Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico de Tláhuac
Sánchez Carrillo Miguel Ángel
Nc: 16106713
1S3
Ingeniería en sistemas computacionales
Fundamentos de investigación
Prof: Juan Miguel Martínes Ayala
sábado, 15 de octubre de 2016
5.Análisis de investigacion
Investigacion
Modelos
computacionales para propiciar energías limpias
Setenta años después de que el ingeniero inglés Francis Thomas Bacon
ingresara al King’s London College, en Inglaterra, para trabajar en las
llamadas celdas de combustible, un mexicano que hoy forma parte del Instituto
de Física ingresó a la misma institución.
En el 2013, Lauro Paz Olvier Borbón llegó al King's London para realizar
estudios computacionales de celdas de combustible, las cuales generan
electricidad con una producción prácticamente nula de residuos contaminantes,
siendo buenas competidoras en la carrera por lograr energías limpias.
El resultado de ese trabajo se publicó recientemente en en la revista
ACS Catalysis, con un artículo que escribió el investigador mexicano junto con
sus colegas Francesca Baletto y Gian Asara, del King’s College London,
titulado: "Get in Touch and Keep in Contact: Interface Effect on the
Oxygen Reduction Reaction (ORR) Activity for Supported PtNi
Nanoparticles".
Durante su última estancia posdoctoral en el King’s London College,
antes de volar a México e iniciar como investigador en el Instituto de Física,
Lauro Oliver se planteó el objetivo de hacer un modelo computacional realista
de nano-partículas de platino (Pt) en aleación con níquel (Ni), soportadas
sobre un substrato. Su objetivo era entender la química de la nano-aleación,
particularmente su reactividad, en uno de los primeros pasos en la reducción de
oxígeno molecular, que es en sí el proceso de adsorción del O2.
En el artículo, reporta justamente sus cálculos computacionales para el
análisis de los sitios de absorción de la molécula de oxígeno (O2) en
nano-partículas bimetálicas de platino-níquel (Pt/Ni) menores a 2 nanómetros
(nm).
Las estructuras empleadas en sus cálculos corresponden a modelos
geométricos de las nano-partículas sintetizadas experimentalmente para su uso
en celdas de combustible, aunque a tamaños menores debido a limitantes
computacionales.
Las celdas de combustible constan de dos electrodos, uno negativo
(ánodo) - donde ocurre la disociación de hidrógeno (H2) molecular - y uno positivo
(cátodo) - donde se lleva a cabo la reducción de oxígeno (O2) molecular - ambos
se encuentran sumergidos en un electrolito, quien lleva eléctricamente a las
partículas cargadas de un electrodo a otro. Dentro del mismo, se encuentra un
catalizador - generalmente - a base de platino puro (Pt), que acelera ambas
reacciones en los electrodos.
“La idea a largo plazo es tener una aleación de platino con otro metal,
más barato”, en este caso el níquel (Ni), y que esta aleación “tenga las
mismas, o mejores, propiedades que el catalizador de platino (Pt) puro”.
De acuerdo con el investigador, el entender este tipo de
nano-catalizadores bimetálicos conllevaría a “mejorar las reacciones de
interacción entre el catalizador y el oxígeno, y a su vez, propiciar un
incremento en la producción de estas celdas de combustible debido a una
reducción en costos pues es posible tener una menor concentración de platino en
la celda”, dice a Noticias IFUNAM el investigador Lauro Oliver.
Por esto, Oliver se ha concentrado en crear modelos realistas por
computadora de nano-partículas de Pt-Ni soportadas que ya se han usado
experimentalmente en la manufactura de las celdas de combustible. “Nos
enfocamos en diseñar una nano-partícula modelo para estudiar los posibles
sitios para la absorción de oxígeno”, explica Oliver.
El tamaño sí importa
Las celdas de combustible transforman la energía química, liberada
durante la reacción electroquímica de hidrógeno y oxígeno, a energía eléctrica.
Es por ello que entender la interacción del oxígeno molecular (O2) con el
catalizador es bastante importante.
Entre otras cosas, la nano-aleación debe ser resistente al entorno
corrosivo de las condiciones de reacción de la celda de combustible. “En
nuestro caso, tratar de simular el ambiente de la celda de combustible es
bastante complejo aún, y una de nuestras limitantes actuales es el tener
modelos computacionales de nano-partículas tan grandes como las sintetizadas
experimentalmente (alrededor de 10 nm) y que aún puedan ser tratadas con
métodos mecánico-cuánticos como los que empleamos”, señala Oliver.
En sus resultados, Lauro Oliver y sus colegas observan que existe una
relación muy fuerte entre el tamaño de la nano-partícula de platino/níquel y
las energías de adsorción para la molécula de oxígeno. Los resultados muestran
que para tamaños menores a los 50 átomos, las nano-partículas son muy
reactivas, lo que quiere decir que cuando llega el oxígeno pueden ocurrir dos
cosas: o se pega muy fuerte o se disocia (se parte en 2 átomos de oxígeno).
Sin embargo, ninguna de estas dos situaciones es deseable, y lo que se
busca es tener una energía de adsorción de O2 en las nano-partículas de Pt-Ni
que no sea ni muy fuerte ni muy débil. Esta energía de adsorción impacta
directamente en la barrera de disociación de la molécula de O2, así como en
pasos subsecuentes de la reacción, de modo que el catalizador pierda eficiencia
hasta dejar de funcionar.
... Sabiéndolo acomodar
En sus modelos, Lauro Oliver eligió dos maneras diferentes de acomodar
los átomos de platino y níquel, al momento de formar las nano-partículas Pt-Ni
modelo: un cubo-octaedro con 86 átomos y un octaedro truncado de 82 átomos,
como se aprecia en la imagen:
En sus modelos, empleó un centro hecho a base de níquel y una capa de
platino. Esto hace que los tamaños resultantes de las nano-partículas simuladas
sean del orden de 1.5 nm, mientras que, refiere el investigador, “las
reportadas como más adecuadas en su uso experimentalmente son las del orden de
6 o 7 nanómetros”.
A diferencia de otras investigaciones sobre celdas de combustible,
Oliver colocó sus nano-partículas modelo en un soporte de óxido de magnesio
(MgO). Este material fue elegido ya que es posible tratarlo de una manera
relativamente fácil en el modelo, además de que no presenta ningún
comportamiento magnético que pudiera complicar aún más cálculos del modelo
computacional. Sin embargo, “curiosamente, encontramos que cuando pusimos unos
átomos de níquel en contacto con el sustrato del óxido de magnesio, teníamos
una pequeña reducción en las energías de adsorción para O2 en todos los sitios
de adsorción de estas nano-partículas de platino/níquel”.
En el futuro, el trabajo de Oliver puede contribuir a mejorar el
entendimiento de las propiedades físico-químicas de los catalizadores metálicos
empleados en nuevas celdas de combustible no contaminantes y que su misma
elaboración sea lo suficientemente accesible. Esto permitiría su uso masivo en
sistemas de generación de energía eléctrica en sistemas de transportación,
tanto privado, público o comercial.
Análisis de la investigación.
Marco Teórico
Análisis Crítico del artículo de investigación:
Comprender las reacción de diferentes aleaciones del platino y entender
la química de la nano-aleación, particularmente su reactividad, en uno de los
primeros pasos en la reducción de oxígeno molecular, que es en sí el proceso de
adsorción del O2.
Referencia:
Problema de investigación:
¿De que manera afecta las aleaciones de platino en el proceso de adsorción del oxigeno y la aplicación para generar energía limpia?
La hipótesis, metas y objetivos del artículo de investigación
Hipótesis; Mejorar la interacción entre el
catalizador y el oxígeno, y a su vez, propiciar un incremento en la producción
de estas celdas de combustible debido a tener una menor concentración de
platino en la celda.
Objetivos; Entender la química de la
nano-aleación, particularmente su reactividad, en uno de los primeros pasos en
la reducción de oxígeno molecular, que es en sí el proceso de adsorción del O2.
Meta: Generar energía limpia y barata.
Métodos y procedimientos del estudio ,objeto de estudio
e instrumentos de estudio.
Métodos aplicados para la investigación;
Método experimento, En la cual se experimenta con las aleaciones de los
metales con el platino en la absorción de oxigeno de forma controlada virtual
Métodos mecánico-cuánticos: Aplicado en el uso de los átomos de los
elementos de un nivel energético respecto del núcleo
Método comparativo.En la cual se compara la efectividad de diferentes
aleaciones con del platino para verificar cual es mejor para la absorción de
oxigeno.
Instrumentos de estudio. Computadora para
visualización de forma simulada.
Objeto de estudio. Platino ,varios metales, celdas
de combustible.
Procedimiento de estudio: Crear modelos realistas por computadora
de nano-partículas de Pt-Ni que en centro hecho a base de níquel y una capa de
platino
Observando que existe una relación muy fuerte entre el tamaño de la
nano-partícula de platino/níquel y las energías de adsorción para la molécula
de oxígeno.
Y creando otro modelo utilizando un soporte de óxido de magnesio
(MgO).Encontramos que cuando pusieron unos átomos de níquel en contacto con el
sustrato del óxido de magnesio, teníamos una pequeña reducción en las energías
de adsorción para O2 en todos los sitios de adsorción de estas nano-partículas
de platino/níquel”.
Recomendaciones del estudio:
Probar con diferente combinaciones con el níquel y otros metales
para probar la efectividad de absorción del oxigeno.
Probar fabricar un catalizador de con las nano-particular de
níquel y platino en un ambiente normal para ver su comportamiento en un
uso común.
Conclusion:
Con la de los catalizadores metálicos empleados en nuevas celdas de
combustible no contaminantes y que su misma elaboración sea lo suficientemente
accesible. Esto permitiría su uso masivo en sistemas de generación de energía eléctrica
en sistemas de transportación, tanto privado, público o comercial
viernes, 14 de octubre de 2016
4. Como se da el conocimiento
El conocimiento se adquiere del as experiencias que se vive a través de los problemas que surgen. y o intercambio comunicación con otros de problemas.
Otra forma es con el interacción del objeto o fenómeno de forma repetitiva o por interés mutuo a un objeto.
Otra forma es con el interacción del objeto o fenómeno de forma repetitiva o por interés mutuo a un objeto.
3. Investigacion, Realidad y Conocimiento
La investigación.
Desde el punto de vista de su etimología, investigar proviene del latín in (en) y vestigare (hallar, inquirir, indagar, seguir vestigios) lo que conduce al concepto más elemental de descubrir o averiguar alguna cosa, seguir la huella de algo, explorar.
El ser humano tiene una tendencia natural a buscar el sentido de las cosas, desde muy niño, pregunta al adulto; y ya joven, se sigue maravillando. De esto se deduce que existen diversos tipos de investigaciones, desde las más elementales y cotidianas por las cuales se busca ampliar el horizonte de los objetos conocidos, hasta la investigación científica con características propias de eficacia superior.
Según Vyhmeister (1989) investigar es la búsqueda de la verdad--toda la verdad de Dios, porque Dios es verdad y toda la verdad procede de él, sea ésta histórica, científica o teológica. Dios es la verdad última, los seres humanos, por su parte, son limitados y finitos, por lo que, nuestras conclusiones respecto a la verdad no pueden ser consideradas como finales o definitivas. Lo que hoy es verdad, mañana puede cambiar como resultado de un nuevo descubrimiento. Esto conduce al reconocimiento de la necesidad de mantenerse humilde y aceptar que siempre habrá algo nuevo que aprender.
Realidad
La realidad no es lo que se nos aparece a primera vista, sino también lo que razonamos según el conocimiento que tengamos:
Establecer relaciones de inferencia entre lo dado, lo que reciben los sentidos y lo conocido como real (la elaboración del pensamiento) Lo que se denomina usualmente realidad está 'teñido' de subjetividad, y limitado a los medios de observación que el sujeto posee en su época.
Conocimiento.
Referencias:
2.Clasificación de las ciencias
La ciencia abarca una inmensa cantidad de conocimiento especializado , por lo cual es necesario clasificara, de lo contrario sería muy difícil encontrar conocimiento sobre algún tema específico.
En las últimas décadas se ha impuesto la clasificación que divide a las ciencias en formales y fácticas.
En las últimas décadas se ha impuesto la clasificación que divide a las ciencias en formales y fácticas.
Se trata de una clasificación útil para los intereses actuales de la epistemología y de la metodología y coincidente con más de un criterio sobre el que puede fundarse la clasificación: el método empleado, el tipo de entidades y el tipo de enunciados propios de cada uno de estos dos grupos de ciencias.
La lógica y las matemáticas, con sus distintas ramas como la geometría, el álgebra y la aritmética, constituyen las ciencias formales. Las restantes, como la biología, la física, la psicología y la economía son ciencias fácticas.
Las diferentes ramas de la ciencia se clasifican de la siguiente forma.
Las ciencias formales
Las ciencias formales se caracterizan por no ser empíricas, es decir, porque no hacen referencia a ningún dominio específico de la realidad natural o social. Las entidades objeto de las ciencias formales son ideales: números, figuras geométricas, cuerpos poliédricos, etc. Los enunciados de las ciencias formales son analíticos, su verdad o falsedad no depende de la correspondencia con la realidad empírica sino de la coherencia o no de los componentes internos de sus enunciados. Se dice también que son enunciados necesarios, a diferencia de los enunciados contingentes que corresponden a las afirmaciones empíricas.Los lenguajes de estas ciencias son sólo sistemas sintácticos, es decir, lenguajes formales artificiales.
El método que emplean la lógica y la matemática es la deducción. A partir de determinados enunciados se van derivando otros mediante reglas lógicas. Si los enunciados que se toman como punto de partida son verdaderos, y si se han aplicado correctamente las reglas lógicas, se obtendrán conclusiones verdaderas.
Las ciencias fácticas.
Las disciplinas que integran estas ciencias se caracterizan porque recortan como tema de estudio determinado campo de la realidad empírica. Así la física, la biología, la química y la economía tienen sus temáticas propias y recortan determinados fenómenos como sus campos de estudio.
El rasgo principal que diferencia a las ciencias fácticas de las formales es el siguiente: debido a que refieren a aspectos de la realidad empírica tienen que contrastar sus afirmaciones con esa realidad, deben poner a prueba la verdad o falsedad de sus enunciados, confrontándolos con los hechos de la experiencia sensible. Son contingentes, es decir no son necesariamente verdaderos ni necesariamente falsos sino que pueden ser tanto verdaderos como falsos. El criterio para establecer esa verdad o esa falsedad es la correspondencia o no con la realidad empírica.
Pero las ciencias fácticas utilizan también enunciados de las ciencias formales como procedimientos auxiliares (por ejemplo, la física necesita de las matemáticas).
Los entes con que trabajan las ciencias fácticas como objeto de estudio son los hechos de la experiencia, son entidades materiales del mundo natural o social.
Y finalmente, los métodos que utilizan las ciencias fácticas son: el método hipotético-deductivo y el método inductivo (en sus distintas variantes)
Referencias:
mariangd. (20 de April de 2012). IPC-UBAXXI. Obtenido de La Clasificacion de las Ciencias: http://ipcuba21.blogspot.mx/2012/04/la-clasificacion-de-las-ciencias.html?view=classic
cienciaparati.com. (s.f.). Obtenido de Clasificación de la ciencia: http://cienciaparati.com/material-teorico/ciencia/clasificacion-de-la-ciencia/
La lógica y las matemáticas, con sus distintas ramas como la geometría, el álgebra y la aritmética, constituyen las ciencias formales. Las restantes, como la biología, la física, la psicología y la economía son ciencias fácticas.
Las diferentes ramas de la ciencia se clasifican de la siguiente forma.
Las ciencias formales se caracterizan por no ser empíricas, es decir, porque no hacen referencia a ningún dominio específico de la realidad natural o social. Las entidades objeto de las ciencias formales son ideales: números, figuras geométricas, cuerpos poliédricos, etc. Los enunciados de las ciencias formales son analíticos, su verdad o falsedad no depende de la correspondencia con la realidad empírica sino de la coherencia o no de los componentes internos de sus enunciados. Se dice también que son enunciados necesarios, a diferencia de los enunciados contingentes que corresponden a las afirmaciones empíricas.Los lenguajes de estas ciencias son sólo sistemas sintácticos, es decir, lenguajes formales artificiales.
El método que emplean la lógica y la matemática es la deducción. A partir de determinados enunciados se van derivando otros mediante reglas lógicas. Si los enunciados que se toman como punto de partida son verdaderos, y si se han aplicado correctamente las reglas lógicas, se obtendrán conclusiones verdaderas.
Las ciencias fácticas.
Las disciplinas que integran estas ciencias se caracterizan porque recortan como tema de estudio determinado campo de la realidad empírica. Así la física, la biología, la química y la economía tienen sus temáticas propias y recortan determinados fenómenos como sus campos de estudio.
El rasgo principal que diferencia a las ciencias fácticas de las formales es el siguiente: debido a que refieren a aspectos de la realidad empírica tienen que contrastar sus afirmaciones con esa realidad, deben poner a prueba la verdad o falsedad de sus enunciados, confrontándolos con los hechos de la experiencia sensible. Son contingentes, es decir no son necesariamente verdaderos ni necesariamente falsos sino que pueden ser tanto verdaderos como falsos. El criterio para establecer esa verdad o esa falsedad es la correspondencia o no con la realidad empírica.
Pero las ciencias fácticas utilizan también enunciados de las ciencias formales como procedimientos auxiliares (por ejemplo, la física necesita de las matemáticas).
Los entes con que trabajan las ciencias fácticas como objeto de estudio son los hechos de la experiencia, son entidades materiales del mundo natural o social.
Y finalmente, los métodos que utilizan las ciencias fácticas son: el método hipotético-deductivo y el método inductivo (en sus distintas variantes)
mariangd. (20 de April de 2012). IPC-UBAXXI. Obtenido de La Clasificacion de las Ciencias: http://ipcuba21.blogspot.mx/2012/04/la-clasificacion-de-las-ciencias.html?view=classic
1.Tipos de conocimientos y tabla comparativa
¿Que es el conocimiento?
El conocimiento es, en forma simplificada, el resultado del proceso de aprendizaje.
Elementos del conocimiento
Sujeto que conoce.
Elemento que se conoce.
El proceso de conocer.
Resultado de la extracción de información
Tipos de conocimientos
Conocimiento científico. El conocimiento científico se basa en la observación sistemática de la realidad en su medición, en el análisis de sus propiedades y características, en la elaboración de hipótesis y su comprobación; en la formulación de alternativas de acción o respuestas. El conocimiento científico es un conocimiento más acabado, más profundo, que se dirige al estudio de la esencia de la realidad, utilizando para ello métodos propios de la actividad científica.El conocimiento científico se apoya de la investigación, analizar, buscar una explicación factible, reconocer y recorrer un camino para llegar a largas conclusiones.
Ejemplos:
- Observar detalladamente un fenómeno, generar una teoría y buscar una explicación mediante un análisis.
- Poner a prueba esa teoría y comprobar los resultados.
- La tierra gira en torno al sol
- Los antibióticos atacan efectivamente las enfermedades
El conocimiento empírico. Se refiere al saber que se adquiere por medio de la experiencia, percepción, repetición o investigación. Este tipo de saber se interesa por lo que existe y sucede, no se interesa en lo abstracto. Es la experiencia que se tiene del medio natural, se produce a través de nuestros sentidos y de la manera en cómo se percibe la realidad.
Ejemplos
- A este tipo de conocimiento corresponderían los siguientes ejemplos:
- Aprender a escribir.
- El conocimiento de idiomas solo es posible si se los practica de manera escrita y además si se escucha a personas hablando.
- Reconocer el color de las cosas. Es por medio de la experiencia y aprendizaje inconsciente que nos han inculcado nuestros padres.
- Aprender a caminar o andar en bicicleta, manejar un vehículo, etc.
Ejemplos
- Todos somos filósofos en alguna parte de nuestras vidas, en cierto momento, desde escribir una carta de amor, una canción; hasta una larga reseña de lo que es la vida.
- El pensamiento filosófico no se limita a opiniones ni argumentos comprobables o sometidos a un análisis metodológico
Ejemplos
- El inicio de la vida con Adán y Eva
- Religiosamente, Jesucristo es un ser que fue enviado por el espíritu santo a la tierra; filosófica mente es un ser humano que fue muy humilde y sabio.
- Dios creó el universo en 7 días. Básicamente creer en lo que la biblia dice.
- Los rituales que se presentan en diversas culturas y tienen en cuenta un ente más allá de todo.
Conocimiento intuitivo. Es aquel conocimiento que utilizamos en nuestra vida cotidiana y nos permite acceder al mundo que nos rodea, de forma inmediata a través de la experiencia, ordenando en hechos particulares, es decir, tratando de relacionarla con algún evento o experiencia que hallamos vivido y se relacione con lo que estamos apreciando.
Es un conocimiento que se adquiere sin la necesidad de emplear un análisis o un razonamiento anterior.
Ejemplos
Ejemplos
Saber cuándo una persona está feliz.
Saber cuándo una persona esta triste.
En general, saber cuándo una persona presenta diversos estados de ánimo (soledad, nerviosismo, llorando, felicidad, agrado, desprecio, necesidad de amor, etc.).
Las estaciones del año.
Saber cuándo una persona esta triste.
En general, saber cuándo una persona presenta diversos estados de ánimo (soledad, nerviosismo, llorando, felicidad, agrado, desprecio, necesidad de amor, etc.).
Las estaciones del año.
Tabla comparativa
Tipo de conocimiento
|
Características
|
Competencias que permite
desarrollar
|
Conocimiento intuitivo
|
|
|
Conocimiento religioso
|
|
Permite cuestionar y distinguir los
hechos comprobables de aquellos que no los son, así como evaluar determinadas
prácticas que se basan en creencias.
|
Conocimiento empírico
|
|
|
Conocimiento científico
|
|
|
Zepeda Rojas Roberto Carlos. (2015, septiembre 4). Conocimientos intuitivo, religioso, empírico, filosófico y científico. Definición, características y relevancia. Recuperado de http://www.gestiopolis.com/conocimientos-intuitivo-religioso-empirico-filosofico-y-cientifico-definicion-caracteristicas-y-relevancia/
Suscribirse a:
Entradas (Atom)