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Una llamarada solar tan intensa que golpeará el campo magnético terrestre, sacudiendo el planeta y provocando la caída abrupta de la electricidad, Internet y las redes de telefonía durante varios días. Esto es lo que advierte una investigación de tres físicos de la Universidad de Chile publicada en la revista científica Space Weather, donde ha destacado como el estudio más leído y descargado del año. El fenómeno, conocido como geotormenta o tormenta geomagnética, afecta también la navegación y la aeronáutica, pues altera las brújulas.
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Pasar días sin luz, Internet, televisión, celular, ni teléfono son algunas de las consecuencias del fenómeno climático espacial llamado geotormenta o tormenta geomagnética, una reacción de nuestro planeta al impacto de una poderosa eyección de energía que sale desde el Sol hacia el espacio. Si el evento es muy intenso, podría tener efecto en las comunicaciones, en distintas tecnologías y en las redes de transmisión de electricidad. Estamos en el ciclo solar número 25 y el próximo evento es inminente, a fin de año, revela el estudio desarrollado por investigadores de la Universidad de Chile.
“Un evento grande podría ser potencialmente muy perjudicial”, dice el profesor Pablo Moya, académico del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile, quien se especializó en clima espacial trabajando en la NASA. El investigador es uno de los autores del artículo que anuncia una inminente geotormenta tan intensa que provocaría un apagón comunicacional de varios días de extensión.
La investigación, titulada “Ocurrencia de Tormentas Geomagnéticas y su Relación con las Fases de los Ciclos Solares”, publicada por la prestigiosa revista Space Weather, una de las más importantes del área, fue destacada recientemente por ser el artículo científico más leído y descargado durante el 2021. La publicación fue realizada por el profesor Pablo Moya junto a la investigadora de la Universidad de Chile, Paula Reyes, egresada de la Facultad de Ciencias, quien cursó el magíster en la misma unidad, y Víctor Pinto, egresado de la Casa de Bello y hoy profesor de la Universidad de Santiago de Chile.
“Las llamaradas solares, popularmente conocidas como tsunamis o tormentas solares, producen una radiación que se propaga desde el Sol hacia el espacio y golpea el campo magnético terrestre, el que reacciona provocando una tormenta geomagnética o geotormenta, que son eyecciones poderosas de energía. Si el evento es muy intenso podría tener efecto en las comunicaciones, en distintas tecnologías de comunicación, de transmisión de electricidad, etcétera”, explica el Dr. Moya.
En el estudio, los físicos chilenos muestran los resultados de un estudio sobre una serie de tormentas geomagnéticas ocurridas entre 1957 y 2019, a partir del cual identifican la probabilidad de ocurrencia de estos eventos y saber si serán moderados, intensos o severos. Su ocurrencia depende de la fuerza del ciclo solar (de aproximadamente 11 años de duración) y de las diferentes fases de este. “Nuestros resultados sugieren que el ciclo solar 25, que acaba de comenzar y que terminaría en 2034, aproximadamente, debería ser más fuerte que el ciclo actual. El máximo debería ocurrir entre este año y el próximo. El pico debería venir pronto”, advierte el investigador.
Una tormenta grande dura aproximadamente una semana desde que comienza hasta que termina. Podríamos tener problemas de comunicación durante varios días. Este impacto en la vida cotidiana fue una de las inspiraciones de Paula Reyes. “Está relacionado con fenómenos que ocurren en los alrededores de nuestro planeta, cuya fuente proviene del Sol, y que impactan directamente a nuestro diario vivir, principalmente por nuestra dependencia al uso de tecnologías”, dice.
En el mundo exterior, en tanto, también hay consecuencias, pues dañan los satélites, afectando así la exploración espacial y la tecnología que periódicamente lanzamos al espacio. “Este tipo de investigación también ayuda a tener una estimación de la obsolescencia de los satélites, e implementar mejoras en sus materiales de fabricación, ya que tormentas severas pueden producir sobrecargas y daños en ellos que sean irreversibles”, agrega la investigadora.
Por ejemplo, a principios del año pasado, SpaceX lanzó una flota de satélites a la alta atmósfera y una eyección de masa coronal que ocurrió días antes, al alcanzar la Tierra, desencadenó una tormenta geomagnética que produjo cambios en la atmósfera y resultó en una pérdida de alrededor del 80% de los satélites de la flota. “Además, dependiendo de la intensidad de la tormenta, pueden producirse sobrecargas en nuestros sistemas eléctricos, problemas en las órbitas de los satélites y -en general. en los sistemas de comunicación”, detalla la científica chilena.
Tormentas extremas: ¿Se puede predecir con certeza cuándo se registrará una?
El último gran evento se registró el 2003 en el Hemisferio Norte y provocó un apagón de Internet de varios días. Un hecho casi anecdótico en un mundo prácticamente análogo en ese entonces, que hoy, veinte años después, cuando toda la sociedad depende de la conexión a Internet, la electricidad y las comunicaciones, podría ser catastrófico. “Un evento realmente grande podría producir muchas pérdidas y muchos problemas de comunicación”, sostiene el profesor Moya.
Esos campos magnéticos pueden perturbar a cualquier material conductor, ya sea una línea de alta tensión, un tubo grande para transportar petróleo o una central eléctrica. “Además, perturba el campo magnético que mide las brújulas. Así que también tienen efecto en la navegación, en la aeronáutica”, precisa el especialista de la Universidad de Chile.
En esta línea, relata que en 1989 se registró una tormenta geomagnética muy grande, bautizada como “El evento de Halloween", que produjo apagones por la explosión de transformadores, centrales eléctricas y líneas de transmisión debido a los efectos electromagnéticos en la superficie terrestre.
El primer evento registrado fue hace como 150 años y se conoce como “Evento de Carrington”. La historia dice que saltaban chispas de los telégrafos. “Ese evento fue tan grande, tan grande, que la aurora se vio en Chile. Hay reportes de que se podía leer el diario de noche solamente con la luz de la aurora y todas las líneas de telégrafo se echaron a perder, los operarios veían que saltaban chispas de las líneas del telégrafo, así que las desconectaron de la corriente, pero la corriente inducida por la aurora las hacían funcionar igual y podían igual comunicarse solamente por la inducción del campo magnético de la aurora”, señala el profesor.
“Si eso pasara hoy día, sería mucho más complicado porque fallaría Internet, fallarían los satélites, fallarían las comunicaciones, fallan los GPS… Se apagaría Internet y habría múltiples fallas en centrales eléctricas que en 1859 no existían”, afirma. “Un evento como ese no ha sucedido más hasta el día de hoy. Entonces, una de las preguntas es ¿qué tan probable es que esto ocurra mañana? Y, por lo tanto, nuestro trabajo tenía que ver con eso. Tenemos los datos y podemos hacer una relación estadística para predecir qué tan probable es que haya un evento extremo pronto”, asegura el investigador.
Coincide con esta visión su alumna de tesis. “Si una tormenta de ese tipo ocurriese el día de hoy, es probable que se produzcan cortes de electricidad por varias horas debido a la sobrecarga del tendido eléctrico por la corriente eléctrica inducida. También cortes en las comunicaciones y televisión, lo que resultaría en pérdidas económicas significativas”, indica Paula. Sin embargo, plantea la científica, "no podemos olvidar que estamos frente a fenómenos naturales y que, a pesar de los fallos que se producirían, tendríamos la oportunidad de presenciar un espectáculo fascinante en nuestros cielos, ya que las auroras podrían observarse en latitudes mucho más alejadas de los polos”.
¿Estamos preparados?
El clima espacial es de vital importancia, ya que puede incidir en múltiples aspectos de nuestra vida como sociedad, desde las comunicaciones hasta asuntos geopolíticos, particularmente hoy, que dependemos en nuestro día a día de diversas tecnologías, como los satélites. “O sea, para países como Chile, imagina que mañana hay un terremoto y al mismo tiempo una tormenta geomagnética. Entonces, tenemos a la gente aislada que más encima no puede comunicarse. Eso sería una de las peores cosas que podría pasar”, sostiene Moya.
Existe una oficina en las Naciones Unidas que se preocupa del clima espacial y financia gran parte de las investigaciones en temas de plasmas en el espacio para entender la física del Sol, el espacio y la Tierra. Este trabajo tiene como propósito "ojalá algún día tener capacidad predictiva, de la misma forma que la meteorología, ya que con los datos que se saben de presión, temperatura y el viento y las nubes, uno puede decir con cierta, seguridad si mañana hay un 80% de probabilidad de que llueva, por ejemplo. Y el objetivo a mediano plazo es ojalá hacer eso con el Sol. Ya existe un monitoreo constante de la actividad del Sol de las agencias espaciales desde telescopios y satélites".
“El tema es que ahora un evento grande podría ser potencialmente muy, muy, muy perjudicial. Claro, y eso al final es lo que motiva a la Agencia Espacial de las Naciones Unidas a meterle recursos a este tipo de investigación. Y hace que exista una parte de la comunidad científica que le interesa este tipo de revista”, indica el físico de la Universidad de Chile.
¿Hace daño a las personas? “Si estás en el espacio sí te puedes irradiar”, dice el profesor Moya. En la Estación Espacial Internacional, cuando hay eventos intensos, tienen protocolos de protección, de entrar en salones especiales para minimizar la radiación. Porque claro, se produce mucha radiación en el espacio, pero no llega a la Tierra de forma dañina para el ser humano. No más que exponerse al Sol.
Estudio más leído
Respecto al hecho de haber sido el estudio más leído de 2021 en la revista Space Weather, el profesor Moya comenta que “fue una buena y linda noticia porque es un trabajo que hicimos con Paula y Víctor al que le dimos mucho cariño. Nos alegra, creo que el trabajo quedó lindo, claro y atractivo. Es un estudio hacia atrás en el tiempo, pero permite esbozar una predicción de lo que va a pasar de ahora en adelante. Entonces, esas dos cosas hacen que el trabajo sea en el fondo atractivo para las personas que estudian datos, pero también para la gente que está interesada en hacer predicciones de qué tan intenso va a ser el ciclo solar actual”, dice el profesor Moya.
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Un estudio publicado en la revista Nature Geosciences cambia la hipótesis tradicional del papel ecológico de los embalses en el ciclo global del carbono. Tradicionalmente, los embalses eran considerados unos sumideros netos de carbono que acumulan más carbono del que emiten hacia la atmósfera.
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Los embalses de agua tienen un papel decisivo en la distribución de agua potable (consumo, irrigación, etc.) y en la producción de energía eléctrica, y suponen a la vez un enorme impacto en el funcionamiento de los ríos donde se ubican. Tradicionalmente, los embalses son considerados unos sumideros netos de carbono que acumulan más carbono del que emiten hacia la atmósfera.
Ahora, un nuevo estudio cambia la hipótesis tradicional del papel ecológico de los embalses en el ciclo global del carbono y revela que emiten dos veces más carbono del que capturan. En el estudio, publicado en la revista Nature Geosciences, participa el profesor Biel Obrador, de la Facultad de Biología y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universitat de Barcelona, y otros expertos del Centro Helmholtz de Investigación Ambiental en Magdeburg (UFZ, Alemania) y del Instituto Catalán de Investigación del Agua (ICRA) en Girona. La investigación se ha desarrollado en el marco del proyecto C-HydroChange del Plan Nacioal del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.
Las redes fluviales transportan grandes cantidades de materia orgánica desde los ecosistemas terrestres hasta los océanos. Parte de esta materia orgánica es metabolizada por las comunidades acuáticas y se emite a la atmósfera como dióxido de carbono (CO2) o metano (CH4), dos gases con un importante efecto invernadero. Cuando un río desemboca en un embalse, este material orgánico se va acumulando progresivamente en los sedimentos. "Hay una gran cantidad carbono orgánico permanentemente enterrado en los sedimentos de los embalses. Hasta ahora, se consideraba que los embalses enterraban más carbono del que emitían", detalla el experto Phillip Keller, miembro del Centro Helmholtz de Investigación Ambiental, en Alemania (UFZ), y primer autor del estudio.
Un nuevo escenario para calcular el balance global del ciclo del carbono
Para calcular el balance de carbono en las masas de agua, no sólo es preciso considerar las zonas inundadas sino también aquellas zonas que se secan cuando desciende el nivel del agua. Cuando el sedimento entra en contacto con la atmósfera, se estimulan los procesos de mineralización y se emite mucho dióxido de carbono, tal como han constatado estudios previos en embalses, lagos, ríos y estanques llevados a cabo por los equipos UB-IRBio, ICRA y UFZ. "Cuando se secan, los sedimentos emiten mucho más carbono que las zonas cubiertas de agua", explica Biel Obrador, que es miembro del Departamento de Biología Evolutiva, Ecología y Ciencias Ambientales de la Facultad de Biología y del Grupo de Investigación Forestream de la UB.
"Cuando desciende el nivel del agua del embalse, las grandes superficies se secan. Hasta ahora, estas áreas no se habían considerado en el cálculo del balance del carbono de los embalses. Nuestro estudio pretende cerrar esta brecha de conocimiento", apunta Obrador.
En el marco del trabajo, los investigadores emplearon una base de datos de imágenes de satélite con información disponible de cerca de 6.800 embalses de todo el mundo desde 1985 hasta 2015. "Para cada embalse hay datos mensuales durante un periodo de 30 años. Así pues, podríamos cuantificar exactamente cuándo, dónde y durante cuánto tiempo los embalses no estaban completamente llenos y determinar la extensión de la superficie seca", explica el experto Matthias Koschorreck, miembro también del Centro Helmholtz de Investigación Ambiental (UFZ).
Como media, el 15% de la superficie total de los embalses no estaba cubierta por agua. Con estas cifras, los científicos recalcularon la emisión global de carbono de los embalses. "Nuestros cálculos muestran que las emisiones de carbono habían sido claramente subestimadas en el pasado. Como media mundial, los embalses emiten dos veces la cantidad de carbono que entierran. Por lo tanto, hay que replantear su imagen como sumidero neto de carbono", subraya Biel Obrador.
Las conclusiones del estudio también revelan que las fluctuaciones del nivel del agua dependen tanto del uso del embalse como de su ubicación geográfica. "Los embalses para riego fluctúan más que los embalses hidroeléctricos. Y en lugares con menos fluctuaciones estacionales de las precipitaciones -próximas a los polos y al ecuador- el nivel del agua es más estable en comparación con latitudes intermedias", subraya Rafael Marcé, miembro del Instituto Catalán de Investigación del agua (ICRA) y de la Universidad de Girona.
Los expertos apuntan al hecho que el flujo de carbono en las zonas secas afectaría al balance global de carbono de las aguas continentales. "Esperamos que nuestro estudio aumente la conciencia de que las zonas secas deben ser consideradas en el balance global de carbono de las aguas continentales", destacan los expertos. Además, los resultados pueden impulsar nuevas estrategias de gestión de los embalses compatibles con el clima. "En caso de que sea necesario reducir el nivel de agua de un embalse para realizar tareas de mantenimiento, sería indicado considerar cuál es el mejor periodo para hacerlo. Si el trabajo se realiza en la estación fría, los procesos de mineralización son más lentos y se emite menos carbono desde las zonas secas", apuntan los autores.
El estudio de las emisiones de gases de efecto invernadero de los embalses -en particular, los embalses completamente secos después de ser desmantelados- centra una de las líneas de investigación del equipo UB-IRBio. "En todo el mundo, muchos embalses se acercan al final de su vida útil como infraestructuras. ¿Cuál es el balance de carbono de un embalse cuando se elimina la presa y se vacía el embalse? Esperamos dar pistas al respecto en futuros trabajos", concluye Biel Obrador.
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Un nuevo hallazgo se aproxima al hecho de poder construir viviendas que sean capaces de almacenar, en sus propias estructuras, la energía que necesitamos consumir.
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Un grupo de investigación de la Universidad de Washington (EE.UU.) logra modificar ladrillos para convertirlos en acumuladores de energía eléctrica, siendo capaces de mantener encendida una luz de emergencia durante cinco horas.
Actualmente, no es extraño ver paneles solares en los tejados de los edificios captando energía que es almacenada en baterías. Esta energía, luego, es empleada como fuente de electricidad. Ahora, un grupo de científicos de la Universidad de Washington en Saint Louis, Missouri, EE.UU., dan un paso más allá. En su publicación de Nature Communications, los investigadores muestran la manera como han sido capaces de modificar los ladrillos usados en la construcción, para que almacenen directamente la energía sin recurrir a baterías, como se viene haciendo. El cambio consiste, esencialmente, en insertar unas sustancias en su interior que posibilitan la acumulación de energía. Como publica Smartlighting, el método es aplicable en ladrillos normales o reciclados, porque lo principal es que contengan poros y óxido de hierro.
Cualquier ladrillo está compuesto por sílice, alúmina y hematita, siendo, esta última, un pigmento natural rojo y el que contiene el óxido de hierro, según explican las publicaciones de National Geographic y Energy News. Además de esta composición, si los mirásemos con un microscopio, claramente, observaríamos que poseen una estructura porosa. Si se rellenan estos poros con vapor de un ácido, como el clorhídrico, el óxido se disuelve y si se añade otra segunda sustancia orgánica, se desencadena una síntesis química de polimerización, tal como explican el investigador Julio M. D’Arcy de la Universidad de Washington y desde el portal Xataka. Esta reacción da lugar a unas nanofibras de plástico conductor conocido como PEDOT (acrónimo de poli, 3,4-etilendioxitiofeno). Este material recubre los ladrillos y absorbe iones, permitiendo el almacenamiento directo de energía eléctrica y no de química, al contrario de lo que sucede en las baterías, puntualiza Julio M. D’Arcy de la Universidad de Washington. Para completarlo, según afirman sus autores en la publicación de Nature Communications, también incluyen gel de alcohol de polivinilo para prevenir cortocircuitos y, además, se recubre de epoxi para aislarlo y no producirnos calambres. Al incluir este último elemento se permite que incluso funcionen bajo el agua. Es más, la inserción de PEDOT, provoca pocos cambios en la estructura de los ladrillos. Asimismo, al añadirlo, los ladrillos se tornan azules.
Con este descubrimiento, los ladrillos no solo servirían para almacenar calor, sino también electricidad. Siendo, esta última, una necesidad en aumento, en una sociedad con un incremento del empleo de dispositivos y, por ello, que consume más energía, como nos recuerdan desde El Español. Si los comparamos con las ya conocidas baterías de litio, solamente son capaces de guardar un 1% de lo que lo hacen estas, aunque se multiplica por 10 su capacidad si se añaden óxidos metálicos. Sin embargo, pueden llegar a los 10.000 recargados, mucho más que las baterías de litio. Como describen en Muy Interesante, un único ladrillo es capaz de mantener encendido un LED verde durante 10 minutos. No obstante, el principal problema es que para aumentar notablemente sus resultados, se requiere incrementar mucho su superficie. De este modo, se ha detectado que si se unen 2 ladrillos se puede alimentar microdispositivos; si se juntan 50, se puede mantener una luz de emergencia durante 5 horas y si son 60, se logran 50 minutos de iluminación normal. Sin duda, este hallazgo revolucionará la construcción de edificios inteligentes, porque se ha logrado obtener de una forma económica y sencilla, sin generar residuos. Es más, como señalan los propios autores en Nature Communications, este montaje funciona para un rango de temperaturas de entre -20 y 60°C, con valores en el rango del clima de nuestro planeta y, por ello, viable. De cara a los próximos años, se tendrán que encontrar maneras para poder almacenar más energía mediante menos superficie, posibilitando obtener gran cantidad de energía y abastecer los requerimientos energéticos de nuestra sociedad.
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Los análisis de las primeras imágenes en súper 'slow motion' de estos fenómenos luminosos en su variante ascendente permitieron detectar la pista de una posible explicación.
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Científicos del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciais (Inpe) de Brasil, en asociación con colegas de Estados Unidos, Inglaterra y de Sudáfrica, registraron por primera vez la ramificación y la formación de estructuras luminosas producidas por rayos.
Al analizar las imágenes capturadas en cámara lenta –súper slow motion–, lograron develar por qué los rayos se bifurcan y, en ocasiones, forman acto seguido estructuras luminosas que los ojos humanos interpretan como objetos centellantes. Los resultados de este estudio, que contó con el apoyo de la Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo -FAPESP, salieron publicados en la revista Scientific Reports.
“Logramos concretar la primera observación óptica de estos fenómenos para hallar así una posible explicación acerca de por qué los rayos se bifurcan y centellean”, le dice a Agência FAPESP Marcelo Magalhães Fares Saba, investigador del Grupo de Electricidad Atmosférica (Elat) del Inpe y coordinador del proyecto.
Los investigadores registraron con cámaras de video digitales de alta velocidad más de 200 rayos ascendentes –que parten de estructuras altas en la superficie y se propagan en dirección hacia las nubes– durante tormentas de verano en São Paulo y en Dakota del Sur, en Estados Unidos, entre 2008 y 2019.
Los rayos ascendentes fueron disparados por otras descargas eléctricas, siguiendo un patrón de formación de este tipo de rayos menos comunes que los descendentes –que bajan desde las nubes y tocan el suelo– descrito por el mismo grupo de investigadores del Inpe en el marco de un estudio anterior.
“Los rayos ascendentes se inician desde la punta de una torre o de un pararrayos de un edificio alto, por ejemplo, como consecuencia de la perturbación del campo eléctrico de la tormenta causada por un rayo descendente que se surja a una distancia de hasta 60 kilómetros”, explica Magalhães Fares Saba.
Si bien las condiciones de observación fueron muy similares, se observaron formaciones de estructuras luminosas en tan solo tres rayos ascendentes, registrados en Estados Unidos. Esos tres rayos ascendentes estaban formados por una descarga líder positiva, que se propaga en dirección hacia la base de la nube.
“La ventaja de registrar imágenes de esos rayos ascendentes radica en que es posible visualizar toda la trayectoria de las líderes positivas, desde el suelo hasta la base de la nube. Una vez dentro de la nube, ya no es posible observar la descarga”, remarca el investigador.
Los científicos constataron que en el extremo de la descarga líder positiva existía otra descarga más tenue, con una estructura parecida con la de un pincel. “Observamos que esa descarga, denominada pincel corona, puede bifurcarse y definir la trayectoria del rayo y su ramificación”, afirmó Magalhães Fares Saba. Cuando la ramificación es exitosa, el rayo puede avanzar hacia la derecha o a hacia la izquierda. Cuando la ramificación no tiene éxito, la descarga corona puede dar origen a segmentos de escasa longitud y tan brillantes como el rayo.
Esos segmentos aparecen por primera vez algunos milisegundos después de la división del pincel corona y pulsan a medida que el rayo se propaga en dirección hacia las nubes, tal como lo revelaron las imágenes.“Los centelleos constituyen repetidas tentativas de comienzo de una ramificación que falló”, dice Magalhães Fares Saba. De acuerdo con el investigador, esos “parpadeos” pueden explicar por qué los rayos suelen exhibir varias descargas. Pero a esta teoría aún deberá comprobársela.
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Está hecha de un material antiferromagnético y ofrece una alternativa más robusta para codificar la información digital. El diseño podría integrarse en dispositivos flexibles, como las tarjetas de crédito o identificación.
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Las nuevas cintas antiferromagnéticas podrían integrarse en tarjetas de crédito e identificación / ICMAB
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Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en colaboración con el Sincrotrón ALBA, han diseñado unas nuevas cintas flexibles y cristalinas hechas con materiales antiferromagnéticos. Esta innovación, que aparece detallada en la revista Applied Materials & Interfaces, permite la grabación de información magnética de manera más segura y robusta, y podría integrarse en dispositivos flexibles o portátiles, como las tarjetas de crédito o de identificación.
Los materiales antiferromagnéticos son una alternativa más robusta para almacenar información que los ferromagnéticos (los más usados en la actualidad para codificar los bits de información digital, por ejemplo, en las tarjetas magnéticas).
“Los ferromagnetos se conocen desde hace miles de años y su comportamiento ha sido extensamente estudiado. Los antiferromagnéticos, en los que los momentos magnéticos de los átomos se alinean espontáneamente en forma antiparalela a los momentos de los átomos vecinos, pueden utilizarse para almacenar información, siguiendo determinados protocolos, proporcionando una mayor seguridad que los ferromagnetos”, explica Ignasi Fina, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona y primer autor del artículo.
La aleación hierro-rodio (FeRh) es uno de los materiales antiferromagnéticos que puede mostrar estas características. Además, es especialmente fácil de manipular su ordenamiento antiferromagnético gracias a que presenta una transición de antiferromagneto a ferromagneto a una temperatura cercana a temperatura ambiente. Hasta ahora el FeRh no se había integrado en los dispositivos flexibles convencionales (crecidos sobre sustratos poliméricos), porque necesita mostrar una buena cristalinidad (átomos dispuestos en un cierto orden) que permite estabilizar el ordenamiento antiferromagnético. La aleación FeRh normalmente se prepara en sustratos cristalinos individuales, lo que los hace rígidos y potencialmente frágiles.
Un material flexible de estructura cristalina
"Es especialmente difícil obtener un material flexible con una estructura cristalina. Dado que las propiedades de los materiales dependen totalmente de su estructura, es muy importante obtener una buena cristalinidad, que es lo que da a este material antiferromagnético sus propiedades únicas para almacenar información", añade Fina.
El estudio demuestra la robustez de las propiedades magnéticas del material cuando éste se dobla, así como el almacenamiento de la información en las cintas, que podrían fabricarse de varios metros de largo. Su escalabilidad es, por tanto, factible.
“Estas cintas antiferromagnéticas flexibles tienen múltiples aplicaciones en la grabación de información magnética de manera segura y robusta, y podrían integrarse en dispositivos reales flexibles o portátiles, como tarjetas de crédito o de identificación, donde la seguridad y la robustez contra la radiación electromagnética, por ejemplo, la procedente de los teléfonos móviles, es extremadamente importante. Probablemente surja otro posible nicho de aplicaciones cuando se disponga de los prototipos adecuados”, concluye el investigador del CSIC.
El equipo de investigadores seguirá trabajando en esta idea en el marco de un proyecto AGAUR/FEDER/GenCat concedido en la convocatoria LLAVOR 2019.
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Trabajo de referencia | Ignasi Fina, Nico Dix, Enric Menéndez, Anna Crespi, Michael Foerster, Lucia Aballe, Florencio Sánchez, Josep Fontcuberta. Flexible Antiferromagnetic FeRh Tapes as Memory Elements. ACS Appl. Mater. DOI: 10.1021/acsami.0c00704
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Investigadores de la Universitat Politècnica de València estudian la caída en las concentraciones de dióxido de nitrógeno durante las últimas semanas en diferentes ciudades españolas.
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Datos de Satélite confirman una disminución en las emisiones de dióxido de nitrógeno
durante la pandemia COVID-19 en España
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Los niveles de concentración de dióxido de nitrógeno, uno de los principales responsables de la contaminación del aire, han disminuido una media del 64% en las principales ciudades españolas tras las medidas decretadas para la lucha contra el COVID-19. Donde más han bajado ha sido en Barcelona, con un 83%. En Madrid, la reducción ha sido de un 73% y en València de un 64%.
Estos son algunos de los resultados de un estudio desarrollado por investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV), pertenecientes al Centro de Tecnologías Físicas. Para ello, el equipo de la UPV ha analizado imágenes satelitales de la misión Sentinel-5P del programa Copernicus de la Agencia Espacial Europea (ESA), comparando datos de dos periodos: del 10 al 14 de marzo, por un lado, y del 15 al 20, por otro. A partir de estos datos, han generado una serie de mapas que muestran las concentraciones de dióxido de nitrógeno en algunas de las principales ciudades españolas.
Según destaca Elena Sánchez-García, investigadora del grupo Land and Atmosphere Remote Sensing (LARS-UPV) del Centro de Tecnologías Físicas de la UPV, el dióxido de nitrógeno es un importante indicador de la calidad del aire. “Altas concentraciones de este gas pueden afectar al sistema respiratorio y agravar ciertas patologías. Además, este gas está relacionado con la formación de lluvia ácida”, apunta.
Los óxidos de nitrógeno, como el NO2, en el aire urbano tienen su origen en las reacciones de combustión a altas temperaturas que se producen principalmente en los vehículos motorizados. El oxígeno y el nitrógeno se combinan dando lugar al óxido nítrico (NO) que posteriormente se oxida parcialmente originando el dióxido de nitrógeno.
“Tal y como se ha comprobado en el caso de Wuhan (China), o el Norte de Italia, nuestro estudio constata cómo las medidas de confinamiento y reducción de actividad económica se han traducido en una clara disminución de la contaminación atmosférica en todo el país”, añade Elena Sánchez-García.
Más datos
Además de València, Madrid y Barcelona, el estudio recoge datos también de otras siete ciudades. En la Comunidad Valenciana, donde más se han reducido los niveles de dióxido de nitrógeno ha sido en Castellón, con un 76% -de las ciudades analizadas, es la segunda con mayor descenso de la contaminación, solo por detrás de Barcelona; y en Alicante, la reducción se cifra en un 68%. Aunque la variabilidad atmosférica (vientos y precipitación) puede afectar los números calculados para cada ciudad, el efecto de la actual situación de confinamiento es dominante.
Del resto de ciudades estudiadas, en Bilbao la contaminación, comparando uno y otro periodo, ha bajado un 66%; en Gijón, un 65%; en Málaga, un 55%; en Zaragoza, un 52%; y en Sevilla, un 36%.
Este trabajo se enmarca dentro de la investigación llevada a cabo por el grupo LARS-UPV de la UPV, en la que participan los investigadores Elena Sánchez García, Itziar Irakulis Loitxate y Luis Guanter. Su trabajo se centra en el desarrollo de técnicas de teledetección para la monitorización global de emisiones de gases a la atmósfera..
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La contaminación lumínica, producida principalmente por el exceso de iluminación nocturna o una iluminación incorrecta, supone un derroche energético que pone en peligro la salud humana y la de los ecosistemas. Entre 2012 y 2016 la iluminación artificial nocturna ha aumentado un 9,1%, a pesar del uso de sistemas de iluminación más eficientes.
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Iluminación artificial de la Península ibérica vista desde la Estación Espacial Internacional.
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La preocupación por la contaminación lumínica surgió en el ámbito astronómico, por la pérdida de calidad del cielo que perjudica las observaciones, pero en la última década han proliferado estudios que relacionan el exceso de iluminación nocturna con problemas en nuestra salud y con perjuicios en los ecosistemas que, sumados al derroche energético, muestran la importancia de regular la iluminación artificial. Hoy se publica en Science Advances un estudio a largo plazo que revela un claro aumento de las superficies iluminadas a nivel mundial.
Este aumento, de un 2,2% anual tanto en extensión como en intensidad, tiene lugar en un momento de transición a sistemas de iluminación LED, más capaces de reducir la emisión al espacio y su intensidad a demanda. "Los LED aún no están ayudando a reducir de manera global la contaminación lumínica y puede que estén ayudando a incrementarla", indica Alejandro Sánchez de Miguel, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en la investigación.
Este efecto rebote tiene antecedentes históricos, en los que el aumento de la eficiencia en la iluminación y la reducción de su coste generan un aumento del consumo en lugar de un descenso (comienzan a iluminarse regiones oscuras o se programa el alumbrado desde el atardecer). El constante aumento de la iluminación nocturna ha ocasionado que la mitad de Europa y un cuarto de Norteamérica sufran una "pérdida de la noche" generalizada, con la consiguiente modificación de los ciclos día y noche.
Los resultados del estudio muestran un aumento inequívoco de la iluminación en América del Sur, Asia y África, el descenso en ciertas regiones, entre ellas las que sufren conflictos armados, como Siria o Yemen, y el estancamiento en países como Estados Unidos, Italia o España, los más iluminados a nivel mundial.
"En el caso de España, hemos visto que desde 2012 se ha estabilizado pero no ha decrecido la contaminación lumínica. Vemos que en algunas grandes ciudades como Madrid el satélite recibe menos señal, pero eso se debe a una limitación del mismo para detectar la luz azul, que es intrínsecamente más contaminante. Es un casi similar al que vemos en Milán, pero menos pronunciado. Necesitamos explotar las posibilidades de las imágenes que toman los astronautas de la estación espacial internacional para poder medir el verdadero impacto, pero los datos actuales son suficientes para ver que globalmente estamos empeorando", explica Alejandro Sánchez de Miguel (IAA-CSIC).
En un plazo medio, parece que la iluminación artificial seguirá en aumento, erosionando las regiones de la Tierra que todavía experimentan ciclos naturales de día y noche. Un dato preocupante, porque la contaminación lumínica amenaza al 30% de los vertebrados y al 60% de los invertebrados nocturnos, tiene efectos sobre la fauna, flora y los microorganismos y cada vez más estudios señalan su impacto en la salud humana.
"Está probado que una mayor eficiencia energética no produce menores consumos energéticos globales: para lograr lo segundo necesitamos realizar un control de emisiones como se hace con las emisiones de dióxido de carbono. Además, hay que desarrollar políticas de alumbrado que contemplen el problema de la contaminación lumínica y intensificar el uso de sistemas eficientes: bien usados, los LED ámbar podrían ser la solución al problema", apunta Sánchez de Miguel (IAA-CSIC). .
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Referencia | C. C. M. Kyba et al. "Artificially lit surface of Earth at night increasing in radiance and extent". Science Advances, 22 de marzo 2017.
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Un equipo del CSIC logra un método de fabricación de materiales termoeléctricos baratos, ligeros y resistentes. Esta técnica elabora compuestos de plata y selenio y podría aplicarse a la electrónica portátil personal.
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Un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado una nueva técnica de fabricación de capas delgadas de materiales termoeléctricos relativamente baratos, ligeros, flexibles y resistentes con capacidad de recubrir grandes áreas. Su trabajo experimental, publicado en la revista Advanced Energy Materials, abre la vía al desarrollo de dispositivos que generen electricidad a partir del calor humano para alimentar electrónica portátil personal.
“Se trata de un compuesto de plata y selenio de estructura laminar con alta eficiencia en la conversión del calor en energía eléctrica a temperaturas cercanas al ambiente”, explica la investigadora Marisol Martín González, que lidera el grupo del Instituto de Micro y Nanotecnología del CSIC en Madrid que ha realizado esta investigación.
“Investigaciones en la nanoescala (1 nanómetro es 100.000 veces menor que el diámetro de un cabello humano) permiten concebir dispositivos termo-eléctricos miniaturizados de funcionamiento mucho más eficiente que los actuales y capaces de calentar o enfriar pequeños sistemas sin necesidad de refrigerantes químicos o de compresores que necesitan partes móviles”, argumenta Martín González.
“Imaginemos poder convertir en electricidad el calor residual de calefacción de nuestros hogares, o incluso el de nuestro cuerpo, para alimentar sistemas integrados de bajo consumo sin baterías, concluye. .
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Referencia | Jaime Andres Perez-Taborda, Olga Caballero-Calero, Liliana Vera-Londono, Fernando Briones, Marisol Martin-Gonzalez. High Thermoelectric zT in n-type Silver Selenide films at room temperature. Advanced Energy Materials. DOI: 10.1002/aenm.201702024.
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Power Smart Control, una spin-off de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), ha desarrollado la actualización de un software que permite optimizar el diseño de nuevos cargadores de dispositivos móviles y de otros convertidores electrónicos de potencia.
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Un convertidor electrónico de potencia es un sistema que permite adecuar la energía eléctrica desde una fuente a una necesidad de carga específica. “Por ejemplo, es el sistema que obtiene la energía de la red eléctrica a través de un enchufe y que la adapta para poder cargar la batería del teléfono móvil u otro dispositivo”, comenta Andrés Barrado, uno de los profesores de la UC3M que ha creado esta compañía, apoyada por el Vivero de Empresas del Parque Científico de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M).
Este tipo de sistemas se emplean en diversos sectores, como la industria aeroespacial, la salud, las tecnologías de las comunicaciones o el transporte. “La electrónica de potencia va a permitir el desarrollo tecnológico de otras disciplinas, como el transporte eléctrico, las energías renovables, las comunicaciones o incluso la electromedicina”, añade Antonio Lázaro, otro de los profesores de la UC3M creadores del programa y cofundador de la empresa.
El funcionamiento del software
Partiendo de unas especificaciones, como pueden ser la potencia eléctrica o la tensión de entrada y de salida, el programa proporciona un mapa de soluciones a elegir por el ingeniero que se encarga de diseñar un nuevo convertidor electrónico de potencia. Esto facilita y acelera el trabajo del diseñador, puesto que no hace falta recurrir a cálculos matemáticos que suelen resultar en muchos casos bastante complicados. “Se proporciona al diseñador la generación automática de código, con lo cual va a tener una solución que sea directamente integrable en su equipo”, indica Antonio Lázaro.
Hasta la fecha, se han desarrollado tres versiones de este software, denominado SmartCtrl, que han comercializado en más de 35 países a través de casi un millar de licencias a centros de investigación, empresas y universidades, con clientes como Fuji, General Motor, Google, LG, Mitsubishi, NASA, Panasonic, Renault, Samsung o Toshiba, entre otros.
La funcionalidad actual del software está centrada, básicamente, en el diseño del control de los convertidores de potencia que convierten la energía desde corriente alterna a corriente continua. Sin embargo, se pretende extender estas funcionalidades al control de inversores, de rectificadores y la implementación digital de controles en plataformas SoC. “Estas nuevas líneas de desarrollo abren posibilidades a la generación de plataformas software-hardware de control, generando así un producto integral, innovador y de enorme aplicación en el sector de la electrónica de potencia”, afirman fuentes de la compañía..
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El nuevo sistema es más ligero, más barato y reduce el esfuerzo del ciclista con respecto a los vehículos eléctricos convencionales.
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Investigadores de la Universidad de Oviedo están desarrollando un prototipo de bicicleta de transmisión exclusivamente eléctrica que aporta numerosas ventajas sobre las bicicletas eléctricas convencionales que se comercializan en la actualidad. Este nuevo modelo de vehículo diseñado por la institución académica asturiana es más ligero, más barato y reduce además el esfuerzo del ciclista en entornos urbanos.
El proyecto es fruto de un trabajo comenzado hace ya dos años por varios profesores del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica, de Computadores y Sistemas y del Departamento de Construcción e Ingeniería de Fabricación de la Universidad de Oviedo. Participan también investigadores de la Universidad de Nottingham y del Politécnico de Milán, en el Reino Unido e Italia, respectivamente.
Pablo García Fernández, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Computadoras y Sistemas, y Álvaro Noriega González, del Departamento de Construcción e Ingeniería de Fabricación, recuerdan que el uso de la bicicleta como solución de transporte urbano sostenido y saludable está cada vez más extendido y está siendo fomentado por ayuntamiento de diferentes ciudades de España y Europa. La utilización de estos vehículos de dos ruedas conlleva, sin embargo, algunos inconvenientes para el propio usuario y para el resto de los medios de transporte que comparten las vías. Las bicicletas circulan más lentas que los coches, más aún en las cuestas, y plantean problemas de aceleración a la salida de los semáforos.
Estos inconvenientes están siendo solucionados, aunque solo en parte, por las bicicletas de asistencia eléctrica al pedaleo. Sin embargo, estos vehículos también plantean algunas dificultades técnicas. Requieren de una recarga lenta de baterías, necesitan una red de suministro compleja y ofrecen un peso elevado y un coste económico alto.
El proyecto que desarrolla ahora la Universidad a través del Instituto Universitario de Tecnología Industrial de Asturias (IUTA) acaba con todos estos inconvenientes. Así, el prototipo de transmisión es exclusivamente eléctrico, sin cadena, y sustituye las baterías por supercondensadores, con lo que las necesidades de almacenamiento de energía se reducen.
La propuesta de los investigadores de la institución académica, según Pablo García Fernández y Álvaro Noriega González, ofrece múltiples ventajas sobre las bicicletas eléctricas convencionales, actualmente disponibles en el mercado.
► Reducción del peso en un 25%.
► Reducción del coste en un 30%.
► Reducción del mantenimiento mecánico al no requerir de transmisión mediante cadena.
► Pedaleo asistido que permite reducir el esfuerzo del ciclista hasta un 25%.
► Reducción del coste de los sistemas de recarga hasta un 50%.
► Disminución del tiempo máximo de carga hasta una duración total de un minuto.
Hasta ahora, según comentan los investigadores principales del proyecto, se ha diseñado un primer prototipo del sistema de generación eléctrica, de la electrónica de potencia, se ha realizado una campaña de medidas para poder realizar el correcto dimensionado del sistema de gestión de la energía y se ha construido un primer prototipo para la integración de todos los elementos, así como un banco de pruebas.
Quedan pendientes las tareas de test del sistema de conversión de energía eléctrica así como su integración en la estructura de la bicicleta. Además, se realizará el test y la validación de la bicicleta en un entorno de laboratorio utilizando datos reales proporcionados por los usuarios de bicicletas urbanas. Posteriormente, se llevará a cabo también una prueba en un entorno real por múltiples ciclistas. Todos los esfuerzos realizados se han desarrollado en el ámbito de trabajos de fin de carrera, de grado o de máster universitario así como de diversas becas de colaboración. Se estima un tiempo de un año para la validación completa del sistema.
Los investigadores indican que colaboran en esta iniciativa el Ayuntamiento de Gijón, en el área de Movilidad Sostenible, y la empresa MMR Bikes, con sede en Avilés, dedicada al diseño, montaje, distribución y comercialización de bicicletas.
Los posibles beneficiarios del proyecto van desde los usuarios hasta la empresa que participa en su realización pasando por las diferentes ciudades que ofertan servicios de uso de bicicletas, que podrían facilitar los vehículos con una reducción significativa de costes.
El objetivo final del proyecto es mucho más ambicioso ya que pretende dotar en un futuro a las ciudades en general, y a Gijón en particular, de un servicio de alquiler de bicicletas eléctricas para fomentar el uso de este sistema de transporte urbano. En comparación con los modelos de otras ciudades, la propuesta de la Universidad permitirá un ahorro de costes, con estaciones de recarga más sencillas y tiempos más cortos. Además, proporcionará una experiencia diferente de pedaleo, al eliminar las restricciones mecánicas que supone el tener una cadena. Así, la relación de cambios podrá ser variada al antojo del ciclista sin estar sujeto a un conjunto de marchas discreto. .
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El cambio climático es un lastre para la sociedad, la economía y el planeta. Frente al récord del calentamiento global Greenpeace propone que España sea ejemplo para Europa frente al cambio climático.
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La Agencia Nacional de Océanos y Atmósfera de EE.UU. (NOAA por sus siglas en inglés) ha publicado su informe anual 'El Estado del clima', en el que verifica que el año 2015 batió un nuevo récord en emisiones de gases de efecto invernadero e incremento global de las temperaturas desde que se tienen registros y que 2016 va por el mismo camino.
“Resulta preocupante pensar que estas noticias sobre el mal estado del clima, los impactos y el aumento de las temperaturas son ya tan frecuentes que parecen ser ”la normalidad“. Pero en realidad lo que están anunciando estos datos supone ni más ni menos que haya más injusticia social, inestabilidad, hambre, plagas, pérdida de biodiversidad, inseguridad humana, enfermedades, pérdida de hogares…”, ha explicado Tatiana Nuño, responsable de la campaña de Energía y Cambio Climático de Greenpeace.
El informe, realizado por más de 450 científicos, destaca además que en 2015 la temperatura de la superficie del océano ha alcanzado su mayor registro, el nivel del mar ha seguido aumentando, los ciclones tropicales fueron mucho más numerosos y el Ártico continúa calentándose y perdiendo su extensión de hielo. Frente a estos nuevos datos Greenpeace exige una vez más que se aborde de forma urgente y desde todos los países este problema.
En España Greenpeace pide que se aproveche este año de negociaciones políticas para salir reforzados de los debates y reflexiones de los diferentes grupos políticos con una propuesta que ponga por encima de todo la seguridad de las personas, la salud y el medio ambiente. Y reclama que se asegure el cumplimiento del Acuerdo Internacional del clima que se asumió en París el pasado diciembre.
“La situación alcanzada tiene consecuencias muy graves para nuestra sociedad, la economía y nuestro planeta, que requieren ser abordadas con un profundo cambio de mentalidad. Cualquier política y pacto de Estado tendría que incluir en sus pilares fundamentales el enfoque de garantizar que reducimos las emisiones de gases de efecto invernadero a cero y que las temperaturas no aumentarán nunca más de 1,5ºC”, ha comentado Nuño.
La organización ecologista asegura que España podría estar a la vanguardia de la reducción de emisiones, ya que es el momento de definir unos objetivos climáticos y energéticos sólidos para el corto plazo y asegurar que en el año 2050 las emisiones sean nulas. Greenpeace llama a dejar de subvencionar los combustibles fósiles, dejar de traer toneladas de carbón de Colombia, gas de Argelia y petróleo de Nigeria y centrarse en conseguir un futuro basado al 100% en las energías renovables, como explican en sus informes de revolución energética.
España es un diamante en bruto para las energías renovables y tiene capacidad para ser un ejemplo de inspiración y de cómo hacer las cosas en Europa y así curar su deuda como el país más incumplidor de la primera etapa del Protolo de Kioto y evitar su responsabilidad contaminando a sus vecinos europeos con el carbón que usa. Por ello Greenpeace propone una fecha de cierre para las térmicas no más tarde del año 2025, como ya han hecho otros países de la UE..
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Hoy es el Día de la Sobrecapacidad de la Tierra, la fecha que marca el punto de inflexión entre lo que consumimos y lo que es capaz de regenerar el Planeta cada año, según datos de la Global Footprint Network (GFN), la organización socia de WWF en el análisis de la huella ecológica.
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Hoy entramos en déficit ecológico por nuestro consumo desmedido, ya que la humanidad necesitaría 1,6 planetas para satisfacer su demanda de recursos naturales. España contribuye a este superávit negativo, al consumir casi el triple de lo que nuestro país es capaz de regenerar.
El Día de la Sobrecapacidad de la Tierra, que este año es el 8 de agosto, marca la fecha en la que la demanda anual de recursos naturales de la población mundial excede lo que la tierra puede regenerar en ese año. Este “déficit ecológico” se debe a que emitimos más dióxido de carbono a la atmósfera de lo que los océanos y bosques pueden absorber y a que agotamos las pesquerías y talamos los bosques más rápido de lo que se pueden regenerar y mantener.
WWF denuncia que las emisiones de CO2 son el causante más importante del exceso ecológico, con una huella de carbono que representa el 60% de la demanda mundial sobre la naturaleza, que es lo que conocemos como huella ecológica. Según Mar Asunción, Responsable del Programa de Clima y Energía de WWF España: ‘Si queremos cumplir los objetivos establecidos por el Acuerdo de París adoptado por casi 200 países en diciembre de 2015, la huella de carbono tendrá que reducirse hasta cero en 2050’. Y añade: ‘Para conseguirlo, es urgente un cambio en nuestra forma de vida’.
‘Este nuevo modelo tiene muchas ventajas, pero también requiere un esfuerzo’, afirma Mathis Wackernagel, cofundador y director de la Global Footprint Network. “La buena noticia es que es posible con la tecnología actual y tiene más beneficios que costes, ya que se potenciarán sectores emergentes como las energías renovables, al tiempo que se reducen los riesgos y costes asociados con el impacto del cambio climático. El único recurso que todavía necesitamos potenciar es la voluntad política.”
Afortunadamente, algunos países están aceptando el desafío. Por ejemplo, Costa Rica generó el 97% de su electricidad de fuentes renovables durante los tres primeros meses de 2016. Portugal, Alemania y Gran Bretaña también demostraron niveles revolucionarios de capacidad de energía renovable de este año: el 100% de su demanda de electricidad se cubrió con energías renovables durante varios minutos o, en el caso de Portugal, durante varios días. En China, por su parte, el Gobierno ha esbozado un plan para reducir el consumo de carne de sus ciudadanos en un 50%, lo que reducirá las emisiones de dióxido de carbono equivalentes de la industria ganadera de China en mil millones de toneladas en 2030.
A medida que la población mundial ha crecido y se ha incrementado el consumo - en particular con respecto a las emisiones de carbono – el Día de la Sobrecapacidad de la Tierra se ha ido adelantando desde finales de septiembre en el 2000 al 8 de agosto de este año. Como nota positiva, la tasa de adelanto del Día de la Sobrecapacidad de la Tierra se ha reducido: si a principios de 1970 se adelantaba 3 días cada año, en los últimos 5 años sólo se adelanta un día..
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