de gases es sometida a un campo eléctrico entre dos electrodos (ánodo y cátodo) y se ioniza y convierte en plasma. En ese estado, la materia continúa en estado neutro, desde el punto de vista de carga eléctrica, pero adquiere comportamiento colectivo, es decir que las partículas con cargas positivas (iones) se desplazan hacia el cátodo y las que tienen carga negativa (electrones) van hacia el ánodo.

En un reactor industrial la carga a tratar es el cátodo y el ánodo es el recinto que la rodea. La temperatura de la carga aumenta por la energía cinética que le transfieren de los iones que bombardean su superficie. Esta forma de calentamientos fue la original, actualmente también se transfiere energía a la carga mediante fuentes auxiliares, por ejemplo mediante resistencias eléctricas como se ejemplifica en la Fig. 1. El uso de ambos medios de calentamiento permite lograr temperatura uniforme independientemente de la forma de la carga. Los primeros equipos que utilizaban solo el bombardeo iónico como fuente de calor imponían algunas limitaciones a la tecnología; esas limitaciones fueron superadas pero crearon un mal precedente que costó mucho erradicar, principalmente en los Estados Unidos.

La diferencia de potencial entre ánodo y cátodo puede variar entre 400 y 900 V y la presión está comprendida entre 0,1 y 10 hPa, así se genera un plasma de aspecto luminiscente que cubre todas las superficies a tratar. La Fig.1 muestra esquemáticamente el principio de funcionamiento de una instalación de nitruración por plasma.


A. Cabo.

Fig. 1. Esquema de una instalación de nitruración por plasma

donde se muestran sus principales componentes. 1) Cuerpo del reactor; 2) Pantallas de radiación; 3) Fuente de calentamiento

auxiliar; 4) Equipo de bombeo; 5) Fuente de gases; 6) Visor; 7) Carga; 8) Sensor de temperatura y control de potencia; 9) Fuente

de plasma

La reacción fisicoquímica que tiene lugar en la superficie es compleja y se han propuesto diferentes modelos [1-3] para interpretarla, de todos modos desde el punto de vista tecnológico, lo sustancial es que la reacción es más rápida que en los procesos convencionales, lo que permite obtener un espesor de capa igual o superior mediante procesos a menor temperatura y durante tiempos del orden del 40 % menores a los requeridos por la nitruración gaseosa. La zona más activa del plasma (zona luminiscente) está junto a la superficie de la pieza y como ya dijimos, "copia" la forma de esta en toda su extensión, esto permite tratar de manera uniforme aún piezas de forma compleja, Fig. 2.

Fig. 2. Engranajes de un reductor de velocidad fabricados en acero

AISI 4140, en proceso de nitruración por plasma

Fig. 3. Equipo vertical de nitruración iónica, puede verse una carga típica

La posibilidad de controlar en forma

independiente: presión, densidad de corriente, composición química del plasma, tiempo y temperatura, convierten a la nitruración y nitrocarburación por plasma en procesos muy flexibles y de elevado rendimiento frente a las tecnologías convencionales. Por la forma en que se produce el fenómeno, los equipos pueden ser de tipo modular, particularmente los de diseño vertical, destinados al tratamiento de componentes esbeltos o de gran longitud (ejes, tornillos de máquinas inyectoras y extrusoras de plástico, brochas, cigüeñales, etc.). En la Fig. 3 se muestra un equipo vertical de nitruración por plasma y una carga de elementos que se tratan habitualmente. El montaje de la carga es un arte-ciencia que puede pasar desapercibido a primera vista, pero que tiene importancia significativa en el rendimiento de todo el proceso; no se trata de cargar un equipo en el sentido habitual del término, sino de armar “un cátodo” en forma precisa y en condiciones de excelente limpieza. Otro aspecto práctico lo impone la flexibilidad del proceso mencionada anteriormente; para obtener óptimos resultados deben seleccionarse materiales, y a veces diseños particulares, en cada carga.

En la Fig. 4 se muestran curvas de penetración (dureza vs. penetración) obtenidas en un acero tipo AISI D2 usado en la construcción de herramientas de trabajo en frío. Se puede apreciar la influencia del tiempo y temperatura del proceso aplicado. Obsérvese que a menor temperatura se obtiene mayor dureza.



Fig. 4. Variación de dureza en función de la penetración, obtenida por nitruración iónica, en un acero tipo AISI D2

III. ASPECTOS A TENER EN CUENTA EN LAS APLICACIONES INDUSTRIALES

Prácticamente todos los aceros y fundiciones pueden ser tratados por nitruración o nitrocarburación por plasma con óptimos resultados. Sin embargo, con respecto a la selección de materiales se puede, en primera aproximación, estimar su comportamiento en base a la concentración de elementos aleantes que forman nitruros [4]. Esos elementos deben estar en solución sólida de modo que al entrar en contacto con el nitrógeno que difunde puedan formar nitruros, los que se caracterizan por ser termodinámicamente estables a temperaturas superiores a la de su formación. Esto tiene gran importancia práctica porque las propiedades resultantes, tanto físicas como mecánicas se mantienen a temperaturas relativamente altas, superiores a las que pueden soportar las superficies cementadas, que se forman a temperaturas del orden de los 900 ºC y luego son templadas y revenidas (ver Tabla I).

Los elementos formadores de nitruros pueden ordenarse, comenzando por el que más favorece dicha formación, de la manera siguiente: Aluminio, Titanio, Cromo, Vanadio y Molibdeno. El aluminio es un aleante típico de los aceros de baja aleación “especiales de nitruración” y su contenido suele estar en el orden del 1 %. En la mayoría de los aceros su capacidad de nitruración está dada por el contenido de cromo, vanadio y molibdeno, en los aceros al carbono mas comunes solo se forman nitruros de hierro y de manganeso, por esta razón se consigue un bajo aumento de dureza aunque sí se consigue una notable mejora

frente al deslizamiento y a la corrosión. Es conveniente que el contenido de carbono no sea elevado o que guarde una relación adecuada con el contenido de aleantes porque la mayoría de los formadores de nitruros también son formadores de carburos y esto equivale a reducir el contenido de aleante disponible para formar nitruros. En forma no muy técnica podemos decir que el carbono y el nitrógeno compiten por los mismos aleantes.

Las mejores condiciones para nitrurar o nitrocarburar se dan cuando el acero está templado y revenido (bonificado) conforme a los procedimientos de fabricación que vayan a utilizarse posteriormente. La temperatura de revenido debe ser superior a la nitruración en por lo menos 30 ºC.

Lo anterior es mandatario para los aceros con microestructura martensítica, no así para los austeníticos o endurecibles por precipitación. No obstante, en todos los casos conviene que la microestructura sea lo más homogénea y con el menor tamaño de grano posible. El material bonificado tiende a tener propiedades y estructura más homogéneas, lo cual permite obtener una capa nitrurada de mejor calidad [5].

El espesor y características de la capa nitrurada deben ser adecuados a la aplicación; sus propiedades dependen del tipo y estado del material y del proceso de nitruración por plasma. Desde el punto de vista del desgaste y corrosión debe tenerse en cuenta que la capa blanca, de solo algunos micrones de espesor es fundamental, especialmente en los aceros de baja aleación.

La tecnología de nitruración por plasma presenta ventajas con respecto a las convencionales, porque permite formar la capa blanca, de espesor y estructura adecuadas o eliminarla, como se requiere, por ejemplo, en matrices de extrusión de aluminio. Por otro lado, los aumentos de dureza y de resistencia a la fatiga mecánica están dados fundamentalmente por la capa de difusión.

El aumento de vida en fatiga se debe, básicamente, a las tensiones de compresión que se generan en la capa de difusión, por lo tanto deben tenerse presentes desde el momento del diseño del componente a los efectos de evitar posibles distorsiones. La tecnología de nitruración por plasma a diferencia de las convencionales permite, en gran medida, formar la capa más conveniente para cada aplicación.

En lo que sigue presentaremos resultados obtenidos en: aceros inoxidables austeníticos (ver Fig. 5) y en aceros inoxidables endurecibles (ver Fig. 6) por precipitación que corresponden a válvulas esféricas y a matrices de inyección de plástico respectivamente.


A. Cabo.

Fig. 5. Válvulas esféricas (diámetro máximo 350 mm) fabricadas en

acero inoxidable tipo AISI 316L

Fig. 6. Micrografía de un acero inoxidable endurecible por

precipitación; 0.05C; 15 Cr; 4,5 Ni; 0,45 Mn; 0,25 Si y 3,5 Cu, usado en una matriz de inyección de plástico para la industria automotriz,

nitrocarburado por plasma

A. Los Aceros Inoxidables: un Caso Especial Los aceros inoxidables no se consideran

materiales adecuados para nitrurar o nitrocarburar; esta observación es válida cuando se usan las tecnologías antiguas donde la temperatura y el tiempo de proceso generan la precipitación de nitruraos o nitrocarburos de cromo. Como consecuencia de este fenómeno, análogo al que ocurre en otros aceros, el material pierde sus propiedades de resistencia a la corrosión, razón principal por la que seguramente fue elegido. La formación de nitruros baja el contenido de cromo

en la zona adyacente al precipitado de forma que esa zona se vuelve sensible a la corrosión.

Cuando se aplican las tecnologías asistidas por plasma, la temperatura de tratamiento puede estar en el orden de los 400ºC y cuando esto ocurre no se forman precipitados y el nitrógeno o carbono forman una solución sólida sobresaturada que aumenta la dureza a valores del orden de los 1000 HV sin afectar la resistencia a la corrosión. Esto es observable especialmente en los aceros inoxidables austeníticos. Esta es una ventaja significativa porque, precisamente son los aceros austeníticos los más usados en la fabricación de componentes que deben resistir la corrosión y además son materiales de baja dureza con un comportamiento deficiente frente al deslizamiento; como se dice habitualmente, su superficie tiende a “engranarse” fácilmente aun en condiciones de lubricación correcta. La nitrocarburación por plasma pone a la superficie en excelentes condiciones desde el punto de vista de la tribología sin afectar su resistencia a la corrosión (ver Fig . 6). [6].

B. Aspectos Especiales de la Nitruración y Nitrocarburación por Plasma

Datos obtenidos de la bibliografía científica y tecnológica y de la experiencia industrial permiten identificar las siguientes características:

i. Son los procesos termoquímicos que pueden aplicarse a menor temperatura con calentamiento y enfriamiento en vacío, a velocidad controlada, lo cual reduce al mínimo o elimina las distorsiones y cambios dimensionales obteniéndose valores máximos de dureza, resistencia al desgaste, fatiga y corrosión.

ii. La posibilidad de trabajar a menor temperatura que los procesos convencionales, permite aplicar la nitruración por plasma a un mayor número de materiales susceptibles de ablandamiento con los procesos convencionales u obtener mayor dureza en los materiales típicos de nitruración.

iii. En caso de ser necesario, la nitruración por plasma se puede aplicar en forma selectiva o parcial en una misma pieza.

iv. La nitruración por plasma es la única que puede aplicarse eficientemente a los aceros inoxidables austeníticos, martensíticos y endurecibles por precipitación, con mínima alteración de su resistencia a la corrosión.

v. El control preciso de las variables: temperatura, tiempo, presión, composición química del plasma, y potencial de aceleración de los iones permite ajustar el proceso para cada



material y aplicación. Debido a estas características es posible controlar la metalurgia física de la superficie y obtener las capas blanca y de difusión, de espesor y estructura adecuadas.

vi. El plasma puede penetrar en ranuras, agujeros, espacio entre dientes de engranaje, etc., y "copiar" geometrías complejas, lo cual permite obtener capas de espesor más uniforme.

vii. Por las características mencionadas, es una tecnología adecuada para tratar piezas de precisión como ser: matrices, engranajes, herramientas especiales, cigüeñales, brochas, mandriles y componentes de máquina en general.

viii. Las piezas después del tratamiento quedan listas para ser puestas en servicio.

IV. CONCLUSIONES La tecnología descrita en este trabajo significa

un avance cualitativo en el área de tratamientos termoquímicos. El mismo se ha dado como resultado de una síntesis entre diversos campos del conocimiento, en particular: metalurgia física, materiales, electrónica de potencia y tecnología de vacío. Como la mayoría de las tecnologías que hacen usos de plasmas, aun continúa en desarrollo para ampliar sus posibilidades de aplicación y entender mejor los aspectos básicos que permiten explicar mejor sus resultados. A diferencia de las tecnologías convencionales basadas esencialmente en la experiencia industrial, esta como la mayoría de las nuevas tecnologías, tiene su origen en el ámbito de la investigación aplicada. Es un caso más en el que se muestra que la separación entre investigación básica e industria, aunque ambas entidades sean fundamentales, conducen a resultados pobres o por lo menos a tiempos extremadamente largos para comprobarse la transferencia del conocimiento a la práctica. Para hacer más fructífero el trabajo de las partes involucradas en el desarrollo, deben hacerse trabajos a escala intermedia, de planta piloto, donde el conocimiento básico y los recursos converjan con las necesidades y límites que impone la producción. Cuando se analiza en forma integral a través del tiempo, la estrategia del desarrollo a escala de planta piloto resulta ser la que requiere inversión mínima para lograr la eficiencia máxima. Todo esto plantea un panorama favorable para su incorporación al ámbito industrial de nuestros países con vistas a mejorar la capacidad de competir con los de mayor desarrollo.

REFERENCIAS [1] Thanki, Paragkumar N. Dellachene, Edith. Six Jean, Luc.

Surface characteristics of PLA and Plga films. Applied Surface Science 25. 2006, p. 2758-2764.

[2] B. Edenhofer, Physical and metallurgical aspects of ionitriding, Heat Treatment of Metals, pp. 23-28 and 59-67, 1974.

[3] James D. Cobine, Gaseous Conductors, Dover Publications, Inc., 1958.

[4] M. Hudis, Study of ion-nitriding, J. Appl. Phys, vol. 44, Nº4, pp. 1489-1496, april 1973.

[5] Karl Thelnig. Steel and Its Heat Treatment. Bofors Handbook, The Butterworths Group, 1974.

[6] Tom Bell and Y. Sun. Load bearing capacity of plasma nitrided steel under rolling-sliding contact. Surface Engineering 1990, Vol. 6, Nº 2. pp. 133-139.

[7] E. De Las Heras, P. Corengia, M. Brizuela, A. García-Luis, G. Ybarra, N. Mingolo, A. Cabo, S. P. Brühl, Plasma Process. Polym. 2007, 4, S741.

BIOGRAFIA

Amado Cabo, nacido en 1939, Argentina. Cursó estudios de ingeniería mecánica y de física; obtuvo el doctorado en Física en Argentina, posteriormente hizo trabajos de post grado en Carnegie-Mellon University, U.S.A. Su actividad profesional ha estado vinculada al desarrollo de tecnología, primero en el campo nuclear y posteriormente al desarrollo de

equipamiento y aplicación de tecnologías a la ingeniería de superficies. En 1990 fundó la empresa de base tecnológica IONAR S.A. dedicada a la modificación de superficies mediante la aplicación de plasma, lo que realiza con tecnología propia y en estrecho contacto con instituciones científicas y tecnológicas de varios países.


Resumen— La espectroscopia de plasmas inducidos por láser, LIBS, permite el análisis de la composición elemental en tiempo real de muestras gaseosas, líquidas y sólidas. Su aplicación en el análisis de la composición elemental de suelos está limitada por los efectos de matriz que se maximizan dada la heterogeneidad de las muestras sólidas. Mediante un montaje experimental en el cual se empleó un láser Nd:YAG en su frecuencia fundamental y un sistema de detección que involucra una cámara ICCD y un espectrógrafo Czerny-Turner, se analizó la variación de la intensidad de la señal LIBS para Mg I (285.2 nm) con cambios en la humedad (entre 0%peso y 25%peso) y en el tamaño de partícula (entre 500 μm y 1000 μm) de la muestra de suelo. Se evaluó también el efecto de la preparación de las muestras como pellets comprimidos en la intensidad LIBS. El promedio de cinco conjuntos de espectros, de 100 disparos individuales cada uno, muestra que valores de humedad por encima del 5% disminuyen la intensidad de la señal LIBS. Cuando la humedad es menor al 5%, la intensidad LIBS disminuye con una disminución de la humedad. No se observó un efecto evidente del tamaño de grano en la señal LIBS. Sin embargo, la preparación de muestras comprimidas en pellets tiende a producir más aerosol que puede interferir con la señal LIBS. Todos estos resultados están relacionados con la generación de una nube de aerosol alrededor de la muestra de sólido. Para el análisis de muestras de suelos mediante LIBS se recomienda realizar un presecado de la muestra, no comprimirla en pellets y limitar la variabilidad de tamaño de grano a 500 μm.

1Sebastián López, Grupo de investigación Bioprocesos y Flujos

Reactivos, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.

2Jonnattan Mejía, Grupo de investigación Bioprocesos y Flujos Reactivos, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.

3Jhon Pareja, Carrera 80 No 65-223, Bloque M7-214, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. Teléfono: (57) +4 4255317. (correo e.: [email protected]).

4Alejandro Molina, Carrera 80 No 65-223, Bloque M7-214, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. Teléfono: (57) +4 4255317. (correo e.: [email protected]). Colombia, Sede Medellín. Teléfono: (57) +4 4255317. (correo e.: [email protected]).

Palabras clave— Espectroscopia de plasmas inducidos por láser, LIBS, análisis de suelos

Abstract— Laser-induced plasma spectroscopy, LIBS, allows the analysis of the elemental composition in real time of gaseous, liquid and solid samples. Its application in the analysis of the elemental composition of soils is limited because of the effects of matrix which are maximized given the heterogeneity of solid samples. By means of an experimental setup in which was used an Nd:YAG laser in its fundamental frequency and a detection system that involves an ICCD camera and a Czerny-Turner spectrograph. The variation of the intensity of the LIBS signal for Mg I (285.2 nm) was analyzed with changes in humidity (between 0% weight and 25% weight) and the particle size (between 500 μm and 1000 μm) of the soil sample. Also the effect of the preparation of the samples as pellets compressed in the LIBS intensity was evaluated. The average of five sets of Spectra, 100 individual shots each, shows that values of humidity above 5% decline the LIBS signal strength. When humidity is less than 5%, the LIBS intensity decreases because of a decrease in the humidity. There was not an evident effect observed in the grain size in the LIBS signal. However, the preparation of samples compressed in pellets tends to produce more spray that may interfere with the LIBS signal. All these results are related to the generation of a cloud of spray around the solid sample. For the analysis of samples of soils by means of LIBS it is advised to make a pre-drying of the sample, not to compress it in pellets and limit the variability of grain size to 500 μm.

Keywords— Spectroscopy of plasma induced by laser, LIBS, soil analysis

I. INTRODUCCIÓN a espectroscopia de plasmas producidos por láser (Laser- induced Breakdown

Spectroscopy – LIBS) es una técnica de análisis elemental que, mediante el enfoque de un pulso láser de alta energía sobre una muestra, logra la formación de un plasma. El plasma emite

EFECTO DE LA HUMEDAD, EL TAMAÑO DE PARTÍCULA Y LA FORMA DE PREPARACIÓN DE LA MUESTRA SOBRE LA

SEÑAL DE Mg I EN ESPECTROSCOPIA DE PLASMAS GENERADOS POR LÁSER (LIBS) EN MUESTRAS DE SUELOS

S. López1, J. Mejía2, J. Pareja3, A. Molina4, Bioprocesos y Flujos Reactivos, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, Colombia.

Recibido Mayo 5, 2011- Aceptado agosto 16,2011

L

EFECTO DE LA HUMEDAD, EL TAMAÑO DE PARTÍCULA Y LA FORMA DE PREPARACIÓN DE LA MUESTRA SOBRE LA SEÑAL DE Mg I EN ESPECTROSCOPIA DE PLASMAS GENERADOS POR

LÁSER (LIBS) EN MUESTRAS DE SUELOSS. López1, J. Mejía2, J. Pareja3, A. Molina4, Bioprocesos y Flujos Reactivos, Facultad de Minas, Universidad

Nacional de Colombia, Sede Medellín, Colombia.Recibido Mayo 5, 2011- Aceptado agosto 16,2011


EFECTO DE LA HUMEDAD, EL TAMAÑO DE PARTÍCULA Y LA FORMA DE PREPARACIÓN DE LA MUESTRA SOBRE LA SEÑAL DE Mg I EN ESPECTROSCOPIA DE PLASMAS GENERADOS POR LÁSER (LIBS) EN MUESTRAS DE SUELOS

radiación que se captura y se resuelve espectralmente a diferentes frecuencias. El espectro obtenido es característico de la muestra y depende en gran parte de sus componentes [1].

El análisis de suelos con LIBS ha permitido detectar la presencia de elementos metálicos contaminantes [2-4], al clasificar los tipos de suelos [5] y al analizar los fertilizantes [6]. Pocos análisis de elementos considerados nutrientes para las plantas (v.gr. Mg, Ca, Mn, K, P, Fe) se han realizados con LIBS [7-9], principalmente por la alta dependencia de la señal emitida por el plasma con el tipo de matriz estudiada.

Con respecto a las técnicas tradicionales de análisis elemental, LIBS presenta las siguientes ventajas: (i) bajo tiempo de análisis, (ii) poca preparación requerida de las muestras, (iii) carácter semidestructivo, (iv) análisis in situ y (v) capacidad de analizar gases, líquidos y sólidos. Sin embargo, LIBS aún no presenta un uso extendido en el análisis de suelos debido a ciertas dificultades en la cuantificación de elementos en muestras de este tipo [2], principalmente debido a los llamados “efectos de matriz” que pueden ser físicos o químicos [10].

Los efectos de matriz físicos hacen referencia a las propiedades de la muestra como el calor especifico, el calor latente, entre otras, que son propiedades que determinan la cantidad de material ablacionado por el pulso láser y por ende la cantidad luz emitida por el plasma. Los efectos de matriz químicos se refieren a la influencia que puede tener un determinado elemento, o compuesto en la emisión de otros elementos.

Algunos parámetros, como la formación de aerosol, la potencia del pulso láser, la frecuencia de los pulsos, el gas alrededor de la muestra, el tamaño de partícula y la humedad de la muestra afectan de forma directa la intensidad de la señal LIBS [11-12]. Estos parámetros, a diferencia de los efectos de matriz, se pueden controlar con cierta facilidad. El tamaño de partícula y la humedad están muy relacionados con la preparación de la muestra de suelo previa al análisis. Por tanto, determinar sus efectos sobre la señal LIBS resulta esencial para el análisis elemental de suelos.

Este estudio tiene como objetivo determinar los efectos de la humedad, tamaño de partícula y forma de preparación de la muestra sobre la intensidad de la señal LIBS en muestras de suelos característicos de la región andina de Colombia.

II. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

A. Montaje Experimental En la Fig. 1 se muestra un esquema del montaje

experimental utilizado. El plasma se generó usando un láser pulsado Nd:YAG (Continuum Surelite I10) trabajando a su frecuencia fundamental de 1064 nm, con una energía aproximada de 300 mJ, una duración del pulso de 9 ns y una tasa de repetición de 3.33 Hz. El pulso láser se enfocó sobre la muestra de suelo, con un lente plano–convexo (UV-1064nm, distancia focal de 100 mm). La muestra, que se depositó en un plato petri de 10 cm de diámetro y una altura de 1 cm, se movió entre cada pulso para evitar que la formación de cráteres influyera en el análisis. La luz emitida por el plasma se enfocó por medio de un lente plano–convexo (UV-1064nm, distancia focal de 75 mm), sobre una fibra óptica (Princeton Instruments, 190 nm - 1100 nm). La radiación se transportó a través de la fibra óptica a un espectrómetro tipo Czerney–Turner (Princeton Instruments, SP 2300). En el espectrómetro se utilizó una apertura a la entrada de 25 µm y una rejilla de 2400 ranuras/mm, con lo cual se logró una ventana espectral de aproximadamente 16 ± 0.2 nm. La intensidad de la señal espectral se midió usando una cámara ICCD (Princeton Instruments, 1024 × 156 pixeles). A menos que se indique lo contrario, para la medición de la radiación del plasma en la cámara ICCD se emplearon tiempos de retraso e integración de 4 µs y 8 µs respectivamente.

Fig. 1. Montaje experimental para medición de nutrientes con

LIBS

B. Cuantificación de la Señal LIBS Para evaluar el efecto de la humedad, tamaño de

partícula y forma de preparación de la muestra en la señal LIBS se seleccionó la emisión de Mg I en 285.2 nm debido a que la emisión de este elemento en esta zona del espectro no presenta interferencias

Cabeza del láser

Control del láser

Controlador

Espectrógrafo

Lente

Espejo

Computador

Fibra óptica

Muestra

Lente


S. López, J. Mejía, J. Pareja, A. Molina

con otros elementos [13]. Se midieron 100 espectros individuales para calcular un espectro promedio para así disminuir el efecto de la heterogeneidad espacial de la muestra. Se realizaron 5 repeticiones de cada conjunto de 100 espectros con el fin de evaluar la reproducibilidad de la medición.

Se usó un método de normalización que correlaciona la intensidad de la señal con respecto al background (línea base del espectro) para disminuir el efecto de variabilidad entre disparo y disparo (asociada a variaciones en el plasma, en posición de muestra, en composición de suelo, etc.) El background de una sección del espectro sin líneas de emisión da cuenta de la emisión continua de radiación debida a fenómenos Bremsstrahlung y depende de la densidad total del plasma, la cual está relacionada con el total de especies que emiten [1]. La normalización con respecto al background se calculó como la relación del área bajo el pico de emisión y el área del background (Fig. 2) [14].

Fig. 2. Esquema que ilustra la forma cómo se realizó la normalización de la intensidad de la emisión de Mg I

C. Preparación de las Muestras Para determinar el efecto de la humedad se usó una

muestra de suelo tipo Inceptisol con un tamaño de partícula en el rango entre 500 μm y 1000 μm. El suelo se comprimió parcialmente, para cada ensayo, aplicando una leve presión con una superficie plana con el fin de homogenizar la superficie de la muestra.

Inicialmente se secó la muestra a una temperatura de 60 ºC por dos días para lograr 0% de humedad. Para obtener humedades entre 0 % y 5 % (todas las concentraciones en porcentaje en este artículo se refieren a peso) la muestra seca se dejó al aire libre para que intercambiara humedad con el aire ambiente. Para obtener humedades entre el 5 % y el 25%, la muestra de suelo seco se saturó adicionando agua destilada hasta garantizar una uniformidad del agua en la muestra. Seguido, la muestra se secó parcialmente,

entre cada ensayo, para obtener el contenido de humedad deseado.

Para determinar el efecto del tamaño de partícula y forma de preparación de la muestra se usó un suelo tipo Andisol, el cual se secó completamente y se tamizó para obtener diferentes tamaños de partícula. Las muestras se clasificaron de acuerdo a los rangos de tamaño de partícula así: (i) diámetros menores a 500 µm, (ii) diámetros entre 500 µm y 1000 µm y (iii) diámetros mayores a 1000 µm. Se consideraron dos formas de preparación de muestra: sin comprimir y muestras comprimidas. Las muestras comprimidas se obtuvieron aplicando una presión de 5000 psi durante 3 minutos para formar unos pellets con un diámetro de 2.0 cm y un espesor de 7 mm.

III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

A. Efecto de la Humedad en el Suelo Sobre la Señal LIBS

En la Fig. 3 se muestra la variación de la intensidad de la luz emitida por el elemento Mg (285.2 nm) en la muestra de suelo con respecto al contenido de humedad. Se encontró que para porcentajes de humedad por debajo del 5% existe un incremento en la intensidad de la señal conforme aumenta el contenido de humedad. Para humedades entre el 5% y el 25% la intensidad de la señal disminuye conforme aumenta el contenido de humedad. Este resultado es similar al encontrado por Wisbrun et al. [11] y por Bublitz et al. [12].

Fig. 3. Efecto de la humedad de la muestra en la intensidad de la señal para la línea espectral de Mg I en un análisis de suelos con

LIBS. Las líneas verticales en esta figura y las otras a continuación representan la desviación estándar de 5 espectros promedios

realizados sobre la misma muestra

El comportamiento de la señal emitida por el plasma con respecto al aumento del contenido de humedad de la muestra se puede explicar, asumiendo que la concentración de la especie que emite se mantiene constante, porque [11-12]:

284 284.5 285 285.5 286 286.50

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Longitud de onda (nm)

Inte

nsid

ad N

orm

aliz

ada

(u.a

.)

Mg I

Área del pico

Área background

0 5 10 15 20 25 302

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

Porcentaje de Humedad (%peso)

Inte

nsid

ad n

orm

aliz

ada

(u.a

.)



i. La humedad en el suelo provoca una disminución en la formación de aerosol y por lo tanto la señal aumenta debido a que la luz no se dispersa por el aerosol y parte de la energía del láser no se absorbe por el aerosol formado.

ii. La humedad en el suelo provoca una disminución en la temperatura del plasma debido a que parte de la energía proveniente del láser se usa para evaporar el agua contenida en el suelo. Además, el contenido de humedad puede provocar que el plasma se enfríe más rápidamente. Por tal motivo las emisiones atómicas se dan en tiempos más cortos y con una menor intensidad.

Para humedades menores al 5% se encontró que la formación de aerosol era significativa. En la fig. 4 a. se observa la presencia de aerosol durante la formación del plasma para una humedad de 1 %. Para otras muestras con humedades inferiores al 5% se obtuvo un comportamiento similar. Este aerosol puede dispersar la luz proveniente del plasma y por tal motivo disminuir la cantidad de luz recolectada en la fibra óptica, lo cual causa que la intensidad de la señal sea baja. A medida que el contenido de humedad aumenta, la formación de aerosol disminuye y la intensidad de la señal aumenta hasta que se alcanza un contenido de humedad en el suelo del 5% donde la formación de aerosol es mínima (Fig. 4 b).

Fig. 4. Fotografía del plasma que se forma sobre la superficie de un suelo para el cual la humedad es 1% (a) y 5 % (b). (Diámetro

caja Petri = 10 cm)

Para humedades superiores al 5% la intensidad de la señal disminuye conforme aumenta el contenido de humedad. Este comportamiento es consecuencia en parte de que un mayor contenido de agua tiende a producir un plasma de menor temperatura, por lo que la emisión total disminuye. Se debe además considerar que un aumento en el contenido de humedad de la muestra disminuye, por dilución, la concentración de Mg. Lo anterior contribuye también a una disminución en la señal LIBS al aumentar la humedad.

Sin embargo, el efecto en la emisión total con el aumento de humedad es bastante considerable y pareciera dominar. De hecho, en la Fig. 5 se muestra cómo la señal del background (línea base del espectro)

disminuye conforme aumenta el contenido de humedad. Debido a que la intensidad del background es proporcional a la densidad electrónica y esta a su vez es proporcional a la temperatura del plasma, la fig. 5 sugiere que la temperatura del plasma disminuyó conforme aumentó el contenido de humedad.

Fig. 5. Comportamiento de la Intensidad del Background con el

contenido de humedad de la muestra de suelo

Al mismo tiempo que disminuye la temperatura del plasma, éste se puede enfriar más rápido cuando el contenido de humedad es mayor. Cuando se estudia la variación de la intensidad de la señal de la luz emitida por el elemento Mg a diferentes tiempos de retraso (manteniendo el tiempo de exposición constante) y para las diferentes humedades consideradas en la Fig. 6, se observa que la emisión de Mg, normalizada con respecto a aquella que se tiene a un tiempo de retraso de 2 µs, disminuye más rápidamente cuando la humedad es mayor. Esto indica que las emisiones atómicas desaparecen más rápido a medida que el contenido de humedad de la muestra es mayor. Se sugiere que la tasa de desaparición de las emisiones atómicas más altas para humedades elevadas se debe a un enfriamiento más rápido del plasma.

Fig. 6. Cambio de la intensidad de la señal de Mg con respecto al

tiempo de retraso, para diferentes humedades de la muestra de suelo. El tiempo de exposición para todas las mediciones fue de 8

µs

b.a.

0 5 10 15 20 25 300

500

1000

1500

2000

2500

Porcentaje de Humedad (%peso)

Inte

nsid

ad B

ackg

roun

d (u

.a.)

2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 60.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Tiempo de retraso (us)

Inte

nsid

ad T

r /

Inte

nsid

ad 2

us

Humedad 0%Humedad 1.2%Humedad 2.23%Humedad 4.52%Humedad 11.8%Humedad 18.2%Humedad 23.1%Humedad 25.4%


S. López, J. Mejía, J. Pareja, A. Molina

Algo interesante que se observa en la Fig. 3 es el punto con 0% de humedad el cual está por fuera de la línea de tendencia pues presenta una intensidad similar a la que se tiene cuando la humedad es del 5%. Este comportamiento, también se observa en los datos de Wisbrun et al. [11] y Bublitz et al. [12], sin embargo estos autores no dan ninguna explicación de este fenómeno. Una hipótesis que podría explicar este efecto es que a tan baja humedad la cantidad de aerosol generado es tan alta que se alcanza algún rompimiento sobre éste. Windom y Hahn [15] demostraron que el plasma generado sobre aerosol producto de la ablación LIBS podría presentar mejores características de detección de la técnica LIBS.

B. Efectos del Tamaño de Partícula y Forma de Preparación de la Muestra Sobre la Señal LIBS

En la Fig. 7 y 8 se muestra el comportamiento de la intensidad de la señal LIBS respecto al diámetro de partícula para muestras sin comprimir y comprimidas, respectivamente. Para los dos tipos de muestras no se encontró variación estadísticamente significativa de la señal LIBS en el rango de tamaños de partícula estudiado.

Fig. 7. Influencia del tamaño de partícula sobre la señal LIBS para

suelos sueltos

Fig. 8. Influencia del tamaño de partícula sobre la señal LIBS para

suelos comprimidos

Para las muestras sin comprimir se obtuvo una disminución de la desviación estándar conforme aumentó el tamaño de partícula, es decir, se obtuvo una mejor repetitividad para tamaños de partícula mayores (Fig. 7).

Para todos los tamaños de partícula se obtuvieron señales LIBS de intensidad similar. Sin embargo, las fotografías del plasma que se muestran en la Fig. 9 muestran una mayor concentración de aerosol sobre las muestras de suelo comprimidas. La formación de aerosol en altas concentraciones, como sucede en la Fig. 9 a, disminuiría la señal LIBS [11]. Por lo anterior es preferible trabajar con muestras sin comprimir para poder usar altas frecuencias del láser.

Fig. 9. Fotografía del plasma que se forma sobre la superficie de

un suelo para el cual la preparación de la muestras es comprimida (a) (diámetro Pellet 2 cm) y la muestra es suelta (b) (diámetro

cráter ~6 mm)

IV. CONCLUSIONES La intensidad de la señal emitida por el plasma

tiene una dependencia importante con el contenido de humedad de la muestra. Para humedades inferiores al 5% en el suelo hay un incremento en la intensidad de la señal emitida por el plasma conforme aumenta el contenido de humedad. Para humedades por encima del 5% el comportamiento es diferente. La intensidad de la señal emitida por el plasma disminuye conforme aumenta el contenido de humedad de la muestra.

Debido al fuerte efecto de la humedad en la intensidad de la señal emitida por el plasma en un análisis de suelos con LIBS, se debe garantizar que todas las muestras a analizar tenga un mismo contenido de humedad para obtener resultados comparables. Se recomienda trabajar con muestras completamente secas pues de esta forma se puede controlar con mayor facilidad el nivel de humedad y porque la intensidad de la señal en este punto es alta.

Los suelos sin comprimir no muestran un incremento significativo de la señal LIBS. Sin embargo, la dispersión de la señal disminuye al aumentar el tamaño de partícula.

Ø < 500 500 < Ø < 1000 Ø > 10000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Diametro de Particula, Ø (µm)

Inte

nsid

ad n

orm

aliz

ada

(u.a

)

´ ´

Ø < 500 500 < Ø < 1000 Ø > 10000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Diametro de Particula, Ø (µm)

Inte

nsid

ad N

orm

aliz

ada

(u.a

)

´ ´

a) b)



En los suelos comprimidos no se obtuvo una tendencia clara del comportamiento de la señal LIBS ni de su dispersión con el incremento del tamaño de partícula.

Entre las dos formas de preparación de muestra que se compararon en este estudio, la metodología más apropiada es utilizar suelos sin comprimir, pues estos presentan una buena señal LIBS y mejor repetitividad.

AGRADECIMIENTOS A las entidades financiadoras del proyecto:

“Medición de nutrientes en suelos con Espectroscopia de Emisión de Plasmas Producidos por Láser (LIBS” Colciencias (Contrato No. 111845221140), Portafolio de Proyectos de Innovación de la Facultad de Minas (Código QUIPU: 20701008160), Dirección de Investigación de la Universidad Nacional Sede Medellín – DIME (Código QUIPU: 20201006689). Al Laboratorio de Suelos de la Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín, por suministrar las muestras de suelos.

REFERENCIAS [1] D.A. Cremers, L.J. Radziemski, “Handbook of Laser-

Induced Breakdown Spectroscopy”, Editorial. L. John Wiley & Sons. 2006.

[2] A.W. Miziolek, V. Palleschi, I. Schechter, “Laser-induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). Fundamentals and Apllications”, Editorial. Cambridge University Press. 2006.

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[4] J.H. Kwak, C. Lenth, C. Salb, E-J Ko, K-W. Kim, K. Park, “Quantitative analysis of arsenic in mine tailing soils using double pulse-laser induced breakdown spectroscopy”. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 2009. 64(10): p. 1105-1110.

[5] M.J. Coelho Pontes, J. Cortez, R.K. Harrop Galvão, C. Pasquini, M.C. Ugulino Araújo, R. Marques Coelho, M. Koiti Chiba, M. Ferreira de Abreu, B. Emöke Madari, “Classification of Brazilian soils by using LIBS and variable selection in the wavelet domain”. Analytica Chimica Acta, 2009. 642: p. 12–18.

[6] Y. Groisman, M. Gaft, “Online analysis of potassium fertilizers by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy”. Spectrochimica Acta Part B, 2010. 65: p. 744–749.

[7] L.C. Trevizan, Jr.D. Santos, R.E. Samad, N.D. Vieira Jr, C.S. Nomura, L.D. Nunes, I.A. Rufini, F.J. Krug, “Evaluation of laser induced breakdown apectroscopy for the determination of macronutrients in plant materials”. Spectrochimica Acta Part B, 2008. 63: p. 1151 - 1158.

[8] L.C. Trevizan, Jr.D. Santos, R.E. Samad, N.D. Vieira Jr, C.S. Nomura, L.D. Nunes, I.A. Rufini, F.J. Krug, “Evaluation of laser induced breakdown spectroscopy for the determination of micronutrients in plant materials”. Spectrochimica Acta Part B, 2009. 64: p. 369 - 377.

[9] E.C. Ferreira, D.M.B.P. Milori , E.J. Ferreira, R.M. Da Silva, L. Martin-Neto, “Artificial neural network for Cu quantitative determination in soil using a portable Laser Induced Breakdown Spectroscopy system”. Spectrochimica Acta Part B, 2008. 63: p. 1216–1220.

[10] A.S. Eppler, D.A. Cremers, D.D. Hickmott, M.J. Ferris, A. C. Koskelo, “Matrix Effects in the Detection of Pb and Ba in Soils Using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy”. Applied Spectroscopy, 1996. 50(9): p. 1175:1181.

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[12] J. Bublitz, C. Dolle, W. Schade, A. Hartmann, R. Horn, “Laser-induced breakdown spectroscopy for soil diagnostics”. European Journal of Soil Science, 2001. 52: p. 305 - 312.

[13] D. Diaz, “Medición de contenido total de nutrientes en suelos mediante espectroscopia de emisión de plasmas producidos por láser (LIBS)”, Facultad de Minas. 2010, Universidad Nacional de Colombia: Medellín.

[14] U. Aydin, P. Roth, C.D. Gehlen, R. Noll, “Spectral line selection for time-resolved investigations of laser-induced plasmas by an iterative Boltzmann plot method”. Spectrochimica Acta Part B, 2008. 63: p. 1060 - 1065.

[15] B. C. Windom, D. W. Hahn. “Laser ablation—laser induced breakdown spectroscopy (LA-LIBS): A means for overcoming matrix effects leading to improved analyte response” J. of Anal. Atom. Spect., 2009. 24, 1665-1675.

BIOGRAFÍA

Sebastián López, Ingeniero Químico, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. Miembro del grupo de investigación Bioprocesos y Flujos Reactivos con interés en temas de investigación como las técnicas de diagnóstico láser.

Jonattan Mejía, Ingeniero Químico, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. Miembro del grupo de investigación Bioprocesos y Flujos Reactivos.

Jhon Pareja. Ingeniero Mecánico de la Universidad de Antioquia. Estudiante de Maestría en Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. Miembro del grupo de Investigación Bioprocesos y Flujos Reactivos.

Alejandro Molina. PhD. en Ingeniería Química y de Combustibles en la Universidad de Utah, Posdoctorado en Sandia National Laboratories. Profesor asociado Facultad de Minas Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín. Miembro del grupo de investigación Bioprocesos y Flujos Reactivos.


Resumen— Para realizar el estudio de los haces electrónicos en la descarga eléctrica de alto voltaje a bajas presiones se implementó el dispositivo JUPITER (Joint Uniersal Plasma and Ion Tecnologies Experimental Reactor) que está fundamentado en las ideas de implantación iónica tridimensional (3DII) y un sistema de reglas especiales de acrilico que determinan con alta precisión la geometría de los haces electrónicos.

Adicionalmente se empleó el programa de análisis gráfico Matrox Inspector 2.0 para la obtención del perfil de la línea (RGB line profile) y el código KARAT para la realización de una simulación tridimensional del movimiento de los electrones de prueba.

En este artículo se presenta un estudio de la geometría de propagación de los haces electrónicos que permite hacer conclusiones sobre la estructura espacial de la descarga y, en particular, sobre las dimensiones de la región de aceleración de los electrones (la region catódica).

Palabras clave— Curva de Paschen, haz de electrones, monoenergecidad.

Abstract— For the study of electron beams in high voltage electrical discharge at low pressures implemented the device JUPITER (Joint Uniersal Plasma and Ion Tecnologies Experimental Reactor) is based on the ideas of ion implantation dimensional

1H. J. Dulce Moreno, Grupo de Investigación en Tecnología

Cerámica - GITEC, imparte docencia en la Universidad Francisco de Paula Santander, Cúcuta, Norte de Santander, Colombia (correo e.: [email protected]).

2Piotr Tsygankov investigador Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Rusia (correo e.: [email protected]).

3Valeriy Dugar-Zhabon, Grupo de Investigación en Física y Tecnología del Plasma – FITEK, imparte docencia en la Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia (correo e.: [email protected]).

4Ely Dannier V. Niño, Grupo de Investigación en Tecnología del Plasma – GINTEP, Imparte docencia en la Universidad Pontificia Bolivariana seccional Bucaramanga, Santander, Colombia (correo e.: [email protected]).

5Fredy F. Parada, Grupo de Física y Tecnología del Plasma – FITEK, estudiante de maestría en física de la Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia (correo e.: [email protected]).

(3DII) and a set of special strips acrylic determine with high precision geometry electron beams.

Additionally we used the mapping program Matrox Inspector 2.0 to obtain the profile online (RGB line profile) and the KARAT code for conducting a three-dimensional simulation electron movement test.

This article presents a study of the geometry propagation of electron beams that allows conclusions about the spatial structure of the discharge and, in particular, about the size of region acceleration of electrons (cathode region).

Keywords— Curve Paschen, electro beam, monoenergecidad.

I. INTRODUCCIÓN n el espacio interelectródico de una descarga

de alto voltaje a baja presión, encendida en rama izquierda de la curva de Paschen, tienen lugar muchos procesos elementales con participación de electrones, fotones, iones, partículas excitadas, átomos y moléculas neutras; y de otra parte hay diversos mecanismos que pueden iniciar y mantener encendida la descarga [1].

Por estas razones es difícil elaborar un modelo basado en una sola idea y utilizar las leyes de semejanza para el análisis de los procesos que se observan en este tipo de descargas. Resulta más adecuado si se considera la descarga de alto voltaje en la rama izquierda de la curva de Paschen como una familia de descargas para las cuales, en dependencia con las condiciones externas, pueden entrar en juego unos u otros mecanismos de encendido. Pero hay una propiedad común: todas estas descargas son generadoras de haces de electrones acelerados con una distribución prácticamente monoenergética (sin embargo esto sólo se da en condiciones de un voltaje estable en el espacio interelectródico) y con la energía proporcional al voltaje aplicado a la descarga. Por eso, todas las estimaciones e ideas siguientes están basadas en el principio de monoenergicidad de haz electrónico [2-3].

ESTUDIO DE LOS HACES ELECTRÓNICOS EN LA DESCARGA ELÉCTRICA DE ALTO VOLTAJE A BAJAS

PRESIONES

H.J.H: H. J. Dulce Moreno1, Universidad Francisco de Paula Santander. P.A. Tsygankov2, Bauman Moscow State Technical University. V. Dugar-Zhabon3, Universidad Industrial de Santander,

Bucaramanga, Santander, Colombia. E.D. V. Niño4, Universidad Pontificia Bolivariana, Bucaramanga, Santander, Colombia. F.F. Parada5, Universidad Industrial de Santander,

Bucaramanga, Santander, Colombia. Recibido Abril 29, 2011 – Aceptado septiembre, 2011

E

ESTUDIO DE LOS HACES ELECTRÓNICOS EN LADESCARGA ELÉCTRICA DE ALTO VOLTAJE A BAJAS

PRESIONESH. J. Dulce Moreno1, Universidad Francisco de Paula Santander. P.A. Tsygankov2, BaumanMoscow State Technical University. V. Dugar-Zhabon3, Universidad Industrial de Santander,

Bucaramanga, Santander, Colombia. E.D. V. Niño4, Universidad Pontificia Bolivariana,Bucaramanga, Santander, Colombia. F.F. Parada5, Universidad Industrial de Santander,

Bucaramanga, Santander, Colombia.Recibido Abril 29, 2011 – Aceptado septiembre, 2011


ESTUDIO DE LOS HACES ELECTRÓNICOS EN LA DESCARGA ELÉCTRICA DE ALTO VOLTAJE A BAJAS PRESIONES

Los procesos acaecidos tanto en el espacio interelectródico como en el cátodo están rigurosamente ligados con los parámetros de la componente de electrones rápidos. Un análisis de los datos experimentales muestra que la única fuente de energía que garantiza el mantenimiento del estado cuasiestacionario del plasma en el espacio interelectródico son los electrones que se emiten desde la superficie del cátodo y son acelerados hasta una energía de decenas de kilo-electrón-voltios.

Una visión adoptada en este sentido [4-6] es: los electrones generados en el cátodo debido a la emisión secundaria, bajo la acción de un flujo de iones y partículas neutras de intercambio de carga, se aceleran en el espacio de la caída catódica hasta energías significativas (decenas de kilo-electrón-voltios) y su interacción con el ánodo, y posiblemente la interacción colectiva “plasma inicial-haz”, generan un plasma en el espacio de la descarga que produce un flujo de iones y átomos neutros rápidos que alcanzan el cátodo. De esto resulta un régimen auto-sostenido de la descarga. Las partículas neutras de intercambio se forman en la reacción tipo:

A+ + B A + B+ (1) en la cual el ión rápido A+ atrae un electrón del átomo B y se convierte en una partícula neutra rápida A que se denomina partícula de intercambio.

Tomando en consideración el papel determinante que juegan los electrones rápidos en el sostenimiento de la descarga es necesario hacer un estudio, mediante registros y estimaciones cualitativas de los haces electrónicos, para definir las propiedades de los procesos plásmicos y catódicos, que son específicos para la descarga que tratamos, como base para la realización del proceso de implantación iónica tridimensional vía plasma [7]. En definitiva esto permite determinar su puesto en la familia de descargas en la rama izquierda de la curva de Paschen y marcar las posibles vías de optimización y control de posibilidades tecnológicas del dispositivo.

Además, un estudio de la geometría de propagación de los haces electrónicos permite hacer conclusiones sobre la estructura espacial de la descarga y, en particular, sobre las dimensiones de la región de aceleración de los electrones (la región de caída catódica). En realidad en dependencia con la configuración y grosor de esta región podemos esperar que sea o no un haz electrónico que más o menos homogéneamente llene el volumen de descarga (haz semiesférico

con radiación en 2 radianes) o algunos haces separados que emergen de diferentes zonas de la superficie del cátodo. En el último caso es evidente que deben existir regiones sin haces. Basándose en razones geométricas y en la curva de Paschen se puede suponer que con una configuración dada del espacio de la descarga el haz electrónico más intenso estará a lo largo del eje longitudinal de la cámara de vacío sobre la superficie del cátodo, ya que aquí el parámetro pd es el mayor [8-9].

II. EXPERIMENTAL La descarga estudiada está en un volumen

limitado por electrodos con una geometría bastante compleja (ver Fig. 1), que difiere significativamente con los tubos cilíndricos de descarga y con los electrodos planos paralelos tradicionalmente utilizados para los estudios de las propiedades del plasma tanto de bajo como de alto voltaje. Además el área de las superficies electródicas prácticamente coincide con la sección transversal de los tubos que no corresponde con nuestro caso [10]. Por estas circunstancias no es posible establecer anticipadamente la configuración de los haces electrónicos en la cámara del JUPITER (Joint Universal Plasma and Ion Technologies Experimental Reactor) [11].

Fig. 1. Vistas de la cámara de descarga

La estimación de la geometría de propagación

de los haces electrónicos que se forman en la descarga del reactor JUPITER, se basa en el hecho de que un flujo de electrones de alta energía, aún de intensidad débil, durante tiempos de exposición adecuados produce daños por termo-radiacion en la interacción con materiales plásticos polímeros [12].

De acuerdo a lo anterior se coloca en la cámara de descarga (ver Fig. 2), de manera apropiada, un número de reglas especiales de acrílico que determinan con una precisión alta la geometría de


H. J. Dulcé Moreno, P. A. Tsygankov, V. Dugar-Zhabon, E. D. Valbuena Niño, F.F. Prada.

los haces electrónicos. Este método nos permite hacer registros en cercanía de la superficie que emite los electrones, que para nuestro caso está bajo un potencial de decenas de kilo-voltios.

Fig. 2. Cámara de descarga del reactor JUPITER

Las regletas de registro se elaboran de acrílico transparente de 2,0 mm de grosor, 10 mm de ancho y de 400 hasta 600 mm de longitud. Las reglas se colocan en la cámara perpendicularmente al eje longitudinal entre la superficie superior del cátodo y el techo de la cámara de vacío, a alturas diferentes sobre la superficie del cátodo y paralelamente al eje transversal que une el centro de la puerta de la cámara con el fondo de la pared cilíndrica, es decir a lo largo del eje asimétrico. Durante un ciclo de tratamiento dentro del espacio de la descarga se coloca una sola regla de tal manera que no se perturbe la descarga.

Un tiempo de 5 minutos de exposición, en una descarga de 20 kV, 30 Hz y 0,25 ms con corriente media de 3,75 mA es suficiente para que las peculiaridades geométricas del haz de electrones se fijen adecuadamente [13-14].

III. RESULTADOS Y ANÁLISIS En la Fig. 3 se presentan las reglas después de

la exposición al haz electrónico. Estas tres reglas fueron colocadas perpendicularmente al flujo de electrones a diferentes alturas sobre el cátodo (100mm, 200mm, 300mm). La acción destructiva se ejerce solamente sobre la cara dirigida hacia el cátodo, la parte opuesta queda invariable. También se observa que el grado de destrucción depende significativamente del radio del haz, es decir al utilizar este método se puede estimar cualitativamente un cuadro de distribución de intensidad a lo largo del radio del haz.

Fig. 3. Regletas después de la exposición en la descarga

De la vista externa de las reglas de medición se puede hacer solamente una estimación cualitativa de la intensidad del flujo de electrones de alta energía, aunque al medir la distribución del coeficiente de transparencia es posible determinar su correlación con la intensidad del haz, pero solamente sí es conocida la dependencia de cambio de las propiedades ópticas del vidrio orgánico con la potencia del flujo de electrones que inciden sobre la regla. Tal dependencia se espera no lineal (sin saturación clara) y es un problema hacer una calibración correcta del método con un flujo de referencia de intensidad controlable.

En la Fig. 4 se representa la geometría de los haces electrónicos en concordancia con los registros de las reglas expuestas a los haces electrónicos en la cámara de descarga. La forma de los haces electrónicos esta reconstruida a partir del método descrito. La localización de las reglas mostradas en la Fig. 3 y los puntos característicos de acción del flujo de electrones rápidos se anotan en la Fig. 4. Las mayúsculas A, B, C representan las áreas sobre la superficie de la cámara de vacío (ánodo) donde se frenan los haces correspondientes a, b y c.

Fig. 4. Disposición de los haces electrónicos y las regletas en la

cámara



Cualitativamente a partir del análisis de la vista externa de las reglas de registro con igual tiempo de exposición bajo un flujo electrónico se puede ver que la región (a) del haz central es más intensa y después sigue la región (b) con la intensidad mucho menor.

En este caso basándonos en un análisis de los daños se destacan dos zonas que se ven claramente en las reglas y que corresponden a dos regiones características en la sección transversal del haz de electrones (ver Fig. 4): la región de intensidad alta (a) y la región de intensidad moderada con la dimensión característica (b). Adicionalmente en una regla ubicada sobre una de las paredes laterales de la cámara se observó una débil huella de un haz de electrones emitidos desde la superficie cilíndrica lateral del cátodo (c).

En la Fig. 5 se presenta el perfil de línea (RGB Line profile), que se obtuvo con ayuda del programa de análisis gráfico Matrox Inspector 2.0, de la regleta ubicada a 200 mm sobre el cátodo, es decir la regla del medio en la Fig. 3.

Fig. 5. Estado Perfil de línea (RGB) de regleta obtenido con Matrox Inspector 2.0

La primera observación que se puede realizar de

la Fig. 5, es que la distribución de intensidades a lo largo de la regleta es aproximadamente simétrica, lo que permite concluir que los efectos de la asimetría de la cámara son prácticamente despreciables; esto debido a que la distancia interelectródica es lo suficientemente grande. En segundo lugar el perfil permite definir claramente las dos zonas (a) y (b) de intensidad del haz electrónico mencionadas anteriormente.

Como se puede observar en la Fig. 6 una simulación tridimensional del movimiento de electrones de prueba, realizada con el código KARAT [15], para una geometría asimétrica como

la del JUPITER, permite ratificar la simetría del movimiento de los electrones.

Fig. 6. Simulación con el código KARAT del movimiento de

electrones de prueba para un potencial de 20 kV En la Fig. 4 se ve que los haces electrónicos son

uniformemente divergentes. La linealidad del haz central se controla cerca de la superficie del cátodo (la distancia desde la superficie hasta la primera regla es h = 100 mm) y cerca del ánodo (h = 300 mm). Los parámetros geométricos medidos se enmarcan precisamente sobre los conos (a), (b) que fueron reconstruidos por mediciones en h = 100 mm, 200 mm y 300 mm. Hay varios posibles mecanismos que conducen a la divergencia del haz.

En realidad la zona de transición de la superficie superior plana del cátodo en la cilíndrica perturba significativamente el campo eléctrico cerca del borde de la superficie superior. Los electrones emitidos por las regiones cerca del eje vertical del cátodo se aceleran por el gradiente del campo perpendicular a


H. J. Dulcé Moreno, P. A. Tsygankov, V. Dugar-Zhabon, E. D. Valbuena Niño, F.F. Prada.

la superficie horizontal mientras que los electrones emitidos por la superficie cilíndrica se aceleran por el gradiente del campo perpendicular a esta superficie. Para los electrones emitidos desde regiones del borde, además de la componente vertical, aparece la componente radial del campo de aceleración que produce una divergencia homogénea del haz (a), (b). De manera análoga se puede explicar la divergencia de haces desde la superficie cilíndrica (c).

La distribución no homogénea de la densidad de la corriente iónica por la superficie también puede dar como resultado la aparición de una divergencia muy pequeña del haz; especialmente este mecanismo se refiere al haz (a) que se forma en una superficie catódica plana homogénea y no se afecta por los efectos de borde los cuales son despreciables.

Luego las mediciones de control realizadas en el reactor JUPITER demostraron que la topografía de los haces electrónicos no cambia cuando se sustituye el material del cátodo por el cobre, aluminio, titanio o hierro, y depende exclusivamente de la geometría del cátodo.

En la Fig. 7 se presenta la distribución de los haces obtenida por las regletas en el JUPITER, y la simulación hecha de acuerdo con los resultados obtenidos en el reactor. Como resultado de los experimentos descritos anteriormente se lograron estudiar las peculiaridades geométricas de los haces electrónicos cuyas características dependen de la forma y no del material del cátodo, además se consiguió estimar el grosor característico de la zona cerca del cátodo en la cual se aceleran los electrones.

Fig. 7. Fotografía de las reglas en la cámara de descarga (izquierda) y reconstrucción por simulación de los haces

electrónicos en la cámara del prototipo (derecha)

IV. CONCLUSIONES Se determinaron las peculiaridades geométricas

de los haces electrónicos que se forman en la descarga. Se observó la presencia de por lo menos dos haces no cruzados provenientes de las partes laterales (cilíndrica) y superior del cátodo que evidencia que la capa catódica, donde se aceleran los electrones es delgada.

Se realizaron medidas por diferentes métodos las densidades de la corriente electrónica en el haz y en la superficie catódica. Para diferentes materiales del cátodo la densidad de la corriente para el haz central más intenso es igual 2-20 A/m2.

Se observó una disminución de la intensidad del haz electrónico en el proceso de tratamiento.

Las mediciones hechas en el prototipo permitieron determinar la carga que transporta la componente electrónica de la corriente de descarga. Estos datos son importantes para determinar las características electrofísicas de los cátodos y para estimar la efectividad energética del proceso de implantación iónica. Los estudios y las estimaciones de parámetros de los haces electrónicos permiten pasar al estudio detallado de la estructura espacial de la descarga y a la propuesta de una fenomenología de los procesos acaecidos en la descarga de alto voltaje en la rama izquierda de la curva de Paschen.

REFERENCIAS [1] Zavialov M.A., Krendel Y.E., Navikov A.A., Shanturin

L.P., Plasma processes in electron guns for technological applications, Energoatom, Moscow, (1989) 256.

[2] C.O. Bautista Mendoza, H.J. Dulcé Moreno, V.D. Dugar-Zhabon, Diagnostico de un plasma generado por descargas de alto voltaje a bajas presiones, Rev. Col. Fís. Vol. 35 No. 2, (2003) 328-331.

[3] C.O. Bautista Mendoza, R. Cabanzo H., V.D. Dugar-Zhabon, Caracterización espectroscópica de una descarga de alto voltaje a bajas presiones, Rev. Col. Fís. Vol. 38 No. 2, (2006) 854-857.

[4] Kreindel U.E, Plasma sources of electrons, Atom, (1977) 145.

[5] Novikov A.A., Electron sources based on high voltage glow discharge, Energoatom, Moscow, (1983) 96.

[6] Femsier R.F., Maheiner W.M., Meger R.A., et al, Physics of Plasmas 5, (1998) 2137-2143.

[7] H.J. Dulcé Moreno, V.D. Dugar-Zhabon, P.A. Tsygankov, Implantación Iónica, Respuestas No. 8, (2003) 19-30.

[8] McClure G.W., High voltage glow discharge in D2 gas. Diagnostic measurements, Phys. Rev. 124 (4), (1961) 969-982.

[9] Conrads H., Schmidt M., Plasma source Sci. Technol., 9, (2000) 441-454.

[10] Vladimir I. Khvesyuk, Piotr A. Tsygankov, The use of a high-voltage discharge at low pressure for 3D ion implantation, Surface and Coatings Technology 96, (1997) 68-74.

[11] V.D. Dugar-Zhabon, J. Castro Blanco, H.J. Dulcé Moreno, P.A. Tsygankov, Device “Jupiter” for ion implantation, Rev. Col. Fís. Vol. 31 No. 2, (1999) 181-184.

[12] V.D. Dugar-Zhabon, J. Dulce Moreno, P.A. Tsygankov, High voltage pulse discharge for ion treatment of metals, Rev. Sci. Instrum. 73, (2002) 828-830.

[13] H.J. Dulce Moreno, V.D. Dugar-Zhabon, C.R. Cabrera, Estudio mediante XPS de un acero al carbono implantado con nitrógeno por medio de descargas de alto voltaje a bajas presiones, Rev. Col. Fís. Vol. 33 No. 2, (2003) 332-336.



[14] H.J. Dulce Moreno, A. Rueda, V.D. Dugar-zhabon, 3DII implantation effect on corrosion properties of the AISI/SAE 1020 steel, Phys. Stat. Sol. 2 No 10 (2005) 3778-3781.

[15] Tarakanov V. User’s manual for code KARAT. Ver. 7.09. Moscow (1999) 114p.

BIOGRAFÍA

Héctor Jaime Dulcé Moreno. MSc. en Física Universidad Industrial de Santander - UIS, Ph.D en Ciencias Naturales, UIS, profesor titular Universidad Francisco de Paula Santander. Grupo de Investigación en Tecnología Cerámica - GITEC.

Piotr A. Tsygankov. B.D. in Mechanical

Engineering, Bauman Moscow State Technical University – BMSTU, M.Sc. Ingeniero Diplomado en Tecnologías de Plasma, BMSTU, PhD. in Plasma Technologies (Engineering Sciences). Director del Laboratorio EM 4.2.2 de BMSTU.

Valeriy Dugar-Zhabon. MSc. en Física Universidad Estatal de Moscú Lomonosov, UES, Ph.D en Física Universidad Estatal de Moscú Lomonosov, UEML, profesor titular Universidad Industrial de Santander. Director Grupo de Investigación en Física y Tecnología del Plasma - FITEK.

Ely Dannier V. Niño. MSc. en Física

Universidad Industrial de Santander -UIS, Investigador ad-honorem Grupo de Investigación en Física y Tecnología del Plasma – FITEK - UIS, profesor asistente Universidad Pontificia Bolivariana seccional Bucaramanga. Director Grupo de Investigación en Tecnología del Plasma - GINTEP.

Fredy Fabian Parada Becerra. Físico

Universidad Industrial de Santander -UIS, Profesor Escuela de Física UIS, Grupo de Investigación en Física y Tecnología del Plasma. - FITEK.


Resumen— En este trabajo, mediciones de espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE) han sido empleadas para evaluar la adsorción de la proteína de colágeno en una superficie polimérica PLA-PGA-Biocerámico-Quitosano. Se ha discutido de los resultados obtenidos que la resistencia a la transferencia de carga es directamente proporcional a la cantidad de proteína de colágeno adsorbida (concentración superficial) y que este proceso, depende en gran medida de la afinidad de la proteína a los sitios bioactivos en la superficie polimérica, aumentando esta afinidad con un sobrepotencial de electrodo en el sistema estudiado.

Palabras clave— Adsorción, colágeno, electroactivación, espectroscopía de impedancia electroquímica.

Abstract— In this paper, electrochemical impedance spectroscopy measurements (EIA) have been used to evaluate the adsorption of the protein collagen in a PLA-PGA polymer surface-bioceramic-Chitosan. From the results obtained, tt has been discussed that the resistance to charge transfer is directly proportional to the amount of absorbed collagen protein (surface concentration) and that this process depends largely on the affinity of the protein to bioactive sites on the polymer surface, increasing the affinity with an electrode overpotential in the system studied.

1Nerly D. Montañez, Ingeniera Química, Magister en

Ingeniería de Materiales. Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia (correo e.: [email protected]).

2Marcela Gelves, Ing. Química, Estudiante de Maestría en Ingeniería de Materiales. Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia (correo e.: [email protected]).

3Hugo Estupiñán, Ingeniero Metalúrgico, M.Sc. Doctor en Ingeniería Química-UIS. Profesor Escuela de Materiales Universidad Nacional de Colombia-Sede Medellín, Colombia (correo e.: [email protected]).

4Custodio Vásquez, Ingeniero Metalúrgico, M.Sc. Director Grupo de Investigaciones en Corrosión, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia (correo e.: [email protected]).

5Darío Peña, Ingeniero Metalúrgico, M.Sc., Ph.D. Coordinador Grupo de Investigaciones en Corrosión, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia (correo e.: [email protected]).

Keywords— Adsorption, collagen, electro-activation, electrochemical impedance spectroscopy.

I. INTRODUCCIÓN n elemento fundamental en la reparación de órganos o tejidos humanos, son los andamios o

matrices para regeneración de tejidos (scaffolds). Una opción popular en la fabricación de andamios son los polímeros reabsorbibles, fundamentalmente porque los polímeros son fáciles de procesar en forma de una estructura tridimensional con una morfología de poro, particular para aplicaciones en la ingeniería de tejidos.

La biocompatibilidad de un material depende de la adherencia de biomoléculas de interés a la superficie. El contacto de un tejido vivo con un material implantado se hace compatible con el entorno fisiológico mediante la generación de una capa adsorbida compuesta de proteínas que están presentes en éste.

Los polímeros biodegradables y bioabsorbibles como el ácido Poliláctico PLA y ácido poliglicólico PGA son usados en diferentes aplicaciones biomédicas, como las suturas absorbibles, injertos de piel artificial, implantes ortopédicos y sistemas controlados de liberación de medicamentos [1]. Estos polímeros por sus propiedades de biodegrabilidad y atoxicidad, los hace aptos para fabricar andamios tridimensionales [2].

II. METODOLOGÍA

A. Materiales y Reactivos La solución salina amortiguada por fosfatos PBS,

empleada en la experimentación, simulando fluidos corporales, se obtuvo a partir de NaCl 8,06 g, KCl 0,22 g, Na2HPO4 1,15 g, KH2PO4 0,20 g y H20 1000 ml con un pH de 7,4.

El ácido poliláctico fue sintetizado por policondensación del ácido L-láctico (MERCK) al 98% con ZnCl2 como catalizador al 1.5% en peso, el tiempo total de síntesis fue de 57 horas [3]. El ácido poliglicólico (PGA) se preparó por policondensación

EVALUACIÓN DE LA ADSORCIÓN DE COLÁGENO SOBRE MATRICES DE PLA-PGA-BIOCERÁMICO-QUITOSANO

MEDIANTE ESPECTROSCOPÍA DE IMPEDANCIA ELECTROQUÍMICA

N. D. Montañez1, M.Gelves2, H. A. Estupiñán3, C. Vásquez4, D.Y. Peña5. Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia.

Recibido marzo 16, 2011 – Aceptado Agosto 10, 2011

U

EVALUACIÓN DE LA ADSORCIÓN DE COLÁGENO SOBREMATRICES DE PLA-PGA-BIOCERÁMICO-QUITOSANO

MEDIANTE ESPECTROSCOPÍA DE IMPEDANCIAELECTROQUÍMICA

N. D. Montañez1, M.Gelves2, H. A. Estupiñán3, C. Vásquez4, D.Y. Peña5. Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia.

Recibido marzo 16, 2011 – Aceptado Agosto 10, 2011


EVALUACIÓN DE LA ADSORCIÓN DE COLÁGENO SOBRE MATRICES DE PLA-PGA-BIOCERÁMICO-QUITOSANO MEDIANTE ESPECTROSCOPÍA DE IMPEDANCIA ELECTROQUÍMICA

a partir de ácido glicólico Carlo Erba al 70%, con 0,5% en peso de ZnCl2 como catalizador y un tiempo total de 25 horas de síntesis [4]. Ambos procedimientos se llevaron a cabo en un rotoevaporador con control de temperatura y presión de vacío. El ácido Poliláctico y el ácido Poliglicólico se caracterizaron mediante Espectroscopía por Infrarrojo de Transformada de Fourier (FTIR).

El biocerámico, compuesto por dos tipos de fosfatos de calcio [5], se obtuvo por precipitación acuosa a partir de nitrato de calcio tetrahidratado (Ca(NO3)2·4H2O) y fosfato de Amonio dihidrogenado ((NH4)H2PO4) en concentraciones 1M y 0.48M respectivamente, basificando la solución formada con hidróxido de amonio, la cual fue envejecida y calcinada hasta obtener el biocerámico requerido [6].

El material obtenido fue caracterizado cualitativa y cuantitativamente mediante Difracción de Rayos X en un difractómetro de polvo RIGAKU D/MAX IIIB a un voltaje de 40kV, corriente de 30 mA, muestreo de 0,02° (2θ) y un rango de medición 2-70° (2θ).

El quitosano empleado en la fabricación de la matriz de regeneración celular fue de Sigma Aldrich, referencia 417963-25G, con un grado de desacetilación de 85%. Este polímero es un polisacárido biodegradable y atóxico derivado de la quitina, la cual es una sustancia natural que presenta actividad antibacteriana y antifúngica [6-7].

B. Electrodeposición del Polímero sobre el Cristal de Cuarzo

Cristales de cuarzo se emplearon como electrodo soporte para electrodepositar el compuesto polimérico de ácido poliláctico-ácido poliglicólico (85.5%) - biocerámico (9.5%) y quitosano (5%), disueltos en acetona al 15% p/v. La electrodeposición fue catódica a 9V durante 15 minutos empleando como ánodo una lámina de acero inoxidable y como cátodo el cristal de cuarzo.

C. Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIE)

Las mediciones de EIE se llevaron a cabo en una celda plana con un volumen de 155 cm3, con un serpentín conectado a un baño termostatado y recirculación de agua. Se usó un electrodo de referencia de calomel saturado, una barra de grafito como contraelectrodo y un cristal de Au-T recubierto con el compuesto polimérico como electrodo de trabajo.

Las condiciones para las pruebas electroquímicas fueron: concentración de colágeno (12.5, 20 y 27.5 µg/ml) disuelto en PBS a pH 7.4, como electrolito,

temperatura de 37°C y 39.5°C, sobrepotenciales de -0.37, 0 y 0.56V, obtenidos según los picos de potencial mostrados en la prueba de voltametría cíclica realizada. En la Fig. 1 se muestra el montaje realizado para los ensayos de espectroscopía de impedancia electroquímica.

Fig. 1. Fotografía del montaje para las mediciones electroquímicas.

Se ha demostrado que la resistencia a la

transferencia de carga es inversamente proporcional a la masa adsorbida específica en la superficie del electrodo. Una medida de la velocidad de reacción y de la cantidad de proteína adsorbida en una superficie es el inverso de la resistencia a la transferencia de carga R-1

ct, que es directamente proporcional a la cantidad de proteína adsorbida Γ (mol.cm−2) y a la densidad de carga superficial.

La adsorción de proteínas puede ser descrita con las ecuaciones 1 y 2 que muestran el modelo de Langmuir, el cual permite relacionar la concentración de proteína de colágeno C y la cantidad de material adsorbido en la superficie [9-10-11].

( )

( )

( )

(1)

(2)

Donde es el coeficiente de adsorción y representa la máxima cantidad de proteína que se puede adsorber en la superficie. Estos valores fueron obtenidos del intercepto y la pendiente de la curva de ⁄ contra C. está relacionado con la afinidad de la proteína de colágeno a ser adsorbida en la superficie del compuesto polimérico depositado sobre el electrodo a una temperatura dada.

La energía libre de adsorción se obtiene de la relación mostrada en la ecuación 3 [11], en donde M, es la concentración molar de la proteína en la solución acuosa de PBS.

( ) (3)


N.D. Montañez, M. Gelves, H. A. Estupiñán, C. Vásquez, D.Y. Peña


A. Caracterización del Material Polimérico y Biocerámico Obtenidos

En la Fig. 2 se muestra el espectro FTIR para el ácido poliláctico sintetizado.

Fig. 2. Espectro Infrarrojo PLA

En este espectro se observan los picos

característicos de los grupos funcionales de la estructura del ácido poliláctico. Los grupos funcionales O-H, C-H, C=O, CH3, C-C, C-O, se ubican en las longitudes de onda de 3510, 3000, 1756, 1450, 1190 y 1086 respectivamente. Estos resultados son similares a los obtenidos en otros estudios [12].

En la Fig. 3 se muestra el espectro FTIR para el ácido poliglicólico sintetizado.

Fig. 3. Espectro Infrarrojo PGA

Los grupos funcionales O-H, C-H, C=O, CH3, C-

C, C-O, se ubican en las longitudes de onda: 3500, 2950, 1750, 1425, 1160 y 1090 respectivamente. Estos resultados son similares a los obtenidos por otros investigadores [13].

En la Fig. 4 se muestra el difractograma de rayos X obtenido de la muestra de hidroxiapatita sintetizada.

Fig. 4. Difracción de rayos X de la hidroxiapatita sintetizada

La caracterización de la hidroxiapatita por

difracción de rayos X mostró la presencia de fases cristalinas de hidroxiapatita y fosfato tricálcico (whitlockita), este último en mayor proporción. No se presentaron fases amorfas, como lo muestra la Tabla I.

TABLA I. FASES DE LA HIDROXIAPATITA SINTETIZADA

FASE

Cristalinos No Tarjeta

PDF-2 Nombre Cuantitativo

Ca3(PO4)3OH 010-76-0694 Hidroxilapatita 31.2%

(DE=0.4)

Ca3(PO4)2 000-55-

0898 Whitlockita 68.8% (DE=0.6)

D.E=Desviación Estándar

B. Espectroscopía de Impedancia Electroquímica EIE

La técnica de EIE fue empleada para hacer la caracterización de la interfase polímero-electrolito y de los procesos superficiales relacionados con la adsorción de la proteína de colágeno en el recubrimiento de PLA-PGA-biocerámico-quitosano.

Se obtuvieron los correspondientes espectros de Bode y de Nyquist mostrados en las Fig. 5 y 6. En la Fig. 5 se muestra el espectro de adsorción obtenido para colágeno 27.5 µg/ml, 39°C, y -0.37 V. La línea continua, muestra los datos simulados de este espectro.

Fig. 5. Caracterización de la adsorción de colágeno sobre el compuesto polimérico a una concentración de 27.5 µg/ml de proteína en solución, 39°C y -0.37 V de sobrepotencial. a)

Espectro de Nyquist, b) Espectro de Bode

50075010001250150017502000225025002750300032503500375040001/cm

70

75

80

85

90

95

100

%T

PLA(2010)

50075010001250150017502000225025002750300032503500375040001/cm

70

72.5

75

77.5

80

82.5

85

87.5

90

92.5

95

97.5

100

%T

PGA(2010

Hidroxiapatita whitlockita



En la Fig. 6 se muestra los espectros para colágeno en solución de PBS a concentración de 27.5 µg/ml, 37°C y 0 Voltios de sobrepotencial vs el electrodo de referencia, adsorbido sobre el compuesto polimérico. Los datos simulados mediante el software Zview 3.2 se muestran en esta figura (línea continua), los cuales fueron obtenidos a partir de un modelo planteado de circuitos equivalentes descrito más adelante que representa el proceso electródico de adsorción de la proteína sobre el polímero.

Fig. 6. Caracterización de la adsorción de colágeno 27.5 µg/ml,

37°C, 0 V de sobrepotencial y su simulación, puntos y línea continua respectivamente. a) Espectro de Nyquist, b) Espectro de

Bode

Se muestra el comportamiento electroquímico en dos interfases compuestas de constantes de tiempo ( ) traslapadas, una a altas frecuencias y otra a baja frecuencias, donde t es el tiempo de relajación del electrodo en la interfase, C es la capacitancia de la interfase respectiva y R es la resistencia a la transferencia de carga en la interfase. Con la presencia de estas dos constantes y con el uso de elementos de fase constante (CPE) en lugar de capacitores puros, se realizó un ajuste de los datos del espectro obtenido empleando el software Zview 3.2 [14], a partir de un modelo de circuitos equivalentes que relaciona estas dos constantes de tiempo con el proceso de adsorción sobre el compuesto polimérico. El modelo planteado se muestra en la Fig. 7.

Fig. 7. Modelo de circuito equivalente que representa el proceso

de adsorción de proteína de colágeno sobre el compuesto polimérico

En este modelo, Rpbs-prot es la resistencia del

electrolito (PBS + proteína), Rads y CPE adsorc.prot es la resistencia de la transferencia de carga y la capacitancia relacionada con la adsorción de la proteína polímero-solución medida en la doble capa electroquímica a altas frecuencias. La resistencia y la

capacitancia medida a bajas frecuencias, representa la suma en serie de la de los procesos de electrodo de la interfase cristal-polímero y de los procesos de degradación del polímero. La resistencia a la transferencia de carga relacionada con la adsorción de proteína-polímero-sln, es inversamente proporcional a la masa adsorbida específica en la superficie del electrodo, R-1

adsorc-prot ∞ Γ (molcm−2) y proporcional a la densidad de carga superficial.

Los valores de cambio en la energía libre de Gibbs, variando el sobrepotencial aplicado y la temperatura, se muestran en la Tabla II.

TABLA II. DATOS CALCULADOS DEL CAMBIO DE ENERGÍA LIBRE DE GIBBS RELACIONADOS CON LA ADSORCIÓN DE PROTEÍNA DE COLÁGENO

T[K] -0,37 V 0,00 V 0,56 V

-∆G[J/mol] -∆G[J/mol] -∆G[J/mol]

310,15 37164,89 29943,58 47998,53

312,65 37809,21 38150,13 53801,23

En la Fig. 8 se muestra el cambio de la energía libre

de Gibbs con la temperatura. Los valores obtenidos para el cambio de la energía libre de Gibbs indican que la adsorción de la proteína de colágeno en el compuesto polimérico de PGA-biocerámico-quitosano, es un proceso espontáneo para todas las condiciones evaluadas. La espontaneidad de los procesos concuerda con la disminución en el valor de la resistencia a la transferencia de carga al aumentar la concentración de colágeno.

Fig. 8. Cambio de energía libre de Gibbs de adsorción con la

temperatura y sobrepotencial de -0,37 V, 0 V y 0.56 V

Parámetros termodinámicos importantes como la entropía y la entalpía de adsorción, son obtenidos a partir de la pendiente y el punto de corte de la gráfica . Los datos de entalpía y entropía correspondientes a los ensayos de adsorción de colágeno sobre el compuesto polimérico, se muestran en la Tabla III.


N.D. Montañez, M. Gelves, H. A. Estupiñán, C. Vásquez, D.Y. Peña

TABLA III. PARÁMETROS TERMODINÁMICOS CALCULADOS A PARTIR DE LA

VARIACIÓN DE LA ENERGÍA LIBRE DE GIBBS CON LA TEMPERATURA RELACIONADOS CON LA ADSORCIÓN DE PROTEÍNA

DE COLÁGENO Potencial (V) ∆H [J/mol]

∆S[J/mol*K]

-0,37 42769 257,7

0,00 98816 3282

0,56 67188 2321

La variación de la entalpia del sistema muestra

que este es un proceso endotérmico resultado del exceso energético requerido para el rompimiento de interacciones intramoleculares implicados en la interacción proteína-polímero. Para un sobrepotencial de 0 Voltios y 0,56 Voltios, hay una disminución en la espontaneidad del proceso de adsorción. Un mejor comportamiento se presenta con un sobrepotencial de -0,37 Voltios.

El aumento de la entropía representa la variación de la entropía de adsorción a partir del desarrollo de moléculas de proteína, a la vez que la adsorción es impulsada por el aumento de la entropía conformacional de la proteína.

En la Fig. 9 se muestran micrografías de los recubrimientos antes y después de la adsorción, en donde la morfología correspondiente a la adsorción de proteína de colágeno, presenta forma de fibrillas en la superficie de los recubrimientos (fig. 9 b) y d)).

Fig. 9. Micrografías de la superficie de los compuestos

poliméricos a (20x). a) y c) Cristales con compuesto polimérico antes de adsorción. b) Cristal con compuesto polimérico con

adsorción a 20 µg/ml, 37°C, 0V. d) Cristal con recubrimiento con adsorción a 12,5 µg/ml, 37°C, 0V

Se realizó un análisis estadístico que mostró

cuatro efectos significativos en la variable de respuesta 1/Rct (Fig. 10). El potencial aplicado presentó un efecto negativo sobre la variable de respuesta, con el cual, a mayor sobrepotencial aplicado, menor es la respuesta de 1/Rct. Igual efecto se presentó con la interacción entre la concentración de proteína y el potencial aplicado.

Se determinó un modelo para correlacionar la cantidad de proteína adsorbida (1/Rct) con la concentración de proteína (Cprot), potencial aplicado (Pa), interacción concentración de proteína- potencial aplicado (ecuación 4). Así mismo, el error experimental obtenido fue de 9,72025E-10.

( ) (4)

Fig. 10. Diagrama de Pareto para análisis de las interacciones entre las variables

IV. CONCLUSIONES La resistencia a la transferencia de carga es

directamente proporcional a la cantidad de proteína de colágeno adsorbida (concentración superficial). El proceso de adsorción depende en gran medida de la afinidad de la proteína a los sitios bioactivos en la superficie polimérica, aumentando esta afinidad con un sobrepotencial de electrodo en el sistema estudiado.

La adsorción de la proteína de colágeno en el compuesto polimérico de PGA-biocerámico-quitosano, es un proceso espontáneo para todas las condiciones evaluadas, presentándose una adsorción más espontanea con el sobrepotencial aplicado de -0,37 Voltios.

AGRADECIMIENTOS Los autores extienden sus agradecimientos a

COLCIENCIAS y a la Vicerrectoría de Investigaciones y extensión de la UIS por la financiación de esta investigación y a los Ingenieros Iván Sotomonte y Andrea Contreras por su valiosa colaboración.

REFERENCIAS [1] THANKI, Paragkumar N. DELLACHENE, Edith. SIX

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[2] HENCH, L and JONES, J. Biomaterials, Artificial Organs and Tissue. Chapter 19: Scaffolds for tissue engineering. 2005.

Standardized Pareto Chart for 1/Rct

0 4 8 12 16 20 24Standardized effect

A:Concentración de Prot

AC

CC

C:Potencial aplicado +-



[3] PARADA QUINAYA, Diana Carolina. GONZÁLEZ BALAGUERA, Aurora del Pilar. LAVERDE, Dionisio. Obtención, electrodeposición y caracterización de un polímero bioabsorbible a partir de ácido L - láctico para aplicaciones biomédicas. Tesis Pregrado. Escuela de Ingeniería Química. Universidad Industrial de Santander. 2007.

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[14] Scribner Associates Incorporated. Citado en http://www.scribner.com.

BIOGRAFÍA

Marcela Gelves, Ing. Química, Estudiante de Maestría en Ingeniería de Materiales, Grupo de Investigaciones en Corrosión - GIC, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia.

Nerly Deyanira Montañez S. Ingeniera

Química, Magister en Ingeniería de Materiales, Grupo de Investigaciones en Corrosión – GIC, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia.

Hugo A. Estupiñán D. M.Sc Ingeniería Metalúrgica, Doctor en Ingeniería Química, Grupo de Investigaciones en Corrosión – GIC, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia.

Custodio Vásquez Q. M.Sc Ingeniería Metalúrgica Universidad Industrial de Santander, profesor titular laureado. Grupo de Investigaciones en Corrosión – GIC, UIS.

Darío Yesid Peña. Especialista en Docencia Universitaria. Ingeniero Metalúrgico, M.Sc Ingeniería Metalúrgica, Universidad Industrial de Santander, Ph.D en Corrosión UMIST, profesor asociado Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales, Grupo de Investigaciones en Corrosión – GIC, UIS.


Resumen— La presente investigación tiene como finalidad determinar la influencia tanto de la composición química del baño y la densidad de corriente en la resistencia a la corrosión de los recubrimientos de estaño-níquel depositados sobre láminas de acero. El proceso de electrodeposición, fue realizado utilizando baños de cloruro-fluoruro y pirofosfato, obteniéndose los recubrimientos de estaño-níquel, que consiste de un compuesto intermetálico de fase simple de composición equiatómica SnNi, de aproximadamente 65 % en peso de estaño y 35 % en peso de níquel y que solo es posible mediante electrodeposición y por sputtering. El comportamiento electroquímico se evaluó por medio de la medición de los valores de resistencia a la polarización (Rp) con un potenciostato GAMRRY modelo DHC2 con el software de corrosión modelo 352. El intervalo de barrido fue de 10 mV con relación al potencial de corrosión (Ecorr) y una velocidad de barrido de 0,5 mVs-1. Las pruebas fueron realizadas con muestras de circulares con un área de 0,79 cm2 en una solución ácida, que contiene 15 g/l de NaCl y 15 g/l de ácido cítrico. Con los valores obtenidos de la resistencia a la polarización fue posible calcular la densidad de corriente de corrosión usando la ecuación de Stern - Geary. La morfología y composición química de los recubrimientos y fue evaluada por Microscopia Electrónica de Barrido (MEB) acoplado a un analizador de energía dispersiva de rayos X (EDS).

Los resultados mostraron que los recubrimientos de estaño - níquel obtenido a partir del baño de cloruro-fluoruro presentan una mayor resistencia a la corrosión en comparación con los recubrimientos que se obtuvieron utilizando el baño de pirofosfato, independientemente del valor de la densidad de corriente empleada durante la deposición.

Palabras clave— Electrodeposición, Corrosión, Recubrimientos Electrolíticos, Estaño -Níquel.

Abstract— This research aims to determine the influence of both the chemical composition of the bath and current density on the corrosion resistance of the

1Humberto Jiménez, Ingeniero Metalúrgico, Magister y

Doctorado en Metalurgia y Ciencia de los Materiales. Programa de Investigación en Materiales de Fundacite Bolívar. Universidad Nororiental Privada Gran Mariscal de Ayacucho. Puerto Ordaz, Estado Bolívar, Venezuela (correo e.: [email protected]

coatings of tin-nickel deposited on steel sheets. The process of electroplating baths was performed using chloride-fluoride and pyrophosphate, obtaining the tin-nickel coating, which consists of a single intermetallic phase of equiatomic SnNi composition of about 65% by weight of tin and 35% in weight of nickel and it is only possible by electro deposition and sputtering. The electrochemical behavior was assessed by measuring the strength (Rp) polarization values with a potentiostat model GAMRRY DHC2 with corrosion software model 352. The scan interval was 10 mV relative to corrosion potential (Ecorr) and a scan rate of 0.5 mVs-1. The tests were performed with circular samples of 0.79 cm2 area in an acid solution, containing 15 g / l NaCl and 15 g / l of citric acid. With the values obtained from the polarization resistance was possible to calculate the corrosion current density using the equation of Stern - Geary. The morphology and chemical composition of coatings and was evaluated by scanning electron microscopy (SEM) attached to an Analyzer energy dispersive X-ray (EDS).

The results showed that the coatings of tin - nickel

obtained from chloride-fluoride bath having a higher corrosion resistance compared with coatings that were obtained using pyrophosphate bath, regardless of the value of the current density used during deposition.

Keywords— Electro deposition, corrosion, electroplating, tin-nickel.

I. INTRODUCCIÓN os recubrimientos de estaño – níquel son muy utilizados para diversas aplicaciones, tales

como: sustitución del cromo en las industrias de la ingeniería, decoración y circuitos impresos, entre otros. El compuesto intermetálico de aproximadamente 65% de estaño y 35% de níquel, la aleación más atractiva por la combinación de propiedades que se le atribuyen una mejor apariencia, uniformidad estructural y una mayor resistencia al desgaste y a la corrosión. Actualmente, sigue siendo motivo de estudio, orientándose investigaciones en la búsqueda de nuevas aleaciones para satisfacer necesidades específicas, destacándose la fabricación de electrodos para micro y nanobaterías con ión litio, así como en elementos de corte quirúrgico [1-5]. En la práctica los baños a

INFLUENCIA DE LOS PARÁMETROS DE ELECTRODEPOSICIÓN EN LA RESISTENCIA A LA

CORROSIÓN DE RECUBRIMIENTOS Sn-Ni H. Jiménez1, Fundación para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología en el Estado Bolívar Venezuela (Fundacite Bolívar), Universidad Nororiental Privada Gran Mariscal de Ayacuch

Recibido marzo 30, 2011 – Aceptado agosto 2, 2011

L

INFLUENCIA DE LOS PARÁMETROS DEELECTRODEPOSICIÓN EN LA RESISTENCIA A LA

CORROSIÓN DE RECUBRIMIENTOS Sn-Ni

H. Jiménez1, Fundación para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología en el Estado BolívarVenezuela (Fundacite Bolívar), Universidad Nororiental Privada Gran Mariscal de Ayacuch

Recibido marzo 30, 2011 – Aceptado agosto 2, 2011


INFLUENCIA DE LOS PARÁMETROS DE ELECTRODEPOSICIÓN EN LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DE RECUBRIMIENTOS Sn-Ni

partir de los cuales se deposita la aleación, son soluciones electrolíticas cloruro – fluoruro y pirofosfato [6-9].

La presente investigación tiene como objetivo evaluar el efecto de los parámetros del tipo de baño electrolítico y de la densidad de corriente del proceso de electrodeposición en la resistencia a la corrosión de los electrodepósitos de Sn-Ni.

II. METODOLOGÍA

A. Materiales y Métodos Las muestras seleccionadas del substrato a

recubrir que actuaron como cátodo, corresponden a láminas de acero calidad comercial SAE 1006 y como ánodo se utilizó láminas de níquel electrolítico de 99,9 % de pureza. Previo a la deposición electrolítica, el substrato se sometió a una preparación superficial que consistió en una limpieza mecánica y química. Posteriormente se realizó la etapa de electrodeposición para la codeposición de estaño – níquel, a partir de soluciones electrolíticas de cloruro – fluoruro (CF) y pirofosfato (PF), cuyas especificaciones químicas se muestran en las tablas 1 y 2, respectivamente.

TABLA I

ESPECIFICACIONES DEL BAÑO DE CLORURO – FLUORURO

TABLA II ESPECIFICACIONES DEL BAÑO DE PIROFOSFATO

Inicialmente, los recubrimientos se fabricaron en celda Hull, donde se determinó el intervalo óptimo de densidad de corriente y temperatura, teniendo en cuenta la interpretación estadística de la data en cuanto a la prueba de hipótesis realizada a los resultados obtenidos con ambos baños.

La segunda etapa consistió en la deposición en celda paralela, definidas las condiciones operativas más favorables en cuanto a la distancia ánodo – cátodo de 4,5 cm, intervalo de densidad de corriente (1,5 A/dm2 – 2,5 A/dm2) y temperatura (60ºC),

establecidos en función de los resultados de los ensayos realizados en celda Hull y que satisfacen la calidad de los recubrimientos obtenidos a partir de los baños electrolíticos utilizados. Se procedió a fabricar los recubrimientos en celda paralela para reproducir la zona óptima a fin de garantizar la codeposición de la aleación.

La resistencia a la corrosión del sistema substrato–recubrimiento, se evaluó por las técnicas de resistencia a la polarización (Rp) y Tafel, acorde a la norma ASTM G-45 94, usando un potenciostato GAMRRY modelo DHC2 con el software de corrosión modelo 352. Se utilizaron como electrodo de referencia el electrodo de plata-cloruro de plata Ag/AgCl/KCl saturado y contraelectrodo de grafito. Para el ensayo, las muestras se montaron en un porta muestra especialmente diseñado para muestras planas, EGG K105. El intervalo de barrido fue de 10 mV relativo al potencial de corrosión (Ecorr) y una velocidad de barrido de 0,5 mVs-1. Los ensayos fueron realizados con muestras circulares con un área de 0,79cm2 en una solución ácida, conteniendo 15 g/l de NaCl y 15 g/l de ácido cítrico. Con los valores obtenidos de la resistencia a la polarización, fue posible calcular la densidad de corriente de corrosión (Icorr) usando la ecuación de Stern – Geary (SHARIF, 1993) (ver ecuación 1).

Icorr = B/2,3 Rp (1)

Dónde: B = (βa·βc / (βa+βc , siendo βa y βc las constantes de Táfel anódica y catódica, respectivamente.

Antes de iniciar el ensayo de resistencia a la polarización y Táfel, las muestras fueron sometidas a un período de estabilización del potencial de corrosión por una hora. Posteriormente, se realizó el ensayo de resistencia a la polarización con barrido de potencial desde – 0,20 V hasta + 0,20V con respecto al potencial de corrosión (Ecorr) y con una velocidad de barrido de 0,5 mV/s. La técnica de Táfel se realizó con un barrido de potencial desde – 0,25 V hasta + 0,25V con respecto al potencial de corrosión (Ecorr) y también con una velocidad de barrido de 0,5 mV/s.

Para la evaluación microestructura, se procedió inicialmente a la preparación metalográfica de muestras representativas y se realizó la caracterización a secciones planares y transversales por microscopía electrónica de barrido (MEB) con microanálisis por dispersión de energía de rayos X (EDX). Para ello, se utilizó un microscopio marca PHILIPS modelo XL 30 con un detector de


H. Jiménez.

electrones retrodispersados (BSE) y un detector EDX de ventana liviana de berilio, modelo EDAX DL4.

III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En Tabla III y en las figuras 1-6, se reportan los

resultados de la evaluación de la resistencia a la corrosión de los sistemas recubrimiento-substrato obtenidos mediante la electrodeposición de la aleación estaño-níquel a partir de soluciones electrolíticas de cloruro-fluoruro (CF) y pirofosfato (PF) sobre láminas de acero. La evaluación de la velocidad de corrosión fue realizada a partir de la determinación del potencial de corrosión (Ecorr) y la densidad de corriente de corrosión (Icorr) obtenidas de la curvas Tafel para cada sistema que principalmente se diferencias tomando en cuenta el baño electrolítico de procedencia (CF y PF) y la densidad de corriente (1,5 - 2,0 y 2,5 A/dm2) bajo las cuales se obtuvieron los electrodepósitos.

TABLA III RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN DE RESISTENCIA A LA

CORROSIÓN POR LAS TÉCNICAS DE RESISTENCIA A LA POLARIZACIÓN Y TAFEL

En general, se observa el efecto beneficioso de la aplicación del recubrimiento al substrato. Se nota como la velocidad de corrosión disminuye lo que implica que la resistencia a la corrosión aumenta en la medida que la densidad de corriente se incrementa (Fig. 6). Los valores de Ecorr se hacen más positivos y los valores de Icorr disminuyen en la medida que aumenta la densidad de corriente. Dicho comportamiento es similar para los recubrimientos obtenidos a partir del baño CF (Fig. 1) y los del baño PF (Fig. 2), y esta mejora en la resistencia a la corrosión se explica debido a que el espesor del recubrimiento aumenta con el incremento de la densidad de corriente.

Si comparamos la resistencia a la corrosión para los sistemas CF con respecto a los sistemas PF (Fig. 2, 3, 4 y 5), observamos que los sistemas CF son más efectivos en cuanto a garantizar un recubrimiento

más resistente a la corrosión comparados con los PF, tomando en cuenta los valores del potencial de corrosión (Ecorr), la densidad de corriente (Icorr) y velocidad de corrosión (Vcorr).

La estructura irregular y heterogénea de los recubrimientos PF permite la existencia de grietas conectadas desde la superficie del recubrimiento al sustrato, incrementando así la probabilidad del contacto del medio externo con el sustrato acelerando la degradación de éste y del recubrimiento. Es importante destacar que el tipo de recubrimiento evaluado en esta investigación es una aleación estaño - níquel, y por lo tanto se comporta de manera catódica respecto al sustrato de acero (ánodo), siendo el proceso de transferencia de carga en la interfase electrolito / sustrato quien controla principalmente la velocidad de corrosión. Una fuerte limitación de estos recubrimientos es que deben tener la menor cantidad de grietas y porosidad posible, ya que ellos protegen al sustrato básicamente porque lo aíslan del ambiente. Indudablemente en los recubrimientos PF, la microestructura nos indica la presencia de grietas interconectadas en forma de red (Fig. 8) y además para este tipo de sistema el recubrimiento posee un menor espesor (ver tabla 4) y una mayor heterogeneidad comparado con los sistemas obtenidos a partir del baño de CF (Fig. 7).

TABLA IV ESPESORES DE LOS RECUBRIMIENTOS PARA LOS SISTEMAS CF

Y PF CON SUS RESPECTIVAS DENSIDADES DE CORRIENTE

Por lo tanto para los sistemas de PF existe una

mayor posibilidad de que el medio corrosivo alcance el sustrato de acero y se genere en dicho sustrato, corrosión de tipo hendidura o por pila de aireación diferencial y corrosión galvánica, dejando el recubrimiento de cumplir su función protectora.

En la Fig. 9, se reporta el espectro de EDX obtenido en los recubrimientos de Sn-Ni, donde se evidencia que la composición del recubrimiento se corresponde con la del compuesto intermetálico deseado de aproximadamente 65% de estaño y



35% de níquel y que es representativo de la composición de los recubrimientos obtenidos por ambos tipos de baños electrolíticos.

Fig. 1. Comparación de las curvas polarización Tafel obtenidas en muestras recubiertas con el baño cloruro – Fluoruro a diferentes

densidades de corriente y el substrato

Fig. 2. Comparación de las curvas polarización Táfel obtenidas

en muestras recubiertas con el baño pirofosfato a diferentes densidades de corriente y el substrato

Fig. 3. Comparación curvas polarización Táfel obtenidas en

muestras recubiertas CF y PF a 1,5 A/dm2 y Substrato

Fig. 4. Comparación curvas polarización Táfel obtenidas en muestras recubiertas CF y PF a 2,0 A/dm2 y Substrato

Fig. 5. Comparación curvas polarización Táfel obtenidas en

muestras recubiertas CF y PF a 2,5 A/dm2

Fig. 6. Influencia de la densidad de corriente en la velocidad de

corrosión de los recubrimientos Sn-Ni y su comparación con la del substrato


H. Jiménez.

Fig. 7. Micrografía electrónica superficial de los recubrimientos

Sn-Ni (CF), depositados a 2,5 A/dm2

Fig. 8. Micrografía electrónica superficial de los recubrimientos

Sn-Ni (PF), depositados a 2,5 A/dm2

Fig. 9. Espectro de EDX obtenido en los recubrimientos de Sn-

Ni

IV. CONCLUSIONES A partir de los baños electrolíticos de cloruro –

fluoruro y pirofosfato pueden codepositarse recubrimientos de estaño – níquel con la composición química correspondiente al compuesto intermetálico, de 65% Sn y 35% Ni.

La aplicación de los recubrimientos de Sn - Ni es beneficioso para el substrato de acero ya que garantizan una mayor resistencia a la corrosión, debido la disminución de la velocidad de corrosión.

Los recubrimientos de Sn-Ni, procedentes del baño CF presentan una mayor resistencia a la corrosión, debido a que su microestructura es más idónea, mientras que los recubrimientos PF son más heterogéneos, de menor espesor y se caracterizan por la existencia de una grietas conectadas desde la superficie del recubrimiento al sustrato, incrementando así la probabilidad del contacto del medio externo con el sustrato acelerando la degradación del sistema.

Tradicionalmente, la aleación estaño-níquel se ha venido utilizando en la sustitución del cromo en las industrias de la ingeniería, decoración y circuitos impresos, y en la actualidad en la fabricación de electrodos para micro y nanobaterías con ión litio, así como en elementos de corte quirúrgico.

AGRADECIMIENTOS Agradezco a la Fundación para el Desarrollo de la

Ciencia y a Tecnología en el Estado Bolívar, por financiarme el proyecto de investigación titulado “Electrodeposición y Caracterización de Recubrimientos Electrolíticos de Sn-Ni” y al Centro de Corrosión y Biomateriales de la Universidad Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” por apoyo en la evaluación de la resistencia a la corrosión.

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BIOGRAFÍA

Humberto Jiménez, Ingeniero Metalúrgico con Maestría y Doctorado en Metalurgia y Ciencia de los Materiales. Coordinador del Programa de Investigación en Materiales de Fundacite Bolívar y Docente en la Escuela de ingeniería de la Universidad Nororiental Privada Gran Mariscal de Ayacucho, Investigador en el área de Metalurgia Física e Ingeniería de Superficie.


Resumen— Los tratamientos de modificación superficial por fusión láser (LSM siglas en inglés) que utilizan fuentes de radiación de láser excímero pulsado, han surgido en la actualidad como métodos para la mejora de ciertas propiedades superficiales de materiales metálicos, tales como la resistencia a la corrosión y al desgaste. Este hecho es asociado a las elevadas velocidades de enfriamiento que se pueden alcanzar, y que favorecen la formación de películas superficiales cuya microstructura presenta una extraordinaria homogeneidad y refinamiento y virtualmente libres de precipitados de naturaleza corrosiva. Sin embargo, todavía existen ciertas lagunas de conocimiento con relación a cómo afectan ciertos parámetros del tratamiento en la microstructura de las películas superficiales resultantes. En el presente trabajo tratamientos LSM utilizando un láser excímero pulsado KrF (248 nm) fueron desarrollados sobre la

1Fernando Viejo Abrante, PhD Ciencia y Tecnología de

Materiales, Universidad Complutense de Madrid, Docente Tiempo Completo, Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia, (correo e.: [email protected]).

2Ana Emilse Coy Echeverría, PhD en Ciencia y Tecnología de Materiales, Universidad Complutense de Madrid, Docente Tiempo Completo, Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia, (correo e.: [email protected]).

3Sandra Judith García Vergara. Doctora en Ciencia e Ingeniería de la Corrosión por la Universidad de Manchester, Reino Unido, Ingeniera Metalúrgica, Universidad Industrial de Santander, profesora Escuela de Ingeniería Metalúrgica Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia, (correo e.: [email protected]).

4A M´hich, Licenciado en Ciencias Físicas, Universidad de Mohammed VI, Marruecos, Dr. en Ciencia y Tecnología de Materiales, Universidad Complutense de Madrid, Investigador Asociado Universidad de Manchester, Reino Unido.

5Zhu Liu, Graduada en Ciencias de Materiales, Universidad de Northeastern, China, PhD en Laser e Ingeniería de Superficies, Universidad de Liverpool, Profesora en la Universidad de Manchester, Reino Unido.

6Peter Skeldon, Profesor de Ciencia e Ingeniería de la Corrosion en el Centro de Corrosión y Protección, de la Escuela de Materiales, Universidad de Manchester, Reino Unido, (correo e.: [email protected]).

7George E. Thompson, Jefe de la Escuela de Materiales y Profesor de Ciencia e Ingeniería de la Corrosión en el Centro de Corrosión y Protección, Universidad de Manchester, Reino Unido, (correo e.: [email protected]).

aleación de aluminio AA2050-T8 (de aplicación en la industria aeronáutica), con objeto de evaluar la influencia del número de pulsos láser aplicados en la microstructura de la película superficial. Para la caracterización microstructural se dispuso de técnicas microscópicas e interferometría. En general, los tratamientos LSM sobre la aleación de aluminio estudiada dieron como resultado la formación microstructuras superficiales altamente homogéneas con completa disolución de precipitados. Además, un aumento del número de pulsos láser aplicados favoreció la producción de películas de mayor espesor pero con mayor grado de porosidad, así como la formación de películas superficiales de óxido de aluminio.

Palabras clave— Aleaciones de Aluminio, Irradiación por Laser, Fusión Superficial.

Abstract— Laser fusion surface modification treatments of (LSM) which use pulsed excimer laser radiation sources, have emerged today as methods for the improvement of certain surface properties of metals, such as resistance to corrosion and wear. This fact is associated with high rates of cooling that can be achieved, which favor the formation of surface films whose microstructure poses an extraordinary homogeneity and refinement, and are virtually free of corrosive precipitates. However, there are still some knowledge gaps as to how they affect certain parameters of treatment on the microstructure of the resulting surface films. In the present paper LSM treatments using a KrF (248 nm) pulsed excimer laser were developed on the AA2050-T8 alloy of aluminum (implemented in the aviation industry), in order to evaluate the influence of the number of laser pulses applied in the microstructure of the surface film. As far as microstructural characterization, microscopic techniques and interferometry were used. In general, LSM treatments on the aluminum alloy studied, resulted in the formation of highly homogeneous surface microstructures with complete dissolution of precipitates. In addition, an increase in the applied number of laser pulses favored the production of thicker films but with a higher degree of porosity, as well as the formation of aluminum oxide surface films.

Keywords— aluminum alloys, laser-based irradiation, surface fusion.

MODIFICACIÓN SUPERFICIAL POR FUSIÓN LÁSER DE LA ALEACIÓN AA2050-T8 Al-Cu-Li: MORFOLOGÍA Y

COMPOSICIÓN F. Viejo1, Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, A. E. Coy2, S. J.

García Vergara3, Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales, Universidad Industrial de Santander, A M´hich4, Z. Liu5, P. Skeldon6, G.E. Thompson7, Corrosion and Protection Centre,

School of Materials, University of Manchester, Manchester, Inglaterra Recibido Abril 1, 2011- Aceptado julio 29, 2011

MODIFICACIÓN SUPERFICIAL POR FUSIÓN LÁSER DE LAALEACIÓN AA2050-T8 Al-Cu-Li: MORFOLOGÍA Y

COMPOSICIÓNF. Viejo1, Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, A. E. Coy2, S. J.

García Vergara3, Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales, Universidad Industrialde Santander, A M´hich4, Z. Liu5, P. Skeldon6, G.E. Thompson7, Corrosion and Protection Centre,

School of Materials, University of Manchester, Manchester, InglaterraRecibido Abril 1, 2011- Aceptado julio 29, 2011


MODIFICACIÓN SUPERFICIAL POR FUSIÓN LÁSER DE LA ALEACIÓN AA2050-T8 Al-Cu-Li: MORFOLOGÍA Y COMPOSICIÓN

I. INTRODUCCIÓN a industria del aluminio desarrolla de forma continua aleaciones que permitan obtener

reducciones de peso en estructuras de fuselaje metálicas sin causar un detrimento de las propiedades mecánicas. Recientemente, se ha centrado especial atención en mejorar la tolerancia al daño dichas estructuras [1-3]. En este sentido, una de las más novedosas aproximaciones es la evolución de las aleaciones Al-Cu-Li, que han sido usadas hasta hace pocos años en aplicaciones militares y espaciales [4-5]. La alta resistencia específica de estas aleaciones las convierte en materiales atractivos para la reducción de peso de fuselajes manteniendo los procedimientos estándar de diseño y construcción. Sin embargo, como todas las aleaciones AA2xxx, la presencia de cobre como elemento principal de aleación, junto con hierro, manganeso y silicio como impurezas, promueven la formación de fases intermetálicas, que pueden promover actividad microgalvánica y, por tanto, reducir su resistencia a la corrosión [6]. Además, las fases encargadas del aumento de resistencia mecánica de la aleación (Al2CuLi), promueven la corrosión intergranular y por exfoliación [7-8]. De esta forma, para garantizar su buen desempeño bajo condiciones de servicio, estas aleaciones requieren de una adecuada protección contra la corrosión.

En este sentido, la modificación superficial por fusión láser (LSM) se presenta como una prometedora técnica para crear estructuras superficiales mejoradas que permitan el aumento de la resistencia a la corrosión y al desgaste de la aleación. Es bien conocido que los tratamientos LSM permiten obtener películas superficiales fundidas con una microstructura refinada y homogénea y virtualmente libre de precipitados intermetálicos e inclusiones [9-10]. De este modo, ya han sido desarrollados trabajos relacionados con la técnica LSM utilizando láseres de CO2 y Nd:YAG sobre diversas aleaciones metálicas donde se ha podido observar un incremento de la resistencia a la corrosión relacionada con la mejora de las características superficiales de la aleación después del tratamiento [11-12]. Sin embargo, con relación a las aleaciones Al-Cu (AA2xxx), la baja velocidad de enfriamiento de este tipo de láseres (105-108 K•s-1) no impide la segregación parcial de cobre [10,13]. Como resultado, las microstructuras originadas muestran una resistencia a la corrosión dispar tal y como han reportado Liu [14] y Li [15].

Recientemente, especial atención se ha centrado sobre los tratamientos LSM utilizando fuentes de radiación láser UV excímera pulsada, con duraciones de pulso en el rango de los nanosegundos. Bajo estas condiciones es posible conseguir velocidades de enfriamiento extraordinariamente elevadas (hasta 1011 K s-1 [16]), que favorece la formación de

microestructuras superficiales amorfas, altamente homogéneas y considerablemente libres de precipitados intermetálicos causantes del ataque corrosivo [17-19]. Hasta la fecha, se han observado mejoras considerables sobre aleaciones AA6xxx (Al-Mg-Si) y AA7xxx (Al-Zn-Mg) [20-23]. Sin embargo, los estudios sobre aleaciones Al-Cu son bastante escasos, sobre todo con relación a la influencia de los parámetros de tratamiento (fundamentalmente el número de pulsos láser aplicados) y la microstructura superficial resultante [24]. Basado en las anteriores premisas, el objetivo de este estudio es profundizar en el conocimiento de los cambios microestructurales inducidos por tratamiento LSM usando un láser excímero pulsado sobre la aleación de aluminio AA2050-T8.

II. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL La aleación evaluada en el presente trabajo fue una

aleación Al-Cu-Li de tercera generación AA2050-T8, suministradas por la empresa Alcan Aerospace (Inglaterra). La composición nominal (% en masa) de la aleación fue 3.2-3.9Cu, 0.7-1,3Li, 0,2-0,6Mg, 0,2-0,5Mn, 0,2-0,8Ag, 0.1Fe, 0,1Ti, 0,08Si, 0,06-0,14Zr, 0,20 otros y Al como balance.

La modificación superficial se realizó con un laser excímero de KrF Lumonics de potencia 80W, longitud de onda de 248 nm y duración de 13 ns. El tamaño del foco del haz de laser incidente en la superficie de la muestra fue 4,00 mm x 1,75 mm y la fluencia de láser estuvo dentro del intervalo 5,5 a 6,0 J/cm2. Diferentes números de pulsos recibidos en la misma área (10, 25 y 50), fueron seleccionados para evaluar su influencia en la microestructura superficial resultante.

La caracterización microestructural fue llevada a cabo por microscopía electrónica de transmisión (TEM) de secciones cortadas por ultramicrotomía. El microscopio utilizado fue un FEI Tecnai 30 FEGTEM operado a 300 kV, equipado con sistema de análisis de imagen en campo oscuro anular de alto ángulo (HAADF), espectroscopía de energía dispersiva de rayos-X (EDS), y espectroscopía de pérdida de energía de electrón (EELS). Las muestras también fueron examinadas mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) usando un microscopio Philips XL30 también equipado con sistema de detección EDS y electrones retrodispersados (BSE). De forma complementaria, mapas topográficos y de potencial de superficie fueron obtenidos mediante interferometría utilizando un interferómetro ADE Phase Shift MicroXam equipado con el software TalyMap Platinum y mediante microscopía de fuerza atómica con sonda Kelvin de barrido (SKPFM) utilizando el microscopio de fuerza atómica Nanoscope DimensionTM 3100.

L


F. Viejo, A. E. Coy, S. J. García Vergara, A M´hich, Z. L. P. Skeldon, G. E. Thompson.


A. Aleación AA2050 –T8 en Estado de Recepción

El material original presentó una microestructura típica de forja, con granos relativamente alargados en la dirección del laminado. Después del tratamiento T8, diferentes precipitados fueron observados dentro de la aleación (ver Fig. 1). La fase de endurecimiento T1 (Al2CuLi) se presentó en forma de placas con dimensiones entre 50 y 100 nm y uniformemente distribuida dentro de los granos (Fig. 1a). Por otro lado, partículas intermetálicas, de tamaño hasta 20 m, correspondientes a la fase Al (Cu, Fe, Mn) fueron observadas formando bandas relativamente alargadas y paralelas a la dirección de laminación (ver Fig. 1b).

Fig. 1. Micrografías de la aleación AA2050-T8 en estado de recepción: a) fase T1 distribuida de forma uniforme dentro

de la matriz y b) precipitados intermetálicos Al (Cu, Fe, Mn) alineados en la dirección de laminado

De forma complementaria, el análisis de los

mapas de potencial de superficie obtenidos mediante SKPFM reveló como las partículas de Al (Cu, Fe, Mn) presentaron potenciales Volta de alrededor de -300 mV superiores a la matriz de aluminio (ver Fig. 2), indicando un potencial comportamiento catódico de dichas partículas en un proceso de corrosión.

Fig. 2. Mapa de potencial de superficie obtenido mediante

SKPFM de la superficie de la aleación AA2050-T8 en estado de recepción

B. Aleación AA2050-T8 Después de Tratamiento LSM

La fig. 3a muestra la micrografía electrónica de la superficie de la aleación después del tratamiento LSM utilizando 10 pulsos por unidad de área. Se puede observar como la radiación láser produce alteraciones topográficas que incrementan la rugosidad superficial creando una morfología ondulada a lo largo de la dirección de barrido láser.

Fig. 3. Análisis mediante SEM e interferometría de la aleación tratada mediante LSM utilizando 10 pulsos láser por unidad de

área

481.42 nm

0.00 nm

10µm

320 mV

0 mV

319.06 mV

-120.61 mV

Al(Cu,Fe,Mn)



Esta morfología está normalmente asociada a la onda de choque causada por el impacto del pulso láser con la superficie metálica, que desplaza la masa fundida lejos del centro de incidencia del pulso. Posteriormente, las extremas velocidades de enfriamiento del proceso promueven la solidificación rápida de dicha morfología [24-26]. En este sentido, el análisis interferométrico muestra como es la morfología superficial después del tratamiento LSM (ver fig. 3b). Así mismo confirmó que la rugosidad superficial de las muestras tratadas se vio aumentada por el incremento del número de pulsos láser aplicados por unidad de área. De este modo, los valores de rugosidad promedio superficial obtenidos fueron 2,5, 4,0 y 5,5 m después de tratamiento con 10, 25 y 50 pulsos láser respectivamente.

Un análisis realizado mediante SEM de la sección transversal de las aleaciones tratadas confirmó que la presencia de una película superficial de espesores entre los 5 y 15 micrómetros en función del número de pulsos láser aplicados y cuya microestructura fue relativamente homogénea y virtualmente libre de precipitados intermetálicos (ver Fig. 4).

Fig. 4. Micrografías obtenidas por SEM de las secciones

transversales de la aleación tratada mediante LSM: a) 10 pulsos y b) 50 pulsos

Así mismo, se pudo observar que un aumento del

número de pulsos láser también incrementaba de forma notoria la porosidad de la película obtenida. Por otro lado, a pesar de las velocidades elevadas de

enfriamiento obtenidas mediante LSM usando láseres excímeros, las micrografías permitieron observar la presencia de finas y continuas bandas de segregación de elementos aleantes en la interface película superficial/aleación.

Fig. 5. Análisis mediante SEM y SKPFM de la aleación tratada

mediante LSM utilizando 25 pulsos láser por unidad de área

El estudio mediante SKPFM confirmó los resultados obtenidos mediante SEM, pudiéndose observar cómo dentro de la película fundida el potencial de superficie es bastante homogéneo, indicando la ausencia de zonas de distinta naturaleza catódica que puedan inducir el proceso de corrosión (ver Fig. 5).

Finalmente, un análisis más detallado mediante microscopía de transmisión electrónica de alta resolución pudo además revelar varios aspectos adicionales de las películas formadas en función del número de pulsos láser aplicados. De este modo, las micrografías de la Fig. 6 muestran las secciones transversales de la aleación tratada mediante LSM con 10, 25 y 50 pulsos láser por unidad de área.

Para tratamientos LSM con 10 pulsos láser se observó que algunos precipitados no fueron completamente disueltos y permanecieron dentro de la película fundida. Considerando que la duración del pulso láser se encuentra dentro del rango de los nanosegundos, la aplicación de 10 pulsos láser pareció ser insuficiente para disolver completamente los precipitados intermetálicos (ver Fig.6a). Así

Aleación 12 m

481.42 nm

0.00 nm

10µm

500 mV

0 mV

a)

Al(Cu,Fe,Mn)

12 m

Película fundida

Aleación

Al(Cu,Fe,Mn)

Película fundida b)


F. Viejo, A. E. Coy, S. J. García Vergara, A M´hich, Z. L. P. Skeldon, G. E. Thompson.

mismo, la corta duración del pulso pareció limitar la difusión de especies durante la disolución de precipitados intermetálicos, resultando en la aparición de finas bandas de segregación de anteriormente [24].

Un aumento del número de pulsos láser hasta 25 pulsos láser mejoró la disolución de los precipitados intermetálicos dentro de la película fundida. Se confirmó además el incremento del espesor de las películas formadas (Fig. 6b). Más aún, las bandas de segregación aparecieron también más intermitentes y menos acentuadas.

Fig.6. Análisis mediante TEM de la aleación tratada mediante

LSM: a) 10 pulsos, b) 25 pulsos y c) 50 pulsos.

Finalmente para tratamientos LSM utilizando 50 pulsos láser, la aleación mostró dos efectos adicionales: i) bajo condiciones de elevada temperatura alcanzada durante el tratamiento de fusión y en presencia de aire se favoreció la formación de una fina película de óxido de aluminio de carácter amorfo y cuyo espesor alcanzó entre los 50 y 100 nm; ii) nuevas partículas esféricas con Al y Li en su composición se formaron dentro de la película fundida, mientras que el cobre fue prácticamente disuelto dentro de la matriz. Este resultado podría inducir a pensar en una posible disolución de la fase T1 (Al2CuLi) seguido de la reprecipitación de compuestos Al-Li (probablemente Al3Li (´)) [27-28] (ver Fig. 6c).

IV. CONCLUSIONES En general, los tratamientos LSM mediante el uso de

fuentes de láser excímero pulsado permitieron obtener películas superficiales con un alto grado de homogeneidad y refinamiento y virtualmente libre de partículas intermetálicas.

El uso de 10 pulsos láser por unidad de área se demostró ser insuficiente para disolver completamente las partículas intermétalicas. Por el contrario, la corta duración del pulso láser dificulta la difusión de elementos y favorece la formación de bandas de segregación.

El aumento del número de pulsos láser aplicados reduce dicho efecto que incrementa de las películas formadas, pero también el grado de porosidad. Para tratamientos con 50 pulsos láser, además, las temperaturas elevadas alcanzadas y en presencia de aire, se favorece la formación de una película de óxido de aluminio de carácter amorfo.

AGRADECIMIENTOS Agradecimientos al Corrosion and Protection Centre

de University of Manchester (Reino Unido, EP/D029201/1) por su inestimable aporte técnico y científico que permitió la realización de este trabajo y a la Vicerrectoría de Investigación y Extensión de la Universidad Industrial de Santander por la financiación del mismo (Desarrollo de Materiales y Recubrimientos de Interés Tecnológico, Código 5450).

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516.

BIOGRAFÍA

Fernando Viejo Abrante. Lugar de

nacimiento Madrid, España, Licenciado en Química y Doctor en Ciencia y Tecnología de Materiales, Universidad Complutense de Madrid. Profesor de la Escuela de Ingeniería Química de la Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga. Intereses de investigación en Desarrollo de Nuevos Materiales.

Ana Emilse Coy Echeverría. Ingeniera en Metalurgia, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia -Tunja. Doctora en Ciencia y Tecnología de Materiales de la Universidad Complutense de Madrid, España. Profesora de la Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales de la Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga.

Sandra Judith García Vergara. Doctora en Ciencia e Ingeniería de la Corrosión por la Universidad de Manchester, en el Reino Unido. Ingeniera Metalúrgica por la Universidad Industrial de Santander. Actualmente profesora de la Escuela de Ingeniería Metalúrgica de la Universidad Industrial de Santander.

A M´hich. Licenciado en Ciencias

Físicas, Universidad de Mohammed VI, Marruecos. Dr. en Ciencia y Tecnología de Materiales, Universidad Complutense de Madrid. Research Associate in The University of Manchester, Reino Unido.

Zhu Liu. Graduada in Materials Science, Northeastern University, China. PhD in Laser Surface Engineering, University of Liverpool. Lecturer in The University of Manchester. Sus principales líneas de investigación están enfocadas a los tratamientos de modificación superficial por laser para mejorar el desempeño de materiales metálicos y

nanoestructurados. Peter Skeldon. Profesor de Ciencia e

Ingeniería de la Corrosión en el Centro de Corrosión y Protección, de la Escuela de Materiales, de la Universidad de Manchester, en el Reino Unido. Autor de numerosos artículos científicos relacionados con la funcionalización de

aleaciones ligeras.

George E. Thompson. Jefe de la Escuela de Materiales y Profesor de Ciencia e Ingeniería de la Corrosión en el Centro de Corrosión y Protección, de la Universidad de Manchester, en el Reino Unido. Su campo de investigación han sido las aleaciones ligeras, especialmente tratamientos superficiales.


Resumen— La síntesis de nanotubos de TiO2 han tenido gran atención en varias áreas como sensor de gases, fotocatálisis, conversión de energía solar, y biomateriales. En particular la fabricación de nanotubos de TiO2 orientados verticalmente por anodización electroquímica han tenido una particular atención, de manera de mejorar sus propiedades para alcanzar los requerimientos para su utilización en biomateriales.

En el presente trabajo nanotubos orientados verticalmente, generados por anodización electroquímica de autoensamblaje fueron obtenidos en medio glicerol/agua utilizando NH4F como electrolito (0.27 M NH4F y H2O 50% en volumen). Los efectos del potencial de anodización y el tiempo de crecimiento de las nanoestructuras de TiO2 fueron estudiadas. Estudios de XRD y SEM fueron utilizados para determinar la fase cristalina, las propiedades morfológicas y la textura de los nanotubos. Estudios de mojabilidad de la superficie de los nanotubos de TiO2, fueron realizadas para determinar el grado de hidrofobicidad e hidrofilicidad de la misma. Nanotubos con un alto grado de relación altura y ancho fueron obtenidos, con un diámetro interno de 35 nm y un espesor de algunas micras. Estudios por difracción de rayos X, XRD, permitió determinar que la estructura originalmente amorfa de los nanotubos se transformaban en estructuras cristalinas luego del tratamiento térmico a 550ºC, exhibiendo luego la fase anatasa y en menor medida la fase rutilo.

Palabras clave— Dióxido de titanio, autoensamblaje, nanotubos, fase cristalina, mojabilidad.

Abstract— Nanotube arrays of TiO2 have received great attention in various areas, such as gas-sensing, photocatalysis, solar energy conversion, and biomaterials. Therefore, particular attempts are carried out to fabricate the vertically oriented TiO2 nanotube arrays by electrochemical anodization in order to improve its properties to meet the practical application requirements.

1Mariana Pereyra, Unidad de Bioquímica Analítica, Facultad

de Ciencias, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay (correo e.: [email protected]).

2E Méndez, Laboratorio de Biomateriales, Facultad de Ciencias, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay (correo e.: [email protected]).

3E.A.Dalchiele, Laboratorio de Física del Estado Sólido, Facultad de Ingeniería, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay.

In the present work, vertically oriented TiO2 nanotube arrays have been fabricated by a self-organized electrochemical anodization process of titanium foil by use of glycerol based electrolyte (containing 0.27M NH4F and 50 vol% H2O). The effect of anodizing potential and growing time in the final TiO2 resulting nanostructure has been studied and discussed. XRD and SEM analysis were employed to characterize crystallographic phase, the overall crystalline quality, the possible texture of the nanotubes, and the morphological nanotube properties. In the present work the wetting properties of the nanoporous TiO2 nanotube structure have also been studied to determine the hidrophobic and hidrophylic grade. Ordered high-aspect-ratio TiO2 nanotube arrays with an inner-tube diameter of ca. 35 nm and a tube height of several tens of microns have been obtained. As confirmed by X-ray diffraction studies, the as-prepared TiO2 nanotubes are amorphous but crystallize with annealing in an oxygen atmosphere at 550 oC, exhibiting then, the anatase phase with a minor quantity of the rutile one.

Keywords— Titanium dioxide; self-organized; nanotube; crystallographic phase; wetting.

I. INTRODUCCIÓN l desarrollo de la Nanotecnología y la Nanociencia ha tenido un crecimiento importante

en esta última década. Es un área del conocimiento que es transversal a todas, ya que hace referencia a la escala de trabajo. Por tal motivo es aplicable a física, química, biología, electrónica, lo cual permite generar grupos de investigación multidisciplinarios.

La síntesis de nanotubos ha tenido un gran interés por parte de la comunidad científica debido a su alta relación superficie-volumen y las nuevas propiedades debido al tamaño. En particular los nanotubos de dióxido de titanio han demostrado tener varias aplicaciones en celdas solares [1] y biomateriales. Una alta resistencia a la corrosión, propiedades mecánicas y una excelente biocompatibilidad lo hace uno de los materiales con mayor aplicación en implantes dentarios y óseos [2,3]. Inclusive la geometría de crecimiento vertical desde el sustrato permite una mayor percolación electrónica necesaria para la tranferencia de cargas entre las interfases y proporcionándole propiedades

NANOTUBOS DE ORIENTACIÓN VERTICAL AUTOENSAMBLADOS POR MÉTODO ELECTROQUÍMICO:

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN

M. Pereyra1, E. Méndez2, E. A. Dalchiele3, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay. Recibido mayo 26, 2011- Aceptado Agosto 8,2011

E

NANOTUBOS DE ORIENTACIÓN VERTICALAUTOENSAMBLADOS POR MÉTODO ELECTROQUÍMICO:

SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓNM. Pereyra1, E. Méndez2, E. A. Dalchiele3, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay.

Recibido mayo 26, 2011- Aceptado Agosto 8,2011


NANOTUBOS DE ORIENTACIÓN VERTICAL AUTOENSAMBLADOS POR MÉTODO ELECTROQUÍMICO: SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN

para la aplicación en fotólisis del agua y sensores de hidrógeno [4].

En 1999, Zwilling y colaboradores reportaron la anodización de titanio en electrolito de ácido fluorhídrico (HF) [5]. Desde entonces la anodización del Ti ha sido utilizada para transformar la superficie del sustrato en nanotubos con un alto grado de ordenamiento utilizando un proceso de autoensamblado durante la oxidación anódica [6-8] y una serie de condiciones que incluyen la optimización del potencial, temperatura y composición de electrolito.

En el presente trabajo, nanotubos de TiO2 fueron sintetizados por anodización electroquímica en 0.27 M de NH4F (glicerol/agua deshionizada, 50:50) a 10, 20 y 30 V. La densidad de corriente, imágenes de la morfología y propiedades de mojabilidad fueron estudiadas. Sobre la base de estas observaciones, las condiciones óptimas para la obtención de superficies nanoestructuradas fueron discutidas.

II. MATERIALES Y MÉTODOS

A. Preparación de las muestras Se utilizaron láminas de Ti de 0.1 mm de espesor

de 99.96% pureza (Goodfelow, England), de un tamaño de 0.8 x 2.5 cm, en todos los experimentos. Las muestras fueron desgrasadas previamente con acetona, isopropanol, metanol por 15 minutos en ultrasonido y enjuagadas con agua desionizada. La anodización fue llevada a cabo utilizando un sistema electroquímico consistente en una fuente DC de 0 a 30 V conectada a una computadora, una celda convencional de dos electrodos, láminas de Ti de 0.8 x 2.5 cm como electrodo de trabajo y una chapa de Ti de 2.5 x 2.5 cm de contraelectrodo. La anodización se llevó a cabo en una solución de glicerol (1,2,3-propanotriol) y agua desionizada en una relación de volumen de 50:50 con una concentración de NH4F de 0.27 M. Todos los electrolitos se prepararon a partir de productos químicos de grado reactivo y agua desionizada. El estudio de la influencia del potencial de anodizado y el tiempo de crecimiento de los nanotubos se realizó sometiendo las muestras a potenciales de 10, 20 y 30 V. Se utilizó una rampa de 0 a 20 V con una velocidad de 2.5 Vs-1 y luego se mantuvo constante el potencial por 3, 5 y 7 hs. Luego de la anodización las muestras fueron limpiadas con agua desionizada, HCl 0.1M por 30s en ultrasonido y secadas en corriente de aire caliente. Para transformar las muestras de una estructura amorfa a una cristalina, las mismas fueron sometidas a tratamiento térmico a 550ºC por 3hs en horno.

B. Caracterización de la superficie La morfología y la estructura de los nanotubos de

titanio anodizados, fueron estudiados por microscopía electrónica de barrido (SEM Joel 5900 low vacuum). Las observaciones de la sección transversal se realizaron en muestras que fueron cortadas mecánicamente. Los patrones de difracción de rayos X (XRD) fueron obtenidos con un difractómetro PHILIPS PW3710 utilizando una radiación de CuKα. Las medidas de ángulo de contacto fueron realizadas en condiciones de equilibrio (gota de agua de 1.0 μL), las imágenes fueron realizadas con una cámara web usb 2.0 (FUN!CAM) con una interfase conectada a una computadora. El procesamiento de las mismas se realizó con el programa ImageJ v.1.33, del National Institute of Health (NIH), EEUU.

III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se observó un marcado cambio de las propiedades

superficiales en las muestras de Ti con el tiempo de anodizadas, como se muestra en el transientes de densidad de corriente (j) vs tiempo a diferentes voltajes de anodizado. (Fig. 1). Inicialmente, una capa de compacta de óxido es formada en la interfase metal-electrolito, la cual provoca una disminución de la corriente producto de la disminución en la conductividad del óxido metálico de todas las muestras [9]. Luego de ello, una disminución localizada de la capa de óxido ocurre, producto del aumento gradual del campo eléctrico y la disolución del titanio, en este punto comienza a generarse poros en la superficie. Luego la densidad de corriente se mantiene relativamente constante hasta que alcanza la máxima velocidad de disolución del titanio en la base del nanotubos. Luego de la anodización se obtiene una capa de nanotubos autoensamblados [10].

0 2000 4000 6000 8000 10000 120000

5

10

15

20

25

30

Dens

idad d

e Corr

iente

(mA/c

m2 )

Tiempo (s)

30 V 10 V 20 V

Fig. 1. Densidad de corriente (j) dependiente del tiempo de

anodizado de muestras de Ti en electrolito NH4F en glicerol/agua 50:50

III IV II

I


M. Pereyra, E. Méndez, E. A. Dalchiele

La Fig. 2a muestra las imágenes SEM de las muestras anodizadas a 10, 20 y 30 V en 0.27 M de NH4F en una relación glicerol (1,2,3-propanotriol) y agua de 50:50 % en volumen. En las muestras anodizadas a 10 V y 30 V no se observó la formación de una capa de nanotubos, por el contrario se obtuvo una capa compacta de TiO2. A 20 V nanoporos de TiO2 sobre la superficie de la placa.

Fig. 2. Imágenes SEM de las muestras anodizadas a 10 V, 20 V y 30 V en 0.27 M de NH4F en agua desionizada y glicerol en una

relación 50:50 en volumen, durante 3,5 h. La Fig. 2b muestra nanotubos de TiO2

anodizados a 20 V a diferentes tiempos: 3.5, 5 y 7 h. No se observaron diferencias en los diámetros internos y externos de los nanotubos. Los valores promedio de diámetro interno corresponden a 35 nm y externo de 100 nm.

Fig. 2b. Imágenes SEM de las muestras anodizadas a 20 V en 0,27 M de NH4F en agua desionizada y glicerol por a) 3,5 h; b) 5 h y c)

7 h

La Fig. 2c muestran imágenes SEM de perfil de la capa de nanotubos de TiO2 obtenida por anodización a 20 V. En la imagen se observa una capa de nanotubos orientados verticalmente con un espesor de 1 µm de espesor.

Fig. 2c. Imágenes SEM de la capa de nanotubos de TiO2

generada a 20 V. Se observan nanotubos orientados verticalmente con un espesor de 1 µm

La Fig. 3 muestra los patrones de XRD de la capa de nanotubos sintetizada a 20 V por 3,5 h. Se compararon las muestras con tratamiento térmico a 550ºC y sin tratar. Se observa que el tratamiento térmico mejora la cristalinidad de los nanotubos pasando de una estructura amorfa en una estructura cristalina de fase anatasa y rutilo.

Fig. 3. Patrón de difracción XRD de nanotubos de TiO2 con tratamiento térmico (HT) y sin tratamiento (WHT)

Estos resultados concuerdan con el hecho de que

estos planos preferenciales de cristalinidad se corresponden con las estructuras del TiO2.

A. Ángulo de contacto La caracterización del comportamiento de

mojabilidad de la superficie obtenida fue llevada a cabo por medidas de ángulo de contacto en equilibrio termodinámico (Fig. 4) [11]. Las propiedades de mojabilidad de la superficie modificada cambian con el voltaje aplicado como se observa en la Fig 4. El ángulo de contacto de la gota de agua sobre la superficie modificada fue, en promedio, 72º ± 1 a 30 V, 117º ± 1 a 10 V y 128º ± 1 a 20 V. Las superficies se clasifican en hidrofílicas cuando el ángulo < 90º e hidrofóbicas para ángulos > 90º [11]. Si se relacionan estos valores con la topología de la superficie (Fig. 2), se observa que para las superficies nanoestructuradas el ángulo de contacto es mayor que aquellas superficies rugosas generadas a 10V y 30V. La interfase generada en este caso podría corresponde con el estado fakir [12] y puede ser representada por el modelo de Cassie-Baxter [13] en el cual el aire retenido entre las ranuras no permite que el líquido penetre en la superficie, aumentando así la hidrofobicidad.

20 30 40 50 60 70

A

Ti

R AA

Ti

Ti

2º)

WHT HT

Ti

A

R

c)

a) b) C)


NANOTUBOS DE ORIENTACIÓN VERTICAL AUTOENSAMBLADOS POR MÉTODO ELECTROQUÍMICO: SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN

Fig. 3. Imágenes ópticas de gota de agua sobre superficie modificada a: a) 30 V, b) 10 V y c) 20 V

B. Medidas de XPS El análisis de XPS de alta resolución fue realizado

en la muestra modificada. La tabla I muestra los valores de referencias de la base de datos de la National Institute of Standars and Technology (NIST) [14] para el Ti 2p3/2, Ti 2p1/2, C1s y O1s.

TABLA I. XPS BE (eV) MEDIDAS DE REFERENCIA REALIZADAS EN

RELACIÓN AL C 1s a 284.8 eV

C 1s (eV)

O1s (eV)

Ti2p3/2 (eV)

Ti2p1/2 (eV)

TiC 281.7 N/A 454.9 N/A

TiO N/A N/A 454.6 460.2

Ti2O3 N/A 529.6 457.8 462

TiO2 N/A 530.2 458.9 464.6

Los resultados de los estudios de XPS de la

superficie modificada de las muestras presentan las líneas del espectro y las energías de enlace correspondientes a la conformación electrónica de los átomos medidas en relación al C 1s a 284.8 eV (ver tabla II). Se analizaron tres situaciones: superficie original, tratamiento térmico en vacío a 400ºC durante 1h y muestras bombardeada durante 1 min con Ar (4 KeV Ar+). Tras calentar la muestra se observó que el % de C se redujo sólo un 2%, mientras que luego del bombardeo con Ar el % de C disminuyó considerablemente (ver tabla III).

TABLA II. MEDIDAS DE ENERGÍAS DE ENLACE OBTENIDAS

EXPERIMENTALMENTE. Energías de enlace (eV) C1s O1s Ti2p3/2 Ti2p1/2 TiLMM F1s N1s Si2p

Muestra Original

284.8 530.1 458.6 464.4 440.0 684.5 399.8 (401.0) 101.8

Muestra Tratada 400ºC

284.8 530.3 458.75 464.55 440.2 684.6 399.8 101.9

Muestra 4KeV Ar+

284.8 530.7 459.15 464.6 840.5 (834.7) 685.2 400.7

(397.0) 102.5

TABLA III.

PORCENTAJE DE ÁTOMOS EN LA MUESTRA. C1s N1s O1s F1s Si2p Ti2p

Muestra Original 35.53 0.71 43.10 2.55 0.56 17.55

Muestra Tratada 400ºC 33.46 0.50 44.81 2.09 0.58 18.56

Muestra 4KeV Ar+ 5.73 1.05 58.51 5.56 0.22 28.93

A partir de los resultados obtenidos se puede

determinaría que tanto los valores de energía correspondientes a la conformación del titanio, como el porcentaje de átomos obtenidos de la superficie, permite determinar que la composición química de la superficie se corresponde con TiO2.

IV. CONCLUSIONES La síntesis de nanotubos de TiO2 continúa siendo

tema de estudio por su amplia aplicación en diferentes campos de la industria de materiales.

En el presente trabajo se estudiaron las condiciones óptimas para la obtención de nanotubos generados por autoensamblaje, de crecimiento vertical desde el sustrato a partir de la técnica de anodizado electroquímico. En las condiciones elegidas se obtuvieron nanotubos de TiO2 de un diámetro interno de 40 nm y de 100 nm, en promedio. Los estudios de mojabilidad de la superficie permitieron determinar el grado de hidrofobicidad, observándose un incremento para la superficie generada a 20V.

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BIOGRAFÍA

Mariana Pereyra, Licenciada en Bioquímica. Docente e investigadora de la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República, Uruguay. Intereses de investigación en Nanotecnología y materiales.

Eduardo Méndez, Dr. en Química. Docente e investigador responsable del Laboratorio de Biomateriales de la Facultad de Ciencias de la Universidad de la República, Uruguay. Intereses de investigación

Enrique Dalchiele, Dr. en Química. Docente e investigador del Laboratorio de Física del Estado Sólido, Facultad de Ingeniería, Universidad de la República, Uruguay.


SUPERCONDUCTIVIDAD MESOSCÓPICA

J. Barba-Ortega1, M.R. Joya2, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá.

Resumen— Una muestra superconductora es llamada mesoscópica si su tamaño físico es del orden de al menos una de sus dos longitudes características. La longitud de coherencia ξ(T), que estima la caída media de la densidad de electrones superconductores al interior del material y la longitud de penetración λ(T), que estima la caída media del campo magnético al interior de la muestra. En superconductores tipo II ocurre el ingreso de flujos cuantizados de campo magnético llamados vórtices. En el corazón de cada vórtice, el material deja de ser superconductor, pero sí lo es en el espacio intermedio entre vórtices, a menos que éstos logren ocupar toda el área disponible. Cuanto más firmes sean los centros de anclaje, mayor número de vórtices puede existir en el material sin que éste pierda del todo su capacidad superconductora. Utilizando la teoría Ginzburg-Landau dependiente del tiempo y la teoría de London, mostramos el estado de vórtices en muestras mesoscópicas de diferente geometría. Las muestras están sumergidas en un campo magnético externo aplicado perpendicularmente a su plano y a su vez rodeadas de un material aislante o del vacío. Analizamos los patrones de vórtices, las supercorriente y el campo magnético local para discos, esferas, triángulos y laminas superconductoras mesoscópicas en presencia de un campo magnético axial.

Palabras clave — Superconductor, Ginzburg-Landau, teoría de London, Mesoscópico

Abstract— A superconductor sample is called mesoscopic if A superconductive sample is called a mesoscopic sample only if its physical size is at least either one of its two distinctive lengths, that is, the coherence length ξ (T), which estimates the average drop of superconductive electrons’ density inside the sample material, and the penetration length λ (T), which estimates the average drop of the magnetic field inside the sample. In type II superconductors, the entry of magnetic field quantized flow called vortices occurs. In the core of every vortex, the material ceases to be superconductive, but it is so in the intermediate space in between vortices, unless these manage to occupy all the available area. The more firm are anchor points, the greater the number of vortices that can exist in the material, still keeping all its superconducting capacity. Using time-dependent Ginzburg-Landau theory and

1J. Barba-Ortega, Profesor Asociado, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá. Teléfono 3165000. Ext. 13049. (correo e.: [email protected]).

2Miryam R. Joya, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, (correo e.: [email protected]).

London’s theory, we showed the Sstate of vortices in mesoscopic samples of different geometry. The samples are submerged into an external magnetic field and applied perpendicularly to its plan and, in turn, surrounded by an insulating material or by vacuum. We analyzed the patterns of vortices, the superflows and the local magnetic field for disks, spheres, triangles and superconductive mesoscopic foils in the presence of an axial magnetic field.

Keywords— Superconductor, Ginzburg-Landau, London’s theory, mesoscopic.

I. INTRODUCCIÓN omo es bien conocido, una muestra superconductora es considerada mesoscópica si

alguna de sus dimensiones es del orden de al menos una de sus dos longitudes características, la longitud de coherencia ξ(T) o la longitud de penetración λ(T). Al tener una muestra con estas dimensiones aparecen nuevas e interesantes propiedades superconductoras. Los campos críticos termodinámicos, los máximos en la curva de magnetización, los valores de campo en los cuales ocurre la entrada y salida de vórtices, varían con la geometría de la muestra. La respuesta magnética de un material superconductor en contacto con diferentes tipos de materiales uno de los aspectos de la física del estado sólido que más ha sido estudiado en los últimos años. Las aplicaciones actuales de superconductores de altas temperatura incluyen artefactos magnéticos que protegen sistemas médicos de imagen, SQUIDS, sensores de infrarrojo, aceleradores de partículas, transporte de vehículos de levitación, creación de altos campos magnéticos y en generadores. En medicina, son utilizados en imágenes por resonancia magnética (MRI). Es sabido que cuando un superconductor está en contacto con otro material, los efectos de proximidad pueden inducir dominios locales donde la nucleación de la superconductividad es favorecida [1-2]. El interés entre superconductividad mesoscópica, magnetismo y demás materiales se ha extendido al estudio de nanoestructuras hibridas. Estudios previos han mostrado que los parámetros críticos superconductores como corriente crítica, campo crítico, temperatura crítica pueden ser modificados fuertemente construyendo estas nanoestructuras [3-5]. En trabajos recientes, estudiamos la dinámica de vórtices en muestras en

SUPERCONDUCTIVIDAD MESOSCÓPICA J. Barba-Ortega1, M.R. Joya2, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá.

C



contacto con diferentes tipos de materiales usando la teoría Ginzburg-Landau dependiente del tiempo [6-8] y encontramos que para una interface superconductor-metal el sistema presenta una respuesta completamente diamagnética en la curva de magnetización, mientras que para interfaces superconductor-superconductor su efecto es totalmente paramagnético, el cual se debe a la captura de flujo magnético dentro de la muestra debido a la barrera de energía superficial. Usando la teoría de London varios autores mostraron la interacción vórtice-antivórtices en camadas híbridos superconductores-ferromagnetos [9]. La contribución principal de este trabajo es explorar la configuración de vórtices en muestras superconductoras en el régimen mesoscópico con diferente geometría y dimensionalidad (esferas, triángulos, películas, discos). Analizamos la nucleación de vórtices incrementando el campo magnético desde cero hasta que el segundo campo termodinámico sea alcanzado. Calculamos la topología del parámetro de para estas geometrías considerando configuraciones estables halladas al minimizar el funcional de energía libre Ginzburg-Landau y solucionando la ecuación de London.

II. ECUACIONES DE GINZBURG-LANDAU DEPENDIENTES DEL TIEMPO Y DE LONDON

Las ecuaciones de London y de Ginzburg-Landau (GL) con su variable dependiente del tiempo (TDGL) son una herramienta poderosa para describir el estado superconductor en muestras mesoscópicas. [10-12]. Las TDGL describen el estado superconductor mediante el parámetro de orden Ψ(r,t) y el potencial vectorial A(r,t) en el calibre de campo cero están dadas por:

( ) ( )(| | )

(1)

( ) [ ( ) ]

(2)

Las ecuaciones (1) y (2) fueron re escaladas de la siguiente forma: el parámetro de orden Ψ en unidades de Ψ∞(0)=(α/β)1/2, donde α y β son dos parámetros fenomenológicos propios del material. Temperaturas en unidades de la temperatura critica Tc, longitudes en unidades de la longitud de coherencia ξ(0) que identifica la caída media de los electrones superconductores dentro del material, tiempo en unidades de t0=πħ/96KBTc, A en unidades de Hc2(0)Tc(0), donde Hc2(0) es el segundo campo

termodinámico, campo en el cual el material pasa del estado superconductor al estado normal. Las ecuaciones son complementadas por las condiciones de frontera apropiadas para el parámetro de orden, consideramos en todas las simulaciones una interface superconductor-vacio, es decir, la supercorriente en la frontera de la muestra es igual a cero. ( ) . Las muestras están sumergidas en un campo magnético externo Ha.

El llamado límite de London se deriva de la teoría GL tomando κ→∞. Esto significa que el modulo del parámetro de orden puede ser considerado uniforme sobre la totalidad de la muestra, excepto en el centro del vórtice donde es cero, sin embargo la fase del parámetro de orden debe variar Δφ=2πL en cada circulación alrededor de un camino escogido. L es la vorticidad y toma valores de L=0, 1, 2, 3,…, en unidades de L=nΦ0 donde Φ0 es el fluxoide de cuanto magnético igual a 2.07x10-7 G-cm2, y n=0, 1, 2, 3,… Por lo tanto, las corrientes de apantallamiento como la inducción magnética pueden ser calculadas de la ecuación de London.

Esta ecuación se deriva de la ecuación Ginzburg-Landau (2) con |Ψ|=1. Obteniendo:

∑

| |

(3)

La parte derecha de la ecuación (3) representa la presencia de un vórtice en ( ). En el límite mesoscópico, λ2/d >>> a>>>d (Vea Figura 1), el campo magnético local puede ser aproximado al campo magnético externo, entonces la ecuación de London (3) toma la forma:

∑ ( ) (4)

Con ( ) , d es el grosor de la muestra y la función g obedece la ecuación de Laplace excepto en el centro del vórtice [13].

III. RESULTADOS Y DISCUSION En nuestras simulaciones usamos el método de

Euler con un espaciamiento de red ax=ay=0.3 para resolver las ecuaciones en su parte temporal, en una red rectangular bidimensional de tamaño dy=dx=30ξ(0) En el caso de esferas y discos, usamos Nx = Ny = Nz = 40, ax = ay = az = 0.2, R=5.0, siendo N el numero de celdas de la malla computacional, a el tamaño de la celda y R el radio de la esfera y del disco. Para todas las simulaciones


J. Barba, M. R. Joya

usamos una temperatura fija T=0, κ=25. El tiempo de relajación fue mantenido fijo en β=1.

Fig. 1.Tres muestras de diferentes tamaño y geometría. Son

consideradas mesoscópicas si λ2/d >>> R, o, a>>d≥ξ

En la Fig. 2 y 3 mostramos la solución de la ecuación de London en un triangulo equilátero. En la Fig. 2, Las líneas de corrientes de configuraciones estables con L=1, 2, 3, 4, 5, 10, 11, 12, 13, 14 son graficadas. Estas líneas bordean regiones internas de la muestra permitiendo el ingreso de líneas de campo magnético (vórtices), cada vórtice lleva un fluxoide siendo estados de vórtices simples y no de vórtices gigante (L>1). El campo magnético en el cual estas configuraciones fueron obtenidas está especificado en la parte superior o inferior de la Fig. 2. La Fig. 3 muestra la densidad de electrones superconductores o pares de Cooper para un campo aplicado igual a Ha=0.02 y Ha=0.023 con L=9 y L=18 vórtices respectivamente. La Fig. 4 muestra la configuración de pares de Cooper en uno de los hemisferios de la esfera para diferentes valores de campo magnético aplicado. (a) L=9 en Ha =0.25 (b) L=10 en Ha =0.30, (c) L=11 at Ha =0.42 (b) L=8 en Ha =0.2. La aparición de estas configuraciones depende del valor del campo magnético aplicado. La aparición de vórtices gigantes (L>1) está relacionada, además, con el tamaño de la muestra y el parámetro Ginzburg Landau κ [14].

Fig. 2. Supercorrientes para el estado de mínima energía en

diferentes configuraciones de vórtices, L=1, 2, 3, 4, 5, 10, 11, 12, 13, 14 donde L es la vorticidad y Ha es el campo magnético

aplicado

Fig. 3. Modulo del parámetro de orden para L=9 at Ha=0.022 (izquierda) y L=18 at Ha=0.023 (derecha). La barra de colores varia de azul (estado normal) a rojo (estado superconductor)

La Fig. 5 muestra Configuración de vórtices para

una lámina de dimensiones dx=25 y dy=60 para (a) Ha=0.085, N=14, (b) Ha=0.142, N=27 (c) Ha=0.121, N = 54. Podemos apreciar que la superconductividad en el borde la muestra es suprimida debido a la presencia de un material aislante. Esta supresión ocurre en una pequeña capa del orden de ξ. La entrada de la primera cadena de vórtices ocurre en una doble cadena, entonces incrementando el campo, ocurre una transición en forma de Zigzag y la doble cadena decae en una cadena simple. Después ocurre una transición de 1 a 2 a 3 cadenas y así hasta alcanzar el segundo campo crítico en el cual la muestra sufre una transición al estado normal. Se aprecia la supresión de la superconductividad en las fronteras debida a la contaminación con los electrones normales del material aislante en contacto con el superconductor.

Fig. 4. Modulo cuadrado del parámetro de orden para una esfera con (a) L=9 at Ha =0.25 (b) L=10 en Ha =0.30, (c) L=11 en Ha

=0.42 (b) L=8 at Ha=0.2



Fig. 5. Configuración de vórtices para una lámina de dimensiones dx=25 y dy=60 para (a) Ha=0.085, N=14, (b)

Ha=0.142, N=27 (c) Ha =0.121, N=54

En las Fig. 6 (a)-(c) mostramos la topología del parámetro de orden para L=6, en Ha =0.7, 0.95 y 1.07, respectivamente. Es claramente observado que cuando el campo magnético aumenta, todos los vórtices se mueven hacia el centro y eventualmente forman un vórtice gigante, de hecho, en la Fig. 6(d) se aprecia que las líneas de supercorrientes se cierran uniformemente sobre un centro común, esto nos identifica la presencia de un vórtice gigante.

Fig. 6. Topología del parámetro de orden para un disco en el estado L=6 en (a) Ha=0.70, (b) Ha=0.95, and (c) Ha=1.07. (d)

líneas de corrientes en Ha=1.07

Fig. 7. Campo magnético local para L=5, 6, 7, 8 vórtices

respectivamente para una lamina cuadrada. Los colores varían de verde (Campo magnético máximo) a azul (campo magnético local

mínimo)

En la Fig. 7 diseñamos el valor del campo magnético local para los casos con 5, 6, 7 y 8 vórtices. El gradiente de color identifica la variación del campo magnético local desde su valor máximo (verde) hasta su valor mínimo azul. Es notable que en cada uno de los casos estudiados exista por lo menos un eje de simetría. En las regiones donde existe un máximo de campo magnético existe un mínimo en la densidad de electrones superconductores y viceversa, con esta información las regiones verdes marcan la presencia de un vórtice con un cuanto de flujo y las regiones azules son regiones en estado normal.

CONCLUSIONES Se solucionaron las ecuaciones no lineales

dependientes del tiempo Ginzburg-Landau (TDGL) y las ecuaciones de London para analizar las configuraciones de vórtices tanto en estados estacionarios como no estacionarios en muestras mesoscópicas de diferente geometría (triángulos, laminas, esferas). Mostramos que, cuando tenemos sistemas mesoscópicos la configuración de vórtices sigue un parámetro similar a la geometría de la muestra, a diferencia de sistemas volumétricos donde el patrón de vórtices hallados es la conocida red de vórtices de Abrikosov.

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BIOGRAFÍA

José Barba Ortega, Profesor Asociado –

Departamento de Física - Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Físico Universidad Industrial de Santander, Colombia. Magister en Física Universidad Industrial de Santander, Colombia. Doutor em Física, Universidade Federal de Pernambuco, Recife – PE, Brasil. Pos-Doutorado em Física, Universidade Federal de Pernambuco, Recife – PE, Brasil.

Dra. Miryam Rincón Joya, Profesora

Asistente – Departamento de Física - Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá Lic. Física y Matematica Universidad Tecnológica y Pedagógica de Tunja, Colombia. Especializacion en Física y Matematica Universidad Tecnológica y Pedagógica de Tunja. Magister en Física Universidade Federal de São Carlos, SP- Brasil. Doutora em Fisica, Universidade Federal de São Carlos, SP- Brasil.


CAPITULO IICiencias Estratégicas


Resumen—Este objeto del estudio son las condiciones

socioeconómicas para el uso de las TIC en Perú que son analizadas con el objetivo de explorar el potencial uso de los e-observatorios democráticos en este país. Para ello se ha seguido el método cualitativo exploratorio basado en el análisis de información secundaria proporcionada por diversas instituciones, así como de la observación del contenido de algunos observatorios web existentes en la actualidad, entre septiembre de 2010 y mayo de 2011. Los resultados indican que, si bien en la actualidad en acceso a las TIC en Perú es limitado, parece que existen las condiciones necesarias para que en un futuro estas plataformas puedan proporcionar información pública de diversas temáticas a un mayor número de ciudadanos siempre que se potencien medidas de impulso de las TIC, especialmente en las zonas rurales.

Palabras clave—Perú, brecha tecnológica, observatorios democráticos .

Abstract— The object of this study are the socio-economic conditions for the use of ICT in Peru which are analyzed with the aim of exploring the potential use of democratic e-observatories in that country. For that purpose, the study has followed the exploratory qualitative method based on the analysis of secondary information provided by various institutions, as well as the observation of the content of some web observatories that exist nowadays, between September 2010 and May 2011. The results indicate that, though the access to ICTs in Peru is currently limited, it seems that exist the necessary conditions so that in the future these platforms can provide public information concerning various themes to a larger number of

1F. González-Ladrón-de-Guevara, Profesor Titular, Ph.D. en

Ingeniería Industrial, Universidad Politécnica de Valencia, Máster en Gestión de Empresas, Productos y Servicios, Facultad de Ade. Máster CONSITIO, UPV. España, e-mail [email protected]

2 María de-Miguel-Molina , Profesora Titular, Ph.D. en Administración y Dirección de Empresas, Directora del Máster en Gestión de Empresas, Productos y Servicios, [email protected].

3 Profesora Titular, Ph.D. en Administración y Dirección de Empresas, Directora del Máster en Gestión de Empresas, Productos y Servicios, [email protected].

3 M. Bandenay-Bellina Titulada en el Máster en Gestión de Empresas, Productos y Servicios

citizens provided as long as measures to foster ICTs are boosted, especially in rural areas.

Keywords— democratic observatories, Peru, technological gap.

I. INTRODUCCIÓN os gobiernos de los países en desarrollo,

dentro de sus limitadas posibilidades, han apostado por su integración en la Sociedad de la Información como uno de los caminos de desarrollo [1]. Estos países han de convivir con importantes disparidades en acceso y conocimiento.

El e-Gobierno (Gobierno Electrónico), engloba los conceptos de e-Democracia y e-Administración [2]. El primero hace referencia a los procesos electrónicos que permiten la participación ciudadana en la vida política (incluyendo la e-participación y el voto electrónico), mientras que el segundo hace referencia a aquellos mecanismos electrónicos que permiten la prestación de servicios públicos, tanto a los ciudadanos como a las empresas.

Snellen [3] menciona diferentes etapas que la mayoría de países han podido superar en la modernización de sus administraciones: a) utilización de las TICs (Tecnologías de Información y Comunicaciones) para mejorar sus procesos internos; b) proporcionar información a través de una página web, c) interacción digital con los ciudadanos y, finalmente, d) la realización de transacciones virtuales en la aplicación del gobierno electrónico en las administraciones públicas. En un paso más allá, entraríamos en la e-Democracia.

Kaufman [4] concreta que las TICs desempeñan un papel importante para la innovación en los procesos de gobernanza en todos los niveles del gobierno. Pero De Miguel [5] entiende que no puede considerarse como el único medio de incrementar la participación ya que no todos los ciudadanos tienen acceso a ellos. Y esto es particularmente cierto en los países menos desarrollados donde la brecha tecnológica es mayor. Pero, de cualquier modo, las TIC permiten que los ciudadanos accedan de forma

ANÁLISIS SOCIOECONÓMICO SOBRE EL USO POTENCIAL DE LOS E-OBSERVATORIOS DEMOCRÁTICOS EN PERÚ

F. González-Ladrón-de-Guevara1, M. de-Miguel-Molina2 y M. Bandenay-Bellina3

Recibido junio 25, 2011 – Aceptado agosto 31, 2011

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ANÁLISIS SOCIOECONÓMICO SOBRE EL USO POTENCIALDE LOS E-OBSERVATORIOS DEMOCRÁTICOS EN PERÚ

F. González-Ladrón-de-Guevara1, M. de-Miguel-Molina2 y M. Bandenay-Bellina3

Recibido junio 25, 2011 – Aceptado agosto 31, 2011



eficiente a la información mejorando su integración y participación [6]. Así, De la Cruz [7] propone la creación de observatorios democráticos para dotar de mayor transparencia al proceso democrático, tanto antes como después de las elecciones.

Por otro lado, dado que la constatación por parte de los ciudadanos de prácticas corruptas desmejora la legitimidad del Estado [8], [9], ello obliga a las instituciones públicas a actuar correctamente y con transparencia [10]. Por ejemplo, Transparencia Internacional [11] incluye a los partidos políticos como las instituciones más corruptas en la Unión Europea, América Latina y el África Sub-Sahariana.

Viendo el potencial que el Gobierno electrónico puede tener en Perú, y la necesidad de procesos transparentes que den confianza a los ciudadanos, vamos a analizar el futuro uso de observatorios democráticos web que puedan servir de apoyo a la participación de la sociedad civil y la acción de la opinión pública [12].

II. METODOLOGÍA Para este estudio se utilizó el método cualitativo

exploratorio basado en el análisis de información secundaria proporcionada por diversas instituciones, así como de la observación del contenido de algunos observatorios web existentes en la actualidad, entre septiembre de 2010 – mayo 2011.

La pregunta de investigación que se formuló fue sería: visto el contexto social de Perú, ¿es previsible un uso futuro de los observatorios democráticos web?

Por tanto, previamente, es necesario determinar las características propias de Perú en acceso a las TIC, brecha tecnológica, educación y situación socioeconómica.

III. LA BRECHA DIGITAL

A. Concepto. La brecha digital (digital divide) es una de las

cuestiones más críticas para el desarrollo de la sociedad de la información y considera las diferencias sociales y económicas que se presentan entre las comunidades que tienen acceso a las TIC y las que no. Disponer de ordenadores y acceso a Internet son insuficientes sin la competencia adecuada para utilizar dicha tecnología [13], [14]. La desigualdad económica y de participación política justifican que esta división tecnológica entre

“conectados” y “no conectados” sea considerada un problema público y no una simple cuestión de infortunio privado [15]. Algunos autores [16] consideran que el concepto de brecha tecnológica ha sido excesivamente simplificado, considerando únicamente activos y carencias y con un enfoque multidisciplinar (educación, lingüística, ciencia política, economía y sociología) examinan las formas en que diferentes niveles de acceso a la tecnología contribuyen a la estratificación e inclusión social. Se plantean, de esta forma, enfoques que pretenden la integración efectiva de la tecnología en las comunidades, buscando no tanto la disposición física de ordenadores y de acceso a Internet sino potenciar la habilidad de hacer uso de estas tecnologías dotándolas de significado social mediante inversiones en infraestructuras y ayudas a la educación. Esta brecha tecnológica es mayor en los países menos desarrollados: mientras que el acceso al conocimiento se está facilitando en los países desarrollados, en el resto de países la mayoría de la población todavía carece de conocimientos y capacidad de acceso [1], [15]. Según Kumar [17], pretender que las TIC fomenten la participación ciudadana exige abordar en paralelo aspectos como la brecha digital, la seguridad y la privacidad. En la actualidad también se considera la posibilidad de acceso a contenidos digitales de calidad como elemento diferenciador basado en las diferencias existentes según sus niveles de alfabetización y capacidad tecnológica.

B. La brecha digital en América Latina y el Caribe

Villatoro y Silva [18] han considerado la brecha digital en América Latina y el Caribe como un elemento que provoca la exclusión social, mostrando diferentes experiencias para fomentar el gobierno electrónico con énfasis en la implementación de telecentros como una nueva forma de desarrollo local [19]. Además en estos países la penetración de los servicios móviles, especialmente de pre-pago y de banda ancha, presentan una tendencia creciente (aunque no uniforme), permitiendo la inclusión de los ciudadanos en la Sociedad de la Información [6], [20]. En la Agenda de Conectividad para las Américas y en el Plan de Acción de Quito de 2002 se abordó la necesidad de programas de acción y estrategias nacionales y la Declaración de Bávaro, de enero de 2003, permitió establecer los principios básicos a aplicar en América Latina y el Caribe durante la fase de transición hacia la Sociedad de la

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F. González-Ladrón-de-Guevara, M. de-Miguel-Molina, M. Bandenay-Bellina.

Información [21]. La Segunda Conferencia Ministerial sobre la Sociedad de la Información tuvo lugar en San Salvador, 2008 y en el mes de noviembre de 2010 se celebró, precisamente en Lima, la Tercera Conferencia Ministerial sobre la Sociedad de la Información de América Latina y el Caribe (eLAC 2010) en la que se acordó el plan eLAC 2015 [22] que busca fomentar el uso de las TIC como instrumentos para alcanzar un desarrollo económico y de inclusión social, así como una vía para avanzar en el logro de la equidad, en la que se ha conocido como “Declaración de Lima”. En esta declaración, los países se reafirmaron en el convencimiento de la necesidad de formular políticas públicas para la incorporación transversal de las TIC para el desarrollo. En materia de acceso se da prioridad al avance hacia la universalización de la banda ancha, esto implica aumentar la inversión directa en conectividad. También se propugna la implementación del gobierno electrónico como una obligación de los gobiernos respecto de los ciudadanos, garantizando el acceso a información y servicios en línea [22]. En relación a la gestión pública, el eLAC2010 planteó la necesidad de mejorar la interacción de las entidades gubernamentales nacionales y locales con los ciudadanos, prestando mejores servicios y aumentando la transparencia de los organismos del Estado. En la región ha habido avances en el desarrollo del gobierno electrónico, aunque con grandes diferencias entre los países, como lo muestra el índice de Gobierno Electrónico del 2010 elaborado por Naciones Unidas [23]. En la actualidad, en los países de la región existen portales gubernamentales, con un aumento de las transacciones que los ciudadanos pueden realizar en línea aunque son incipientes los avances en interacciones por medio de herramientas de la Web 2.0; además, hay un claro déficit en la incorporación de las TIC en los gobiernos locales.

Recogiendo las ideas de Colombo [24], la brecha digital se convierte en el principal límite a la e-democracia y a la e-participación, ya que supone un acceso desigual a las TICs y la exclusión de buena parte de la población. Se plantea la desigualdad en el acceso a Internet en función de la edad, el lugar de residencia, la posición económica y el nivel educativo de los individuos; en este sentido, el uso de Internet se encuentra más generalizado entre las personas que viven en un medio urbano, con niveles de ingresos y educativos más altos, que son más jóvenes y, finalmente, más entre los hombres que entre las mujeres.

C. El contexto peruano. Brecha digital, acciones gubernamentales.

Durante la década pasada, se han planteado en el Perú diversas iniciativas, lideradas por los sectores público y privado, destinadas a aumentar el acceso de Internet, la aprobación de la firma digital y la implementación del gobierno electrónico [6].

En el año 2001 una Comisión Multisectorial formada por representantes de varios ministerios y del sector privado elaboró el documento “Plan de Acción para la Masificación de Internet en el Perú” siendo el primer precedente de propuesta de estrategia nacional que fue retomada en 2003 al formar la Comisión Multisectorial para el Desarrollo de la Sociedad de la Información (CODESI). CODESI coordina los sectores público, privado, académico y sociedad civil, y uno de sus objetivos es mejorar la participación de las personas en el acceso a la información y en las decisiones de gobierno, de acuerdo con las directrices especificadas en el “Plan de Desarrollo de la Sociedad de la Información – La Agenda Digital Peruana” que contiene las acciones, estrategias, metas y política necesarias para el desarrollo de la Sociedad de la Información, la modernización del Estado y el beneficio de la población [25], [26], [27].

Esta comisión multisectorial (CODESI) ha tenido problemas de funcionamiento al no disponer de apoyo institucional suficiente, lo que ha dificultado la ejecución de las acciones señaladas en el plan [6]. Para subsanar esta deficiencia, en el año 2008 se reestructuró haciéndola dependiente de la Presidencia del Consejo de Ministros y formada por representantes de diversos ministerios (Producción, Educación, Mujer y Desarrollo Social, Salud, Transportes y Comunicaciones), el INEI (Instituto Nacional de Estadística e Informática), INICTEL (Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y Propiedad Intelectual), OSIPTEL (Organismo Supervisor de la Inversión Privada en Telecomunicaciones) y ONGEI (Oficina Nacional de Gobierno Electrónica e Informática) y teniendo como miembros invitados a varias universidades, empresas y redes científicas.

Entre sus distintos grupos de trabajo destaca el dedicado al Gobierno Electrónico, que ha conseguido los mayores avances de la Agenda Digital Peruana (aunque en el informe CODESI, 2007 se especifican dos metas obtenidas sobre once programadas) y se encarga de monitorizar las acciones de dicha Agenda Digital en relación a la definición de estándares, plataformas y servicios



necesarios para la operación y despliegue de los servicios de gobierno electrónico y el marco regulatorio de uso y aprovechamiento de las TIC para el fomento del gobierno electrónico. En el año 2006 se aprobó la Estrategia Nacional de Gobierno Electrónico que es supervisada por la Oficina Nacional de Gobierno Electrónico e informática (ONGEI, http://www.ongei.gob.pe/); se trata de una oficina que depende de la Presidencia del Consejo de Ministros y está encargada de los proyectos relacionados con el gobierno electrónico; entre sus actividades permanentes están la normatividad informática, la seguridad y asesoría informática a las instituciones públicas del Estado y el apoyo a la modernización y descentralización. Se encarga también de la administración del Portal del Estado Peruano (http://www.peru.gob.pe/) que, creado en mayo del 2001, es un sistema interactivo de información de los ciudadano a través de Internet y proporciona un acceso unificado sobre los servicios de información, procedimientos administrativos, publicaciones, campañas, información general del país, turismo y negocios realizados por las dependencias públicas; el Portal de Servicios al Ciudadano y Empresas donde aparecen publicados los trámites a realizar en las distintas instituciones y el Portal de la Comisión de Desarrollo de la Sociedad de la Información, CODESI [6]. Durante el año 2007 se reactivó el funcionamiento del Comité de Coordinación Interinstitucional de Informática (CCOII), elemento importante del Sistema Nacional de Informática, formado por los Jefes de las áreas de Informática de la Administración Pública que proponen líneas de actuación de las entidades púbicas para atender mejor al ciudadano. En conjunto se ha avanzado en aspectos como la Plataforma de Interoperabilidad del Estado, Medio de Pago Virtual, DNI electrónico o el Reglamento de la Ley de Firmas y Certificados Digitales con vistas a disponer de una administración sin papeles. Las administraciones que han tenido más logros en la implantación del gobierno electrónico son la SUNAT (sistema de administración tributaria en línea), RENIEC (servicios en los procesos de identificación), la ONPE (Oficina Nacional de Procesos Electorales (http://www.web.onpe.gob.pe/): presentación de los resultados electorales e implantación del Voto Electrónico, ESSALUD e INFOSALUD del Ministerio de Salud.

Hay que mencionar también el Programa Willay (“comunicar” en quechua), desarrollado por Ingeniería Sin Fronteras, con el objetivo de mejorar

la gobernabilidad democrática de entidades públicas en zonas rurales, a partir del fortalecimiento institucional, el apoyo a la gestión transparente, el fomento de la participación ciudadana, la descentralización y la mejora de los procesos de gestión. Uno de sus objetivos específicos fue la difusión de conocimiento práctico sobre TICs en las entidades públicas rurales a través de Centros de Difusión y Capacitación en TICs, en las zonas de Cajamarca, Cuzco y Lima [28]. El programa se desarrolló en dos líneas de intervención: la primera, a través de acciones directas para facilitar el acceso a redes de telecomunicación de bajo coste; la segunda, fomentando el desarrollo de competencias TIC en actores claves para la difusión y adopción de soluciones tecnológicas. En el año 2010 se ha comenzado la elaboración del “Plan Nacional para el Desarrollo de la Banda Ancha en el Perú”.

De acuerdo con 2010 ICT Development Index (IDI) [20] que permite medir los progresos en el desarrollo de las TIC en los países, valorando los niveles de infraestructura y acceso (40%), la utilización (40%) y las habilidades para utilizar tecnología, Perú obtuvo un valor IDI en 2008 de 3.27 puntos frente a los 3.03 de 2007 pero empeoró su posición relativa en el ranking de países desde la 74 hasta la 75. Es decir mejoró su situación pero empeoró respecto a otros países. Se precisa una política integral que contemple, no solo el despliegue de infraestructuras sino la existencia de contenidos y servicios que permitan el impulso de la competitividad cuidando el nivel de alfabetización digital y el desarrollo de servicios. Todos los agentes: el Estado, el sector privado, la academia y la sociedad civil deben participar en este proceso mediante proyectos compartidos [6].

La base de datos de Desarrollo de Gobierno Electrónico de las Naciones Unidas [23] presenta un índice de gobierno electrónico para Perú de 0,492, sobre una media mundial de 0.441 (se trata de un índice compuesto que mide la capacidad y disposición de los países miembros de la UN para adoptar el gobierno electrónico a partir de los índices: Web, infraestructura de telecomunicaciones y Capital Humano).

Este índice ha evolucionado positivamente en los últimos años, (2003: 0.463; 2004: 0.5015; 2005: 0.5089; 2008: 0.5252; 2010: 0.4923) aunque ha empeorado en el año 2010.

El índice de servicios web para el Perú es de 0.410 sobre una media mundial de 0.286; el de infraestructura es de 0.176 sobre 0.236 media

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mundial y el de Capital Humano tiene un valor 0.891 sobre una media mundial de 0.797. Por ello el índice de infraestructuras de telecomunicaciones es inferior a la media. Finalmente, el país tiene la posición 63 en el rango de gobierno electrónico sobre un conjunto de 184.

D. El contexto peruano. Brecha digital, aspectos socioeconómicos

Perú tiene 28.8 millones de habitantes con una densidad de 22.5 h/Km2. La población se divide en niveles socioeconómicos (NSE) de acuerdo al nivel de vida e ingresos de la población, tal y como se muestra en la Fig . 1. Los niveles A y B, con un 15% de la población, son los llamados niveles altos y medios-altos de ingresos, el C es el de la clase media, con un 25%, y el D y E, que representan un 60%, son los de bajos y muy bajos niveles de ingresos (lo que les impide tener acceso a la educación o a los medios tecnológicos).

Fig.1. Pirámide socioeconómica de Perú (2007)

Fuente: Ipsos, 2007. Perú tiene un alto grado de concentración

demográfica en las zonas urbanas (74,7%), especialmente en la región de Lima (41%) y un 25% de población en zonas rurales (especialmente en las zonas Selva, y Sierra Norte y Sur) con escasa dotación de infraestructuras [29].

Uno de los problemas que se presenta en estas zonas rurales son las grandes distancias que debe recorrer su población para acudir a los centros de votación, afectando a la equidad de la participación electoral. Aunque Perú cuenta con un sistema actualizado y eficiente de inscripción electoral ciudadana, se estima que el Registro Civil excluye entre 800.000 y 1.000.000 de personas (3 a 3,5% de la población); previsiblemente población rural e indígena que no dispone DNI (Documento Nacional

de Identificación) debido a la lejanía, el coste y la ausencia, en algunos casos, de partidas de nacimiento.

E. El contexto peruano. Brecha digital, aspectos de uso de Internet

La infraestructura y el acceso fueron definidos también por eLAC2010 como una prioridad, dado que el desarrollo de la infraestructura TIC condiciona transversalmente las actividades que impliquen el intercambio de información en todos los ámbitos. Los factores económicos son los que restringen las posibilidades de consumo de servicios TIC dificultando la inclusión de los segmentos más vulnerables de la población. Por ello los servicios de telecomunicaciones, en particular Internet y banda ancha, deben ser mejorados al constituir el soporte de las actividades de las sociedades y economías modernas.

El Fondo Económico Mundial presentó en el año 2009 una evaluación de 134 países sobre la implantación de Nuevas Tecnologías (liderada por Dinamarca y Suecia). En esta comparativa Perú obtuvo el puesto 89, siendo el primer de Latinoamérica, Chile en la posición 39.

Al considerar la situación en la ciudad de Lima (extrapolable al resto de ciudades importantes del Perú) el acceso a Internet se realiza fundamentalmente a través de telecentros: pequeñas empresas privadas que brindan servicios de acceso a Internet a precios asequibles. Conocidas como cabinas públicas, abundan en todos los centros urbanos independientemente de su tamaño; no obstante, existen limitaciones de la banda ancha en relación a su cobertura, velocidad y precios elevados, además, las restricciones de los enlaces internacionales o la insuficiencia de puntos locales de intercambio de tráfico de Internet (PIT) originan servicios de banda ancha de menor calidad y paradójicamente a un previo mayor que en países desarrollados.

Al analizar los hábitos de uso de Internet en Lima durante el año 2009, puede resaltarse que solo un 60% de la población de Lima entre 8-70 años de edad (7.251.340) tiene acceso a Internet. Los niveles socioeconómicos más favorecidos tiene una proporción mayor de usuarios de Internet: 89% del estrato superior frente a un 33% del nivel inferior. Analizando por género, predominan los hombres (66%) y al considerar las edades, los usuarios jóvenes tienen una presencia masiva: el 86% de los usuarios de 18 a 24 años y hasta un 96% de los



usuarios de 12 a 17 años; prueba de la alta difusión de las TIC e Internet entre los jóvenes. Pudiendo definir un perfil de usuario medio como un hombre de 12 a 24 años [31]. Se puede añadir que los usuarios jóvenes permanecen más tiempo conectados a Internet y con una mayor disposición a participar en las redes sociales.

De acuerdo al lugar de conexión a Internet, la cabina pública o el locutorio sigue siendo el lugar de acceso mayoritario, aunque la conexión a Internet desde los hogares muestra una tendencia creciente. El 36% de la población limeña dispone de conexión a Internet en el hogar, un 15% adicional ya tiene ordenador en casa pero le falta contratar el servicio de Internet [31].

Al considerar los centros educativos el 8,8% de las escuelas de primaria y el 23,1% de las de secundaria tienen acceso a internet. Sin embargo, la diferencia entre área rural y urbana es tremenda. Mientras que el 22,8% de las escuelas primarias de área urbana tienen acceso a internet, sólo el 0,5% de las rurales lo tiene. En las secundarias, la diferencia es de 32,5% frente a 2,8% [32].

F. El contexto peruano. Brecha digital, el proyecto OLPC

Se han desarrollado diferentes actuaciones para

incorporar a la población de los países en desarrollo a la era digital [18]. Por ejemplo, en Perú a través de ordenadores de bajo coste, un plan de conectividad y programas de educación, se tiene el propósito de acortar la brecha digital [33]. Es necesario mencionar el proyecto “Un Laptop por niño”, OLPC (One laptop per child), proyecto educativo que pretende darle una oportunidad de “aprender a aprender” a niños que no la tienen mediante la exploración y la interacción. Las propuestas preliminares fueron originadas, entre otras empresas, por Intel y AMD, así como por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Cada uno ha creado por separado una computadora de bajo costo con el propósito de acercar a más personas al uso de la tecnología a través las TIC.

La implantación en el país del proyecto OLPC comenzó en junio de 2007 en una población rural de los Andes llamado Arahuay (http://laptop.org/en/children/countries/peru.shtml). En diciembre del mismo año, el ministerio de Educación junto con el equipo PerúEduca comenzó el despliegue de 40.000 laptops entre los escolares de las zonas rurales. En la actualidad, Perú tiene más de

300.000 equipos repartidos por más de 4.000 centros escolares, siendo el país del mundo que ha alcanzado un mayor desarrollo. En el año 2009, el país recibió el galardón UNESCO for the Use of Information Technologies and Communication in Education for its One Laptop Per Child Program.

Un avance adicional lo constituyó la Ley 28827, “Ley de Impulso a la Formalización del Ensamblaje de Computadoras”, promulgada el 23 de julio de 2006, que exoneró temporalmente del pago del Impuesto General de las Ventas, IGV (19%), a tres componentes básicos de cualquier ordenador: microprocesador, disco duro y memoria. Se ha estimado que, durante los tres años de vigencia de la exoneración establecida en esta norma, se ha reducido en un 10% el costo de una computadora básica. Además, ha desalentado el contrabando, y contribuido a incrementar la venta de nuevas máquinas, con un fomento de la industria informática en el país, evitando el uso de piezas de contrabando o de segunda mano [33].

Asimismo, en abril de 2011, se aprobó el Proyecto de Ley que declara como derecho fundamental el acceso a internet, masifica la banda ancha y da autonomía a FITEL (Fondo de Inversión en Telecomunicaciones), reconociendo que el acceso a internet es una herramienta para luchar contra la exclusión, que contribuye al ejercicio de los derechos a la información y a la libertad de expresión, así como para contribuir con el desarrollo económico y social del país (denominada también: Internet para Todos) [34].

G. El contexto peruano. Los movimientos migratorios

La participación ciudadana en los procesos de gobierno electrónico también se ve afectada por los movimientos migratorios que se producen en el país. En Junio del 2010 [35] los movimientos de entradas de peruanos procedentes del exterior aumentó en 12,6%: en el primer semestre de ese año, se registraron 1.012.488 movimientos de entrada de peruanos, cifra superior en 5,5% al primer semestre del 2009. Cabe señalar que, según el país de procedencia, el 49,2% de los peruanos llegaron de Chile, 12,1% de Estados Unidos, 6,4% de Bolivia, 5,5% de España, 4,5% Argentina, 4,0% Ecuador y 3,4% de Colombia, entre otros países. Según género el 49,2% fueron varones y el 50,8% mujeres.

Asimismo, los movimientos de salidas de peruanos al exterior también aumentaron. En el primer semestre del presente año, el registro fue de

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1.186.463 movimientos de salida de peruanos, cifra superior en 5,7% al primer semestre del 2009. Los principales países de destino de los peruanos fueron: Chile 47,5%, Bolivia 13,7%, Estados Unidos 10,3%, Ecuador 5,5%, argentina 4,3%, España 4,1%, Colombia 2,6% y Brasil 2,2%, entre otros países. Del total de peruanos que salieron 50,2% fueron varones y 49,2% mujeres.

Según los grupos de edad, en Junio del 2010, la mayor concentración de peruanos que se movilizaron hacia el exterior se encuentran en el rango de edad de 30 a 39 años con el 28,9%, de 20 a 29 años 22,5%, de 40 a 49 años 22,4% y de 50 a 59 años de edad con el 13,2% y menores de 20 años el 5,1%. El porcentaje de adultos mayores de 60 y más años de edad fue de 7,9%.

Estas cifras estarían reflejando que en el Perú la falta de oportunidades laborales obedece principalmente a la calidad de la educación y la demanda de profesionales, siendo precisa una mejora del sistema educativo.

Las migraciones en el Perú representan el 8% de la población. Como el voto es obligatorio, la gente que vive en el extranjero y que no ha cambiado su residencia, debe acercarse al consulado peruano de cada país a emitir su voto. Sin embargo, algunos no tienen conocimiento de que existen herramientas que brinda la información política electoral y que sirven como fuente de información a cada peruano para un voto más consciente. El ejercicio del sufragio universal es por regla general una expresión ciudadana de la conciencia cívica y de una creciente cultura democrática [36]. Pero antes de la emisión del voto, es importante que se supere la falta de transparencia en la información sobre organizaciones políticas y listas de candidatos, así como reducir el desaliento y desinterés de los electores cuando participan en cada proceso electoral.

IV. OBSERVATORIOS CIUDADANOS Y SU IMPLANTACIÓN EN PERÚ

Según Bonet [37] un observatorio no gestiona ni

evalúa, por lo tanto no mide objetivos, sino que aporta información para que quienes tienen la responsabilidad de la decisión conviertan esa información en componentes esenciales de su proyecto de gobierno. Cantillo [38] y Hevia [39] también confirman que un observatorio ciudadano tiene como objetivo observar, vigilar y documentar

las diferentes políticas públicas que pone en marcha el Estado, a nivel municipal, estatal y regional. En otras palabras, el observatorio analiza y describe la actividad de la gestión pública desde una posición casi ajena y objetiva en la que, abstrayéndose de la realidad que intenta describir, descubre situaciones que pueden incidir en la obstrucción de la implementación de las políticas públicas, sin tomar partido en las decisiones. Por tanto, el principal aporte de los observatorios para la gobernabilidad democrática y la cohesión social es la información que generan y que es de utilidad para la toma de decisiones.

Cantillo [38], en el estudio de 85 observatorios de México, menciona que los principales problemas que afrontaron éstos para promover la gobernabilidad democrática y la cohesión social son, entre otros, falta de institucionalización del uso de la información, ausencia de cultura de uso por parte de los gobiernos y de la ciudadanía, poca vinculación e interés por el trabajo que realizan sus pares, poco impacto en las esferas locales y escasez de vías de difusión de los trabajos realizados.

Albornoz [40] realizó una investigación similar en diversos países iberoamericanos, obteniendo los siguientes resultados:

• Ubicación geográfica: se detectó la presencia

de un total de 55 observatorios de distinto tipo enclavados en las principales ciudades de once países. España es el país con más observatorios (24), seguido por Brasil (7) y Argentina, Colombia y Uruguay (4 cada uno).

• Temáticas dominantes: seguir las tendencias de las industrias culturales y la formulación de políticas culturales, el desarrollo de la Sociedad de la Información y la implantación de las TICs, y fiscalizar los contenidos emitidos por los medios de comunicación.

• Ámbito de actuación: casi la mitad actúa en un ámbito nacional (47%), mientras que un 38% tiene su mirada en el ámbito local/regional y los restantes tienen su campo de análisis centrado en dos o más países (15%). Se puede percibir que carecen en su mayoría de una articulación internacional a través de redes.

El autor concluye que su creación responde a una

diversidad de intereses y cuestiones en juego y sólo una actuación sostenida en el tiempo, así como su evaluación, desvelará si éstos pueden convertirse en



verdaderos agentes dinamizadores de la democratización de las estructuras públicas.

En Perú, los beneficiarios directos de estos observatorios serían todos los ciudadanos (los cuales ascienden a 19.190.051 electores, ubicándose 683.757 en el extranjero) [41]. Sin embargo, tal como hemos visto, la brecha tecnológica hará que solamente alrededor de un 60% pueda realmente acceder a ellos.

Se entiende que la creación de estos observatorios es en este país un apoyo para el asentamiento de una cultura democrática ya que el voto es obligatorio para todos los ciudadanos. Según la Constitución Política del Perú de 1993 [42], el voto es obligatorio desde los 18 hasta los 70 años (artículo 31). Según Krasa y Polborn [43], los fanáticos del voto obligatorio ven el voto como un deber cívico similar al de pagar impuestos, y sostienen que un mayor nivel de participación aumenta la legitimidad del gobierno ya que representan la voluntad de toda la población. En el Congreso peruano la reforma constitucional necesaria para conseguir que el voto sea voluntario fue rechazada, aunque sí han reducido las sanciones por no votar [44]. Los omisos al voto deben pagar una multa de 132 nuevos soles (unos 45 dólares). En contra del voto voluntario se dice también que crea una nueva desigualdad, puesto que votan solamente quienes tienen más educación, que son los que tienen interés en la política.

Además, el voto obligatorio es para muchos ciudadanos su único acto de participación política. El pueblo dirige directamente al Jefe de Estado y al poder legislativo. El mandato de Presidente dura cinco años, mismo periodo que la única cámara legislativa, el Congreso, compuesta por 120 miembros. Perú tiene un sistema pluripartidista, en el cual es difícil que un sólo partido asuma todo el poder. De esta manera, los distintos partidos políticos se ven obligados a colaborar entre ellos para formar coaliciones gubernamentales.

El proceso electoral en el Perú, es vigilado por tres organismos electorales: 1) El Jurado Nacional de Elecciones (JNE), organismo constitucionalmente autónomo de competencia nacional cuya máxima autoridad es el Pleno y cuya función es la de garantizar el respeto de la voluntad popular, manifestada en los procesos electorales, contribuyendo a la consolidación del sistema democrático y la gobernabilidad del país; 2) La Oficina Nacional de Procesos Electorales (ONPE), organismo especializado en organizar y ejecutar los

procesos electorales en el Perú, garantizando a todos los ciudadanos sin distinción el derecho al voto y que el escrutinio sea el reflejo exacto de la voluntad popular. En época electoral diseña y distribuye la cédula de sufragio, actas electorales y todos los materiales necesarios para las elecciones; asimismo capacita a los miembros de mesa y demás actores electorales; y 3) El Registro de Identificación y Estado Civil (RENIEC) [45].

Todos ellos proporcionan información online: la JNE sobre los candidatos a las elecciones mediante el observatorio Infogob (Fig. 2), la ONPE sobre el contacto con los funcionarios públicos, la recopilación de leyes, reglamentos y demás disposiciones legales sobre los procesos electorales a través de su Portal de Transparencia, y el RENIEC sobre el padrón ciudadano y electoral, así como los trámites relacionados con el registro civil, en su propia página web.

Por tanto, en la práctica el único que podemos entender como observatorio sería Infogob. Si el objetivo de cualquier observatorio debe ser incrementar el nivel de confianza del ciudadano en el sistema político nacional con la implementación de canales adecuados para su participación efectiva, más aún si hablamos de un sistema electoral en el que el voto es obligatorio. Por otro lado, encontramos otras plataformas impulsadas por la sociedad civil, como Infocandidatos, Ciudadanos al Día o Transparencia siendo la primera la más similar a Infogob.

Fig. 2. Portal de INFOGOB Fuente: Sitio web INFOGOB http://www.infogob.com.pe/

Teniendo en cuenta que el acceso actual a las TIC

en Perú es algo limitado, sin embargo es importante irse dando a conocer a los usuarios que sí pueden acceder a la web. Por tanto, lo más importante será darse a conocer y que los potenciales usuarios lo utilicen.

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De este modo, se debería plantear: ¿La promoción actual de los observatorios es suficiente para poder llegar a los peruanos con conexión web? Parece que los datos sobre tráfico web de estos portales (p.e. mediante Google trends) muestran que las páginas institucionales tienen más éxito que las propuestas por la sociedad civil. Además incluso las institucionales cuentan con el apoyo de diversas ONGs que cooperan impulsando su difusión y han aprovechado la utilización de nuevos medios como las redes sociales (principalmente Facebook) para conectar con los “ciberciudadanos”.

V. CONCLUSIONES

Al comienzo de esta investigación surgió la pregunta si, visto el contexto socioeconómico de Perú, es previsible un uso futuro de los observatorios democráticos web. En un principio se debería diferenciar los distintos tipos de observatorio, siendo algunos de uso más prolongado mientras que otros (p.e. Infogob) están más centrados en los periodos electorales y sería difícil un uso continuado si no amplían su información. Por otro lado, si bien en la actualidad en acceso a las TIC en Perú es limitado, y especialmente en las zonas rurales, parece que existen las condiciones necesarias para que en un futuro la brecha tecnológica sea menor en el país. En la actualidad, para los que sí tienen acceso, estas plataformas pueden proporcionar información pública de diversas temáticas a los ciudadanos y en un futuro podrían ser accesibles por un mayor número de éstos siempre que se potencien por las autoridades públicas medidas de impulso de las TIC, y de manera urgente en las zonas rurales.

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BIOGRAFÍA Fernando González Ladrón de Guevara (Valencia, España) Doctor Ingeniero Industrial por la Universidad Politécnica de Valencia. Docente en la Escuela de Ingenieros de Telecomunicación, en el Máster en Gestión de Empresas, Productos y Servicios y en el Máster CONSITIO de la UPV. Sus intereses

investigadores se centran en la integración y aplicación de las TIC en las organizaciones.

María de Miguel Molina (Valencia, España). Licenciada en Derecho por la Universidad de Valencia, Doctora en Administración y Dirección de Empresas por la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), Profesora Titular de Organización de Empresas en la UPV. Directora del Máster en Gestión de Empresas, Productos y Servicios de la Facultad de Administración y Dirección

de Empresas de la UPV. Su investigación se centra en la regulación y autorregulación de las TICs.

Melissa Bandenay Bellina. (Lima, Perú) Administradora de empresas. Máster en Gestión de Empresas, Productos y Servicios de la Facultad de Administración y Dirección de Empresas de la UPV.

CAPITULO IIICiencias Sociales


Resumen—El presente artículo pretende analizar los efectos colaterales del trabajo asociados a la realización del trabajo en una institución del área de la salud. La muestra la conformaron 113 funcionarios de una institución del área de la salud en la ciudad de Bucaramanga. Se realizó un estudio exploratorio de tipo descriptivo. La información se recogió mediante la aplicación del Cuestionario de Calidad de Vida Laboral. Los resultados evidencian que los participantes perciben que la realización del trabajo les ocasiona sobrecarga de la actividad laboral (ECT129), agotamiento físico (ECT131), saturación mental (ECT132), dolores de espalda (ETC140), tensiones musculares (ECT141), y utilización de medicamentos para aliviar algunos de los síntomas mencionados (ECT142).

Palabras clave— Salud laboral, Calidad de vida laboral, riesgo psicosocial en el entorno laboral.

Abstract— This article is intended to analyze the collateral effects of work associated with the completion of the work in an institution from the health area. The sample consisted of 113 staff from an institution belonging to the health area in the city of Bucaramanga. A descriptive exploratory study was conducted. The information was collected through the application of the Questionnaire on Quality of working life. The results show that participants perceive that the completion of the work causes an overload of work activity (ECT129), physical exhaustion (ECT131), mental saturation (ECT132), backache (ETC140), muscle tension (ECT141), and use of medications to relieve some of the symptoms mentioned above (ECT142).

1 A. F. Uribe Rodríguez, Docente Facultad de Psicología,

Universidad Pontificia Bolivariana; e-mail [email protected]

2 A.M. Rodríguez, Psicóloga Universidad Pontificia Bolivariana; e-mail:[email protected]

3 J. Garrido-Pinzón, Psicóloga, Esp. Coordinadora Regional Santander: Representante ante la Red CoLABORando; e-mail: [email protected]

Keywords— Occupational health, quality of working life, psychosocial risk in the workplace.

I. INTRODUCCIÓN L trabajo es una actividad indispensable para el ser

humano, constituye la principal fuente de ingresos para la mayoría de las personas, facilita la consolidación del desarrollo personal y profesional del trabajador y también su supervivencia [1]. El trabajo ha sufrido ciertos cambios a lo largo del tiempo; durante los últimos años, estos cambios refieren principalmente a la incorporación de nuevas tecnologías de la información y la comunicación al mundo laboral, nuevas formas de organización del trabajo, cambios en los sistemas de producción, globalización de la economía, internalización de los mercados, y diversificación de las demandas y preferencias de los consumidores; los cuales han ido transformando la realidad laboral y ocupacional [2], [3], [4], [5]; dichos cambios requieren una gran capacidad de adaptación de los trabajadores a una gestión mucho más flexible de los recursos humanos por parte de la empresa, donde el propósito principal de la organización es lograr una mayor eficacia y eficiencia, una optimización de los recursos y una mayor productividad y competitividad con respecto al resto de las organizaciones; pero, en definitiva “el miedo a lo nuevo y la inseguridad ante lo desconocido, hace que muchos cambios sean en sí mismos una fuente de estrés” para los trabajadores (p. 183) [5] ; lo cual ha dado lugar a la emergencia de riesgos psicosociales que llegan a repercutir significativamente en la salud y bienestar de los trabajadores y por ende el desarrollo normal de la organización [6].

Hoy por hoy la realidad laboral está impregnada de incertidumbre, inestabilidad e injusticia, ya que las condiciones laborales entre las que se incluye su legislación han cambiado a tal punto de hallarse diversificada. Mientras en algunos trabajos existen oportunidades de desarrollo laboral y personal, en otros las condiciones son tales que no está garantizada la satisfacción de las necesidades de seguridad, autoestima o realización plantean [2]. Dadas las condiciones

EFECTOS COLATERALES ASOCIADOS A LA REALIZACIÓN DEL TRABAJO EN UN GRUPO DE TRABAJADORES DEL

SECTOR SANITARIO EN BUCARAMANGA A. F. Uribe Rodríguez1, A.M. Rodríguez2 y J. Garrido-Pinzón3, Facultad de Psicología,

Universidad Pontificia Bolivariana

Recibido, junio 10, 2011- Aceptado, Septiembre 1, 2011

E

EFECTOS COLATERALES ASOCIADOS A LA REALIZACIÓNDEL TRABAJO EN UN GRUPO DE TRABAJADORES DEL

SECTOR SANITARIO EN BUCARAMANGA

A. F. Uribe Rodríguez1, A.M. Rodríguez2 y J. Garrido-Pinzón3, Facultad de Psicología,Universidad Pontificia Bolivariana

Recibido, junio 10, 2011- Aceptado, Septiembre 1, 2011


EFECTOS COLATERALES ASOCIADOS A LA REALIZACIÓN DEL TRABAJO EN UN GRUPO DE TRABAJADORES DEL SECTOR SANITARIO EN BUCARAMANGA

anteriormente mencionadas, en la actualidad las organizaciones están obligadas a emplear y desarrollar diferentes estrategias como mecanismos de adaptación a fin de garantizar la permanencia en el mercado y la evolución en el mismo; por esta razón, las organizaciones se han visto en la necesidad de establecer cambios organizacionales relacionados con las condiciones laborales, algunos de estos refieren al uso masivo de equipamientos tecnológicos, flexibilidad en el horario laboral, incrementos de la actividad mental y cambios en la naturaleza de las tareas [2], [7], [1]; los cuales han dado lugar a la aparición de nuevos problemas para la salud y bienestar de los empleados afectando significativamente su calidad de vida en el entorno laboral [8].

La calidad de vida en el trabajo representa un elemento de vital importancia para toda organización, ya que, en la medida en que el empleado se encuentre satisfecho en y con la labor que realiza, su calidad de vida es superior [2], y si la calidad de vida laboral es superior, asimismo su eficacia y eficiencia son mayores; por ende la fluctuación laboral disminuye, y se eleva el sentido de pertenencia para con la institución. En definitiva la valoración de la calidad de vida laboral que se ofrece al interior de una institución a los empleados de la misma, en últimas depende de ellos, quienes son los que juzgan y determinan a partir de sus propias experiencias laborales dicho nivel [2], [3].

Según Blum y Naylor [9] en Abrajan [10], “la satisfacción en el trabajo es el resultado de diversas actitudes que poseen los empleados; esas actitudes tienen relación con el trabajo y se refieren a factores específicos tales como los salarios, la supervisión, la constancia del empleo, las condiciones de trabajo, las oportunidades de ascenso, el reconocimiento de la capacidad, la evaluación justa del trabajo, las relaciones sociales en el empleo, la resolución rápida de los motivos de queja, el tratamiento justo por los patrones” entre otros (p. 107). La calidad de vida laboral depende de aspectos tan esenciales en una organización como lo son: la satisfacción y motivación de los empleados al trabajo, el desarrollo organizacional y el bienestar laboral, los cuales representan elementos que no solo afectan al individuo como tal sino a la organización en sí misma; asimismo, la calidad de vida laboral se ve afectada por los factores psicosociales de riesgo, los cuales refieren a condiciones propias del trabajo que se encuentran relacionadas con el contenido del puesto, el entorno laboral y la realización de la tarea, aspectos que tienen la capacidad de afectar al desarrollo del trabajo y a la salud de las personas trabajadoras. “Los factores psicosociales pueden ser favorables o desfavorables para el desarrollo de la actividad laboral y para la calidad de vida laboral del individuo. En el primer caso contribuyen

positivamente al desarrollo personal de los individuos, mientras que cuando son desfavorables tienen consecuencias perjudiciales para su salud y para su bienestar” [6] (p.169). Los factores de riesgo psicosocial en el entorno laboral tienen la capacidad de causar daño y afectar el bienestar físico, psicológico y social de los empleados de la organización [6]. En la actualidad, los riesgos psicosociales en el trabajo son una de las principales causas de enfermedades y de accidentes laborales. [6]; por tanto la importancia y el interés de favorecer el bienestar integral del trabajador al interior de un institución laboral circunda alrededor de velar por el bienestar, la satisfacción y la calidad de vida laboral de los empleados ya que de por sí es un derecho de los trabajadores que hay que garantizar y preservar [5].

Benavides, Gimeno, Benach, Martínez, Jarque, Berra, Devesa [11] pág. 223, hacen referencia a que “la exposición a los factores de riesgo psicosocial en el lugar de trabajo está asociada con múltiples efectos perjudiciales para la salud, como problemas mentales, cardiovasculares u osteomusculares”. Por tanto, si dentro de una organización se logra el equilibrio entre los factores y las condiciones laborales, el trabajo crea sentimiento de confianza en sí mismo, aumenta la motivación, incrementa la capacidad de trabajo y el bienestar del empleado; pero por el contrario cuando existe una mala adaptación, las necesidades no están satisfechas y las habilidades están infravaloradas, el individuo reacciona de diferentes formas, entre las que destacan insatisfacción laboral, irritación, tensión depresión disminución de la capacidad de concentración, etc., que pueden tener consecuencias negativas como: la aparición de disfunciones en la organización, el aumento de incidentes y de accidentes, el absentismo laboral, la rotación, la intención de cambio, etc. Por tanto, es necesario identificar los factores de riesgos psicosocial existentes en el trabajo, como estrategia para reducir los efectos colaterales negativos asociados a la realización del trabajo, capaces de ocasionar daños a los trabajadores y a la organización en general [12], [15].

II. MÉTODO i. Muestra

La muestra estuvo conformada por 113 funcionarios de una institución del área de la salud en la ciudad de Bucaramanga. La media de edad de los participantes es de 36,12 años con una desviación estándar de 11,87 años. La distribución de la muestra por sexo corresponde a un 23% al sexo masculino y un 77% al sexo femenino, en promedio la antigüedad de la muestra en la institución es de 3,17 años.


A. F. Uribe Rodríguez, A. M. Rodríguez Romero, J. Garrido Pinzón.

ii. Instrumento Para la evaluación de la muestra se empleó el

Cuestionario de Calidad de vida Laboral (Blanch, 2008). Dicho instrumento consta de dos partes: la primera está conformado por 14 escalas numéricas: condiciones de trabajo (CT), clima social de trabajo (CST), política organizativa (PO), satisfacción con la organización (SO), adaptación a la organización (AO), ideología gerencialista (IG), bienestar laboral (BL), valores personales (VP), evolución laboral (EL), afrontamiento (A), sueños (S), identidad (ID), violencia (V) y por ultimo efectos colaterales del trabajo (ECT). Los rangos de calificación del instrumento son: de 0 a 10 y de 1 a 7. Los datos censales de los participantes conforman la segunda parte del cuestionario, algunos de ellos son: género, edad, nivel de vida, sustento familiar, dedicación laboral a su institución, antigüedad en la institución, entre otras. El análisis factorial realizado confirma la estructura de la escala y un análisis de confiabilidad con un alfa de cronbach 0,981 para el instrumento.

iii. Procedimiento

El estudio se desarrolló teniendo en cuenta las siguientes fases: vinculación formal de la institución a la investigación, selección de la muestra y participación de la misma de forma voluntaria. Evaluación de los participantes, a través de la aplicación del instrumento. Tabulación y procesamiento de la información

recolectada, utilizando el programa estadístico SPSS. Finalmente se realizó el análisis, obteniendo como resultados medidas de tendencia central y las correlaciones entre las escalas.

III. RESULTADOS El análisis realizado en el presente estudio se planteó

teniendo en cuenta los 16aspectos que evalúa la variable efectos colaterales del trabajo del cuestionario de calidad de vida laboral de Blanch, los cuales se valoran en una escala de 1 a 7, donde 1 es nunca y 7 siempre. Teniendo en cuenta el análisis realizado se puede destacar que los participantes del estudio perciben que la realización del trabajo les ocasiona sobrecarga de la actividad laboral (ECT129), agotamiento físico (ECT131), saturación mental (ECT132), dolores de espalda (ETC140), tensiones musculares (ECT141), y en algunos casos llegan a utilizar la medicación para aliviar algunos de los síntomas mencionados (ECT142). Por otro lado, también se puede destacar que no hay continuación de las tareas laborales para la casa (ECT127) ni traslado de los problemas laborales a otros ámbitos de la vida (ECT128), así mismo el trabajo tampoco genera mal humor (ECT133), sentimientos de baja realización personal (ECT134), trato despersonalizado a colegas o personas usuarias del servicio (ECT135), frustración (ECT136), trastornos digestivos (ECT137) ni insomnio (ECT139). (Véase Tabla 1.).

TABLA I FRECUENCIA Y PORCENTAJE DE LA VARIABLE EFECTOS COLATERALES DEL TRABAJO (ECT)

N° Item 1 2 3 4 5 6 7 Efectos Colaterales del Trabajo Fi % Fi % Fi % Fi % Fi % Fi % Fi % ECT127 Continuación de tareas laborales en casa 47 41,6 13 11,5 10 8,8 8 8 15 13,3 10 8,8 9 8 ECT128 Traslado de problemas laborales a otros ámbitos de la vida 26 23 17 15 20 17,7 18 15,9 14 12,4 13 11,5 5 4,4

ECT129 Sobrecarga de actividad laboral 12 10,6 13 11,5 16 14,2 16 14,2 21 18,6 23 20,4 12 10,6 ECT130 Desgaste emocional 15 13,3 13 11,5 14 12,4 21 18,6 28 24,8 16 14,2 5 5,3 ECT131 Agotamiento físico 11 9,7 3 2,7 12 10,6 16 14,2 26 23 30 26,5 15 13,3 ECT132 Saturación mental 15 13,3 13 11,5 13 11,5 18 15,9 22 19,5 20 17,7 12 10,6 ECT133 Mal humor 24 21,2 18 15,9 18 15,9 14 12,4 22 19,5 7 6,2 10 8,8 ECT134 Sentimiento de baja realización profesional 23 20,4 20 17,7 17 15 18 15,9 16 14,2 13 11,5 6 5,3

ECT135 Trato despersonalizado a colegas o a personas usuarias del servicio 40 35,4 21 18,6 22 19,5 13 11,5 5 4,4 6 5,3 6 5,3

ECT136 Frustración 36 31,9 26 23 14 12,4 14 12,4 12 10,6 7 6,2 4 3,5 ECT137 Trastornos digestivos 37 32,7 15 13,3 16 14,2 10 8,8 16 14,2 11 9,7 8 7,1 ECT138 Dolores de cabeza 22 19,5 17 15 14 12,4 11 9,7 22 19,5 18 15,9 9 8 ECT139 Insomnio 40 35,4 19 16,8 10 8,8 10 8,8 18 15,9 8 7,1 8 7,1 ECT140 Dolores de espalda 14 12,4 5 4,4 9 8 16 14,2 23 20,4 26 23 20 17,7 ECT141 Tensiones musculares 13 11,5 5 4,4 11 9,7 14 12,4 25 22,1 27 23,9 18 15,9 ECT142 Medicación para aliviar alguno de los síntomas mencionados 27 23,9 13 11,5 7 6,2 12 10,6 18 15,9 23 20,4 13 11,5

ii. Instrumento Para la evaluación de la muestra se empleó el

Cuestionario de Calidad de vida Laboral (Blanch, 2008). Dicho instrumento consta de dos partes: la primera está conformado por 14 escalas numéricas: condiciones de trabajo (CT), clima social de trabajo (CST), política organizativa (PO), satisfacción con la organización (SO), adaptación a la organización (AO), ideología gerencialista (IG), bienestar laboral (BL), valores personales (VP), evolución laboral (EL), afrontamiento (A), sueños (S), identidad (ID), violencia (V) y por ultimo efectos colaterales del trabajo (ECT). Los rangos de calificación del instrumento son: de 0 a 10 y de 1 a 7. Los datos censales de los participantes conforman la segunda parte del cuestionario, algunos de ellos son: género, edad, nivel de vida, sustento familiar, dedicación laboral a su institución, antigüedad en la institución, entre otras. El análisis factorial realizado confirma la estructura de la escala y un análisis de confiabilidad con un alfa de cronbach 0,981 para el instrumento.

iii. Procedimiento

El estudio se desarrolló teniendo en cuenta las siguientes fases: vinculación formal de la institución a la investigación, selección de la muestra y participación de la misma de forma voluntaria. Evaluación de los participantes, a través de la aplicación del instrumento. Tabulación y procesamiento de la información

recolectada, utilizando el programa estadístico SPSS. Finalmente se realizó el análisis, obteniendo como resultados medidas de tendencia central y las correlaciones entre las escalas.

III. RESULTADOS El análisis realizado en el presente estudio se planteó

teniendo en cuenta los 16aspectos que evalúa la variable efectos colaterales del trabajo del cuestionario de calidad de vida laboral de Blanch, los cuales se valoran en una escala de 1 a 7, donde 1 es nunca y 7 siempre. Teniendo en cuenta el análisis realizado se puede destacar que los participantes del estudio perciben que la realización del trabajo les ocasiona sobrecarga de la actividad laboral (ECT129), agotamiento físico (ECT131), saturación mental (ECT132), dolores de espalda (ETC140), tensiones musculares (ECT141), y en algunos casos llegan a utilizar la medicación para aliviar algunos de los síntomas mencionados (ECT142). Por otro lado, también se puede destacar que no hay continuación de las tareas laborales para la casa (ECT127) ni traslado de los problemas laborales a otros ámbitos de la vida (ECT128), así mismo el trabajo tampoco genera mal humor (ECT133), sentimientos de baja realización personal (ECT134), trato despersonalizado a colegas o personas usuarias del servicio (ECT135), frustración (ECT136), trastornos digestivos (ECT137) ni insomnio (ECT139). (Véase Tabla 1.).

TABLA I FRECUENCIA Y PORCENTAJE DE LA VARIABLE EFECTOS COLATERALES DEL TRABAJO (ECT)

N° Item 1 2 3 4 5 6 7 Efectos Colaterales del Trabajo Fi % Fi % Fi % Fi % Fi % Fi % Fi % ECT127 Continuación de tareas laborales en casa 47 41,6 13 11,5 10 8,8 8 8 15 13,3 10 8,8 9 8 ECT128 Traslado de problemas laborales a otros ámbitos de la vida 26 23 17 15 20 17,7 18 15,9 14 12,4 13 11,5 5 4,4

ECT129 Sobrecarga de actividad laboral 12 10,6 13 11,5 16 14,2 16 14,2 21 18,6 23 20,4 12 10,6 ECT130 Desgaste emocional 15 13,3 13 11,5 14 12,4 21 18,6 28 24,8 16 14,2 5 5,3 ECT131 Agotamiento físico 11 9,7 3 2,7 12 10,6 16 14,2 26 23 30 26,5 15 13,3 ECT132 Saturación mental 15 13,3 13 11,5 13 11,5 18 15,9 22 19,5 20 17,7 12 10,6 ECT133 Mal humor 24 21,2 18 15,9 18 15,9 14 12,4 22 19,5 7 6,2 10 8,8 ECT134 Sentimiento de baja realización profesional 23 20,4 20 17,7 17 15 18 15,9 16 14,2 13 11,5 6 5,3

ECT135 Trato despersonalizado a colegas o a personas usuarias del servicio 40 35,4 21 18,6 22 19,5 13 11,5 5 4,4 6 5,3 6 5,3

ECT136 Frustración 36 31,9 26 23 14 12,4 14 12,4 12 10,6 7 6,2 4 3,5 ECT137 Trastornos digestivos 37 32,7 15 13,3 16 14,2 10 8,8 16 14,2 11 9,7 8 7,1 ECT138 Dolores de cabeza 22 19,5 17 15 14 12,4 11 9,7 22 19,5 18 15,9 9 8 ECT139 Insomnio 40 35,4 19 16,8 10 8,8 10 8,8 18 15,9 8 7,1 8 7,1 ECT140 Dolores de espalda 14 12,4 5 4,4 9 8 16 14,2 23 20,4 26 23 20 17,7 ECT141 Tensiones musculares 13 11,5 5 4,4 11 9,7 14 12,4 25 22,1 27 23,9 18 15,9 ECT142 Medicación para aliviar alguno de los síntomas mencionados 27 23,9 13 11,5 7 6,2 12 10,6 18 15,9 23 20,4 13 11,5


EFECTOS COLATERALES ASOCIADOS A LA REALIZACIÓN DEL TRABAJO EN UN GRUPO DE TRABAJADORES DEL SECTOR SANITARIO EN BUCARAMANGA

IV. DISCUSIÓN

Los riesgos laborales a los que se ven expuestos los trabajadores del área de la salud son diversos, ya que dicho trabajo refiere a la prestación de servicios de baja, mediana y alta complejidad, condiciones que facilitan la exposición de los empleados a factores de riesgo biológico, químico y psicosocial debido al tipo de tareas que llevan a cabo; por tanto, cuando aparecen dichos factores de riesgo se pueden originar accidentes de trabajo y enfermedades profesionales, las cuales pueden llegar a afectar tan negativamente el normal desarrollo de la institución que el bienestar del empleado y la productividad organizacional se verán afectadas.

Los factores psicosociales de riesgo en el entorno laboral,

corresponden a características de las condiciones del trabajo, y sobre todo de la organización, que pueden afectar la salud de las personas a través de mecanismos psicológicos y alterar el normal desarrollo del trabajo. El Ministerio de la Protección Social [13] define los riesgos psicosociales como todos aquellos aspectos intra laborales, Extra laborales y propios de las características del trabajador, que en una interacción dinámica, mediante percepciones y experiencias, influyen en la salud y el desempeño de los mismos.

Cuando las exigencias y características del trabajo no se

ajustan a las necesidades, expectativas o capacidades del trabajador, es decir las condiciones psicosociales son desfavorables, puede aparecer toda una serie de consecuencias perjudiciales para la salud del trabajador, como estrés, insatisfacción laboral, dificultades en las relaciones interpersonales, desmotivación laboral, etc. También pueden originarse conductas y actitudes que interfieren en la realización del trabajo. Por el contrario unas condiciones psicosociales optimas favorecerán la satisfacción laboral, que se puede definir como el grado de bienestar que experimenta el trabajador con motivo de su trabajo [14].

Los problemas de salud generados por las condiciones del

trabajo son diversos, algunos de éstos refieren a problemas cardiovasculares, alteraciones gastrointestinales, problemas psicosomáticos y músculo esqueléticos [15]. Los efectos negativos del trabajo para la salud de los empleados son resultado de la organización del trabajo, los cuales van repercutiendo en la estabilidad del personal de una organización, generando consecuencias negativas para la salud del trabajador, debido a que de alguna manera se incrementan los niveles de estrés, la aparición de accidentes laborales como consecuencia de errores en la ejecución de las tareas producto de la carga laboral y la inestabilidad motivacional como consecuencia en algunos casos de los

tipos de contratación y el bajo salario recibido por el trabajo realizado [16].

A partir del estudio realizado evidentemente algunas de

las condiciones que refieren a efectos colaterales de la realización del trabajo asociados a factores de riesgo psicosocial en el entorno laboral corresponden a: sobrecarga de la actividad laboral, agotamiento físico, saturación mental, dolores de espalda, tensiones musculares y utilización de medicamentos con el propósito de aliviar algunos de los síntomas mencionados. Cuando se habla de saturación mental refiere principalmente a exceso de exigencias psicológicas las cuales refieren a la sobre carga de trabajo, toma de decisiones difíciles y de forma rápida entre otras. La sobrecarga de trabajo tiene que ver con las jornadas laborales y las condiciones de la tarea, cuando sobrepasan el límite de esfuerzo laboral conllevan a un rendimiento decreciente y un aumento de los riesgos, por cansancio, desconcentración, y los factores propios de la tarea como la ambigüedad del rol y de las tareas a realizar, los cuales representan factores negativos de la organización del trabajo; Los dolores de espalda y las tensiones musculares refieren a problemas músculo esqueléticos, los cuales van deteriorando el bienestar físico de quién los padece generando riesgos en la salud física y mental y crecientes grados de insatisfacción laboral, que inciden en un ambiente laboral no saludable.

“Un entorno laboral saludable es esencial, no sólo para

lograr la salud de los trabajadores, sino también para hacer un aporte positivo a la productividad, la motivación laboral, el espíritu de trabajo, la satisfacción en el trabajo y la calidad de vida general” [8] pág. 137 . “El lugar de trabajo es donde las personas pasan la tercera parte de sus vidas y es por eso la importancia de impulsar ambientes laborales saludables”. El hecho de contar con condiciones óptimas en la organización del trabajo se contribuye directamente a la salud y bienestar de los trabajadores que en ella laboran; asimismo un ambiente de trabajo saludable privilegia la salud de los trabajadores, mejora las condiciones de la productividad organizacional, y por lo tanto, la calidad de vida de toda la población organizacional; Por esta razón, si la calidad de vida laboral es buena, quiere decir que los procesos que se llevan a cabo al interior de la institución satisfacen plenamente al empleado y lo motivan a ejecutar sus acciones al interior de ésta en pro de alcanzar tanto las metas personales como los objetivos de la organización de la cual hace parte. En definitiva el objetivo de toda organización debe ser la promoción y prevención del bienestar físico, mental y social de sus trabajadores, la disminución de condiciones adversas del trabajo y la salud , a fin de mantener al trabajador en un ambiente de trabajo acorde a sus capacidades cognitivas, físicas, y psicológicas.


A. F. Uribe Rodríguez, A. M. Rodríguez Romero, J. Garrido Pinzón.

AGRADECIMIENTOS

A las instituciones que permitieron la realización del

presente estudio: Universidad Autónoma de Barcelona y Universidad Pontificia Bolivariana por el financiamiento del proyecto. Igualmente al Hospital Universitario de Santander y a todos los profesionales de la salud por su gran participación.

REFERENCIAS

[1] Castillo, M. (2006). Metamorfosis laboral y experiencia del trabajo en

el contexto Mexicano. Tesis de doctorado no publicado, Universidad Autónoma de Barcelona, España.

[2] Peiró, J. M., & Prieto, F. (1996). Tratado de Psicología del Trabajo Volumen I: Actividad Laboral en su contexto. Madrid: Editorial Síntesis S.A.

[3] Espinosa, M. y Morris, P. (2002). Calidad de vida en el trabajo: Percepciones de los trabajadores. Dirección del trabajo Departamento de estudios. Chile

[4] Blanch, J. M. (2008). Cuestionario de Calidad de Vida Laboral, Universidad Autónoma de Barcelona.

[5] Peiró, J. M. (2004). El sistema de trabajo y sus implicaciones para la prevención de los riesgos psicosociales en el trabajo. Universitas Psichologicas, 3(2), 179-186.

[6] Gil-Monte, P. (2009). Algunas razones para considerar los riesgos psicosociales en el trabajo y sus consecuencias en la salud pública. Revista Española de Salud Pública, 83(2), 169-173.

[7] Jiménez, M. (2007). La subjetivación de la experiencia laboral en trabajadores Mexicanos. Tesis de doctorado no publicado, Universidad Autónoma de Barcelona, España.

[8] Barrios, S. & Paravic, T. (2006). Promoción de la salud y un entorno laboral saludable. Revista Latino-Americana de Enfermagem, 14(1), 136-141.

[9] Blum, M. L y Naylor, J.C. (1990). Psicología Industrial: sus fundamentos teóricos y sociales (2 ed.). México: Trillas.

[10] Abrajan, M. G., Contreras, J. M., Montoya, S. (2009). Grado de satisfacción laboral y condiciones de trabajo: una exploración cualitativa. Enseñanza e investigación en psicología, 14(1), 105-118

[11] Benavides, F.G., Gimeno, D., Benach, J., Martínez, J.M., Jarque, S., Berra, A., Devesa, J. (2002). Descripción de los factores de riesgo psicosocial en cuatro empresas. Gaceta Sanitaria, 16 (3), 222-209.

[12] Sáez, M.C. (1997). Burnout en Equipos de Atención Primaria de Salud: Relaciones con clima, Satisfacción y Compromiso Organizacional en el Marco de la Calidad Asistencial. Tesis Doctoral. Universidad de Murcia. Departamento de psiquiatría y psicología social. Murcia.

[13] Ministerio de la Protección Social. (2008). Resolución 002646. Recuperado de: http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=31607. El 29 julio de 2010.

[14] Sarthou, C., Laborda, G., Recalde, R., y Dagmar, L. (2006). Evaluación y control de riesgos laborales. Valencia: TIRANT LO BLANCH.

[15] Soler, M. I. (2008). “La evaluación de los factores de riesgo psicosocial en el trabajo en el trabajo en el sector hortifrutícola: el cuestionario FAPSIHOS”. Tesis doctorado no publicado, Universidad de Murcia, España.

[16] Instituto Sindical del Trabajo Ambiente y Salud (ISTAS) (s.f.). Riesgos psicosociales. Recuperado de: http://www.istas.net/web/index.asp?idpagina=3185. El 6 Agosto de 2010.

BIOGRAFÍA

Ana Fernanda Uribe Rodriguez (Cali, Colombia (1973). Psicóloga de la Pontificia Universidad Javeriana Cali (1997). Especialista en Gestión en salud de la Universidad Icesi (2000).Master en Educación y prevención del sida de la Universidad Complutense (Madrid) y Doctora en Psicología Clínica y de la Salud de la Universidad de

Granada (España). Se ha desempeñado en el campo de la psicología clínica y organizacional a nivel nacional. Actualmente es directora de la Facultad de Psicología de la Universidad Pontificia Bolivariana Bucaramanga. Es investigadora del grupo de investigación Productividad y competitividad. Durante los últimos 4 años ha investigado sobre la salud laboral en riesgos psicosociales, clínica organizacional y liderazgo. Sus principales líneas de investigación están relacionadas con la comprensión del trabajo en la actualidad y en calidad de vida laboral.

Ana María Rodríguez Romero (Santander, Colombia; 1987). Psicóloga de la Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga (2011). Trabajó con el Semillero de Investigación Productividad y Competitividad, en la línea de Desarrollo Organizacional de la Facultad de Psicología de la Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga. Actualmente es Jefe de Análisis

y Selección de Personal de la Compañía Sistemas y Computadores.

Johanna Garrido Pinzón (Bucaramanga, Colombia (1979). Psicóloga de la Universidad Pontificia Bolivariana (2003). Especialista en Planeación, Gestión y Control del Desarrollo Social de la Universidad De La Salle (2005). Se ha desempeñado en el campo de la psicología organizacional y como docente de educación superior. Actualmente ejerce su labor investigativa

en el grupo: Trabajo en el contexto actual: Estudios críticos en Psicología Social de la Pontificia Universidad Católica de Campinas en el estado de São Paulo, Brasil. Sus principales líneas de investigación están relacionadas con la comprensión del trabajo en la actualidad y en calidad de vida laboral.



I. POLITICA EDITORIAL uente Revista Científica de la Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga con ISSN 1909-

9051 – ISSN DIGITAL 2248-7654 nació como una iniciativa para publicar en forma semestral resultados de las investigaciones que se adelantan en nuestra seccional, así como también para permitir que pares académicos socialicen sus hallazgos por este medio. Los artículos remitidos deben ser originales en español o en Inglés, no publicados con anterioridad o simultáneamente con otra revista.

II. CONTENIDO DE PUENTE Los investigadores pueden vincularse a Puente enviando

el artículo en uno de los siguientes formatos: 1) Artículo de investigación científica y tecnológica, con

el cual se pueden presentar, de manera detallada, los resultados originales de proyectos terminados de investigación. Este tipo de artículo presenta cuatro apartes importantes: introducción, metodología, resultados y conclusiones.

2) Artículo de reflexión. Con el cual pueden presentarse resultados de investigaciones terminadas desde una perspectiva analítica, interpretativa o crítica del autor, sobre un tema específico, recurriendo a fuentes originales.

3) Artículo de revisión. Con este documento se pueden presentar resultados de una investigación terminada donde se analizan, sistematizan e integran los resultados de investigaciones publicadas o no publicadas, sobre un campo en ciencia o tecnología, con el fin de dar cuenta de los avances y las tendencias de desarrollo. Se caracteriza por presentar una cuidadosa revisión bibliográfica de por lo menos 50 referencias.

4) Articulo corto, documento breve que presenta resultados originales preliminares o parciales de una investigación científica o tecnológica, que por lo general requieren de una pronta difusión. Se limitan a dos artículos por cada facultad.

5) Reporte de caso. Documento que presenta los resultados de un estudio sobre una situación particular con el fin de dar a conocer las experiencias técnicas y metodológicas consideradas en un caso específico incluyendo una revisión sistemática comentada de la literatura sobre casos análogos

Se aclara que la opinión expresada en los artículos es responsabilidad única de los autores.

Los artículos deben ser enviados al Comité Editorial de la en los plazos establecidos en las convocatorias que se anuncian, al correo: [email protected]

Todo artículo es sometido por lo menos a dos pares

evaluadores anónimos, altamente calificados, los cuales pueden ser nacionales o internacionales.

El Director de la revista como vocero del Comité Editorial sugiere al autor las modificaciones de estilo que sean pertinentes.

El artículo definitivo se recibe y se envía para la producción de una primera versión del documento; este, se envía al autor para la aprobación de la versión final.

El autor recibe un ejemplar de la publicación sin costo alguno.

III. CONTENIDO DE LOS ARTICULOS Se recomienda que cada artículo no exceda 15 páginas,

preferiblemente con imágenes y fotografías en escala de grises. El artículo debe presentarse en la plantilla diseñada para tal fin la cual se puede solicitar directamente al Comité Editorial a través de correo electrónico.

Se debe utilizar el Sistema Internacional de Unidades. En la primera página se debe incluir el título del artículo en

Español, nombres y apellidos completos de los autores, afiliación institucional de cada uno, dirección electrónica de al menos uno de los autores para envió de comunicaciones relacionadas con el artículo, resumen y palabras claves del artículo en español y en inglés.

La composición mínima del artículo es la siguiente: Título: El título del artículo debe reunir la información en

las palabras claves y no debe ser extenso. Resumen: En el resumen se debe incluir el objetivo

principal, una breve descripción de la metodología seguida para abordar el tema, los resultados y las conclusiones del estudio. El resumen no debe pasar de 150 palabras y no puede contener ecuaciones, figuras, tablas ni referencias.

Palabras clave— El autor debe proporcionar palabras clave (en orden alfabético), hasta un máximo de 10, que ayuden a identificar los temas o aspectos principales del artículo.

Introducción: Puede contener referencias bibliográficas de estudios preliminares. Se espera que en la introducción se proporcione una mejor descripción de los objetivos del trabajo y se haga mención del alcance.

Marco teórico: El marco teórico debe contener estudios previos relacionados con el tema, conceptos, antecedentes históricos o geográficos; en general, debe mostrar que se ha hecho una revisión del estado del arte relacionado con el tema tratado.

Metodología del estudio: Aquellos artículos que contengan desarrollos experimentales es indispensable que reporten

Información para los autores

P



forma sucinta la metodología seguida para la obtención de los resultados.

Resultados: En esta parte se esperan encontrar los resultados de los desarrollos experimentales o de la reflexión que se hizo en el documento. Puede estar acompañada de una discusión de resultados como una sección aparte.

Conclusiones: Se espera que en esta parte del artículo se incluya por lo menos una conclusión por cada objetivo que se planteó.

Recomendaciones y agradecimientos: Esta parte es a discreción de los autores.

Referencias bibliográficas. Anexos: En el caso que los resultados expuestos requieran

de tablas de datos o información adicional de soporte se incluirán en esta sección.

En relación a otros aspectos de forma, se recomienda que: Las fotografías y figuras deben rotularse con el nombre de

Figura, el cual debe estar en la parte inferior de la misma. Las figuras deben tener una numeración consecutiva y deben mencionarse en el párrafo anterior a la aparición de la figura.

Las tablas se deben rotular en la parte superior como Tabla, llevar una numeración consecutiva y mencionarse en el párrafo precedente a la aparición de la tabla.

Se recomienda utilizar un editor de ecuaciones para escribir las fórmulas y expresiones matemáticas, separando los decimales con una coma. Para indicar los miles se recomienda dejar un espacio. Para identificar las ecuaciones se sugiere escribir un número entre paréntesis al lado de éstas. Se recuerda que todos los símbolos utilizados en ecuaciones y fórmulas deben estar debidamente identificados en el documento.

Para citar las referencias se hacen las siguientes

recomendaciones: Las referencias deben citarse en forma consecutiva y por

orden de aparición presentadas en paréntesis cuadrados finalizando con un punto.

Las referencias se localizarán al final del artículo. Múltiples referencias se citaran separadas por comas, cada

una de las referencias debe ir en paréntesis cuadrados. Si la cita pertenece a un libro, se recomienda indicar la

pagina de la cual se tomó la cita. Dentro del texto, se recomienda citar la referencia directamente por número, no anteponiendo al comienzo ― la referencia ..‖ .

Referencias dentro del texto deben escribirse en paréntesis circular indicando el apellido del autor, seguido del año. Si son más de dos autores se recomienda separar los autores por el símbolo &.

Si es necesario hacer mención del autor dentro de la oración se recomienda escribir el apellido y en paréntesis circular incluir la fecha de la publicación.

En el caso de múltiples autores, específicamente màs de dos, se recomienda utilizar el apellido del primer autor seguido

de la expresión et al. , seguida del año de la publicación. Para las referencias de libros se recomienda escribir el apellido del autor del libro, el nombre del texto, seguido de la Editorial, año de la publicación y páginas.

[1] G. O. Young, ―Synthetic structure of industrial plastics, in Plastics, 2nd ed. vol. 3, J. Peters, Ed. New York: McGraw-Hill, 1964, pp. 15–64.

Para las tesis, se debe empezar por la inicial del autor seguida del apellido, el título de la tesis entre comillas, especificar si es tesis de pregrado o posgrado, el departamento al cual pertenece la publicación, la universidad, ciudad, estado, año.

[2] J. Williams, ―Narrow-band analyzer (Thesis or Dissertation style),‖ Ph.D. dissertation, Dept. Elect. Eng., Harvard Univ., Cambridge, MA, 1993.

Trabajos no publicados se empiezan con la inicial del autor, el título del trabajo entre comillas, seguido de la expresión no publicado.

[3] B. Smith, ―An approach to graphs of linear forms (Unpublished work style),‖ unpublished.

[4] E. H. Miller, ―A note on reflector arrays (Periodical style—Accepted for publication),‖ IEEE Trans. Antennas Propagate., to be published.

Publicaciones periódicas se empiezan con las iniciales del autor, luego el título del artículo entre comillas, el nombre de la revista científica, volumen, número, año, páginas. Si pertenece a memorias de una conferencia debe especificarse el nombre de la conferencia, la ciudad, y el año en que se llevo a cabo la reunión.

[1] S. Chen, B. Mulgrew, and P. M. Grant, ―A clustering technique for digital communications channel equalization using radial basis function networks,‖ IEEE Trans. Neural Networks, vol. 4, pp. 570–578, July 1993.

[2] Y. Yorozu, M. Hirano, K. Oka, and Y. Tagawa, ―Electron spectroscopy studies on magneto-optical media and plastic substrate interfaces(Translation Journals style),‖ IEEE Transl. J. Magn.Jpn., vol. 2, Aug. 1987, pp. 740–741 [Dig. 9th Annu. Conf. Magnetics Japan, 1982, p. 301].

Las publicaciones en línea deben seguir los siguientes estilos

[1] (Libros y monografìas disponibles en la red) J. K. Author. (year, month, day). Title (edition). Volume(issue). Available: http://www.(URL), fecha en la que fue realizada la consulta.

[2] (revistas electrònicas) K. Author. (año, mes). Tìtulo. Journal [disponible en la red]. Volume(issue), paginaciòn si la hay. Available: http://www.(URL), fecha en la que fue realizada la consulta.



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EDITORIAL

CAPITULO I. Escuela de Ingenierías

APLICACIÓN METALÚRGICA DE TECNOLOGÍAS QUE HACEN USO DE PLASMAA. Cabo.

EFECTO DE LA HUMEDAD, EL TAMAÑO DE PARTÍCULA Y FORMA DE PREPARACIÓN DE LA MUESTRASOBRE LA SEÑAL DE Mg I EN ESPECTROSCOPIA DE PLASMAS GENERADOS POR LÁSER (LIBS) EN MUESTRAS DE SUELOS.S. López, J. Mejía, J. Pareja, A. Molina.

ESTUDIO DE LOS HACES ELECTRÓNICOS EN LA DESCARGA ELÉCTRICA DE ALTO VOLTAJE A BAJAS PRESIONES.H. J. Dulcé Moreno, P. A. Tsygankov, V. Dugar-Zhabon, E. D. Valbuena Niño, F.F. Prada.

EVALUACIÓN DE LA ADSORCIÓN DE COLÁGENO SOBRE MATRICES DE PLA-PGA-BIOCERÁMICO-QUITOSANO MEDIANTE ESPECTROSCOPIA DE IMPEDANCIA ELECTROQUÍMICA.N.D. Montañez, M. Gelves, H. A. Estupiñán, C. Vásquez, D.Y. Peña

INFLUENCIA DE LOS PARÁMETROS DE ELECTRODEPOSICIÓN EN LA RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DE RECUBRIMIENTOS Sn-Ni.H. Jiménez.

MODIFICACIÓN SUPERFICIAL POR FUSIÓN LÁSER DE LA ALEACIÓN AA2050-T8 Al-Cu-Li:MORFOLOGÍA Y COMPOSICIÓN.F. Viejo, A. E. Coy, S. J. García Vergara, A M´hich, Z. L. P. Skeldon, G. E. Thompson.

NANOTUBOS DE ORIENTACIÓN VERTICAL AUTOENSAMBLADOS POR MÉTODO ELECTROQUÍMICO: SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓNM. Pereyra, E. Méndez, E. A. Dalchiele

SUPERCONDUCTIVIDAD MESOSCÓPICA.J. Barba, M. R. Joya

CAPITULO II. Escuela de Ciencias Estratégicas

ANÁLISIS SOCIOECONÓMICO SOBRE EL USO POTENCIAL DE LOS OBSERVATORIOS DEMOCRÁTICOS EN PERÚ.F. González-Ladrón-de-Guevara, M. de-Miguel-Molina, M. Bandenay-Bellina.

CAPITULO III. Escuela de Ciencias Sociales

EFECTOS COLATERALES ASOCIADOS A LA REALIZACIÓN DEL TRABAJO EN UN GRUPO DE TRABAJADORES DEL SECTOR SANITARIO EN BUCARAMANGA.A. F. Uribe Rodríguez, A. M. Rodríguez Romero, J. Garrido Pinzón.


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EN ESTA EDICIÓN:

REVISTA CIENTÍFICA UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA - SECCIONAL BUCARAMANGA

VOLUMEN 5, NÚMERO 2 OCTUBRE 2011 ISSN: 1909-9051

PUENTE

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21 REVISTA CIENTÍFICA - Universidad Pontificia … · 2011-12-01 · QUITOSANO MEDIANTE...

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