REVISTA SILICIO NRO 1

Ingeniería Biomédica y
Ingeniería Biomédica y
Electromedicina
Ingeniería Biomédica y
Tecnologías de la Información
y Telecomunicaciones
Ingeniería de Instrumentación
y Control
Ingeniería Eléctrica
Nuevos Materiales
Circuito Abierto
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CONTENIDO
INGENIERÍA BIOMÉDICA Y
ELECTROMEDICINA
Pág. 3
TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
Pág. 12
TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
Pág. 20
INGENIERÍA DE
INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
Pág. 27
INGENIERÍA
ELECTRÍCA Pág. 36
NUEVOS MATERIALES
Pág. 39
CIRCUITO ABIERTO Pág. 48
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

Volumen I, No. 1 Año 2014
Silicio El mundo de la ingeniería electrónica
y afines, tiene el propósito de divulgar información
técnica en el campo de la electrónica y
áreas relacionadas; como son los desarrollos
de control, el procesamiento digital de imágenes,
la ingeniería eléctrica, las tecnologías de
la información y las comunicaciones, así como
temas gerenciales, artículos de opinión y crítica
con contenido de actualidad o que contengan
aportes intelectuales al medio social.
Director
Ingeniero Hernán Pizarro Díaz
Comité Editorial
Ingeniero Hernán Pizarro D.
Ingeniero Nelson Londoño O.
Ingeniero Gregorio Antonio Colorado
Ingeniero Nelson Rúa Ceballos
Comité Académico
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Ingeniero Carlos Arturo Castaño
Ingeniera Luz Marina Muñoz
Contacto y comunicaciones corporativas
Administradora Berenice Cuartas Blandón
Corrector
Ingeniero Jairo García
JUNTA DIRECTIVA DE INELDUA
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Personería Jurídica # 27378
La responsabilidad sobre el contenido de los
artículos, especialmente en lo referente a la
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las opiniones expresadas en esta publicación
corresponde exclusivamente a sus autores.
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El Mundo de la Ingeniería Electrónica

EDITORIAL
PANORÁMICA DEL SECTOR ETI. OPORTUNIDADES Y AMENAZAS
Desde la Junta Directiva de la Asociación de Ingenieros
Electrónicos de la U. de A. queremos
plantear una panorámica general del sector de la
Electrónica, las Telecomunicaciones y la Informática
-ETI-, para tener una visión de conjunto sobre
los temas de interés para ingenieros, empresarios
e instituciones universitarias del sector.
Esbozamos aquí, simplemente, un inventario de
temas sobre los cuales valdrá la pena realizar
sendos análisis de su estado actual y de sus
perspectivas, con el propósito de identificar las
amenazas, pero también las oportunidades que
entrañan. Son ellos:
La globalización económica como tendencia
mundial creciente.
El acuerdo general sobre el comercio de
servicios y su incidencia sobre las telecomunicaciones.
Las TIC como motor de la globalización y
paradigma emergente de la revolución informacional.
La nueva economía: De la economía informacional
a la economía del conocimiento.
¿Nos encontramos ya en las denominadas
Sociedad de la Información y Sociedad del
Conocimiento?
Estrechar la brecha digital y consolidar al
nuevo ciudadano digital.
Impactos del TLC firmado por Colombia con
EE. UU. sobre las empresas y los profesionales
del sector ETI.
La proliferación de TLC con otras naciones
(Chile, Unión Europea, Turquía, Corea,
etc.): ¿Buenos para quién? ¿Malos para
quién?
El programa ETI de Colciencias. Los proyectos
que se deben aprovechar para el
desarrollo del país.
Ley de Regalías (Ley 1530 de 2012).
¿Cómo aprovecharla para desarrollar proyectos
y consolidar negocios en el sector
ETI?
Análisis de los Documentos CONPES que
favorecen el desarrollo del sector ETI.
Ley de TIC (Ley 1341 de 2009) y sus implicaciones
en materia de tecnologías de la
información y las comunicaciones.
Organizaciones que favorecen proyectos de
I + D + i en el sector ETI: Colciencias, Ruta
N, CTA y Programa Vive Digital, entre
otros.
Las Universidades y los TLC. ¿Se prepararon?,
¿Se están preparando?, ¿Cómo enfrentarán
la oferta educativa de las corporaciones
educativas extranjeras?
Las empresas y los TLC. ¿Se prepararon?,
¿Se están preparando?, o ¿Estamos como
en los viejos tiempos del inicio de la apertura
económica?
Medellín, la ciudad de la innovación:
¿Realidad o maquillaje?. ETI para la innovación.
¿Estamos desarrollando capacidades tecnológicas
y de innovación o estamos matando
la innovación?
Medellín, la ciudad más educada: ¿Lo es?,
¿Cómo estamos en indicadores de educación?
El cambio de vocación de la ciudad: de la
industrialización a los servicios. ¿Sí está
ocurriendo? , ¿Cómo se está apalancando?
La industria electrónica colombiana:
¿Existe?
Las industrias informática y del software en
Colombia: Tras los pasos de India, India et
al.
El cambio como única constante.
¿Propiciamos el cambio o sufrimos de parálisis
paralítica paradigmática?
El papel de los gremios y de las asociaciones
de profesionales en el desarrollo del
sector ETI.
Son muchos temas y hay muchos otros, además
de éstos. Cada uno justifica un editorial y, por supuesto,
un artículo completo que analice su naturaleza
y características, y que plantee reflexiones
y pautas para la acción.
Lo importante es tener conciencia de su existencia
y, frente a ellos, que cada ingeniero, empresa
o institución educativa del sector se autoevalúe
con el propósito no sólo de determinar qué fortalezas
y oportunidades puede aprovechar sino
también qué estrategias debe emprender para
superar las amenazas y las debilidades. He aquí
un enorme reto que vale la pena enfrentar.
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El Mundo de la Ingeniería Electrónica

Resumen
BIOMEDICA Y ELECTROMEDICINA
UN ESTUDIO EXPLORATORIO DE INTENSIDAD DE RADIACIÓN DE CAMPOS
ELECTROMAGNÉTICOS (CEM) PROVENIENTES DE EQUIPOS ELÉCTRICOS Y
Nelson Alberto Rua C.
Ingeniero Electrónico de las U. de A.
DEA en Economía de la Innovación, Universidad
del País Vasco-UPV-EHU, España. Candidato
a Doctor en Estudios de Ciencia y
Tecnología y Gestión de la Innovación Tecnológica
UPV-EHU
Miembro actual del Grupo Global Universidad.
Consultor/asesor/capacitador en gestión tecnológica,
gestión del conocimiento, gestión
de la innovación, gestión del capital intelectual
y de la propiedad intelectual, y de
prospectiva tecnológica y organizacional.
El presente artículo corresponde a un estudio
exploratorio básico, ilustrado fotográficamente,
para indagar por los CEM existentes
en un hogar típico, provenientes de fuentes
fijas y móviles, tanto en baja como en alta
frecuencia (Radiofrecuencia), correspondientes
al espectro radioeléctrico de radiaciones
no ionizantes con el propósito de determinar
de manera cuantitativa el riesgo tecnológico
por CEM presente en la mayoría de los hogares.
Palabras claves
Campos electromagnéticos (CEM), polución
electromagnética, riesgo tecnológico.
INGENIERIA INGENIERÍA
BIOMÉDICA Y ELECTROMEDICINA
ELECTRÓNICOS EN EL HOGAR
Abstract
Key words
This article corresponds to a basic exploratory
study to investigate by existing in a typical
home, from EMF sources fixed and mobile,
both in low and high frequency
(Radiofrecuency), corresponding to the spectrum
of non-ionizing radiation for the purpose
of determine quantitatively the technological
risk by CEM present in the majority of households.
Electromagnetic fields (EMF), electromagnetic
pollution, technological risk.
INTRODUCCIÓN
En la naturaleza como en el mundo artificial
existen los campos electromagnéticos y otros
fenómenos asociados como la electrostática,
la magnetostática, la ionización positiva del
aire, los radicales libres, etc. Sin los campos
naturales no sería posible la vida sobre la
Tierra y sin los artificiales no sería posible
concebir la actual civilización.
No obstante, cuando dichos campos y fenómenos
eléctricos o magnéticos asociados
superan ciertos valores máximos permisibles
se convierten en una fuente de contaminación
o polución electromagnética que pueden
representar algún riesgo para la salud humana,
por lo cual es importante saber los niveles
de riesgo tecnológico por CEM a los que
estamos expuestos en nuestra casas, bajo
condiciones normales y en presencia de diversos
tipos de aparatos eléctricos o electrónicos
(electrodomésticos), todo ello para implementar
medidas plausibles de prevención
y control del riesgo por CEM.
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El Mundo de la Ingeniería Electrónica

INGENIERÍA
BIOMÉDICA Y ELECTROMEDICINA
ESTUDIO EXPLORATORIO EN UN HOGAR
CONVENCIONAL
Fig. 2: El televisor apagado no genera radiación
apreciable en el gaussímetro.
Para determinar la existencia e intensidad de
los CEM presentes en un hogar y provenientes
de diferentes fuentes se realizó una breve
inspección con instrumentación de medida
para asegurar una detección objetiva y
cuantitativa de los CEM existentes en un
hogar convencional como producto de diferentes
tipos de electrodomésticos.
Las mediciones mostradas fueron realizadas
con un gaussímetro marca Dr. Gauss, en escala
0-10 mG, fabricado por la empresa
Health Magnetix (USA).
Fig. 3: Obsérvese la alta radiación generada
por el TV una vez se enciende La medición
llega al tope de los 10 mG e intenta salirse
de la escala.
Televisores con pantalla de Tubo de Rayos
Catódicos
Fig. 1: Un televisor a color, marca Phillips,
con pantalla de Tubo de Rayos Catódicos-
TRC-Estas pantallas son del mismo material
de las que utilizaban anteriormente los
computadores (desktops) y de las cuales aún
subsiste un alto número.
Fig. 4: Aquí se aprecia más de cerca la
medición con el Televisor de TRC encendido.
Obsérvese que la escala de medición
está dividida en tres partes: verde (0-2
mG) como zona segura, amarillo (2 a 7
mG) como zona de alerta (ya no es segura)
y roja (7 a 10 mG) como zona de alto
riesgo (zona roja).
El Mundo de la Ingeniería Electrónica
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INGENIERÍA
BIOMÉDICA Y ELECTROMEDICINA
Fig. 5: Sin importar el tipo de imagen en la
pantalla, la medición supera la escala de los
10 mG.
Fig. 6: De nuevo, puede apreciarse más de
cerca la medición del CEM de nivel fuerte.
Obsérvese que intenta salirse de rango en
tanto esté más cerca de la fuente. Si alejamos
el equipo de la fuente, la radiación disminuiría
tal como lo determina la ley de
Coulomb que establece que la intensidad de
campo disminuye con el cuadrado de la distancia
entre las cargas.
Fig. 8: La radiación es aceptable, en tanto
esté por debajo de los 2 mG como puede
observarse. Siempre que la radiación exhiba
una medida de menos de 2 mG se considerará
un valor seguro en tanto la distancia no
supere los 30 cm. entre la fuente y el receptor.
Fig. 9: Aquí puede apreciarse de cerca el
nivel de radiación de la pantalla a pesar de
que el TV se apagó. Lo anterior obedece a
que el televisor queda cargado internamente
y a menos que tenga un sistema de aterrizamiento
o sea aterrizado intencionalmente,
conservará la carga.
Fig. 7: Cuando se apaga el TV queda algo
de radiación residual que aún se puede detectar
El mecanismo o solución más simple
de prevención y control del riesgo frente a
los CEM está dado en función de la distancia
por lo cual alejarse de la fuente es tal vez la
medida más simple a implementar aunque
en ocasiones las condiciones espaciales o
de locación no lo permitan.
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El Mundo de la Ingeniería Electrónica

INGENIERÍA
BIOMÉDICA Y ELECTROMEDICINA
Televisores con pantalla plana de LCD o
Plasma
Fig. 10: Un televisor de pantalla plana de
LCD. Este tipo de pantallas es utilizado también
en los computadores portátiles convencionales
(laptops) y muchos otros dispositivos
electrónicos y de comunicaciones personales
y móviles.
Fig. 13: Al encender el TV de pantalla plana,
el gaussímetro detecta un campo de radiación
en un rango entre 3 y 4 mG a la misma
distancia que en el caso del TV de TRC
(cuya radiación era de 10 o más mG).
Fig. 11: Mientras está apagado, el TV de
pantalla plana no genera radiación por
CEM .
Fig. 14: La intensidad del CEM permanece
invariable para cualquier imagen en pantalla
y a lo largo de toda ella.
Fig. 12: Aquí puede apreciarse el gaussímetro
en 0 mG mientras el TV permanece apagado.
La distancia del medidor a la pantalla
es la misma que en el caso del TV de TRC.
El Mundo de la Ingeniería Electrónica
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INGENIERÍA
BIOMÉDICA Y ELECTROMEDICINA
Fig. 15: Sin importar la imagen, mientras el
TV de pantalla plana (izq.) permanezca encendido,
genera una radiación que, en todo
caso, a la misma distancia siempre será menor
que la del TV de TRC (der.) como puede
observarse en las dos imágenes siguientes.
distancia es nuestro gran aliado. Mientras la
radiación a la altura de la cabeza, respecto
del bombillo ahorrador, no supere los 2 mG,
no representa un riesgo.
Bombillos Incandescentes (60 W)
Fig. 16: Los bombillos incandescentes no
generan radiación apreciable por sí mismos
(es decir, por la radiación luminosa) pero
puede existir algo de radiación en razón de
la corriente eléctrica que lo alimenta cuando
aquellos están encendidos en algunas instalaciones
eléctricas.
FIg. 18: Obsérvese que, respecto de la misma
fuente, el simple alejamiento hace disminuir
el nivel de la intensidad del CEM de una
manera apreciable.
Teléfonos celulares
Fig. 19: Mientras el celular esté prendido,
pero sin hacer o recibir llamadas, el gaussímetro
no detecta radiación apreciable
Bombillos fluorescentes (ahorradores de
energía)
Fig. 17: Los bombillos ahorradores generan,
a la misma distancia que el incandescente,
una radiación alta.
Esta radiación, a la misma distancia del incandescente,
supera el rango de alerta y es
de mayor riesgo, pero ya sabemos que la
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El Mundo de la Ingeniería Electrónica

INGENIERÍA
BIOMÉDICA Y ELECTROMEDICINA
Fig. 20: Aun cuando se encienda la pantalla,
el gaussímetro no detecta radiación
apreciable.
Fig. 23: La radiación va aumentando conforme
el celular va generando la señal de llamada.
Fig. 21: En este momento se ha tecleado un
número al cual se hará una llamada. El gaussímetro
aún no detecta radiación.
Fig. 24: En determinado momento de la generación
de señal, el gaussímetro detecta un
mayor nivel de radiación durante el tiempo
que dura la llamada.
Fig. 22: En el momento en que comienza
a hacerse la llamada, el gaussímetro empieza
a detectar radiación por los CEM
emitidos por el teléfono celular.
Fig. 25: Aquí puede apreciarse más de cerca
la medición de la señal emitida por el celular.
Obsérvese que están en el rango entre 4 y 5
mG.
El Mundo de la Ingeniería Electrónica
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INGENIERÍA
BIOMÉDICA Y ELECTROMEDICINA
El tema de los celulares y el riesgo potencial
que pudiera representar será un tema que se
abordará posteriormente con detalla en un
estudio sobre riesgo por CEM de RF provenientes
de equipos móviles personales.
Nevera (a la altura del congelador)
Fig, 28: En el momento en que se enciende
el horno microondas el gaussímetro detecta
alta radiación (supera el rango de la escala).
En este caso, esta radiación no obedece a
una fuga de microondas sino a los altos voltajes
requeridos internamente para generar ese
tipo de radiación.
Fig. 26: La radiación emitida por la zona
frontal del congelador de una nevera) es alta
como puede apreciarse. Inclusive al eleiminar
los elementos con imán puestos en la
puerta frontal, no desaparece la radiación
Fig. 29: Aun cuando el horno ya haya apagado
la luz del interior, mientras esté activo seguirá
emitiendo alta intensidad como se
muestra en la pantalla del gaussímetro.
Horno microondas
Fig. 27: Mientras el horno microondas (marca
Samsung) esté apagado, el gaussímetro no
detecta radiación apreciable.
Fig. 30: Aquí puede apreciarse la cercanía
del gaussímetro al horno microondas en donde
es claro que la radiación incidente frontal
es alta.
El Mundo de la Ingeniería Electrónica
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INGENIERÍA
BIOMÉDICA Y ELECTROMEDICINA
Qué sigue?
Para investigar más exhaustivamente el tema
en el espacio y con los equipos con los que
se realizó el estudio, se requiere:
-Detectar la existencia de radiaciones en las
demás direcciones, es decir, no sólo las
radiaciones incidentes frontales sino también
las que puedan generarse en los costados,
por encima, por debajo y por detrás del equipo
generador.
-Determinar los niveles de intensidad de radiación
a la misma distancia en cada uno de
los casos y hacer comparativos de emisión
de radiaciones entre equipos (marcas y modelos)
y entre niveles de cada sector medido
en el equipo.
-Verificar la variación de tipo exponencial
(realmente cuadrática) de las intensidades de
campo con la distancia (aplicación de la ley
de Coulomb: la intensidad disminuye con el
cuadrado de la distancia).
-Determinar la distancia segura de cada equipo,
especialmente en cuanto a la radiación
incidente más crítica sobre las personas, teniendo
en cuenta el estándar internacional: 2
mG a 30 cm de distancia.
-Una vez determinada las distancias seguras
alrededor de cada equipo, se pueden levantar,
sobre los croquis o planos de los sitios de
ubicación, los mapas de radiación (mapeo
electromagnético) para visualizar los eventuales
niveles de riesgo por CEM que pudieran
existir en cada espacio en razón de cada
fuente existente identificada (o no identificada
y de la que se presume su existencia).
Conclusiones:
1. En general, todo equipo eléctrico o electrónico
al encenderse emite radiación
apreciable de CEM que no es posible
detectar con nuestros sentidos pero sí
con instrumentación de medida objetiva:
un gaussímetro o un teslámetro, por
ejemplo.
2. Aunque pudieran haber excepciones,
por cuestiones de energización, mientras
un equipo permanezca apagado o
no esté activado, en general no genera
radiación apreciable; esto es, no mayor
de 1 mG.
3. Aún si el equipo está apagado y genera
radiación, lo importante es que ésta no
supere los 2 mG a 30 cm de distancia.
4. Es necesario, por razones de salud ocupacional,
en el puesto de trabajo, o por
razones de equilibrio energético, en el
hogar, determinar las distancias seguras
de cada equipo teniendo como referente
el no superar el estándar de 2
mG a 30 cm.
5. . Frente a cada riesgo existente, identifi
cado a partir de la inspección visual y
las mediciones objetivas con instrumen
tación electrónica, es necesario adoptar
medidas para prevenirlo, minimizarlo o
eliminarlo, bien sea mediante el uso de
dispositivos tecnológicos o a través de
hábitos y actitudes que contribuyan a
dicho propósito.
Recomendaciones generales
Las siguientes son algunas de las recomendaciones
básicas, en relación con aspectos
constructivos, cuestiones de terreno,
ubicación física, incidencia de los campos
electromagnéticos y de otros agentes contaminantes,
tanto para casas en zonas urbanas
como en zonas rurales y que el autor ha
recopilado a lo largo de varios años de
estudio e investigación sobre el tema y que
ahora comparte con los lectores como
10
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

INGENIERÍA
BIOMÉDICA Y ELECTROMEDICINA
elementos que aporten a formar criterios en
torno al riesgo por CEM:
Las casas deben estar ubicadas con un
retiro de unos 30 m. del lecho de las
quebradas.
Es mejor si la casa está ubicada a más
de 100 m de las vías principales o vías
arterias por razones de ruido y contaminación
por gases y en especial de líneas
de alta tensión, transformadores
de distribución y subestaciones de
energía.
Si hay antenas de radiodifusión (AM, o
FM) es mejor no vivir en sus cercanías
Si hay antenas de recepción de TV parabólicas
es mejor no vivir en los pisos
superiores del edificio en donde están
ubicadas.
Si hay antenas de estaciones bases de
telefonía celular es mejor no habitar los
apartamentos superiores.
Si está en el cono de sombra de la línea
de vista entre las antenas de microondas
es mejor no habitar los apartamentos
que se encuentren en esta situación.
Es mejor el terreno rocoso al arenoso o
fangoso en materia de construcción.
Preferir la base de la montaña a la cima
por cuestiones de acumulación de electrostática
e iones positivos y en el caso
del Valle Aburrá es preferible vivir hacia
al norte que hacia el sur.
Las casas con techo horizontal son mejores
a las que terminan en techo de
punta tradicional.
La construcción circular es preferible a
la rectangular. La forma hexagonal es
excelente, en la medida en que sea posible
construirla así.
Es mejor un sistema de calefacción por
efecto invernadero (energía solar pasiva)
y no uno operado eléctricamente.
Es preferible la ventilación natural o, en
su defecto, la proveniente de ventiladores
eléctricos, en lugar de dispensadores
de aire acondicionado.
Mientras se pueda generar electricidad
por fotoceldas solares es mejor preferirla
a otras fuentes. Pero la electricidad
es mejor que el combustible si hubiere
que apelar a generadores de energía
alternativos.
El televisor, si es de pantalla de TRC,
debe estar ubicado a una distancia de 6
veces la medida de la diagonal.
Los televisores y los computadores
(laptops y desktops) de pantalla plana,
de plasma o de LCD o leds son preferibles
a los de TRC desde el punto de
vista de CEM.
Definitivamente es mejor no tener electrodomésticos
dentro del cuarto de dormitorio,
hasta donde sea posible.
Preferir casas con solar o al menos con
antejardín a las que son de puro cemento
y si vive en apartamento hay que
buscar la manera de caminar sobre la
grama mojada (cuando llueve o en la
madrugada humedecida por el rocío) o
la tierra física bien a menudo.
Siempre que pueda camine por la arena
de mar o por los lechos de ríos y quebradas
y respire el aire de las altas
montañas o en donde haya abundante
vegetación (bosques o selvas) para
aprovechar los iones negativos (muy
saludables).
En un artículo posterior, o cuando se aborde
el riesgo por CEM en la serie sobre riesgo
tecnológico, hablaremos con más detalle de
las soluciones tecnológicas para prevenir o
controlar los CEM así como sobre las recomendaciones
prácticas para el manejo de los
teléfonos celulares y otros dispositivos
móviles personales.
11
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
PARÁMETROS Y TELEMEDICIONES
PARA OPTIMIZACIÓN DE REDES MÓVILES GSM Y UMTSAR
1. INTRODUCCIÓN
Las Telecomunicaciones de telefonía celular,
es de los sectores tecnológicos más importantes
y de mayor crecimiento a nivel mundial,
convirtiéndose hoy por hoy en una necesidad
básica, necesaria para la mayoría de
las personas.
Ing. Jorge Eliecer Carvajal A.
Ingeniero de Telemediciones de Operadores
de Telefonía Celular , Medellín,
Colombia
Resumen:
En este artículo se explican diferentes términos
y conceptos utilizados en mediciones de
campo de las tecnologías móviles GSM y
UMTS. Se abordan los temas sobre las herramientas
de campo utilizadas para la optimización
de dichas redes y los parámetros
más relevantes en el diagnostico de estas.
Abstract:
This article explains various terms and concepts
used in the field. measurements of mobile
technologies GSM and UMTS. It covers
the tools used for the optimization of such
networks and the most relevant parameters
used for diagnostic.
Keywords:
GSM, UMTS, OPTIMIZACION, KPIS, DRIVE-
TEST, BECHMARKING
Es por esto que tras el continuo crecimiento
y demanda por el servicio, se requiere por
parte de los prestadores u operadores de
servicio de telecomunicaciones móviles
(OPM), mantener y mejorar la calidad experimentada
por los usuarios. Esto sucede al
tiempo en que los operadores tienen que
afrontar los retos propios de su sector como:
La constante actualización dado el acelerado
cambio en la tecnología.
El ambiente competitivo entre operadores
y las regulaciones locales.
El crecimiento continuo de las redes y la
expansión de los servicios.
El comportamiento totalmente dinámico del
sector exige entonces una constante planificación,
optimización, ajustes, monitoreo y
diagnósticos que permitan a los OPM, garantizar
cubrimiento y calidad del servicio.
Por ello, es necesaria la utilización de diferentes
herramientas que permitan en el campo
de la medición y diagnosticar necesidades
de la red. Por ejemplo el crecimiento en
donde se identifiquen fallas de cobertura y de
calidad.
En otro aspecto el mundo competitivo y
corporativo de los OPM, exige una constante
comparación operacional y técnica en
términos de la red, que permitan 12
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
identificar falencias con respecto a sus competidores
para lo cual se hacen también mediciones
de campo.
Serán descritas dichas mediciones de campo,
además de los parámetros más relevantes
en las tecnologías celulares que contribuyen
en los diagnósticos y optimización de
red, se mencionarán y se describirán como
son las herramientas de campo y el específico
mercado de estas.
2. TECNOLOGÍAS GSM Y UMTS
Desde sus inicios en los años 70, las tecnologías
de telefonía móvil se caracterizaron por
su rápido desarrollo y masificación, hasta
considerarse hoy en día como un elemento
primordial para las personas y en los negocios.
Inicialmente, la telefonía celular fue concebida
para comunicaciones de voz únicamente,
debido a las limitaciones tecnológicas de la
época; hoy podemos hablar de la capacidad
de brindar otros servicios tales como datos,
audio y video, con algunas limitaciones, pero
con anchos de banda y velocidades de
transmisión que aumentan constantemente,
acorde con las aplicaciones modernas que
son las que más recursos de red consumen.
Las tecnologías de telefonía celular, tienen
un crecimiento clasificado por generaciones
que van desde una pionera o de carácter
investigativo, llamada Primera Generación
(1G), a una promisoria 4G (Cuarta Generación).
2.1 TECNOLOGÍAS 2G
GSM son las siglas de Global System for
Mobile communications (Sistema Global para
las comunicaciones Móviles), es el sistema
de teléfono móvil digital más utilizado y el estándar
de hecho para teléfonos móviles. Fue
definido originalmente como un estándar
abierto para que una red digital de teléfono
móvil soporte voz, datos, mensajes de texto y
roaming en varios países.
El GSM es ahora uno de los estándares digitales
inalámbricos 2G más importantes del
mundo. Está presente en más de 160 países
y según la asociación GSM, tiene el 70 por
ciento del total del mercado móvil digital. La
mayoría de las redes GSM en los EE.UU utilizan
las bandas 900MHz y 1800MHz; pero
las bandas 850MHz y 1900Mhz ocupan un
lugar destacado y son las usadas en Colombia.
La mayoría de los teléfonos GSM se
utilizan principalmente para voz, pero pueden
ser utilizados para acceso móvil a Internet a
través de la red básica de GPRS o tecnología
EDGE.
EDGE o EGPRS, Enhanced Data rates for GSM
of Evolution (Tasas de Datos Mejoradas para
la evolución de GSM), permite un máximo
de conexión de 236 Kbps. Es un reciente
desarrollo basado en el sistema GPRS y ha
sido clasificado como un estándar (3G) debido
a que puede funcionar en un máximo de
473,6 kbits por segundo. Si un teléfono inteligente
es compatible con EDGE puede ser
utilizado para la transmisión de datos móviles
pesados, tales como la recepción de grandes
archivos adjuntos de correo electrónico y navegar
por páginas web complejas a gran velocidad.
GPRS, General Packet Radio Service o servicio
general de paquetes vía radio es una extensión
de (GSM) para la transmisión de datos
no conmutada. Permite velocidades de transferencia
de 56 a 144 kbps. Permite como mucho
80 Kbps, de velocidades comparables a
la de un viejo modem RDSI; es un sistema
probado y por lo tanto es muy confiable para
el uso estándar de datos móviles y se ajusta
a las necesidades las personas que no
requieren manejar altos volúmenes de
13
datos.
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
2.2 TECNOLOGÍAS 3G
UMTS, Universal Mobile Telecommunications
System, la tercera generación de sistemas
para móviles (3G).Los servicios asociados
con esta generación proporcionan la posibilidad
de transferir voz y datos a la vez. El
UMTS permite velocidades de conexión de
hasta 2 Mbps; pero esto sólo en condiciones
óptimas.
HSDPA , (High Speed Downlink Packet Access)
es la optimización de la tecnología
UMTS, incorpora una nuevo canal descendente
(downlink) que mejora significativamente
la capacidad máxima de información,
pudiendo alcanzar velocidades de bajada de
hasta 14 Mbps, en teoría, en condiciones óptimas,
pero en realidad, se alcanzan velocidades
de transferencia de 1 Mbps en promedio
con la mejor señal posible, también es
denominada 3.5G, 3G+ o la turbo 3G.
HSUPA , (High-Speed Uplink Packet Access
o Acceso ascendente de paquetes a
alta velocidad) es un protocolo de acceso de
datos para redes de telefonía móvil con alta
tasa de transferencia de subida (de hasta 7.2
Mbit/s). Calificado como la generación 3.75
(3.75G) o 3.5G Plus, es una evolución de
HSDPA. La solución HSUPA potenciará inicialmente
la conexión de subida UMTS/
WCDMA (3G). HSUPA está definido como
una tecnología que ofrece una mejora sustancial
en la velocidad para el tramo de
subida, desde el terminal hacia la red.
HSDPA y HSUPA, ofrecen altas prestaciones
de voz y datos y permitirán la creación de un
gran mercado de servicios IP multimedia móvil.
HSUPA mejorará las aplicaciones de datos
avanzados, con mayores y más simétricas
tasas de transferencias de datos.
2.3 TECNOLOGÍAS 4G
LTE, Tecnología de de cuarta generación.
Con la tecnología LTE, el caudal de velocidad
llega hasta los 100Mbps (descarga) y
50Mbps (subida), e incluso puede trabajar a
1Gbps para usuarios que precisen de poca
movilidad. Por su parte, la evolución de
WiMax (también considerada una red 4G)
puede alcanzar los 128Mbps (descarga) y los
56Mbps (subida).
3. PARÁMETROS Y PERFOMANCE DE
RED MÁS IMPORTANTES.
Para poder indicar la fiabilidad, integridad,
sostenibilidad, y cubrimiento de una red de
telefonía celular, se emplean indicadores de
funcionamiento o KPI (Key Performance Indicators);
estos indicadores manejan puntos de
alerta que, cuando son superadas ciertas cotas,
dan aviso de un comportamiento erróneo
que hacen los nodos (ya sean estaciones base
BTS o nodos de red), de las que son objeto
de estudio. Cada celda o BTS tiene sus
propios KPI, pero con la incidencia que los
KPI de una celda afecta los KPI de sus
vecinas.
Entre los aspectos más relevantes para el
diseño de los KPI se pueden mencionar accesibilidad,
estabilidad e integridad.
14
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
Accesibilidad es la capacidad de un
servicio de ser obtenido dentro de ciertos
límites de tolerancia y bajo ciertas
condiciones. En estos se maneja estadísticamente
que tan fácil le es a un
usuario establecer una llamada, o si se
presenta negación del servicio, para lo
cual se establecen las llamadas fallidas
o faild.
Estabilidad es la capacidad del servicio
de mantenerse activo una vez que ha
sido accedido bajo ciertas condiciones y
por un periodo de tiempo establecido.
También implica que el usuario no tenga
que realizar ninguna operación manual
para que el servicio no se caiga.
Integridad de un servicio indica el grado
de buen funcionamiento de este una
vez que ha sido accedido. Hace referencia
a la calidad de las llamadas de
voz y las velocidades de transferencia
en la parte de datos
3.1 Descripción de los KPI.
En este apartado nos centramos en los indicadores
propios de telefonía.
Tasa de establecimiento de llamada o
call setup success rate
Denota la probabilidad de que el usuario pueda
acceder al servicio de telefonía cuando lo
requiere y tiene cobertura.
La fracción de tiempo en que tiene lugar este
KPI comienza con uno de los mensajes solicitud
de canal o el parámetro “RRC Connection
Request” o “Channel Request” y termina
con el mensaje “Connect” que se percibe con
el primer timbre en el celular del abonado. En
un intento de llamada fallido nunca se
alcanza este punto.
Cuando tenemos un intento fallido de
establecimiento de llamada, hablamos de
bloqueo de llamada, es decir, la comunicación
no ha llegado a establecerse. La causa
fundamental de que se dé un bloqueo es la
congestión de la red. El móvil solicita un canal
pero la red no tiene ninguno libre.
Tasa de llamadas completadas con éxito
Este KPI muestra la relación entre el número
de llamadas que acaban satisfactoriamente,
es decir, cuando lo decide uno de los interlocutores,
y el número total de llamadas establecidas.
Tiempo de establecimiento de la comunicación
Denota el tiempo en segundos entre el envío
de la información de dirección y la recepción
de la notificación de llamada establecida es
decir el tiempo que se demora en establecer
el primer timbre de llamada. Si este tiempo
es muy largo, mayor a 10 segundos, da
cuenta de un bajo nivel de RF o cobertura de
red.
Calidad de conversación [dBQ]
Denota la calidad de la conversación de extremo
a extremo del servicio de telefonía, calculado
muestra a muestra.
Para definir el KPI es necesario hacer una
breve descripción de los índices de calidad
de conversación SQI y MOS.
SQI (Speech Quality Index) es un parámetro
que estima la calidad de conversación en la
red celular como si de un oído humano se
tratase Se obtiene por medio de una serie de
algoritmos de propiedad de Sony Ericsson y
se aplican a sus propios terminales.
15
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
Tradicionalmente la calidad de conversaciónse
medía con un parámetro llamado
RxQual seobtiene de transformar la BER en
una escala de 0 a 7. Es decir, simplemente
refleja la BER en un cierto periodo de tiempo.
SQI, sin embargo, es un estimador de calidad
mucho más complejo; pero en la mayoría
de los equipos de telemediciones es el
RxQual el parámetro que tradicionalmente se
ha usado por la simplicidad teórica.
Otro parámetro que mide la calidad de conversación
es el MOS. Consiste en enviar a la
red un archivo de voz wav, que sirve de patrón.
La señal es devuelta tras pasar por elcanal
radio y por la red fija. El MOS es unacorrelación
de las señales enviada y recibida,es
decir, se compara la señal original con
la señal recibida, después de pasar por el
canal radio y por la red fija. La diferencia con
el SQI es que este último no tiene en cuenta
la red fija, sólo parámetros del canal radio.
Bajos niveles de en los parámetros de la calidad
de la llamada se denota por bajos niveles
de RF o por señales interferentes en el
que se infieren pisos de ruidos altos.
Traspasos o Handovers
Se refieren al paso de una celda a otra; y estos
pueden ser handover entre tecnologías lo
que implica un cambio de tecnología entre
GSM y UMTD y viceversa, lo que se denomina
un handover fuerte o se puede dar un
handover entre celdas de la misma tecnología
lo que se considera soft handover.
El Intra-mode handover depende de la medición
de algunos parámetros proporcionados
por la capa física. Como son el valor de la
potencia recibida en un código
(RSCP,‘Received Signal Code Power’) y el
valor de potencia total medida en un canal
RF (RSSI, ‘Received Signal Strength Indicator’).
A partir de éstos, el móvil puede calcular
el parámetro Ec/No del canal piloto
CPICH (‘Common PIlot CHannel’) de las estaciones
base de interés; dicho parámetro se
define como el cociente entre el valor RSCP
del canal piloto y el valor total de potencia
recibida RSSI.
La tasa de Handover con éxito, es el KPI relacionado
con los traspasos de celda. Los
datos a tener en cuenta son el número de
handovers con éxito y el número total de
handover iniciados. Lo mismo con los handovers
de 3G a 2G y viceversa. Además de
comprobar si el mecanismo funciona correctamente,
estos KPI nos dan una idea de si la
cobertura de una zona/localidad es mejor en
una tecnología que en otra, etc. Otro dato
relacionado con los handovers, importante
para los operadores, es el porcentaje de uso
de la tecnología. Con esto se observa si el
diseño de la red en una zona ofrece el resultado
esperado.
Para que pueda realizarse un Handover de
una celda a otra, tiene que estar definida (en
la RNC o en la BSC según corresponda) dicha
vinculación, denominada vecindad o adyacencias.
En algunas ocasiones, la no definición
de adyacencias es la causa de que se
produzcan llamadas caídas, problema que se
resuelve definiendo la vecina correspondiente.
Parámetros de cobertura
Se ha nombrado los parámetros RSCP, RSSI
y Ec/No , para el caso de las tecnología GSM
dichos parámetros serian RXlevel que es
subparámetro ligado con la potencia de la
señal, así como la relación Carri portadora
con señal interferente, esto es, C/I; con tales
parámetros se pude definir la deficiencia en
cobertura o bajos niveles de RF por causa de
obstrucciones físicas fuertes. Existen unas
cotas aproximadas para dichos
parámetros, entre las que se suelen 16
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
mover. Según estén por encima o por debajo
de estos niveles veremos si la cobertura en la
zona de medición es aceptable o no.
Fig. 1. Equipo de DT, Tomada de Swissqual.
(2013).
Las terminales de prueba son celulares comunes
adaptados con software y internos
que permiten adquirir la mayoría de losparámetros
más importantes de una red de
telefonía celular.
4. TELEMEDICIONES Y PRUEBAS DE
CAMPO.
Existen diferentes tipos de pruebas para la
revisión de los KPI de las tecnologías móviles
las dos más ejemplarizantes son las pruebas
de drivetest y las bechmarking
4.1 DRIVETEST (DT)
Drive Test, consiste en realizar una prueba
de conducción. Siguiendo una huella de
GPS, o un mapa, por las calles o sitios geográficos
donde se desea evaluar los KPI de
un único operador.
Las pruebas se realizan básicamente con:
Un PC portátil - o terminal de prueba o handheld
con un software instalado- por lo menos
un teléfono móvil, un GPS y un Scanner
(opcional).
Fig. 2. Terminal de prueba handheld para DT
de swissqual. Tomada de Swissqual. (2013).
La información recopilada es procesada posteriormente
en softwares que manejan grandes
volúmenes de datos de las diferentes
medidas realizadas durante los recorridos; la
forma común de presentación y análisis de la
información es mediante manejos estadísticos
o software georefereneciados donde es
común el uso de aplicativos como Google
Earth y Mapinfo.
17
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
Los resultados son manejos estadísticos de
parámetros como: rentabilidad, accesibilidad
y calidad; además de parámetros técnicos
como: intensidad de la señal, Ecno, C/I, calidad,
etc. Los resultados se utilizan con frecuencia
en las campañas de marketing y proyecciones
corporativas.
Fig. 3. Recorrido georeferenciado software-
Nemo parametro RXLEVEL SUB. Google
Earth (2013).
Existen varias marcas de compañías especializadas
software y dispositivos para DT, entre
las que se destacan Swissqual, Actix, Nemo,
Anite, empresas asiáticas como Dinglin. Los
costos de los equipos más simples como una
terminal de prueba handtest van desde cinco
mil dólares a veinte mil dólares y los software
para mediciones y postprocesamiento comienza
desde licencias de veinte mil dólares.
Conducir pruebas para obtener datos de benchmarking
de redes es la única manera como
los operadores de redes móviles pueden recoger
datos sobre el verdadero nivel de su
cuenta y sus competidores de rendimiento
técnico y niveles de calidad.
Fig. 5. Equipo de BM, tomada de pagina web
de swissqual(2013).
5. Telemediciones en Colombia
Fig. 4.
Reportes estadísticos del software tomadas
del software Pilot Navigator (2013)
4.2 BENCH MARKING
El bench marking se realiza en una manera
similar al de DT, solo que este tipo de prueba
se utiliza para medir varias tecnologías de red
y tipos de servicio al mismo tiempo entre diferentes
operadores, para proporcionar información
directamente comparable con respecto
a las fortalezas y debilidades competitivas.
Colombia tiene una enorme penetración de la
tecnología celular al punto de tener más
líneasactivas que habitantes. Se cuenta con
más de 50 mil líneas. Esta cantidad de
abonados están repartidas en operadores a
su haber Claro, Movistar, Tigo y Une (redes
de datos 4G). Tal incremento y dinamismo de
la red exige un constante trabajo de los
Ingenieros de RF, diseño celular, y de telemediciones
en un trabajo interdisciplinario para
optimización de redes. Es así como constantemente
desde las ciudades más apartadas
como Quibdó a ciudades densamente pobladas
como Bogotá se realizan a diario
mediciones de todo tipo, como mediciones
puntuales para optimización de celdas especificas,
hasta recorridos de DT y BM
18
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍA DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
para verificación e identificación de problemas
de la red. Ahora que apenas se comienza
esbozarse la venta de las frecuencias para
la naciente tecnología 4G, se ve como el
campo de las telemediciones se convierte en
el mejor aliado para el mejoramiento, diagnostico
y estimación de la redes móviles.
REFERENCIAS
Herrera Pérez, H. (2002), Introducción a las
telecomunicaciones modernas. Noriega
Editors
Riofrío Córdova, Andrés Aníbal (2007), Métodos
de optimización de cobertura para redes
celulares con tecnología GSM.
Dr. Jonathan P. Castro (2001) The UMTS
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Wiley & Sons, Ltd.
Herrera García, Edwin Fernando,
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y gestión de redes telefonía sistemas de comunicación
radiante (2007), Quito epn.
(Escuela politécnica nacional carrera de
ingeniería en electrónica y redes de información,
Análisis y optimización del Performance
de la red GSM.).
Curso
NIVEL i y ii
Hewlett-Packard Company, (2005) GSM-
GPRS-UMTS Feature Implementation
Guide
Lopez Pavez, Priscila (2007), Comparativa de
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móviles y fijas. Universidad del Chile.
Informe de la telefonía Movil, Superitendencia
de Industria y comercio.
[http://www.sic.gov.co/informe-telefonia-movil
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2013-19-04.
De Jesús Gordillo, Javier (2009) Captura de-
Datos y Análisis para la Optimización de
Redes GSM y UMTS.
INFORMES
Correo Electrónico: ineldua@une.net.co
Web: www.ineldua.org
Facebook:
Twitter: @ineldua
http://www.swissqual.com/
http://www.telecomhall.com
http://www.anite.com/
19
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
SEGURIDAD EN INFORMACIÓN: DE LOS
DEFACEMENTS A LA CYBERGUERRA
facilitan la interacción global y permiten un
gran avance en la sociedad moderna.
Diego Andrés Zuluaga Urrea
MBA,CISM,CGEIT,CRISC. Auditor LiderI
SO27001, COBIT Foundation Certificate;
Ganador American ISLA Awards 2011 (ISC2);
TOYP Antioquia y Colombia 2012 (JCI).
Resumen
En este artículo se muestra la evolución de la
seguridad de la información, desde la aparición
de los servicios web y la masificación
del internet hasta las nuevas realidades de la
seguridad y el futuro de la misma, basándose
en los diferentes hechos que han ocurrido en
el entorno y enfocándose en los nuevos servicios
y en sus riesgos, así como en los nuevos
retos que se plantean por la aparición de
actores interesados en atacar con mucha
más organización y recursos para producir
ciberarmas que les faciliten sus acciones,
que generan impactos no sólo en el mundo
virtual sino en el físico, esto enmarcado en la
responsabilidad social del ingeniero frente a
estos retos.
Evolución de las amenazas a la seguridad
informática
Hoy en día debemos ser conscientes que se
es tanto ciudadano del mundo real como del
mundo virtual, un mundo donde las barreras
de espacio y tiempo cada vez son menores,
Esta interconexión nos ha permitido romper
con barreras tradicionales como las de los
países y las jurisdicciones, lo que ha generado
una nueva forma de trabajar y de comunicarnos
pero, a su vez, ha traído nuevos riesgos
transnacionales que hoy, más que nunca,
han llegado a puntos donde deben ser
administrados por todos en esfuerzos que
van desde los hogares hasta los estados y la
comunidad internacional, para lograr un entorno
más seguro en el cual la nueva sociedad
se pueda desarrollar y obtener los beneficios
sin sucumbir ante los riesgos.
Evolución de los ataques
Hemos visto una evolución de la inseguridadde
la información que ha pasado por varios
momentos desde los 90s, donde el tema más
relevante era de unos atacantes que
buscaban cambiar páginas web de instituciones
(defacements), con el fin único de ser reconocidos,
pasando por la década del 2000
donde se consolidaron las bandas criminales
que emplean las TIC como medio para
obtener beneficios económicos a través de
robos o estafas hasta la presente década
donde se dan las primeras ciberarmas que se
orientan a espionaje y ciberguerra, desarrolladas
en algunos casos por grupos bien
financiados o estados y ya no sólo por
atacantes independientes o grupos criminales,
como el caso del virus STUXNET, el cual
afectó el programa nuclear de IRAN, hasta
casos más recientes de virus como Duqu y
Flame, y los ataques registrados en sectores
de infraestructura critica especialmente recibidos
por los EEUU y provenientes
presumiblemente del ejército chino. 20
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
En los últimos años los ataques de relevancia
también comienzan a ser de tipo persistente
enfocarse en mantener control por largos periodos
de tiempo para extraer la mayor cantidad
de información posible y venderla almejor
postor o usarla como datos de inteligencia.
También se ha encontrado un creciente interés
en obtener información de empresas de
sectores de infraestructura crítica como el
energético, y a atacar sistemas de control industrial.
Ya en enero de 2008, Tom Donahue, analista
de la Agencia Central de Inteligencia (CIA),
en un importante evento de seguridad en sistemas
SCADA desarrollado por SANS Institute,
dijo que esta agencia de seguridad tenía
evidencia del éxito de ataques informáticos
en contra de infraestructuras nacionales por
fuera de los Estados Unidos: “Los ataques
han sido usados para interrumpir los equipos
de poder en varias regiones fuera de E.U.”, y
dijo que, por lo menos en un caso, se ocasionó
la suspensión del fluido eléctrico en varias
ciudades.
En febrero de 2011 se develó el ataque conocido
como Night Dragon, que fue evidenciado
por la firma McAfee, y el cual tuvo como objetivo
a múltiples empresas del sector energético
a nivel global y principalmente en los Estados
Unidos, con técnicas de ataque persistente
en las cuales los atacantes extraían información
de la empresa por un largo periodo
de tiempo sin que esto fuese notado por
quien había sido vulnerado.
En los últimos meses se han visto varios reportes
de fuentes muy serias que involucran
al ejército chino en ataques contra infraestructuras
críticas, especialmente en EE. UU.,
en los cuales han estado recolectando información
que permitiera en un futuro el desarrollo
de ataques sofisticados.
Evolución de los atacantes
En un principio, los hackers, crackers y script
kiddies eran personas con un interés particular
en conocer sobre seguridad informática,
vulnerabilidades y riesgos de los sistemas
principalmente, con el fin de aprender y de
obtener algún tipo de beneficio- generalmente
conocimiento y, en algunos casos, reconocimiento
del grupo social o por la comunidad
en la que se desenvolvían-; luego se fue
desarrollando un tipo de atacante interesado
en obtener beneficio económico a través de
acciones fraudulentas como el engaño o estafa
(SCAM), o mediante el robo con utilización
de medios electrónicos; en general, estas
actividades se realizaban por su cuenta o
en pequeños grupos que simplemente compartían
información en canales de IRC en internet.
Luego se desarrolló una clase de cibercriminales
organizados y financiados, en muchos
casos, por mafias y organizaciones criminales
tradicionales, que empezaron a desarrollar
acciones para aprovechar las nuevas tecnologías,
el auge de los negocios a través de
internet para obtener beneficios económicos.
Se empieza a dar un negocio de hacking,
donde se alquilan redes para ataques y a su
vez se pueden contratar hackers para realizar
algún trabajo de espionaje corporativo o
desarrollar software malicioso (malware).
Mas adelante aparecen grupos de
ciberactivistas dedicados a realizar protestas
en el mundo de virtual, haciendo usos de
técnicas de bajo costo y alta efectividad como
ataques de denegación de servicio
distribuidos.
Los estados comienzan a ver los riesgos y
las potencialidades de las nuevas tecnologías
para el desarrollo de ciberarmas que
permitan realizar acciones de inteligencia
o de ciberdefensa que disuadan 21
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
o debiliten al posible agresor, razón por la
cual alrededor del mundo comienzan a generar
divisiones de ejércitos o grupos especializados
pagados por sus gobiernos para este
tipo de labores.
También se encuentra evidencia de que grupos
de terroristas como Al Qaeda desde el
2001 ya estaban analizando sistemas SCA-
DA en busca de vulnerabilidades que pudiesen
ser aprovechadas y aunque nada indica
un plan actual para usarlo, por la experiencia
se espera que grupos terroristas bien financiados
pueden estar detrás de grupos de hackers
que actualmente estén buscando atentar
por medios electrónicos.
Evolución de los Virus
En cuanto a los virus, ya pasaron las épocas
en las que se usaban simplemente para hacer
a una bola rebotar en la pantalla, o para
sacar una ambulancia que la recorriera.
Pasamos luego por virus que se replicaban
en los medios removibles, donde podían tener
acceso, y más adelante se replicaron a
través de las redes de ordenadores aprovechando
vulnerabilidades o servicios muy usados,
lo que sucedió con virus como Blaster y
Sasser.
Hemos seguido por generaciones de virus
capaces de detectar el ambiente en el que
han logrado penetrar, buscar escalar privilegios,
desactivar los antivirus, intervenir los
navegadores de internet para que cuando se
busque sobre virus se cierren como si hubiese
un problema del navegador, esconderse
en los procesos normales del sistema, auto
actualizarse de sitios que cambian frecuentemente
en internet, abrir puertas traseras para
los atacantes facilitándoles el control remoto,
y reportarse ante servidores para ser parte de
redes "zombies" donde el equipo que tenemos
en casa y que creemos controlado por
nosotros también es ofrecido en alquiler para
que los hackers lo usen en sus ataques a terceros
sin que nos demos cuenta.
Se dio un boom que llenó los bolsillos de algunos
atacantes, que usaron falsos antivirus
para hacer creer a los usuarios que están infectados
al visitar alguna página, que los estafadores
previamente hackearon, para poner
su código y realmente, al aceptar el mensaje,
infectar a la víctima, dándole como única solución
comprar el antivirus que ellos ofrecen
para recuperar su información
(Ransomware).
Desde principios de esta década hemos visto,
además como han evolucionado, convirtiendose
en verdaderas armas cibernéticas que,
en manos de gobiernos y/o ciberterroristas,
pueden ser tan o más poderosas que armas
convencionales.
El Virus Stuxnet, descubierto en 2010, considerado
como la primera arma cibernética que
se ha usado efectivamente en la historia, atacó
al sistema que supervisaba el proceso de
enriquecimiento de uranio en la central iraní,
con lo que se estima haber retrasado el programa
nuclear de este país por lo menos
unos tres años, al lograr dañar las centrifugadoras
que hacían este trabajo haciéndolas
funcionar más allá de los niveles de operación
aceptables.
Este virus en muchas ocasiones ha sido
atribuido a estados que, separados o en
conjunto, lo desarrollaron, debido a su
objetivo, a que estaba bastante dirigido y a
que, aunque infectó en múltiples lugares, estaba
diseñado para atacar sólo bajo circunstancias
muy específicas, lo que disminuyó el
daño colateral, además de su complejidad,
que lo mostraba como un virus que estaba
más allá de los vistos hasta este momento
y utilizando técnicas de ataque
basadas en múltiples vulnerabilidades
22
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
de día cero (vulnerabilidades aún no
conocidas por los fabricantes), además de
utilizar firma digital para que no fuese advertida
su instalación en los sistemas
operativos.
Luego de Stuxnet se han visto varios virus
relacionados que principalmente han atacado
empresas de infraestructura crítica en
países del Oriente Medio; virus como el Duqu,
descubierto en septiembre de 2011 y
también altamente relacionado con Stuxnet,
pero más dirigido a obtener información para
atacar sistemas de control industrial; otro
caso fue el de Flame, descubierto por el
Centro de Respuesta a Incidentes de Irán
en mayo de 2012 y que, según estudios
posteriores, se pudo determinar que estaba
operando desde el año 2010, siendo un virus
atípico ya que ocupa más de 20 MB y
tiene funciones avanzadas de espionaje como
abrir el micrófono para grabar sonidos
del ambiente de la computadora infectada,
acceder a comunicaciones bluetooth de dispositivos
cercanos, hacer capturas de pantalla
y registrar conversaciones en internet.
Evolución del malware en los dispositivos
móviles
El malware en los dispositivos móviles ha
tenido también un crecimiento vertiginoso,
especialmente en el último año. En el reporte
de amenazas de McAfee del último cuarto
del año 2012 se puede evidenciar que
durante ese año se desarrolló más del 95%
del total de malware para estos tipos de dispositivos
de la historia, llegando a 36699
amenazas en su base de datos, de las cuales
el 97% son para dispositivos basados
en Android como sistema operativo.
Los nuevos retos en legislación y la
seguridad en información
Con todo este panorama se hace necesario
revisar las estrategias de seguridad que
están siguiendo los estados, las empresas
y los ciudadanos para protegerse frente a
las amenazas que se presentan.
En cuanto a la legislación, aunque ya muchos
países cuentan con reglamentaciones
al respecto, apenas se están estableciendo
marcos comunes de actuación en cuanto a
legislación, como el Convenio de Budapest,
para la protección de los países y el manejo
de esta problemática transnacional.
Nuevos retos, como el manejo de la información
en la nube, ponen unas posibilidades
técnicas interesantes pero un mayor
riesgo en la gestión de la información, la
seguridad de la misma y la complejidad jurídica
en caso de un ataque, por lo que debe
revisarse a la luz de las necesidades de cada
compañía, ya que en ocasiones temas
como un análisis forense en caso de presentarse
un incidente en la nube estarán
restringidos no sólo por temas técnicos sino
de jurisdicción, y de privacidad de otros
clientes o terceros.
¿Qué hacer frente a la problemática en
las organizaciones?
La ventaja en cuanto a este panorama de
riesgos es que también se ha presentado
evolución en las acciones que se pueden
realizar para disminuirlos a un nivel aceptable
y para administrarlos de una manera
adecuada. Para esto, entran múltiples prácticas
que se han desarrollado también durante
los años de evolución de la problemática,
que pueden incorporarse en las organizaciones
dependiendo de su tamaño y
complejidad.
En este aparte se mencionarán algunos de
los recursos más valiosos para el establecimiento
de un programa de seguridad
23
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
en información adecuado que minimice los
riesgos.
El conjunto de normas ISO 27000: Este conjunto
de normas, que hoy en día se encuentra
ampliamente desarrollado y aceptado,
empezó por un conjunto de controles que venían
del estándar británico BS7799, el cual
fue adoptado por ISO como ISO 17799; se
mejoró en 2005 y más adelante, cuando se
desarrolla la norma que describe el sistema
de gestión conocida como ISO 27001, se renumera
el set de controles a 27002; luego
aparecen otras importantes normas, como la
ISO 27005 para la gestión de los riesgos en
la materia y la 27004 para la definición del
sistema de indicadores de seguridad.
En este conjunto de normas se puede encontrar
suficiente información para establecer un
Sistema de Gestión de Seguridad en Información,
adecuado para la mayoría de organizaciones
que contemplen dimensiones técnicas
humanas y procedimentales y que permita
desarrollar controles para la disponibilidad,
confidencialidad e integridad de la información.
Para empresas que manejan infraestructura
crítica con sistemas de control industrial, se
pueden seguir estándares como el ANSI/ISA
99 o, en el caso específico del sector eléctrico,
Normas como las NERC CIP. o la Guía
de Ciberseguridad del Sector Eléctrico
Colombiano.
Para las pymes existen también muy buenas
guías que pueden ser seguidas, como la
NIST 7621, que establece las 10 acciones
mínimas y las 10 recomendadas para este
segmento, y algunos otros que aportan, como
COBIT Quickstart, el cual establece los
59 controles básicos para la gestión de tecnologías
informáticas.
Siempre se debe recordar que la seguridad
de la información va más allá de la seguridad
informática y que, aun siguiendo estas guías,
hay otras acciones por desarrollar de acuerdo
con el entorno y la cultura organizacional.
Un factor fundamental que debe ser considerado,
es el desarrollo de una cultura de seguridad
en información a todos los niveles organizacionales,
que permita el desarrollo de un
ambiente seguro de operaciones. Para ello
hay que desarrollar más allá de la cultura, se
debe buscar el desarrollo de los hábitos de
seguridad en información, y tratar de que estos
se integren a la vida en la misma manera
que los hábitos para nuestra seguridad en el
mundo físico, como el de mirar a ambos lados
de la calle antes de cruzar o no aceptar
comida de desconocidos, que se han incorporado
en ella.
Los hábitos de seguridad se logran al desarrollar
la conjunción entre el conocimiento
(qué debo saber), la habilidad (cómo lo hago)
y el deseo (que nazca intrínsecamente) en
las personas, lo que requiere un enfoque basado
en la norma de seguridad, no como el
principio sino como la consecuencia de la
cultura, y basándose más en el trabajo con
los formadores de cultura, que principalmente
son las prácticas de los líderes, las medidas
de desempeño y las prácticas de las demás
personas de la organización; así como a través
del manejo de la curva emocional de las
personas y de un trabajo comunicacional diferente
que esté más basado en técnicas entretenidas
de recordación y generación de
cultura, para luego pasar por el acompañamiento
y dejar para el final y sólo como último
recurso el control coercitivo.
Esto requiere un trabajo continuo, sabiendo
que puede tomar años su consolidación, y
requiere mantenimiento constante y trabajo
diario que debe ser organizado por cada tipo
de público, de acuerdo con las necesidades y
los intereses particulares.
24
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
¿Qué está haciendo el país para
enfrentar estos retos?
Colombia es un país que trabaja ampliamente
en el desarrollo de ciberseguridad, desde
junio de 2011, con la aprobación del documento
CONPES 3701 “Lineamientos de Política
para Ciberseguridad y Ciberdefensa”, en
el cual se establecen mecanismos con los
cuales se da organización al país a través de
la creación del Centro de Respuesta a Incidentes
de Seguridad Cibernética de Colombia,
ColCERT, adscrito al Ministerio de Defensa
en la Dirección de Seguridad Pública e
Infraestructura, y, más adelante, con la creación
del Comando Conjunto Cibernético en
cabeza del Comando Conjunto de las Fuerzas
Militares, encargado de proteger el estado
en el ciberespacio, así como la integración
del Centro Cibernético Policial, desarrollado
por la Policía Nacional, que ha desarrollado
operaciones importantes para la seguridad
de los ciudadanos en el ciberespacio desde
hace varios años; además de las iniciativas
que se tienen desde el ministerio de las TICs,
desde el sector privado y en organismos como
el CNO (Consejo Nacional de Operación)
del sector eléctrico, donde se están desarrollando
las guías de ciberseguridad para proteger
el sistema eléctrico interconectado como
parte de la infraestructura crítica del país.
Esto, en conjunto con que en Colombia se
cuenta con la ley 1273 de delitos informáticos,
vigente desde 2009 y cuyo principal logro,
desde mi punto de vista, es que tipifica
como bien jurídico tutelable la información, y
establece un conjunto de delitos que van
desde el acceso abusivo a un sistema informático
hasta la violación de datos personales
o la suplantación de sitios web, elevando así
a la categoría de delito que puede dar penas
superiores a los 36 meses de prisión lo que
antes se castigaba únicamente con multas.
De todas maneras faltan, según los expertos,
algunos delitos que aún no se han contemplado
en la legislación colombiana, así como
la necesidad de homologar la normatividad
con el Convenio de Budapest sobre ciberdelincuencia,
para contar con herramientas jurídicas
eficaces internacionalmente en una materia
que por su naturaleza es transnacional.
En el desarrollo de todos estos avances ha
tenido también un papel protagónico la Organización
de los Estados Americanos, a través
del Comité Interamericano Contra el Terrorismo,
del cual Colombia asumió la presidencia
este año, y a través del cual se ha fomentado
el crecimiento de los países en la materia, y
se espera que se siga desarrollando la seguridad
cibernética del continente.
La responsabilidad social del ingeniero
en la gestión de los riesgos
Como ingenieros que podemos estar actualizados
y conocer los nuevos problemas de
seguridad a los que se está enfrentando la
sociedad actual, estamos llamados a comunicarlos,
a generar conciencia, y a establecer
las medidas de protección que sean requeridas
en todos los escenarios donde tengamos
influencia.
Se hace necesario, entonces, que ayudemos
a desarrollar programas claros en nuestras
organizaciones, que reduzcan los riesgos de
ciberataques o brechas frente a la seguridad
de la información, así como a desarrollar programas
de conciencia en seguridad en información
así como a desarrollar programas de
conciencia en seguridad en información que
ayuden a fortalecer la posición de las personas
frente a la Seguridad de la Información,
haciendo entender que es un riesgo real que
debe ser administrado como otros tantos riesgos
de la vida y de las organizaciones.
25
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN
Y LAS TELECOMUNICACIONES
Conclusiones
Los riesgos frente a la seguridad de la información
han crecido ampliamente en los últimos
años, debido al aumento en la sofisticación
de las herramientas con las que cuentan
los atacantes y al desarrollo de nuevos actores
que las emplean, cada vez con interés en
generar mayor impacto, pasando de ser un
problema de las personas y algunas compañías
a ser un problema de la sociedad en general,
que llega hoy en día a poner en riesgo
las estabilidad económica y política de los
países.
Colombia se ha estado preparando frente a
los riesgos de seguridad que se están presentando,
pero aún se requiere mucho esfuerzo
del gobierno, de la empresa privada y
de la sociedad en general para establecer un
ambiente seguro en el ciberespacio, lo cual
requiere del desarrollo de una cultura que debe
empezar desde los hogares y llegar hasta
las empresas e instituciones responsables de
la infraestructura critica del país.
Existen en el mercado metodologías ampliamente
aceptadas y probadas, que facilitan el
desarrollo de la ciberseguridad en los diferentes
escenarios, y que pueden ser usadas por
nuestras instituciones para agilizar la implementación
de programas efectivos de seguridad
en información.
Curso
servidores
INFORMES
Correo Electrónico: ineldua@une.net.co
Web: www.ineldua.org
Facebook:
Twitter: @ineldua
Los ingenieros, como conocedores del tema,
tenemos la responsabilidad social de culturizar
a la sociedad en cuanto a los riesgos que
se tienen en el ciberespacio y acerca de las
medidas que se pueden establecer para
controlarlos eficientemente.
Artíulo escrito en Abril de 2013
26
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

INGENIERÍA
DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
¿QUÉ SON LOS BIOSENSORES?
1. BIOSENSORES
Juan Bernardo Cano Q.
Profesor Departamento de Ingeniería
Eléctrica, Universidad de Antioquia. PhD en
Sistemas Sensoriales y de Aprendizaje,
Universita' degli studi di Roma “Tor Vergata”.
Ingeniero Electrónico, Universidad de
Antioquia.
RESUMEN
Los sensores que utilizan un elemento biológico
como elemento primario de detección
son conocidos como biosensores. Los biosensores
se han consolidado en los últimos
años en campos como la medicina, el análisis
ambiental, la agricultura y la defensa, siendo
todavía tema de actualidad en investigación.
El desarrollo de biosensores involucra grupos
de trabajo multidisciplinarios, en los cuales es
importante la labor del ingeniero electrónico.
Este artículo presenta una visión general del
mundo de los biosensores, e ilustra algunas
de las técnicas de medidas comúnmente usadas
en ellos.
Palabras Clave:
Biosensor, Transductor, Analito, Amperometría,
Fluorescencia.
Los biosensores son dispositivos que utilizan
un elemento biológico sensible para obtener
información del ambiente que los rodea. Este
elemento (conocido como biomediador) puede
estar conformado por ADN, organelos celulares,
células completas, tejidos, anticuerpos,
enzimas, etc., que tengan la capacidad
de cambiar su comportamiento como reacción
a un agente externo (analito).
La definición de biosensor, según la IUPAC
(International Union of Pure and Applied
Chemistry), es: “a self-contained, integrated
device that is capable of providing specific
quantitative or semi-quantitative analytical information
using a biological recognition element
which is in direct spatial contact with a
transduction element”. [1]
Dicho cambio de comportamiento corresponde
al cambio de una variable fisicoquímica,
como pueden ser: el pH, la temperatura, la
masa, las propiedades eléctricas (corriente,
resistencia / impedancia), las propiedades
ópticas (índice de refracción, luminiscencia,
fluorescencia, etc.). Los cambios de esta variable
pueden ser analizados con la utilización
de un adecuado sistema de transducción,
acondicionamiento de señal, digitalización
y análisis de datos.
El desarrollo de biosensores implica la
interacción de especialistas en diferentes
áreas del conocimiento. Desde las ciencias
básicas como química y biología -necesarias
para la selección, crecimiento y
estabilización del material biológico, así como
el análisis de sus interacciones con el
analito- hasta los distintos campos de la
ingeniería, como la electrónica 27
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

INGENIERÍA
DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
(sistemas de transducción, acondicionamiento
y digitalización de las señales), la mecánica
(diseño de las celdas de reacción microfluídica)
y la informática (análisis de datos).
Esta interdisciplinariedad es uno de los mayores
retos en el diseño de biosensores.
Actualmente los biosensores son utilizados
en variedad de aplicaciones en los campos
médicos [2], ambientales [3] [4], control de
alimentos [5] [6] y bioseguridad. La primera, y
tal vez la más difundida, aplicación es el Sensor
de Glucosa, usado para el control “en casa”
de pacientes diabéticos; dicho sensor está
basado en la medida de la corriente eléctrica
(amperometría) generada durante una
reacción enzimática. Fue propuesto en 1962
por Leland C. Clarke (considerado el padre
de los biosensores) convirtiéndose en una
realidad comercial en 1973 [1].
Los biosensores (y los sensores en general)
se caracterizan en términos de:
Selectividad: Capacidad de reaccionar
sólo a ciertos tipos de analitos, mientras
que son insensibles a otros tipos. Normalmente
se desean biosensores altamente
selectivos (ejemplo: sensores basados
en anticuerpos).
Sensibilidad: Relación de transferencia
entre la variable sensada (concentración
del analito) y su variable de salida
(variable físico-química / señal eléctrica).
Si la sensibilidad es constante sobre
el rango de medida, se trata de un
sensor lineal.
Limite de detección: Mínima concentración
de analito que puede ser detectada
por el sensor. Dependerá de la sensibilidad
del sensor, así como de su nivel de
ruido.
Repetibilidad: Capacidad del sensor para
proporcionar siempre la misma respuesta
ante el mismo estímulo.
Tiempo de respuesta: Tiempo necesario
para obtener una medida estable una
vez aplicada la muestra.
Pre-procesamiento de muestra: Procesos
físico-químicos que se deben realizar
sobre la muestra para poder realizar
la medida.
Los biosensores presentan varias ventajas
respecto a las técnicas convencionales de
análisis. Suelen ser más económicos y requerir
procesos menos complicados para su elaboración,
también pueden ser adaptados para
el uso por usuarios finales con poco o ningún
entrenamiento y, dependiendo del tipo de biomediador
usado, pueden llegar a ser muy
selectivos (siendo muy sensibles a ciertos tipos
de analitos e insensibles a otros tipos,
permitiendo la diferenciación).
Sin embargo, también presentan varios inconvenientes:
Tratándose de elementos biológicos,
es de esperarse una menor repetividad y
exactitud en la medida respecto a sensores
convencionales; además, requieren cuidados
especiales para mantener en óptimas condiciones
el biomediador (temperatura, luz, nutrientes)
y aun así son caracterizados por un
corto tiempo de vida.
Por estas características, los biosensores son
utilizados en aplicaciones en las cuales es
necesario realizar mediciones sobre una gran
cantidad de muestras, sin exigencia de una
gran exactitud en la medida; el principal interés,
en estos casos, consiste en generar una
pre-alarma cuando el valor de medida es anómalo,
de modo que se requiere intervenir sólo
en estos casos con análisis más detallados y,
por ende, más costosos (pre-screening [3]).
Como ya se mencionó, los biosensores
pueden ser construidos con diferentes elementos
biológicos y para diferentes métodos
de transducción. A continuación se detallan
algunos métodos de transducción, su teoría
de funcionamiento y algunas aplicaciones.
28
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DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
2. TIPOS DE BIOSENSORES
Fig. 1: Obtención de un biosensor amperométrico
2.1 BIOSENSORES AMPEROMÉTRICOS
Estos biosensores son basados en la medida
de la corriente eléctrica generada por procesos
electroquímicos de oxidación / reducción
en el biomediador. Las corrientes generadas
normalmente se encuentran en el rango de
centenas de microamperios hasta pocos nanoamperios,
siendo necesario un adecuado
sistema electrónico para su medida.
El proceso para obtener un biosensor amperométrico
se ilustra en la figura 1.
La extracción consiste en una serie de procesos
físicos o químicos realizados para obtener
el biomediador a partir de un sistema biológico
más complejo. Este proceso puede tratarse,
por ejemplo, de la extracción de un organelo
celular a partir de la célula entera, del
aislamiento de enzimas o anticuerpos, etc.
El proceso de inmovilización tiene como objetivo
obtener un excelente contacto eléctrico
entre el biomediador y el sistema de electrodos
utilizado para la medición de la corriente,
además de permitir una buena adherencia
mecánica entre ellos. Existen varias técnicas
de inmovilización, las cuales tienen una gran
influencia en la vida útil y en la sensibilidad
del sensor [7] [8] [9].
Los sistemas de electrodos más utilizados en
biosensores son del tipo S.P.E. (Screen Printed
Electrodes, fig. 1 centro). Este tipo de
electrodos se obtiene mediante la impresión
con una tinta conductiva sobre una base cerámica
(plástica o baquelita). El proceso de
fabricación facilita la miniaturización de los
sensores, al permitir una gran flexibilidad en
su forma y en sus dimensiones. Además, los
bajos costos de producción de esta técnica
facilitan la comercialización de este tipo de
sensores [10].
El sistema más frecuentemente utilizado en
biosensores amperométricos consta de tres
electrodos, denominados Counter, Working y
Reference (CE, WE, RE). La corriente circula
entre los electrodos CE y WE, mientras que
el electrodo de referencia (el cual tiene una
alta impedancia de entrada para evitar el flujo
de corriente a través de él) es mantenido a
un potencial constante, necesario para la
reacción de oxido-reducción (cronoamperometría).
ANÁLISIS DE LAS CORRIENTES MEDIDAS
Fig. 2: Esquema de funcionamiento de un biosen
sor amperométrico
2.1.1 BIOSENSOR ENZIMÁTICO
El análisis de las corrientes medidas, con el
fin de determinar la presencia o concentración
del analito que se desea detectar, varía
según el tipo de biomediador.
Un biosensor enzimático [2] [6] [11] consiste
en un S.P.E. con una enzima inmovilizada,
un substrato y la muestra a analizar en
solución líquida. Cuando la enzima entra
en contacto con su substrato comienza
29
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

INGENIERÍA
DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
reaccionar y, si existe un adecuado potencial
de oxido-reducción, a generar corriente; ésta
se incrementa hasta alcanzar un valor de estado
estable. Al agregar la muestra al sensor,
si contiene un analito capaz de inhibir la
actividad de la enzima, se evidenciará una
reducción en la corriente.
La reducción en la corriente puede ser usada
para estimar la concentración del analito en la
muestra. Normalmente, dicha reducción se
expresa como un porcentaje de inhibición
respecto a la corriente sin muestra (Ecuación
1, donde I0 representa la corriente en estado
estable sin muestra e Ia la corriente en presencia
de muestra).
(1) [3]
Un proceso de calibración permite obtener la
relación entre porcentajes de inhibición y concentraciones
del analito en la muestra. Esta
relación, en la mayoría de los casos, es del
tipo sigmoidal.
2.1.2 BIOSENSOR FOTOSINTÉTICO
Otro tipo de biosensores amperométricos utiliza
elementos fotosintéticos como biomediador.
Estos elementos se caracterizan por generar
una corriente como respuesta a un estímulo
luminoso.
La respuesta en corriente de este tipo de sensores
se ilustra en la figura 3. Cuando el material
fotosintético no está bajo el efecto de la
luz, la corriente es mínima (base-line current).
Al ser estimulado con luz, la corriente se incrementa
como consecuencia del proceso de
fotosíntesis (peak current, ecuación 2).
(2)
Si el material fotosintético se encuentra bajo
la acción de un agente externo (analito, como
puede ser un contaminante/herbicida [12])
que inhibe su actividad (un herbicida, por
ejemplo), la corriente generada en respuesta
a un estímulo luminoso será menor (proceso
conocido como “quenching”). Matemáticamente
se calcula como el porcentaje de inhibición
de la corriente pico (ecuación 3).
(3)
Ya que el porcentaje de inhibición de la corriente
pico puede ser usado para estimar la
concentración del analito presente en la
muestra, es posible modelar estos datos utilizando
una regresión a una ecuación sigmoidal
para realizar la calibración del sensor [7].
Es de anotar que en este tipo de sensores es
necesario un tiempo de relajación (en total
oscuridad) entre sucesivos pulsos de luz. Dicho
tiempo debe permitir la total “descarga”
del elemento biológico, es decir, su retorno a
las condiciones iniciales.
2.2 BIOsENSORES ÓPTICOS
Fig. 3: Esquema de un sensor amperométrico
fotosintético
Este tipo de biosensores se basa en la
medida de las propiedades de la luz, como
pueden ser su intensidad, su longitud de
onda, su índice de refracción, etc.
30
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

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DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
Existen diferentes tipos de biosensores ópticos:
2.2.1 BIOSENSORES BASADOS EN
FLUORESCENCIA
La fluorescencia consiste en la emisión de
luz, por parte de un sustancia fluorescente,
cuando es excitada por una fuente de luz de
una longitud de onda específica. La luz emitida
tiene una longitud de onda mayor (menor
energía) que la longitud de onda de la luz de
excitación.
Para cada substancia fluorescente se define
un espectro de excitación (absorción) como
el conjunto de longitudes de onda que pueden
iniciar el proceso de fluorescencia. Se
define también un espectro de emisión como
el conjunto de longitudes de onda que dicha
sustancia puede emitir.
La figura 4. ilustra el esquema básico para un
biosensor basado en fluorescencia [13] . En
él se observan una fuente luminosa, un contenedor
para el biomediador, y un detector de
luz integrado con un filtro de interferencia.
Fig.4: Esquema de biosensor basado en fluorescencia
La fuente luminosa, en la actualidad, se implementa
con diodos emisores de luz (LEDs).
Estos dispositivos son económicos, se caracterizan
por una respuesta espectral bastante
precisa, presentan un bajo consumo de
energía, y facilitan su control por medio de
sistemas electrónicos sencillos.
El contenedor para el biomediador debe aislar
el material biológico de cualquier tipo de
luz de interferencia externa. Además, debe
permitir el contacto del biomediador
(normalmente en fase líquida, en algunos casos
sólida) con la muestra a analizar, a través
de entradas y salidas para fluidos.
El filtro óptico es el encargado de separar la
luz de excitación (longitudes de onda cortas),
de la luz emitida por el biomediador
(longitudes de onda largas), de modo que sólo
esta última llegue al detector. Para esto se
utilizan filtros de interferencia [14] que son
fabricados con la superposición de elementos
ópticos de diferentes coeficientes de refracción,
de modo que se obtenga una atenuación
alta o baja, dependiendo de la longitud
de onda de la luz incidente. En fluorescencia
se utilizan filtros del tipo 'bandpass' que permiten
el paso sólo de una banda de longitudes
de onda específicas, o 'high pass' que
permiten el paso de longitudes mayores que
un cierto valor.
El detector es el dispositivo encargado de
convertir la luz emitida en una señal eléctrica
que pueda ser fácilmente procesada. Elementos
comúnmente usados como detectores
incluyen foto-diodos, foto-diodos de avalancha
y foto-multiplicadores [15].
La fluorescencia ha sido utilizada en diversas
aplicaciones a nivel biológico. Tal vez la aplicación
más conocida consiste en el uso de
“marcadores de fluorescencia” para la detección
del ADN: un compuesto químico
(Bromuro de etidio), conocido como marcador,
aumenta su fluorescencia cuando entra
en contacto con él [16].
Es común el uso de la fluorescencia en los
inmuno-sensores. Este tipo de biosensores
emplea anticuerpos como elemento de
detección: los anticuerpos tienen
31
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

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DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
la capacidad de adherirse (ligarse) selectivamente
a ciertos analitos, y si el anticuerpo ha
sido marcado previamente con una sustancia
fluorescente (fluoróforo) será posible determinar
la concentración de analito presente en
una muestra a través de la intensidad de fluorescencia
de ella[17] .
de diferentes concentraciones del herbicida
Linuron en agua. Es evidente cómo, para valores
de tiempo cercanos a 10 ms, los niveles
de fluorescencia se incrementan con mayores
concentraciones del contaminante.
También se reporta el uso de marcadores
fluorescentes en reacciones enzimáticas que,
en algunos casos, pueden considerarse una
alternativa a la detección por amperometría
[11] .
FLUORESCENCIA DE ORGANISMOS
FOTOSINTÉTICOS
Los organismos fotosintéticos también se caracterizan
por presentar emisión de fluorescencia.
Parte de la energía luminosa capturada
es transformada para ser utilizada por el
organismo (energía química), el resto son
pérdidas de energía en forma de calor o de
fluorescencia.
El espectro de absorción (excitación) para
este tipo de biomediadores incluye casi todo
el espectro visible, y su espectro de emisión
presenta dos picos a 680 nm y a 730 nm
[18] .
En estos casos, la luz emitida presenta una
respuesta transitoria. Si el biomediador se
encuentra en oscuridad total y luego es estimulado
luminosamente, generará una curva
de Fluorescencia vs Tiempo conocida como
Curva de Kautksky[19] [20] . Dicha curva consiste
en un rápido incremento (orden de picosegundos)
a un valor conocido como fluorescencia
basal o F 0, y una serie de incrementos
más lentos hasta llegar a un valor de fluorescencia
máximo o F m (normalmente después
de varios cientos de milisegundos).
La figura 5 ilustra las curvas de fluorescencia
de un biomediador fotosintético (alga unicelular
Chlamydomonas reinhardtii) en presencia
Fig. 5: Curva de Fluorescencia vs Tiempo de un
biomediador fotosintético, a diferentes
concentraciones de pesticida [13]
Estos cambios en la forma de la curva pueden
ser cuantificados extrapolando una serie
de parámetros. Un parámetro comúnmente
usado para la detección de herbicidas consiste
en la normalización del punto a 10 ms para
las fluorescencias máxima e inicial (ecuación
4):
(4) [13]
2.2.2 BIOSENSORES BASADOS EN
BIOLUMINISCENCIA
Otros parámetros pueden ser extraídos de la
curva de fluorescencia. Algunos de ellos pueden
ser utilizados para verificar el grado de
estrés o de vitalidad del organismo, necesario
para controlar los procesos de su crecimiento.
La bioluminiscencia consiste en la emisión de
luz por parte de un material biológico. A
diferencia de la fluorescencia, no es necesaria
la presencia de una luz de excitación
[21] . En la literatura se reportan 32
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

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DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
diferentes aplicaciones que utilizan la bioluminiscencia
de bacterias para aplicaciones biosensorísticas
[22].
2.2.3 BIOSENSORES BASADOS EN
FIBRA ÓPTICA
Las fibras ópticas son ampliamente utilizadas
en el ámbito de las telecomunicaciones, siendo
menos conocidas sus aplicaciones en el
campo de los biosensores.
La fibras ópticas están conformadas por núcleo
y revestimiento, elaborados con materiales
de diverso índice de refracción; la relación
de dichos índices es tal que debe permitir la
reflexión interna total. Es decir, una luz incidente
sobre el núcleo -que respete un cierto
ángulo máximo- se propagará a través del
núcleo realizando reflexiones sucesivas en la
interfaz núcleo-revestimiento.
Su uso en el campo bio-sensorístico se basa
en el concepto de campo evanescente [23] :
Una pequeña porción de la onda atraviesa la
interfaz núcleo-revestimiento y crea un campo
electromagnético en este último. El campo
evanescente puede interactuar con las moléculas
presentes en el revestimiento:
Si existen elementos fluorescentes, el
campo evanescente puede estimular su
emisión, la cual será medida a través
del núcleo de la fibra.
Otros elementos pueden modificar las
características ópticas de la fibra, cambiando
las características de reflexión,
absorción, atenuación o polarización de
la luz incidente.
En una aplicación típica de biosensor basado
en fibra óptica, el biomediador es inmovilizado
sobre el revestimiento de la fibra. El núcleo
es usado para inyectar la luz y medir el
cambio en sus características (Figura 6).
Fig. 6: Esquema de un biosensor basado en fibra
óptica.
Los biosensores basados en fibra óptica presentan
la ventaja de que las señales ópticas
sufren menos atenuación e inducción de ruido
que sus contrapartes eléctricas, permitiendo
mayores distancias entre las celdas de
medida y los circuitos de detección, además
de mayor integridad de la señal en entornos
electromagnéticamente hostiles. Las fibras
ópticas son de bajo costo y permiten la miniaturización
de los sistemas, dado que una misma
fibra puede ser usada con diferentes biomediadores
a diferentes longitudes de onda.
La principal desventaja de los sensores a fibra
óptica y de los sensores ópticos en general
radica en la necesidad de un excelente
aislamiento de la luz ambiente, la cual puede
enmascarar completamente las señales a
medir y/o estimular inapropiadamente el elemento
biológico. Es de anotar que existen
algunas técnicas de fluorescencia (PAM, Modulación
de Amplitud Pulsada) las cuales permiten
la medida aun en presencia de luz ambiente[19]
2.3 OTROS TIPOS DE BIOSENSORES
En la literatura del tema existe una gran variedad
de tipos de biosensores, por lo cual
una explicación general de todos ellos superaría
el alcance de este artículo. Un tipo de
biosensor que merece ser mencionado es el
Sensor Gravimétrico.
Este tipo de sensor se basa en la medición
de los cambios de masa en el biomediador.
Es frecuentemente utilizado en inmunosensores,
en los cuales el enlace entre un
anticuerpo y su analito produce un 33
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

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DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
Pequeño cambio de masa (del orden de nanogramos).
Estos pequeños cambios de masa
se detectan mediante microbalanzas de
cuarzo, de modo que la frecuencia de oscilación
del cuarzo dependerá de la masa depositada
sobre él. Este tipo de transducción es
usado en las “narices electrónicas” [24].
Otros tipos de biosensores incluyen la
potenciometría (medida del voltaje), la medición
de la conductividad, la medición de la
temperatura, etc.
3. CONCLUSIONES
La investigación y el desarrollo en biosensores
han generado un gran interés en los últimos
años, extendiendo cada vez más sus
campos de aplicación y las técnicas de medida
utilizadas. Como sucede para cualquier
tipo de sensor, es de vital importancia el rol
del ingeniero electrónico en la selección, la
implementación y el acondicionamiento de un
adecuado sistema de transducción y adquisición
de datos.
Diferentes variables físicas se ven involucradas
en la medida con biosensores: la electricidad,
la luz, la temperatura, la masa, etc. El
desarrollo de sistemas electrónicos para esta
aplicación debe tener en cuenta esta heterogeneidad,
además de los problemas que pueden
surgir al elaborar señales que en la mayoría
de los casos son de pequeña magnitud.
Los biosensores exigen un tratamiento multidisciplinario.
Es necesaria la interacción de
profesionales con diversas habilidades en los
campos de ingeniería y ciencias con el fin de
abordar los diferentes retos ligados al diseño
e implementación de este tipo de sistemas. El
éxito del trabajo de estos grupos de profesionales
radicará en una buena comunicación
que permita superar los diferentes lenguajes
y formas de pensar imperantes en cada una
de sus disciplinas.
Una reflexión final: Y en nuestro país ¿qué
desarrollos y/o aplicaciones se están dando
en este campo?. Considerando nuestro potencial
en biodiversidad ¿existirán nuevos tipos
de biosensores que puedan ser desarrollados?
4. REFERENCIAS
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El Mundo de la Ingeniería Electrónica

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fabricados por "silk-screen"” Quim. Nova
vol.21 no.5 Sao Paulo 1998
11) Scognamiglio V, Pezzotti I, Pezzoti G,
Cano J, Manfredonia I, Buonasera
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Giardi M. “Towards an integrated bio
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Acta 751 (2012) 161-170. Elsevier.
12) Touloupakis E, Giannoudi L, Piletsky
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13) Cano J, Buonasera K, Pezzotti G.“New
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http:// www.edmundoptics.com/
technical-support/ optics/optical-
&pagenum=2#techniques
15) Hamamatsu Photonics, Photodiode
Tech nical Information. Available
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www.hansatechinstruments.com/docs/
20) Strasser, R.J., Merope T.- M., Srivastava,
A., Analysis of the Fluorescence
Transient. Available at: http://
www.hansatech-instruments.com/docs/.
21) Saenz C, Nevárez G. “La bioluminiscencia
de microorganismos marinos y
su potencial biotecnológico.” Acta
Química Méxicana, Número 3, 2010.
22) S.F. D'Souza. “Microbial Biosensores”.
Biosensors and Bioelectronics 16 (2001)
337-353. Elsevier.
23) Marazuela M, Cruz M, “Fiber Optics Biosensors,
an overview” Anal Bioanal
Chem (2002) 372 : 664–682 Springer.
24) C Di Natale, A Macagnano, F Davide, A
D'Amico, R Paolesse, T Boschi, M
Faccio, G Ferri. “An electronic nose for
food analysis”. Sensors and Actuators
B: Chemical, Volume 44, Issues 1–3,
October 1997, Pages 521–526. Elsevier.
35
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

INGENIERÍA
ELÉCTRICA
INMÓTICA: Automatización de edificios para fines industriales, comerciales o
institucionales.
¿Qué es la Inmótica?
Ingeniero Electrónico y MSc en Ingeniería. Director
de Proyectos en Infraestructura Digital S.A.S.
Resumen
El objetivo final de un edificio automatizado
es la sostenibilidad, la cual puede ser motivada
por muchos factores, tales como la gestión
del medio ambiente, el deseo de certificación
de edificios verdes, o las promesas
financieras de un menor costo de operación.
No importa lo que impulse la sostenibilidad, la
creación de sistemas de automatización y
control puede contribuir en gran medida a su
logro.
Adicionalmente a los beneficios inherentes
de un edificio inteligente, las mayores ventajas
que se obtienen de la inmótica son:
Autor
Juan Felipe
Téllez Alzate
Mayor eficiencia energética.
Menores costos de operación y mantnimiento.
Mejor calidad del aire al interior del
edifcio.
Mayor confort de los ocupantes y, a su
vez, mayor productividad.
La evolución de la electrónica, la informática
y las telecomunicaciones ha permeado todos
los ambientes en que nos desempeñamos,
llegando a estar presentes en la vida diaria
en múltiples aplicaciones: desde la revisión
del tráfico a través de nuestro teléfono inteligente,
pasando por los comandos de voz que
les damos a los carros, y hasta la realización
del check-in de un vuelo que tenemos programado
a través de Internet, entre muchos
ejemplos que podemos dar; en todos los casos
está involucrado un gran trabajo en desarrollo
de Hardware y Software. Estos avances,
entre los que están la microelectrónica,
las telecomunicaciones y la automatización,
también han llegado al sector de la construcción.
Es común, para la mayoría de las personas,
asociar la tecnología aplicada a la
construcción con las casas inteligentes o
Domótica; sin embargo, el término correcto
para la aplicación de la tecnología actual en
el segmento de la industria, el comercio, la
educación y la salud, entre otros, es llamado
Inmótica.
La inmótica aplica todos los recursos tecnológicos
disponibles para lograr cinco objetivos
fundamentales: seguridad, confort, eficiencia
energética, conectividad y valorización. En la
práctica, se busca monitorear y controlar los
sistemas eléctricos, electrónicos y electromecánicos
que tiene una edificación para lograr
los mencionados objetivos.
Los sistemas que comúnmente encontramos
en un edificio, candidato para ser
automatizado, son:
36
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

INGENIERÍA
ELÉCTRICA
Sistemas de aire acondicionado.
Sistemas de refrigeración.
Sistemas de calefacción.
Sistemas de almacenamiento de energía
solar.
Analizadores de red eléctrica o contadores
de energía.
Sistemas de alarmas de intrusión.
Circuitos cerrados de televisión.
Sistemas de control de acceso.
Sistemas de detección y/o extinción de
incendios.
Ascensores y escaleras eléctricas.
Sistemas de bombeo y almacenamiento
de agua.
Sistemas de calidad del aire.
Estos sistemas, normalmente, se han instalado
en muchas construcciones del sector
comercial o industrial desde hace varias décadas;
sin embargo, la integración de todos
estos sistemas bajo un sistema de control
centralizado sólo comenzó a ser tenida en
cuenta por las constructoras ya entrado este
siglo. En gran medida, el interés se ha venido
despertando por la aparición de otros elementos
como las construcciones sostenibles,
el ahorro de energía y los llamados edificios
verdes; este último término proviene del inglés,
a través del Green Building Council 1 ,
que es una institución encargada de certificar
si una edificación cumple con los estándares
mínimos para ser considera como verde y
así obtener una credencial que la catalogue
como una construcción LEED 2 . En Colombia
el CCCS 3 , Consejo Colombiano de Construcción
Sostenible, es la entidad que acredita si
un proyecto de construcción puede ser considerado
como LEED.
Tecnologías de automatización de edificios.
Los primeros sistemas de control durante los
años 60s y 70s eran neumáticos 4 e hidráulicos
y, generalmente, se limitaban a controlar
diversos aspectos del sistema de aire
acondicionado. Los dispositivos neumáticos
comunes incluyen controladores, sensores,
actuadores, válvulas y reguladores, entre
otros. Los dispositivos de control electrónico
analógicos comenzaron a llegar después de
1980 4 ; estos proporcionaban una respuesta
más rápida y una mayor precisión que los
sistemas neumáticos.
Sin embargo, no fue hasta que el control digital
entró en escena en la década de 1990 4
que el sistema de automatización de verdad
fue posible. Sin embargo, la inexistencia de
normas o estándares establecidos para la
comunicación digital provocó que varios fabricantes
crearan sus propios métodos de
comunicación exclusivos, haciendo prácticamente
impensable una integración entre sistemas
de diferentes marcas. Hasta ese momento,
los sistemas de automatización son
completamente funcionales, pero no son interoperables
o capaces de mezclar productos
de diferentes fabricantes. Por lo tanto, un
edificio o un determinado proyecto podría ser
"cerrado" por un fabricante específico.
A finales de la década de los 90, y especialmente
en la década siguiente, los movimientos
ya estaban en marcha para estandarizar
sistemas de comunicación abiertos. La Sociedad
Americana de Ingenieros de Calefacción,
Refrigeración y Aire Acondicionado
(ASHRAE) 5 desarrolló el protocolo de comunicación
BACnet 6 que, con el tiempo, se convirtió
en uno de los estándares más aceptados
en la industria, y al cual se han acogido
la mayoría de los fabricantes de equipos de
automatización de edificios.
37
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

INGENIERÍA
ELÉCTRICA
Otros estándares de comunicación incluyen
protocolos por medio físico cableado como
Modbus, LonTalk, EIB/KNX, y DALI; este último
es un protocolo de red dedicado al control
de iluminación; así mismo se tienen protocolos
por medio físico inalámbrico como Zig-
Bee, En Ocean y NFC, entre otros.
BAS
En un sistema de automatización de edificios
o BAS, del inglés Building Automation System,
la topología es jerárquica y se tiene un
nivel superior, con un bus de comunicaciones
principal, que comunica diferentes sistemas
de control de alto nivel dedicados para un
sistema en particular (páneles de alarma,
grabadoras digitales de CCTV, páneles de
control de iluminación, entre otros), sistemas
más genéricos (servidores de bases de datos,
servidores Web y PLCs, entre otros) y
una serie de interfaces humano-máquina para
permitir la interacción con los operarios.
En este primer nivel de integración se usan
protocolos verticales abiertos, como son los
mencionados anteriormente: BACnet, Lon-
Talk, Modbus, EIB/KNX, etc.
Luego, aparece un nivel inferior con un bus
de comunicaciones secundario o bus de
campo; en ellos se interconectan dispositivos
de un nivel inferior dentro de cada sistema
con sus respectivos controladores principales;
estos dispositivos pueden ser: controladores
de menor complejidad (controladores
de zona, expansores de zona, controladores
de acceso, etc.), dispositivos de entrada y
salida (sensores, actuadores, cámaras, lectoras
de tarjetas, etc.), interfaces de control locales
(botoneras, pantallas táctiles, teclados,
etc.). Estos dispositivos también son llamados
elementos de campo.
Referencias
1) http://www.usgbc.org/
2) http://www.usgbc.org/leed/certification
3) http://www.cccs.org.co/
4) http://www.kmccontrols.com/products/
Understanding_Building_Automation_and_Control_Sy
stems.aspx
5) https://www.ashrae.org/
6) http://www.bacnet.org/
INFORMES
Curso
N i v e I I
Correo Electrónico: ineldua@une.net.co
Web: www.ineldua.org
Facebook:
Twitter: @ineldua
38
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

NUEVOS MATERIALES
EL GRAFENO EL MATERIAL DEL SIGLO XXI UNA REVISIÓN
BIBLIOGRÁFICA
grafeno promete ser el material del futuro. En
este momento, las principales potencias mundiales,
las compañías electrónicas, las universidades
y centros de investigación más importantes
del planeta, están empeñados en
una carrera para obtener lo mejor de este material.
Abstract
Efrén Giraldo Toro
Msc. Gestión Energética Industrial y
Docente de cátedra, Instituto
Tecnológico Metropolitano ITM
Investigador Grupo Tesla, Universidad
de Antioquia, Medellín, Colombia
hegiraldo@gmail.com
This article presents a review of recent state
of the art in scientific journals about graphene.
It shows the trend of current research on this
important material and its possible applications.
Electronics is one of the fields where
the graphene promises to be the material of
the future. Now, the major world powers, the
electronic multinationals, the main universities
and major research centers in the world, are
engaged in a race to get the best of this material.
Palabras claves:
Grafeno, material bidimensional,
Introducción
Esdras Nahun Quintero
MSc Gestión Energética Industrial,
Instituto Tecnológico Metropolitano ITM
Docente Tiempo Completo
Institución Universitaria Salazar y Herrera
Resumen
Este artículo presenta una revisión del estado
del arte reciente sobre el grafeno en revistas
científicas. Muestra la tendencia de la investigación
actual sobre este importante material y
sus posibles aplicaciones. Se aprecia que la
electrónica es uno de los campos donde el
A decir de los creadores del grafeno Konstantin
Novosiólov y Andrei Guein quienes ganaron
el premio Novel en 2010 por su descubrimeinto,
es el material más fino y fuerte conocido
hasta el momento. Los portadores de
carga exhiben una alta movilidad intrínseca y
pueden viajar varios micrómetros sin dispersión.
Presenta densidad de corriente seis veces
mayor que la del cobre, es impermeable
a los gases y puede ser a la vez altamente
dúctil y frágil, cualidades combinadas casi imposibles
en un material. Presenta alta solidez,
flexibilidad y muy estable en el medio
ambiente.
39
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

NUEVOS MATERIALES
Sus propiedades mecánicas sobrepasan en
mucho las de los otros materiales como el
acero. Tiene excepcionales propiedades fotónicas
y óptico-electrónicas. En resumen promete
ser el material maravilla del siglo XXI.
Y lo más importante: abrió el campo de investigación
a sus congéneres los materiales
bidimensionales y los heteromateriales.
Figura 1. Fullerenos Figura 2. Grafito Figura 3. Nanotubos
Algunos conceptos básicos
La ciencia de los materiales establece que el
estado sólido presenta la mayoría de veces,
una organización estable y repetitiva que se
denomina estructura cristalina, no siendo limitante
que en algunas ocasiones se puede
presentar también un estado desorganizado
o amorfo. Varios átomos y compuestos en el
estado sólido pueden formar diferentes estructuras
cristalinas (figuras diversas). Cuando
esto sucede a cada estructura cristalina se
le denomina “un alótropo”. Las propiedades
de un material dependen del tipo de estructura
formada.
El átomo de carbono es un caso especial en
la naturaleza, puede formar un sinnúmero de
estructuras cristalinas o alótropos y también
estructuras amorfos. Entre los alótropos se
destacan el diamante, los fullerenos Figura 1
el grafito Figura 2, los nanotubos Figura 3 y
4, los nanobuts figura 5 (fullerenos combinados
con nanotubos), el grafeno Figura 6, la
fibra de carbono y las nanoespumas. En la
química inorgánica forma materiales amorfos
combustibles tan importantes como los carbones
vegetales y minerales, los carbones
vítreos especiales y las nanofibras (todo ellos
sin estructura cristalina). Si fuera poco lo anterior,
forma otra gran cantidad de
compuestos inorgánicos y orgánicos como
los polímeros.
Figura 4. Nanotubos Figura 5. Nanobuts Figura 6. Grafeno
Figuras 1 a 6. Diferentes estructuras cristalinas
del carbono o alótropos. Cada alótropo
presenta propiedades y características diversas.
Fuente: http://www.jccanalda.es/
jccanalda_doc/jccanalda_ciencia/quimica/
articulos-quimica/carbono-1.htm
Un corto repaso de física y química ayuda a
refrescar conceptos importantes. El carbono
tiene cuatro electrones en su último nivel, lo
que en términos sencillos equivale a cuatro
maneras a través de las cuales puede enlazarse
consigo mismo o con átomos diferentes
para formar además de los materiales mencionados,
otra inmensa cantidad de alótropos
o compuestos como por ejemplo los polímeros.
Logra así obtener los ocho electrones
que le dan estabilidad energética.
Los electrones giran alrededor del núcleo en
regiones denominadas orbitales. En cada orbital
puede haber máximo dos electrones.
Los orbitales presentan diferentes formas: la
s esférica, la p como especies de bombas
ovoides alargadas de piñatas, unidas por un
vértice común Figuras 7 y 8, la d y la f más
complejas.
40
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

NUEVOS MATERIALES
Figura 7. Figura 8.
Figura 7. Se observan los ángulos de 120°
entre los orbitales sp 2 híbridos los cuales están
situados en el plano de la lámina del grafeno.
Figura 8. La “ piñata electrónica” . Los tres
orbitales híbridos sp 2 (color gris) donde se
pueden alojar dos electrones en cada orbital.
Se aprecia el orbital p sin hibridizar (color verde)
donde igualmente se pueden alojar dos
electrones. Fuente de las dos figuras: http://
www.textoscientificos.com/quimica/organica/
hibridacion-carbono
Algunas veces por requerimientos energéticos
especiales, cuando el átomo de carbono
se enlaza consigo mismo o aun con átomos
diferentes, los electrones giran en nuevas regiones
creadas para tal fin, conocidas como
híbridos por presentar una forma diferente de
la inicial s y p. De los cuatro electrones de un
átomo de carbono del último nivel, tres se
unen en estos orbitales híbridos por enlace
covalente doble a tres electrones de otro átomo
de carbono. Por tanto este enlace es muy
fuerte. Estas regiones diferentes se denominan
sp 2 , s por el orbital inicial s, p por los
orbitales iniciales p y 2 por los dos orbitales p
anteriores involucrados Figuras 8 y 9. El sp 2
presenta por tanto tres orbitales híbridos
creados cuando un átomo de carbono se une
a otro, y se denominan enlaces σ El cuarto
electrón se une al cuarto electrón de otro átomo
de carbono en orbitales no híbridos p
llamados π. Este enlace covalente es más
débil y permite que el grafeno sea conductor.
Figura 9
Figura 9. Figura resultante de la unión de
átomos de carbono. Tres enlaces dobles de
un átomo de carbono al unirse con otros tres
átomos del mismo elemento (orbitales superpuestos
o translapados sp 2 ). Orbital p no híbrido
translapado.
Fuente:http://aulas.iesjorgemanrique.com/
calculus/hidrogeno/hibridos/
orbitales_hibridos.html
En la Figura 9 toda la zona negra central externa
(forma similar a dos sofás) es un solo
orbital p no híbrido formado por la translapación
de dos orbitales p. En la zona azul se
formarían figuras similares al unirse estos
átomos de carbono a otros.
Forma bidimensional del grafeno
En el grafeno de la Figura 10 seis átomos de
carbono forman una estructura cristalina hexagonal
de una sola capa, la cual no se repite
en forma tridimensional como la mayoría de
materiales conocidos sino en dos dimensiones.
Más específicamente su forma es bidimensional
ondulada, muy similar a una red
de pesca. Esta estructura bidimensional es la
que le otorga al grafeno sus propiedades excepcionales.
La importancia del grafeno radica
en que fue el primer material bidimensional
que se obtuvo a nivel físico. Y fue lo que
le valió a Novosiólov y a Guein el premio
Novel de física en 2010.
41
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

NUEVOS MATERIALES
Este material abrió en campo para el estudio
de la familia de los materiales bidimensionales
con iguales o superiores propiedades.
Figura10.
Figura 10. Esquema de red bidimensional
cristalina de una sola capa de átomos de
carbono, formada a partir de la figura básica
o celda hexagonal, muy afín a estos átomos.
Fuente: http://lacienciainsolita- blogspot.com/
2012/01/grafeno-el-nuevo-material conductor.
html
Con este material sucedió algo parecido al
descubrimiento de la tabla periódica por
Mendeleyev. Antes de lograr producirlo a nivel
físico ya se conocían sus posibles propiedades.
El grafito, fue estudiado desde hace
tiempo atrás por los investigadores del estado
sólido. Al investigar el grafito que está compuesto
por muchas capas similares al grafeno,
se investigó teóricamente la posibilidad
de una sola capa de átomos de carbono. Algunos
físicos teóricos como Piers (1934) y
Landau (1937) llegaron a sostener que tal
material no podría existir, pues sería completamente
bidimensional (sin espesor) y al vibrar
sus átomos, la lámina se plegaría y arrugaría
sobre sí misma, y siendo inestable terminaría
por destruirse.
Sin embargo según Carlsson, (2007) el grafeno
es estable porque sus vibraciones se
amortiguan en ondulaciones parecidas a las
de la Figura 1 con amplitudes de 1 nanómetro
a lo largo de la red. También Fasolino y
Katsnelson, (2007) corroboraron lo anterior.
Las propiedades del grafeno se afectan
por el sustrato
Otra característica sorprendente de este material
es que sus propiedades se ven afectadas
en gran medida por el material que le sirve
de sustrato. O en otras palabras, sus propiedades
cambian según el material en el que
esté apoyado. Es como si existiera una hoja
de papel, la cual cambia sus propiedades cada
vez que se coloca sobre una superficie
diferente.
La interface entre dos materiales (la superficie
de contacto) influye grandemente sobre la
interacción entre ellos y las propiedades resultantes.
En el caso del grafeno la interface
es el mismo grafeno que interacciona directamente
con el sustrato. Esto debido a que el
grafeno está compuesto por la unión de átomos
individuales en un solo plano horizontal,
y por tanto los átomos y sus electrones del
último nivel pueden interactuar fácilmente con
los del sustrato, sin capas de átomos extras
que apantallen e intervengan. El campo eléctrico
de los átomos del sustrato afecta fuertemente
al de los carbones del grafeno y propiedades
tales como la conductividad eléctrica
y la reactividad química se ven afectadas
en gran medida.
Así por ejemplo, cuando el sustrato es dióxido
de silicio, el grafeno se comporta frente a
ciertos agentes químicos de cierta modo, y de
manera diferente cuando está en contacto
con nitruro de boro. Esto da la posibilidad de
usar el grafeno como interruptor para interactuar
según se requiera. Lo cual a su vez permitiría
micro-sensores para detectar rastros
biológicos o químicos. Esto según el equipo
investigador del Instituto Tecnológico de Massachusetts
(MIT) Zhang, Tao, Bo,
Li, Hu, Wang, (2013). 42
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

NUEVOS MATERIALES
El grafeno y las bandas electrónicas
Las bandas electrónicas permiten definir al
grafeno como un material con muy buenas
propiedades conductoras. Las bandas de
conducción corresponden a los denominados
conos de Dirac Figura 11. El cono inferior es
la banda de conducción y la superior es la
banda de valencia.
balístico a escala de 1 nanómetro a temperatura
ambiente. Que no tengan masa implica
que no cumplen la ecuación de la mecánica
cuántica de Schodringer y si la de Dirac. La
dinámica de los electrones corresponde a las
de “cuasipartículas” de masa efectiva nula.
Presentan el efecto Hall cuántico fraccionario
a temperatura ambiente. Son precisamente
estas características y la alta calidad de la red
cristalina las que hacen este material especialmente
prometedor para aplicaciones en la
electrónica (Geim, 2009).
Pocos defectos en la red cristalina y multicapas
Figure 11
Figura 11. Las bandas de conducción del
grafeno o conos de Dirac se tocan en los puntos
K´ y K. Muestran la relación de dispersión
para un electrón en el grafeno. En el punto de
intersección de los dos conos se da el plano
horizontal de la energía de Fermi.
Esta disposición de los conos de Dirac hace
del grafeno un material mal semiconductor,
pues no hay una zona prohibida o gap para
que los electrones puedan dar el salto cuántico
de la zona de valencia a la de conducción.
Esto se ha solucionado mediante dopaje
(Naumin, 2007), radiación electromagnética
u otros sistemas especiales (Zhang, Tang,
Girit, Hao, Martin, Zettl, Crommie, Shen,
Wang, 2009). Bajo estas condiciones este
material tiene portadores de carga conformados
por huecos y electrones y presenta la posibilidad
de cambiar el tipo de carga eléctrica
de forma continua, controlada y alta velocidad.
Es de anotar que los electrones en el grafeno
son fermiones de Dirac sin masa con alta movilidad
a temperatura ambiente y transporte
El estudio de los materiales ha demostrado
que los defectos de la red cristalina (falta de
átomos en algún sitio o vacancias, exceso de
átomos en un lugar, átomos que no siguen el
patrón de red, malformaciones de red llamadas
dislocaciones, impurezas, etc.) y su concentración,
tienen alta incidencia sobre las
propiedades de un material dado. En caso del
grafeno contario a lo que se pensaba, presenta
alta calidad cristalina (menos de un defecto
por milímetro cuadrado) (Geim y Novoselov,
2007)
Además de formar capas únicas de átomos
de carbono, se logró unir eléctricamente capas
de grafeno entre sí, y cambiar el tipo de
cargas a voluntad. También presenta la existencia
del efecto Hall cuántico semientero
(Geim y Novoselov, 2007).
No obstante, el camino no está completamente
despejado. Debido al espesor nanométrico,
el grafeno es transparente y solo absorbe el
3% de la luz sin generar corriente eléctrica.
Un equipo científico dirigido por Geim y Novosiólov
en la universidad de Manchester insertó
en el material cintas nanométricas de titanio
y oro, lo cual aumentó la opacidad en 20
veces. Como resultado en las placas aparecieron
las oscilaciones de los electrones
que permitieron absorber y emitir
43
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

NUEVOS MATERIALES
energía en forma de ondas de luz. Igualmente
la conductividad del grafeno aumentó 3,5
veces más que la del silicio y la habilidad del
grafeno para la detección a alta velocidad.
Todo ello permite el desarrollo de sensores
químicos, transistores, artefactos y materiales
compuestos nano-electro-mecánicos, paneles
solares y dispositivos ópticos de alta eficiencia
para la transmisión de datos.
CIRCUITOS INTEGRADOS DE GRAFENO
Para continuar con la fabricación de computadoras
más poderosas en el futuro, se requiere
que la electrónica realice tareas lógicas
simples y complejas a velocidades cada
vez más rápidas. Los chips convencionales
tienen limitaciones de velocidad, lo cual se
conoce como la movilidad del portador. El
grafeno podría entrar solo o en combinación
con silicio u otros materiales y resolver este
problema.
Un adelanto importante fue el logrado por
investigadores de la IBM que crearon en el
2011 un segundo circuito integrado con transistores
de grafeno, que funciona a una frecuencia
de 150 GHs y soporta temperaturas
hasta 125 °C (ya habían creado el primero a
100 GHs en el 2010). Es un solo transistor de
grafeno con un par de inductores integrado
en una pastilla de carburo de silicio. Esto permitiría
crear sistemas de comunicación más
rápidos, mejorar la señal de los celulares, optimizar
las imágenes médicas, purificar las
aguas, aplicación en paneles fotovoltaicos,
etc. (Lin, Valdez, Hang, Farmer, Meric. Sun,
Wu, Dimitraukopolus, Grill, Avouris, Keith,
2011).
Otro avance importante en los transistores de
grafeno se logró por científicos del Ressenlaer
Politechnic en USA, cuando expusieron
películas de grafeno a la humedad bajo condiciones
controladas. El agua adsorbida creó
una banda prohibida en un lado de la monocapa
de grafeno. Se ajustó con precisión la
banda en el intervalo de valores entre 0 y 0,2
electrón voltios. Se logró que el proceso fuera
reversible. El grafeno tiene la posibilidad de
resolver a corto plazo los problemas de conectividad,
almacenaje y transferencia de calor.
Por tanto es posible hacer los computadores
más pequeños, más rápidos, de tal
manera que una simple Tablet podría tener la
capacidad de procesamiento y memoria de
toda una red de computadoras. (Yavari, Kritzinger,
Gaire, Song, Gulapalli, Borca, Ajayan,
Koratkar, 2010).
MEMORIA DEL GRAFENO
Investigadores suizos de la Escuela Politécnica
de Lausanne, crearon una memoria combinada
de grafeno y molibdenita (sulfuro de
molibdeno MoS 2 ). Al igual que el grafeno la
molibdenita también se logró producir bidimensionalmente.
De ahí sus propiedades especiales
iguales o superiores a las del grafeno.
El hecho es que los dos materiales
solos o combinados prometen desarrollos
extraordinarios MoS 2 en la electrónica. Cuando
están juntos forman una sinergia especial,
las monocapas de molibdenita presentan propiedades
semiconductoras únicas, y el grafeno
alta conductividad, lo cual permitió
construir un dispositivo bidimensional almacenador
de información. Se creó una energía
de banda ideal en la estructura electrónica
del grafeno (Bertolazi, Krasnozhon, Kis.
2013).
Figure 12
Figura 12. Esquema de la memoria lograda
Fuente: Bertolazi, Krasnozhon y Kis
(2013). 44
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

NUEVOS MATERIALES
LA PRODUCCIÓN DEL GRAFENO BAJA
COSTOS
Uno de los problemas que han tenido los investigadores
del grafeno es su alto costo de
producción. Parece ser que ahora este problema
se resolvió. Un grupo de científicos de
la Universidad del Norte de Illinois descubrieron
un método para producir grafeno a partir
de dióxido de carbono. Quemaron magnesio
metálico puro en presencia de hielo seco. De
este modo lograron producir capas de grafeno.
Todo indica que el método es ecológico,
muy económico y seguro (Chakrabarti, Lu,
Skrabutenas, Xu, Xia, Maguirre, Hosmane,
2011).
INVERSOR DE GRAFENO
Un inversor es un dispositivo esencial para
que los transistores puedan ampliar su señal
o controlar la conmutación entre 0 y 1. Como
el grafeno no tiene banda prohibida o gap lo
cual le permitiría pasar de un estado ligado a
otro desligado, lo que equivale a 0 y 1 digitales,
no se podría utilizar como inversor. Hasta
ahora se hacía dopando al silicio. Investigadores
de la universidad de Pardue crearon
un inversor de grafeno que funciona a temperatura
ambiente. Lo lograron empleando una
técnica denominada dopaje electrostático que
emplea un campo eléctrico generado por dos
electrodos situados a 40 nanómetros del
grafeno.
EFECTO AUTOREFRIGERANTE DEL
GRAFENO
Uno de los inconvenientes de los actuales
chips de silicio es el calor generado en el proceso.
Todos sabemos que nuestros computadores
de escritorio y los portátiles incorporan
ventiladores para disipar el calor liberado.
Si ellos estos equipos no se pueden usar. La
velocidad y el tamaño de los chips dependen
de cuánto calor pueden disipar.
Los computadores fabricados con transistores
de grafeno, serían más rápidos, su imagen
más nítida y prácticamente no se calentarían.
Ello debido al efecto termoeléctrico del
grafeno. Investigadores de la universidad de
Illinois William King y Eric Pop descubrieron
que en los puntos de contacto del grafeno
con el metal la temperatura en vez de aumentar,
desciende, lo cual hace que disminuya la
temperatura en todo el transistor. Esto resolvería
el problema de transferencia de calor en
los circuitos y ahorría mucho dinero y dolores
de cabeza. http://news.illinois.edu/
news/11/0404graphene_WilliamKing_EricPop
.html.
SENSOR ÓPTICO DE GRAFENO
En la universidad de Nanyang en Singapur un
grupo de investigadores han desarrollado un
sensor de grafeno que capta mil veces más la
luz y emplea menos de 10 veces energía. Es
el primer sensor en detectar luz de amplio espectro
que va desde lo visible al medio infrarrojo
con alta sensibilidad. Lograron atrapar
un tiempo mayor electrones generados por la
luz, lo cual resultó en una señal eléctrica más
fuerte. El desarrollo tiene aplicaciones en todo
tipo de cámaras, en la comunicación de
imágenes comunes y satelitales, en medicina
y militares. Se estima que su masificación
disminuirá los costos cinco veces (Zhang,
Tao, Bo, Li, Hu, Wang, 2013).
45
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

NUEVOS MATERIALES
Paneles solares ecológicos y eficientes
Ropa inteligente y super-protectora
Descontaminación de fuentes alteradas
por radiación y otras.
Aplicaciones en el área de la salud y
medicamentos.
Figure 13.
Figura 13. El professor Wang Qijie y el estudiante
de doctorado Liu Tao observando el
nuevo grafeno naoestuctruado en la Universidad
Tecnológica de Nanyang. Fuente:
Zhang, Tao, Bo, Li, Hu, Wang, (2013).
Tanta expectativa ha creado el grafeno que la
Unión Europea destinó 1000 millones de euros
para investigación de este material. Con
razón se le llama el material de las posibilidades
infinitas.
Si las tendencias de las investigaciones actuales
continúan, las características de este
material permitirán posiblemente diseñar artefactos
más eficientes y ligeros que los actuales:
Bibliografía
Bertolazi, S. Krasnozhon, Kis, A. (2013). Nonvolatile
Memory Cells Based on MoS2/Graphene Heterostructures.
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Computadoras a gran frecuencia y de
tamaño reducido
Pantallas táctiles ultra-delgadas y sensibles
Cables ópticos de alta velocidad
Cables de ultra-alta resistencia
Superbaterías
Audífonos de ultra-alta fidelidad
Super-cámaras fotográficas
Polímeros conductores
Pintura para casas que absorbe energía
Echtermeyer, T.J., Britnell, L., Jasnos, P.K., Lombardo,
A., Gorbachev, R.V.,
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46
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

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El grafeno y sus propiedades especiales.
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boletinGEC_019_art.2.pdf.
Curso
PostgreSQL
47
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
DESDE LA UNIVERSIDAD
Autor
J. Francisco
Vargas B., PhD
Jefe Departamento de
Ingeniería Electrónica
Desde 1967, nuestra Alma Máter asumió el
compromiso para la formación de un ingeniero
electrónico comprometido con el
desempeño profesional y científico, que visualice
las necesidades y proyecciones del
país con una actitud crítica, investigativa,
creadora y de liderazgo, tanto en el sector
privado como en el público. Para cumplir
con esta meta, el programa de Ingeniería
Electrónica se encuentra en continua evaluación
y mejoramiento, de modo que se
ofrezcan al estudiante de forma adecuada
todos los conocimientos para desempeñarse
en el medio laboral. Un ejemplo de esto es
el actual proceso de autoevaluación con miras
a la tercera acreditación de alta calidad
que el programa realiza ante el Consejo Nacional
de Acreditación, y que permitirá establecer
las fortalezas y las debilidades del
programa para dar lugar al correspondiente
plan de mejoramiento, en el cual quedan
consignadas las acciones propuestas para
corregir las carencias y potenciar los aspectos
destacables del mismo.
En la actualidad, se presentan 1100 aspirantes
para los 80 cupos que ofrece el programa
en cada semestre. El puntaje obtenido
por los admitidos al programa sigue siendo
alto, cuando se compara con los admitidos
para otros programas de la Universidad. Actualmente,
el 33% de los estudiantes del
programa participan en semilleros o grupos
de investigación, que sumados a las actividades
coordinadas por la Oficina de Bienestar
de la Facultad evidencian un aporte importante
en la formación integral de los estudiantes.
El programa cuenta con 22 profesores de
tiempo completo, el 86% de los cuales poseen
título de posgrado relacionado con el
objeto de conocimiento de la profesión. Actualmente,
10 docentes tienen título de doctor.
La calidad del cuerpo profesoral se ve
reconocida en la designación de sus miembros
en diferentes cargos de importancia
dentro de la estructura administrativa de la
Universidad: actualmente, por ejemplo, en la
Jefatura de Programación Académica
(Vicerrectoría de Docencia), en la Jefatura
del Centro de Investigaciones (CIA, Facultad
de Ingeniería), y en la Dirección Ejecutiva
del Centro de Excelencia ARTICA (Alianza
Regional en Tecnologías de la Información y
las Comunicaciones Aplicadas).
Inmerso en una Facultad de Ingeniería decidida
a trabajar en su internacionalización, el
programa de Ingeniería Electrónica evoluciona
hacia un plan de estudios más flexible,
integral e interdisciplinario. Acorde con el
Documento Rector de la Facultad de Ingeniería,
el Programa de Ingeniería Electrónica
asume un cambio en el proceso de aprendizaje
convencional, para privilegiar un modelo
pedagógico desarrollista con marcado énfasis
constructivista. Esto es, que a partir del
problema planteado el estudiante propone
diferentes alternativas de solución, analiza
cada una de las alternativas planteadas, organiza
los conocimientos que va adquiriendo
en las asignaturas y trabaja en grupo de
manera cooperativa, con lo cual desarrolla
habilidades de observación, análisis y
reflexión.
48
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

Curso
CIRCUITO ABIERTO
Respecto a la flexibilidad del pensum, en la
versión más reciente, el estudiante cursa 40
créditos electivos que distribuye entre la línea
de profesionalización elegida (Control y Automatización,
Electrónica Digital o Telecomunicaciones),
un banco de electivas transversales,
y otro banco de electivas complementarias.
Sigue vigente la figura de curso optativo
(curso que no pertenece a su plan de estudios),
que permite al estudiante matricular
hasta 8 créditos.
No se puede hablar de internacionalización
sin el manejo de una segunda lengua. En ese
sentido, la Facultad ha asumido el proceso
de capacitación en Inglés para sus estudiantes,
con el objetivo de facilitar los procesos
de pasantías y dobles titulaciones en diferentes
universidades alrededor del mundo con
las cuales se han firmado convenios, y que
corresponden a un número en constante crecimiento.
En los últimos 5 años, 33 estudiantes
del programa realizaron intercambios en
otros países, con el respectivo reconocimiento
de créditos.
Las actividades de investigación del cuerpo
docente del programa han dado lugar a la
conformación y la consolidación de tres grupos
de investigación: SISTEMIC (Sistemas
Embebidos e Inteligencia Computacional, antes
MicroE), GEPAR (Grupo de Electrónica
de Potencia, Automatización y Robótica) y
GITA (Grupo de Investigación en Telecomunicaciones
Aplicadas). Estos grupos participan
en diferentes proyectos de investigación,
tanto básica como aplicada, con alto impacto
académico y social; el creciente número de
proyectos de investigación que cuentan con
el apoyo de empresas de la región, representa
un avance en la reducción de la brecha
histórica entre la Universidad y la Empresa.
El programa designó a un profesor de tiempo
completo, quien dentro de sus actividades
tiene la misión de realizar la conexión entre
las empresas y la Universidad, de tal manera
que se refuerce la transferencia tecnológica,
y se identifiquen las necesidades que, a nivel
de innovación, tienen las empresas relacionadas
directamente con el programa; todo esto
con el apoyo de la Oficina de Gestión Tecnológica
de la Universidad. Los investigadores
de los tres grupos hacen parte de las diferentes
iniciativas planteadas en el marco del
Centro de Excelencia ARTICA. Este centro
surge en la convocatoria publicada por Colciencias
en el año ((¿?20XX)), y fue escogida
para recibir apoyo económico por parte del
Estado durante su etapa de conformación y
consolidación. La alianza reúne a la Universidad
de Antioquia con la Universidad Nacional
de Colombia, EAFIT, y las empresas UNE
Telecomunicaciones e I.P.S. Universitaria.
Tras 45 años de existencia, somos conscientes
de la importancia que para una institución
educativa deben tener sus egresados. El programa
de Ingeniería Electrónica de la Universidad
de Antioquia celebra la reactivación de
la publicación de la Revista Silicio, y manifiesta
su compromiso para que este medio se
consolide como un espacio de difusión e intercambio
de ideas entre todos aquellos cuyo
quehacer está relacionado con el área de la
electrónica.
Felicito a la actual Junta Directiva de
INELDUA por esta iniciativa y les deseo lo
mejor para su gestión al frente de la asociación.
49
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
NOTA TÉCNICA
SERIE: SOBRE RIESGO TECNÓLOGICO
la globalización.
Nelson Alberto Rua C.
Ingeniero Electrónico de la U. de A.
DEA en Economía de la Innovación, Universidad
del País Vasco-UPV-EHU, España. Candidato
a Doctor en Estudios de Ciencia y
Tecnología y Gestión de la Innovación Tecnológica
UPV-EHU.
Miembro actual del Grupo Global Universidad.
Consultor/asesor/capacitador en gestión tecnológica,
gestión del conocimiento, gestión
de la innovación, gestión del capital intelectual
y de la propiedad intelectual, y de
prospectiva tecnológica y organizacional.
El riesgo está siempre presente en la vida
del hombre, en todas las sociedades y
épocas, y de múltiples maneras. Las amenazas
y peligros que entrañan ciertos riesgos
pueden materializarse de maneras inesperadas,
sus impactos pueden ser devastadores
y sus efectos, impredecibles e incalculables.
En la medida en que crece el uso de la tecnología
en todos los países del mundo,
desde las de baja complejidad hasta las de
alta complejidad, crecen también los riesgos,
y con ellos las amenazas, los peligros
y las vulnerabilidades frente a su uso, abuso
u omisión de precauciones, máxime que
la tecnología cada vez se extiende más
como producto del creciente fenómeno de
Por ello, los profesionales de hoy deben
tener un manejo conceptual mínimo alrededor
del tema para evidenciar su naturaleza
y para tomar decisiones inteligentes y oportunas
frente a los diferentes tipos de riesgo
presentes en la vida cotidiana, en su hogar,
en la empresa o en cualquier sitio, para
prevenir o controlar sus impactos si se llegaren
a materializar.
Con la serie sobre riesgo tecnológico esperamos
dar respuestas a muchas inquietudes
que, seguramente, tendrán la mayoría
de nuestros lectores sobre este importante
tema; se desarrollará en seis (6) entregas,
así:
Generalidades sobre el concepto de
riesgo.
Una taxonomía general sobre el concepto
de riesgo.
¿Qué es esa cosa llamada riesgo tecno
lógico?
El riesgo tecnológico por basura electró
nica: ¿Riesgo tóxico o amenaza cultu
ral?
El riesgo tecnológico por los campos
electromagnéticos: Un enemigo silen
cioso e invisible.
El riesgo tecnológico por el uso y
el abuso del teléfono celular: Mitos
y realidades.
Las tecnopatías: De la tecnofobia a la
tecnoadicción.
Los invitamos pues, amables lectores, a
que sigan con atención esta serie que, no
dudamos, será de gran utilidad para todos
ustedes, sin importar el ámbito de
desempeño.
50
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
NOTA TÉCNICA
PRIMERA PARTE
GENERALIDADES SOBRE EL CONCEPTO
DE RIESGO
Key words
Risk, technological risk, danger, threat, vulnerability,
susceptibility.
Resumen
El presente artículo constituye la parte introductoria
de la serie sobre riesgo tecnológico,
y está enfocado a definir algunos aspectos
generales sobre el concepto de riesgo y los
términos asociados a él, tales como peligro,
amenaza, vulnerabilidad y susceptibilidad,
como elementos previos a una taxonomía sobre
dicho concepto en general y sobre el riesgo
tecnológico en particular, para abordar
posteriormente los álgidos temas sobre algunos
tipos de riesgos tecnológicos en la actualidad:
basura electrónica, contaminación por
campos electromagnéticos, mitos y realidades
del riesgo en el uso del teléfono celular, y
las diversas tecnopatías.
Palabras claves
Riesgo, riesgo tecnológico, peligro, amenaza,
vulnerabilidad, susceptibilidad.
Abstract
This paper is the first introductory part of the
series about technological risk and focuses
on defining some general aspects about the
concept of risk and terms associated with it,
such as danger, threat, vulnerability and susceptibility,
as prior elements to a taxonomy on
this concept in general and the technological
risk, particularly to address subsequently the
algids issues on some types of technological
risks today: e-waste, pollution by electromagnetic
fields, myths and realities of risk in the
use of cell phones, and several technopathies.
INTRODUCCIÓN
En nuestra vida cotidiana todos estamos familiarizados,
de algún modo y en mayor o
menor medida, con la noción de riesgo y con
sus conceptos asociados. Es común escuchar
expresiones como: “La comunidad XXX
está en grave riesgo de…”, “Tal hecho representa
un gran peligro para las personas…”,
“Aquella es una población vulnerable frente
a…”, “una terrible amenaza se cierne sobre
los habitantes de…”, “se ha hecho una declaratoria
de alerta…” y así, nos encontramos
día a día con términos que muchas veces se
asimilan como iguales pero que tienen significados
diferentes, aunque estén íntimamente
relacionados. Al finalizar la presente entrega
pretendemos dejar claros los conceptos asociados
a cada término, así como las diferencias
e interrelaciones existentes en ellos.
Para profesionales de distintas disciplinas, se
hace necesario adquirir este conocimiento,
así no sea a nivel de experto, porque son muchas
las situaciones en que en el ejercicio de
sus profesiones se verán abocados a enfrentar
riesgos, peligros y amenazas que deben
ser prevenidos, hasta donde sea técnica
y humanamente posible, o controlar y 51
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
NOTA TÉCNICA
mitigar sus efectos o impactos, de la mejor
manera, cuando su ocurrencia sea irremediable,
para lo cual es indispensable también
conocer el grado de vulnerabilidad y de susceptibilidad
en que se encuentra un individuo
o una comunidad cuando se pretenda hacer
una gestión adecuada del riesgo. Pero, para
hacer una GESTIÓN DEL RIESGO o simplemente
para conocer su naturaleza, es indispensable
entender con mediana claridad el
concepto de riesgo y las diferencias con los
demás términos, para evitar las confusiones
resultantes de no poder establecer con claridad
los límites de cada una de las definiciones.
En principio, podemos decir que toda actividad
humana incorpora unos riesgos, y son
esas situaciones potenciales que se pueden
presentar, las que pueden impedir el cumplimiento
del propósito que usted tiene en mente
cuando desarrolla tal actividad; pero, hay
que decir que en muchas situaciones el tema
desborda el ámbito de lo individual y trasciende
al conjunto de la sociedad, por lo cual se
habla, entonces, de que estamos en la
“sociedad del riesgo” que, al decir de Ulrich
Beck (Beck, 2001), ha pasado a ser la
“sociedad del riesgo global”
En el artículo “La sociedad del riesgo: terror y
miedos de la vida moderna” (Gómez y Riveros,
2004), nos encontramos con este interesante
escrito que refleja muy bien lo que hemos
querido significar con el concepto de
riesgo y que, a pesar de que data de unos
años atrás, el sentido de lo expresado sigue
vigente respecto de los tiempos turbulentos
que vivimos por estos días, y eso es lo que
nos interesa: ”Los seres humanos enfrentan
a diario situaciones de terror en todos los rincones
del planeta. Un ciudadano en Londres
evita comer carne por miedo a la enfermedad
de las vacas locas, en Vietnam temen que la
gripa del pollo aparezca de nuevo, en el Caribe
millones de personas desconocen el futuro
de sus vidas y sus propiedades ante la
amenaza de temporada de huracanes, los
pequeños ahorristas argentinos aún no se
recuperan de la crisis económica y siguen en
alerta ante el estado de emergencia en el que
permanece su sistema financiero, los extranjeros
empleados en Irak no concilian el sueño
ante el temor de convertirse en rehenes de
grupos armados, en Rusia muchos niños ya
no quieren ir al colegio, los salvadoreños no
están tranquilos desde que Al Qaeda los
amenazó por el único país hispano aún con
tropas en Irak, en el sur de Colombia los habitantes
no duermen ante el aumento de la
actividad sísmica del volcán Galeras que
amenaza con hacer erupción en cualquier
momento, en África una plaga de langostas
ha acabado con millones de hectáreas de
cultivos y ha obligado a sus pobladores a comerse
el insecto para no morir de hambre, y
en el resto del mundo la televisión lleva y trae
todas estas noticias que, aunque no sean
propias, sí contagian ese sentimiento de vulnerabilidad
típico de la sociedad del riesgo
que caracteriza el mundo de hoy.”
CONCEPTOS BÁSICOS:
RIESGO, AMENAZA, PELIGRO, SUSCEP-
TIBILIDAD Y VULNERABILIDAD
Fuente:http://cardiointervencion.com/estudios
-del-corazon/prueba-de-esfuerzo/
52
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
NOTA TÉCNICA
1. La noción de riesgo
La noción de Riesgo hace referencia a eventos
posibles, aunque inciertos, que pueden
producir daños. La incertidumbre, como entidad
matemática y como concepto filosófico,
está presente en el estudio de tal fenómeno y
es, quizás, una de sus características más
relevantes. Así las cosas, el concepto de riesgo
está íntimamente relacionado con el de
incertidumbre, o falta de certeza, de algo que
puede acontecer y generar una pérdida.
En este orden de ideas, podemos concebir el
riesgo como la posibilidad de ocurrencia de
una situación que puede torpedear el normal
desarrollo de las funciones o actividades de
una organización o de una comunidad, y que
le impide el logro de sus objetivos. También
puede entenderse como la posibilidad de materialización
de una amenaza evaluada, y de
las consecuencias que ocasionaría para los
recursos y factores fundamentales de una
organización o una comunidad. Constituye,
por consiguiente, una situación adversa, en la
cual existe la posibilidad de una desviación
con respecto a los propósitos institucionales
o comunitarios.
Existen muchas definiciones posibles del
concepto "riesgo" cuyo significado depende
del enfoque con el que se aborda, o según el
interés del área en donde se aplique. En el
campo de los seguros, por ejemplo, se define
el Riesgo como “el suceso futuro e incierto
que no depende exclusivamente de la voluntad
del tomador, del asegurado o del beneficiario,
y cuya materialización da origen a la
obligación de la empresa de seguros”. Desde
una perspectiva meramente técnica, puede
concebirse el riesgo como “la posibilidad de
que en razón del azar ocurra un evento, futuro
e incierto, de consecuencias dañosas susceptibles
de crear una necesidad patrimonial”.
El Diccionario de Derecho Usual de
Guillermo Cabanellas define el Riesgo como
“Contingencia, probabilidad, proximidad de
un daño. Peligro”. Algunos autores asumen
como iguales los términos "riesgo" y
"peligro" (hazard), y otros asimilan el riesgo a
amenaza, aunque son diferentes, como veremos
luego.
Veamos otras definiciones para Riesgo:
Conjunto de circunstancias que representan
una posibilidad de pérdida.
La incertidumbre de que ocurra una pérdida
económica por un daño o destrucción.
La posibilidad de que por azar ocurra un
hecho que produzca una necesidad patrimonial.
La eventualidad del suceso cuya realización
ha de obligar al asegurador a
efectuar la prestación que corresponda.
Un análisis de estas definiciones permite
constatar que todas coinciden cuando expresan
que el riesgo es la incertidumbre
asociada con la posibilidad de que se
produzca una pérdida económica que
afectaría los bienes (tangibles o intangibles)
del afectado.
A continuación presentamos una definición
más formal y que entraña una visión más holística
del concepto: El “riesgo” es una categoría
compleja, y su concreción resulta del interjuego
de múltiples elementos, en sí altamente dinámicos
y cambiantes (amenazas, amenazas complejas,
vulnerabilidades, etc.). La prognosis o monitoreo
de nuevos riesgos debe también asumir
un papel importante en sociedades urbanas en
proceso de transición y cambio constante, debido
al nuevo orden económico mundial y a los impactos
que causa en el entorno urbano de los países
en vía de desarrollo”.
Cuando diferenciemos bien los términos
"amenaza" y "vulnerabilidad" podremos asumir
una definición mucho más adecuada
para "riesgo".
53
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
NOTA TÉCNICA
2. Características y Clases de Riesgo
Como características de la esencia del Riesgo
podemos plantear las siguientes:
La existencia de un objeto expuesto a
sufrir daño o pérdida, determinado por:
la propiedad y su uso, la salud o la capacidad
de generar ingresos de una
persona, y la responsabilidad ante terceros.
La presencia de la causa o causas posibles
que ocasionan el daño o la pérdida
al objeto, que pueden ser de origen natural,
como los terremotos; de origen
humano como los robos; y de origen
económico, como los cambios sociales.
El perjuicio o pérdida resultante que sufre
el objeto en que ocurre la causa, el
cual generalmente se mide en términos
económicos, como el costo de la pérdida
de un bien (inmueble) debido a un
incendio, o el detrimento generado por
una hospitalización.
De las anteriores, las dos primeras son reales
y la tercera es potencial, pudiendo llegar a
convertirse en real lo que no es necesario para
que exista el riesgo como tal.
En cuanto a las clases de riesgos, éstos se
pueden clasificar en riesgos morales y riesgos
materiales:
Riesgos morales: es la conducta del
potencial afectado que tiende a provocar
un siniestro. El riesgo moral, a su
vez, puede ser de dos clases: riesgo
moral activo y riesgo moral pasivo:
El riesgo moral activo es cuando el siniestro
resulta de la mala fe o del intento
fraudulento o de una irresponsabilidad
del potencial afectado.
El riesgo moral pasivo es cuando el
potencial afectado no provoca el siniestro
deliberadamente, sino que lo hace
en razón de su incompetencia o ineptitud.
Riesgos materiales: Los hay de distintos
tipos.
Por su número pueden ser: globales o
especiales.
Por su origen pueden ser: constantes o
variables (progresivos o regresivos).
Por su naturaleza pueden ser: normales o
anormales (tarados o catastróficos).
Por su conocimiento pueden ser: ciertos y
putativos.
No ahondaremos en lo anterior porque ello
desborda el alcance y la pretensión de este
curso, pero al final del presente módulo
suministraremos bibliografía adicional para
quien desee profundizar en el tema.
3. Términos asociados al Riesgo
Para lograr unos acuerdos mínimos sobre el
significado del concepto de riesgo y los
demás términos relacionados, proponemos
las siguientes definiciones diferenciadoras
asociadas a la percepción del mismo:
Amenaza: Es la probabilidad de que un fenómeno
de origen natural o artificial pueda
presentarse ante una comunidad o un sistema
vulnerable a dicho fenómeno. Aquí se
define la amenaza en función de la vulnerabilidad
de una comunidad o de cualquier
sujeto a la intervención de un fenómeno
natural o artificial.
Vulnerabilidad: Es la predisposición
o susceptibilidad que tiene un elemento
(red o sistema) a ser afectado o a sufrir
una pérdida. Aquí, la vulnerabilidad
está asociada directamente al daño o
perjuicio que puede ocasionar la presencia
de una amenaza.
54
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
NOTA TÉCNICA
La UNDRO la define como el grado de
pérdida de un elemento o grupo de elementos
bajo riesgo, resultado de la probable
ocurrencia de un evento desastroso,
expresada en una escala desde 0
(sin daño) a 1 (pérdida total). En general,
la vulnerabilidad refleja el nivel de
exposición a la amenaza.
Los dos conceptos anteriores nos permiten
una aproximación conceptual más precisa y
adecuada a la noción de riesgo en diferentes
contextos (técnico, social, empresarial, etc.),
en donde la amenaza y la vulnerabilidad se
constituyen en factores de riesgo, de tal modo
que con el riesgo mismo se pueden relacionar
mediante una sencilla fórmula: R=AxV.
de la serie: Una taxonomía general sobre el
concepto de riesgo.
Curso
N i v e I I I
Riesgo: Nivel de daño o perjuicio
causado a un sistema vulnerable ante la
presencia de una amenaza.
Peligro: Un peligro es una cosa o hecho
que tiene la posibilidad de causar
un daño físico o moral a una cosa inerte,
o a un organismo vivo. Un peligro
real es cuando la capacidad de daño
está en condiciones de provocar efectos
de inmediato; y un peligro potencial es
cuando está latente, esperando que se
den las condiciones para efectivizarse.
La diferencia entre riesgo y peligro es
que el peligro indica la cosa o hecho
que produce el riesgo. El riesgo mide la
posibilidad de que el peligro se concrete
o no, y sus consecuencias en caso de
ocurrir.
Susceptibilidad: Nivel de vulnerabilidad
inherente a un elemento en virtud
de su naturaleza, o en razón de las
condiciones
INEL
INFORMES
INELDUA
Correo Electrónico: ineldua@une.net.co
Web: www.ineldua.org
Facebook: INF.
Twitter: @ineldua
En la próxima entrega (en el segundo número
digital de la revista) espere la continuación
55
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
NOTA TÉCNICA
ICARO-E
INTERFACE DE CONTROL AUTORREGULADO OPERATIVO DE ENERGÍA
implementar contadores tradicionales y menos
aún sistemas prepago convencionales,
en unos casos por el costo del dispositivo
mismo y en otros porque debido a la normatividad
es imposible hacerlo sin caer en problemas
de legalización de sectores subnormales
de la ciudad.
Ing. Carlos Arturo Castaño G.
Ing. electrónico de la Universidad de Antioquia.
Gerente de Tecnología en Pin Validda.
Asesor de Sistemas, desarrollos de aplicaciones
en Linux, plataforma de trabajo actual harbour,
Opencms
RESUMEN
ICARO-E es un dispositivo electrónico que le
permite a la empresa administrar el suministro
de energía e induce a los usuarios al manejo
consciente y racional de los consumos, a
través de elementos de aviso y control automático
de activación o desactivación programado
del servicio, permitiendo mantener una
relación amigable entre la empresa de energía
y los usuarios.
ICARO-E posee capacidad de medida de
Voltaje RMS, Corriente RMS, Energía Activa
y Factor de Potencia.
En la actualidad en diferentes sectores de la
ciudad por diversas circunstancias que tienen
que ver, desde lo inaccesible de la topografía,
problemática social y de seguridad, hacer
la recolección de la información de consumo
de los usuarios de energía eléctrica y más
difícil aún ejercer las funciones de suspensión,
corte y reconexión, propias del normal
funcionamiento de las empresas prestadoras
del servicio eléctrico, todo esto aunado con la
imposibilidad en muchos de los casos de
La empresa prestadora de servicio es
consciente de este problema que deja a
mucha población sin este servicio, obligando
a que en su necesidad muchas personas se
decidan por el fraude de energía, al ver que
de ninguna otra manera van a poder acceder
al servicio.
Se pretende entonces plantear una alternativa
tecnológica viable de bajo costo, con
desarrollos y concepciones propios que plasman
la necesidad y está orientada específicamente
a subsanar estas falencias que perjudican
a la clase social menos favorecida,
con desarrollos de tecnología nacional.
Esta tecnología hace posible la aplicación de
un sistema comercialmente operable a través
de pagos fijos periódicos (conocido en el
mercado como sistema con medidores de
tarifa plana (flat rate) con pre ó postpago),
que no requiere de lecturas ni complejos sistemas
de venta, por redes ni intermediarios
de operadores de GPRS u otras modalidades
de trasmisión RF o por cable o sistemas de
venta por PINES.
Los sistemas de tarifa plana restringen la demanda
de electricidad de los clientes a un determinado
presupuesto mensual. Ello es realizado
dentro del medidor electrónico por la asignación
de cuotas temporales de energía que
se acumulan en el medidor como créditos
a ser demandados por el cliente. 56
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
NOTA TÉCNICA
Si el cliente intenta usar más energía que la
acumulada, el medidor desactiva el servicio
de electricidad hasta que llegue la próxima
cuota temporal de energía, por lo cual el
cliente nunca permanece largos periodos de
tiempo sin energía.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA,
NECESIDAD U OPORTUNIDAD.
En general las empresas de servicios públicos
se encuentran con problemas tan comunes
como:
No pago por parte de algunos usuarios.
Fraudes en acometidas o en medidores.
Robo de energía a vecinos
Cartera de difícil recaudo
Consumos excesivos de energía.
Malas relaciones con las empresas de
energía.
Soluciones técnicas costosas para
mejorar las condiciones de los usua
rios.
En muchos sectores de la población el uso
del servicio básico de energía eléctrico no es
viable a no ser mediante el fraude y el contrabando,
por múltiples razones. Aquellos sectores
deprimidos de la sociedad que son producto
de desplazamientos o invasiones, no
pueden contar con el uso regular del servicio
eléctrico teniendo que improvisar soluciones
propias para hacerse al servicio, a pesar de
que en su gran mayoría las personas de estos
sectores si tuvieran la oportunidad del
uso del mismo, afirman que pagarían en la
medida de sus posibilidades. La realidad es
que debido a sus problemáticas, en general
no han adquirido conciencia del uso de la
energía, porque no han tenido que pagarla y
cuando tienen el servicio lo despilfarran por la
misma razón, llevando a sus ya menguados
presupuestos un sobre costo innecesario.
Implementar un dispositivo que permita al
usuario comprar la cantidad de energía que él
necesita usar para sus necesidades básicas y
que además, le indique la forma en que está
consumiendo para que pueda hacer uso racional
de la misma y administrar su consumo,
sería una innovación a usarse como herramienta
de responsabilidad social y práctica
para las empresas de distribución y comercialización
de energía eléctrica, para bajar los
costos y no encareciendo el pago del consumo
adicional al usuario final, sin necesidad de
desconexión, para estimular a los usuarios
que hacen buen uso del sistema y para
hacer cultura del uso racional de la misma a
aquellos que la gastan sin reservas.
El dispositivo permite a las empresas prestadoras
del servicio eléctrico promover iniciativas
como rebajas considerables en los primeros
Kwh/Hora e implementar campañas de
concientización del uso racional de la energía
y preservación de los recursos.
El dispositivo electrónico consta de un sistema
inteligente de administración de energía
con capacidad de activar o desactivar el servicio
en tanto el usuario del servicio eléctrico
sobrepase el valor asignado de energía mensual.
Se establece en la memoria del equipo
para cada usuario el valor de Energía Mensual
Entregada (EME). Se hacen medidas
periódicas sobre la acometida del usuario.
La suma total de las lecturas periódicas debe
ser menor que el valor EME (Energía Mensual
Entregada); si el valor es mayor el sistema
desactiva el servicio estándar de energía
y puede programarse para que entregue al
usuario una energía de mantenimiento mínima
para que no quede sin servició, el cual es
opcional y depende de las políticas administrativas
de la entidad prestadoras del servicio,
que además tendría la opción de mantenerse
durante todo el tiempo que dure la
desactivación del servicio estándar de 57
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
NOTA TÉCNICA
energía o durante un periodo de gracia para
que el usuario tenga tiempo de recargar
el sistema con el nuevo valor de EME.
Si el valor del consumo es más alto que el
valor actualizado, el sistema lo gastara y volverá
a poner el sistema en desactivación del
servicio estándar.
También es posible que el usuario ahorre
energía, pasando el siguiente periodo; desde
luego esta capacidad de ahorro es programado
por los funcionarios de la empresa
prestadora del servicio.
El hecho que el dispositivo sea autónomo, y
tenga la posibilidad de ejercer sus funciones
de manera automática, con una mínima participación
de la entidad prestadora de servicio,
hace que los costos de funcionamiento
del dispositivo sean bajos.
El dispositivo está diseñado para ser instalado
en los puntos de apoyo de forma externa
y fuera del alcance de los usuarios para que
éstos no puedan actuar sobre los mismos.
La programación de los equipos con nuevos
parámetros o funciones se puede hacer vía
módem RF, de forma local a una distancia
prevista de unos 150 metros a través de una
PDA, o por la creación de una red RF propia
en la frecuencia de 902-928 MHz (banda
ISM), frecuencia que está libre de cargos,
cuyo único tramite es registrar ante el ministerio
de comunicaciones la red, ya que como
tiene antenas externas es necesario llenar
este requisito.
HIPÓTESIS
El dispositivo ICARO-E pretende ser una solución
que permitiría que el usuario se auto
controle.
Se pretende crear una alternativa que pudiera
ayudar al control de las pérdidas no técnicas
de energía.
Se propone que el dispositivo garantice sustentabilidad
donde la empresa no afecta su
rentabilidad y el usuario obtiene un servicio
mejor y seguro.
Sería un dispositivo de bajo costo de implementación,
no implicaría puestos de ventas,
ni redes de comunicación, ni costosos servidores,
ni operadores de comunicaciones.
La empresa prestadora del servicio tendría el
control sobre la energía, nadie podría consumir
más energía de la que se le estaría
vendiendo.
Se lograrían dos objetivos básicos:
1) Se enseñaría al usuario a consumir solamente
lo que necesita, a ser más
consciente de sus consumos y sus límites,
logrando un ahorro significativo de
dinero y evitando que esté largos periodos
de tiempo sin el servicio.
1) La empresa prestadora de servicio lograría
:
Reducir las pérdidas no técnicas de
energía.
Simplificar la administración del servicio
de energía, al no tener que usar recolectores
de datos.
Crear consciencia de pago entre los
usuarios del servicio eléctrico al permitir
que el usuario se auto regule y consuma
solamente lo que puede pagar.
REFERENCIA:
http://carlosarturocastano.blogspot.com/2014/
02/icaro-einterface-de-control-auto.html
58
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
NOTA TÉCNICA
TENDENCIAS EN DISPOSITIVOS Y APLICACIONES EN REDES INALÁMBRICAS
Ingeniero Electrónico de la UPB y MBA de EAFIT,
con más de 20 años de experiencia en redes celulares.
RESUMEN
Autor
Heber Ignacio
Mendez A.
La avalancha actual de avances tecnológicos
en dispositivos móviles, tanto en su electrónica
(hardware) y sistemas operativos, como
en las aplicaciones (software aplicado), unidos
a los de las redes para comunicaciones
inalámbricas, han permitido un desarrollo sin
precedentes en su funcionalidad y en su potencia:
los denominados “teléfonos inteligentes”
(Smartphones, como iPhone y Galaxy
S4), y Tablets (como iPad y Galaxy), cuya
novedad consiste principalmente en sus pantallas
táctiles, con un manejo intuitivo de las
aplicaciones, multiprocesadores, multitarea, y
tiendas de aplicaciones (AppStore), además
de un gran número de dispositivos y aplicaciones
incorporadas que, unidas a herramientas
de comunicación complejas como Facebook
y Linkedin, o sencillas como correos
electrónicos, Twitter y Whatsapp, y sin olvidar
los servicios clásicos de un celular, tienen
grandes implicaciones en nuestra manera cotidiana
de comunicarnos, en los ámbitos laboral,
familiar y social, ya que es posible hacerlo
con texto, voz, imágenes, video, y archivos
de datos, tanto en directo como en diferido;
como resultado, tenemos una cantidad abrumadora
de información siempre con nosotros,
disponible en nuestros bolsillos.
Las limitaciones de visualización se superan
con el uso de tabletas (iPad), media Tablet y
teléfonos inteligentes de pantalla grande como
el Galaxy Note; además, se les pueden
conectar pantallas grandes o proyectores vía
HDMI, así como teclados y ratones inalámbricos.
Ahora bien, los dispositivos móviles pueden
clasificarse según su capacidad de comunicaciones
(ancho de banda 3G/4G), su capacidad
de procesamiento, su capacidad de almacenamiento
y sus capacidades de entrada/salida;
a mayores capacidades, mayor es
el costo, pero de esta forma es posible mantener
toda nuestra información de manera
local e independiente. Además, las diversas
alternativas de soluciones y servicios en la
nube (cloudcomputing/services) permiten que
con dispositivos de muy bajo costo se pueda
tener una gran cantidad de funciones y servicios,
con capacidades casi ilimitadas de almacenamiento,
aunque restringidos a ser accesados
solamente donde haya comunicaciones
con un mínimo de velocidad; sin embargo,
el acelerado despliegue de redes de
tercera y cuarta generación, hace que ésta
sea una limitación cada vez menos apreciable.
Si a esto agregamos que los dispositivos móviles
traen incorporados muchos otros elementos,
para captura o reproducción de información,
de calidad muy buena o aceptable,
su utilidad se incrementa notablemente, llegando
a producir dependencia o adicción;
estos elementos adicionales son cámaras,
GPS, micrófonos, parlantes, WiFi, Bluetooth,
acelerómetros, inclinómetros, brújulas, etc.,
además de elementos para aplicaciones
específicas como videocámaras, 59
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
NOTA TÉCNICA
reproductores de video y grabadores de voz;
o módulos para soportar otro tipo de aplicaciones
que utilizan la geolocalización, el reconocimiento
de imágenes, de rostros y de voz,
por ejemplo.
Los sistemas operativos móviles abiertos a
los programadores, como Android de Google,
han facilitado que se disponga de cientos de
miles de aplicaciones gratis o de muy bajo
costo en tiendas internet (Play Store). Como
mencionamos antes, estos dispositivos producen
adicción, sobre todo si quienes los
usan son muy aficionados al entretenimiento
digital como juegos, chat y otro tipo de información
por placer; este campo del entretenimiento
tiene gran desarrollo, ya que ahora
posibilita jugar contra otro o en grupos, en
línea, jugar prototipos, demos y adquirir los
juegos para uso permanente o temporal, sin
necesidad de copias físicas.
Otra gran tendencia es la construcción de bases
de datos originadas en la información que
proporcionan, consciente o inconscientemente,
cuando permiten a estas aplicaciones recolectar
y enviar información de uso, y de
otros dispositivos inmersos en los dispositivos
móviles, especialmente los de localización.
Estas bases de datos nos permiten conocer
las condiciones locales de tráfico vehicular,
de microclima y de tendencias, todo en tiempo
cuasi-real.
Hablando de localización, también se habla
ahora de localización en interiores, pues normalmente
el GPS está limitado para exteriores,
por sus niveles de señal; pero, con la
ayuda de la propia señal celular y de puntos
de WiFi, es posible determinar la localización
en el orden de decenas de metros dentro de
las edificaciones, lo cual resulta muy útil, por
ejemplo, en grandes centros comerciales. Pero
ya no son sólo los humanos quienes utilizan
los dispositivos móviles inalámbricos: los
vehículos comerciales han sido pioneros en
su uso, y los fabricantes de automóviles ya
los instalan en muchos modelos de gamas
alta y media, con el fin de manejar información
de rendimiento, mantenimiento y fallas,
directamente por los fabricantes y para reportarlos
a sus clientes; también están presentes
en maquinaria móvil y en electrodomésticos,
como televisores, neveras y otros. Esto nos
permite, por ejemplo, localizar rápidamente a
nuestros compañeros de compra en grandes
centros comerciales y/o de entretenimiento, o
encontrar nuestro automóvil en los grandes
parqueaderos, o seguir a nuestros hijos con
aplicaciones como LATITUDE, conociendo a
toda hora su ubicación física real.
Dentro de las aplicaciones para localización,
hay algunas que nos dan la mejor ruta a cualquier
lugar, con sólo escribir la dirección o las
coordenadas (GoogleMaps) y, además, permiten
recibir instrucciones de voz para cada
giro, sin tener que mirar la pantalla.
En conclusión, estos dispositivos se van convirtiendo
en la principal herramienta para las
comunicaciones interpersonales y para la
gestión de información como captura, almacenamiento,
procesamiento y transmisión, ya
sea personal, de trabajo o familiar; por tanto,
hay que darles un manejo muy seguro, (por
ejemplo usar el reconocimiento facial para el
desbloqueo, los programas anti-espías y antivirus,
etc). Además, también se convierten en
el principal factor de importancia para recolectar
información socio-económica y comercial
de agentes internos o externos, sea para
buen uso o mal uso; depende de todos garantizar
que sólo se usen para cosas positivas
y convenientes.
60
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
GERENCIA y EMPRESA
INTELIGENCIA
a información llevada su punto más alto
Para estas resoluciones analíticas aparece
la “Inteligencia de Negocios”, BI, como parte
y evolución de la administración de bases
de datos, para ayudar a los presidentes,
gerentes y directores de procesos a
analizar información (no a maquillarla), a
gestionar conocimiento y a tomar decisiones
estratégicas.
ABSTRACT
2012
RESUMEN
en
de
de
en
de
Pasar desde tareas como guardar archivos,
almacenar datos, procesar información y
analizar registros históricos, hasta la gestión
integral de la información, son avances
importantes desde el surgimiento del
computador personal en los años 80; sin
embargo, para nuestros días las empresas
grandes y pequeñas necesitan herramientas
inteligentes de información para hacer
posible la toma de decisiones estratégicas
por parte de la Alta Gerencia. Evaluar nuevos
retos, introducir otros productos y servicios,
optimizar el portafolio y establecer
alianzas estratégicas son las únicas vías
para permanecer en un mercado competitivo
y para preservar un negocio auto sostenible.
Pass through files saving, data storage, information
processing, analyze historical records
to information management are important
advances from the beginning the
personal computer in the 80’s, however, for
now days small and big enterprises need
information smart tools for strategic judgments
of high directors. Evaluate new
challenges, bring in other products and services,
optimize the service portfolio and set
up strategic alliances are the only ways to
remain in a competitive market and preserve
a self-sustainable business. For
these analytical resolution rise up “Business
Intelligence” as a part and evolution of database
management to help CEOs, administrators
and process directors to analyze
information (not to make up), knowledge
manage and take strategic decisions.
KEYWORDS
Business Intelligence, Datawarehouse,
Datamart, KPI, ETL, OLAP, Dashboard,
CEO, Benchmarking, DSS, EIS, BI.
LAS PREGUNTAS INICIALES
Los gerentes quieren saber:
¿Quién nos compra?
¿Dónde, cómo y cuándo compraron?
¿Cuáles son las características que
Tienen nuestros clientes? 61
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
GERENCIA y EMPRESA
¿Qué está requiriendo el cliente hoy?
¿Cuál región o sucursal nos provee mayo
res ventas?
¿Cuál segmento de clientes respondió
mejor a la última promoción?
¿Cuáles productos llegaron con retraso y
por qué?
¿En cuál periodo se vendió más?
¿Cómo vendimos?
¿Cuáles han sido los valores históricos
de mis activos, de mi patrimonio y de
mis ventas?
¿Cuántos y cuáles de mis clientes tienen
el perfil necesario para mi campaña de
ventas?
Por otra parte, ejecutivos y directores
encuentran limitaciones debido a que:
Hay un desfase entre la disponibilidad
de información y la oportunidad
comercial.
Los usuarios no tienen acceso autónomo
a la información.
Hay muchos datos pero poca información.
Los reportes no coinciden.
Se tiene poco tiempo para el análisis de la
información.
No hay una solución informática con vi
sión global de la empresa.
No se dispone de análisis histórico de in
formación.
Para las preguntas complejas acerca del
negocio, no hay respuestas adecuadas.
EL ESCENARIO COMPETITIVO DE HOY
Como características comunes, las economías
desarrolladas están evolucionando de
modelos industriales a nuevos modelos de
servicios. Adicionalmente, los consumidores
están cada vez mejor informados y tienen
mayor poder de decisión ante una situación
de mayor oferta que demanda. Cada vez será
más importante conocer y construir
relaciones sostenibles con los distintos
públicos.
Ante esta realidad económica y social, las
empresas quedan obligadas a replantear las
estrategias, los modelos, las habilidades, las
competencias y los planes de desarrollo profesionales
y de ámbito local, así como los
indicadores de referencia.
Es importante aplicar una metodología un poco
diferente para salirnos de la rutina: “si haces
lo mismo cada día, ¿cómo esperas tener
resultados diferentes?”. Es por ello que
se toma como punto de partida la toma de
conciencia: realmente, ¿estamos bien, o hay
que replantear estrategias?; o ¿debemos pasar
a una valoración del impacto esperado
para entender un poco más el concepto de
“benchmarking”, y finalmente entrar a una
fase de desaprender para luego volver a
aprender?
Desaprender: modificar aquello…
Fig. 1 – Metodología hacia la Inteligencia de
Negocios. Fuente: Barcelona Innovation Campus
LA ACTITUD O LA RESISTENCIA
“La información en las organizaciones está
aumentando rápidamente, así como las decisiones
críticas del negocio; el problema
es la actitud de las empresas para utilizar
estos datos.” GartnerGroup.
Lo que se plantea aquí es que el punto de
partida debe ser la “Alta Gerencia”. La junta
directiva, el presidente y los directores
62
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
GERENCIA y EMPRESA
de proceso, deben estar convencidos de que
cada día se requiere mayor disponibilidad de
la información, con acceso a una bodega de
datos “datawarehouse” con la información
completa por área, para visualizar rápidamente
los informes (reportes) que brinden la
información que se requiere en ese momento,
bien para generar indicadores o para la
gestión de nuevos informes.
LA INFORMACIÓN EN SU PUNTO MÁS
ALTO
“Business Intelligence”, BI, es una estrategia
empresarial que persigue incrementar
el rendimiento de la empresa o la competitividad
del negocio, a través de la organización
inteligente de sus datos históricos
(transacciones u operaciones diarias),
usualmente residiendo en bodegas de
datos “DataWarehouse” corporativos o
en bodegas parciales “DataMarts” departamentales.
“Business Intelligence” no es sólo desarrollo
de software, es la integración de fuentes
de datos que normalmente las encontramos
en Excel, en archivos planos y en bases
de datos de sistemas de información
que serán extraídas, transformadas y cargadas
a nuevos sistemas de información
que son capaces de generar múltiples infor
mes útiles para diferentes procesos (áreas)
de la empresa..
Fig. 2 – Necesidades de Información
Fuente: El Poder de la Información. Global
Solutions
El concepto de BI no es nuevo: desde que la
idea fue introducida a mediados de los años
60, no ha dejado de evolucionar a soluciones
más efectivas y adaptadas al nuevo
entorno tecnológico imperante. Con el precio
del hardware en franco descenso, con procesadores
más potentes, con la hegemonía
de Internet-Web y con software de gestión
más eficientes, el concepto de Inteligencia de
Negocio (BI) se coloca al alcance de muchas
organizaciones modernas que están interesadas
en maximizar sus inversiones en el
área informática.
Los DSS (Decision Support Systems) fueron
el origen de todo, luego aparecieron conceptos
similares tales como los EIS (Executive
Information Systems), hasta llegar al estado
del arte actual, las BIs y la BI-Web. Los pioneros
del campo fueron el Dr. Ralph Timbal,
considerado el Dr. del DSS, y Bill Inmon,
considerado el padre del Data Warehouse.
Fig. 3 – Desde el DSS hasta la BI Fuente:
Escuela de Negocios ITMADRID
Entre las principales razones que justifican
una inversión en BI se pueden señalar:
Visibilidad de lo que está pasando en el
negocio.
Generación de informes / reportes
centralizados.
Análisis de tendencias y “predicción” de
los negocios.
Toma de decisiones sobre los
productos que funcionan y los que no
funcionan.
Centralización datos dispersos.
Validación de sistemas transaccionales.
63
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
GERENCIA y EMPRESA
Los principales productos de BI usualmente
son los siguientes: Cuadros de Mando
integrales, “Dashboards” corporativos, KPI
(Key Performance Indicators), CPI
(Corporate Performance Indicators), reportes
y gráficos de todo tipo, entre muchos
otros.
“GartnerGroup analiza las TI en España”.
ComputerWorld.www.computerworld.es/
archive/gartner-group-analiza-las-ti-ennuestro-pais
Curso
SEGURIDAD
Fig. 4 – Arquitectura de “Business
Intelligence” Fuente: Ingeniare. Revista
Chilena de Ingeniería
FUENTES
INGENIARE. Revista Chilena de Ingeniería.
www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-
33052010000300012&script=sci_arttext
“Nuevas herramientas para nuevos escenarios
competitivos”.
www.altorendimientoempresarial.com/
gestor/docs/
BARCELONAINNOVATIONCAM-
PUS2011.pdf
“Qué es la Inteligencia de Negocios”.
Escuela de Negocios IT-
MADRID. www.itmadrid.com/blog/
que-es-inteligencia-de-negociosbusiness-intelligence/
INFORMES
INF.
INELDUA
Correo Electrónico: ineldua@une.net.co
Web: www.ineldua.org
Facebook:
Twitter: @ineldua
“Business Intelligence”. Documento El Poder
de la Información. Edison Medina. Global
Solutions
64
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
GERENCIA y EMPRESA
Escenarios de crisis
Hernán Pizarro Díaz
Ingeniero Electrónico
Especialista en Automatización Industrial
Director Revista Silicio
Hablando en meses pasados con un gerente del
sector financiero norteamericano, decía que no
hay crisis y que para muestra los centros comerciales
llenos de vehículos, pero aceptaba
que muchas personas perdieron su empleo y
que hubo un desplome en el precio de las viviendas
con hondas consecuencias económicas.
Otro gerente de una empresa del sector
eléctrico colombiano tampoco apreciaba una
crisis, a pesar de reconocer que su oficina dejó
de facturar 9 millones de dólares respecto a lo
presupuestado. Desde una óptica opuesta
―irónica y cruelmente― muchas personas sin
empleo dicen que hay una crisis severa.
Perspectivas distintas muy interesantes para
considerar. Un individuo está en su derecho de
pensar que no se vive una crisis si sus finanzas
personales no se afectan; por el contrario, si
otra persona las ve afectadas, no es razón suficiente
para definir una situación como de crisis.
Este es un fenómeno de percepción que ilustra
lo que han dicho muchos pensadores en el sentido
de que el sujeto vicia la interpretación de la
realidad de acuerdo con su vivencia y sus intereses.
Pero la relación sujeto-percepciónrealidad-verdad
nos lleva a otra discusión que
no viene al caso en esta nota.
La crisis es un tema recurrente en los noticieros.
Un arriesgado analista dijo que esta “era solamente
social porque apenas afectaba el empleo
o, mejor, el desempleo”. Esto es como decir que
una persona no tiene cáncer porque lo tiene solo
en la vejiga. Tratándose de crisis, bien vale
entonces la comparación con un ejemplo de la
fisiología humana que ilustra una coherencia
de los hechos: La temperatura del cuerpo es
normal en 37,5º C, pero si llega a 39º C ―más
que un acuerdo convencional― es un síntoma
de que algo anormal está ocurriendo en el organismo
y que lo afecta globalmente, así la infección
esté localizada en un solo órgano.
Al medio social ―hoy― lo caracterizan la desaceleración
de la economía mundial, la volatilidad
de los mercados, el exceso de producción,
las capacidades altas, el desempleo, el margen
deprimido, los menores retornos y los países en
quiebra, como los PIGS (Portugal, Italy, Greece,
Spain). Son síntomas de que algo grave sucede.
Muchos intelectuales consideran que hay crisis
y que es de tal magnitud que afecta a toda la
civilización; por eso llaman, en todas las opciones
del actuar humano, a hacer enfoques más
completos que superen la ceguera de los análisis
unilaterales. Las personas al mando están
atrapadas por realidades que las limitan y a las
que no pueden escapar. Se ven obligadas a seguir
instructivos y acciones de acuerdo con los
paradigmas del momento; aun así deben tener
audacia y creatividad.
Han surgido nuevos saberes que afectan la
ciencia y el sentir cotidiano. Es toda una tarea
poder apropiarse de ellos y hacerlos parte del
discurso: La ruptura epistemológica, la teoría de
la complejidad, el holismo y la bioética sumados
al trabajo en equipo (saber escuchar) y a la prudencia
que da la mentalidad abierta, enriquecen
la visión de las situaciones a la vez que incrementan
las probabilidades de éxito.
65
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
RASPBERRY PI: EL COMPUTADOR DE USD $35
Por último, se citarán algunos proyectos realizados
en Colombia y se indicarán los establecimientos
comerciales donde puede adquirirse
el dispositivo, así como usuarios y espacios
de discusión afines al Raspberry Pi.
PRESENTACIÓN
Ing. JUAN FELIPE DUQUE GARCÍA
Ingeniero electrónico, Universidad de Antioquia.
Director de Tecnología en Dinámica y Desarrollo
Ltda. (DyD)
jfelipe@grupodyd.com
RESUMEN
El Raspberry Pi es un computador del tamaño
de un documento de identidad, el cual
puede conectarse a un monitor o a un televisor
y recibir entradas desde un teclado o un
mouse. Soporta un sistema operativo, aplicaciones
de escritorio, reproducción de video,
puertos de entrada y salida e incluso comunicación
a través de un puerto Ethernet.
En el siguiente artículo se hace, primero, una
descripción del Raspberry Pi, cómo es, quién
lo hizo, por qué lo hizo y cuál es la filosofía
de la Fundación Raspberry Pi, la entidad inglesa
sin ánimo de lucro.
Luego se presenta una descripción de sus
características y capacidades, el proceso necesario
para ponerlo en marcha, algunos
ejemplos de proyectos que pueden realizarse,
y sus aplicaciones en la enseñanza de la
electrónica y la programación.
Con la simplificación y evolución de los circuitos
integrados, iniciativas comunitarias como
el Arduino, y la popularización de paradigmas
como el open hardware, la electrónica, al
igual que el software, han dejado de ser
áreas del conocimiento exclusivas para estudiosos
e ingenieros. Hoy podemos encontrar
no sólo a aficionados, sino a toda clase de
profesionales, estudiantes e incluso niños,
que hacen uso cotidiano de circuitos digitales
complejos y de sistemas embebidos para sus
proyectos.
El Raspberry Pi es el representante más popular
y emblemático de la realidad actual.
RASPBERRY PI: CÓMO UN COMPU-
TADOR PARA NIÑOS REVOLUCIONÓ LA
ENSEÑANZA DE LA ELECTRÓNICA Y LA
PROGRAMACIÓN
El pasado mes de enero de 2013, se cumplió
una meta importante en la historia de cualquier
dispositivo electrónico: la venta de la
unidad número 1’000.000.
Lo verdaderamente sorprendente es que el
primer lote de Raspberry Pi (RPi, de aquí en
adelante) salió al mercado casi un año antes,
el 29 de febrero de 2012, lo cual evidencia la
altísima demanda de un proyecto del cual inicialmente
se presupuestaban sólo 20.000
unidades al año.
66
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
FIGURA 1. Unidad número 500.000, en la
planta de Pencoed, Gales, Reino Unido.
Como dice Pete Lomas, diseñador del RPi y
fideicomisario de la Raspberry Pi Foundation:
“La Fundación subestimó en gran medida el
apetito del público por los RPi, incluso tuvimos
problemas en los primeros envíos. Aun
con los recursos de nuestros asociados Farnell
y RS Components, la logística de conseguir
los componentes necesarios y construirlos
fue todo un reto”.
Viendo cómo una fundación sin ánimo de lucro
se encuentra a gatas para suplir la demanda,
nos preguntamos: ¿cómo se llegó a
esto en tan poco tiempo y a un precio tan bajo?.
Upton y sus compañeros del laboratorio de
computación de la Universidad de Cambridge
observaron con preocupación la disminución
en el número de aspirantes para los programas
académicos de Ciencia Computacional.
Si bien esta disminución tendría múltiples
causas (la reducción de los cursos de
computadores a clases de Word y Excel, el
boom en programación web, las consolas de
videojuegos como XBOX y PlayStation, entre
otras), la causa más representativa sería la
ausencia de una consola/computador económica
y modificable por el usuario, similar a lo
que fueron en su tiempo las Commodore64 y
las Amiga.
Con el lanzamiento del iPhone en 2007, el
desarrollo de procesadores para dispositivos
móviles aumentó significativamente, con énfasis
en las capacidades de multimedia y en
telecomunicaciones móviles y comunicación
de datos.
Broadcom, gran fabricante de circuitos integrados
para telecomunicaciones y actual empleador
del Sr. Upton, es el proveedor del
BCM2835, principal componente del RPi, el
cual es un System on a chip (SoC) con una
CPU ARM a 700 MHz (puede llegar hasta
1000 MHz), una GPU VideoCore IV y 512 MB
de memoria RAM.
Complementan el SoC una serie de periféricos,
que ofrecen telecomunicaciones, E/S,
conexión para pantalla LCD y membranas
táctiles, incluso salida de video por puerto
HDMI o video RCA.
FIGURA 2. Modelo B del Raspberry Pi. El
modelo anterior no contaba con puerto Ethernet
y tenía la mitad de memoria RAM.
Todo empezó en el año 2006, cuando Eben
FIGURA 3. Descripción de los diferentes
componentes del modelo B. 67
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
El almacenamiento se hace en una tarjeta
Secure Digital que alberga el sistema operativo,
el cual está compilado especialmente para
esta arquitectura. Existen diversas distribuciones
de Linux para RPi, entre las cuales se
destacan Arch Linux, Debian, Gentoo y Raspbian,
esta última recomendada por los mismos
fabricantes.
El RPI es un dispositivo económico, al alcance
de la inmensa mayoría de estudiantes del
mundo y cuyo sistema operativo está basado
en Linux, de por sí popular entre esos mismos
estudiantes. Tenemos entonces una plataforma
de gran flexibilidad, familiar y lo más
importante: es interesante para el estudiante,
quien se divierte trabajando con ella.
Adafruit Industries, iniciativa web fundada en
el 2005 por la ingeniera del MIT Limor
“Ladyada” Fried, ganadora del Premio al Emprendedor
del Año 2012 y grandes impulsadores
de la cultura DIY (Do It Yourself), se
han caracterizado por ofrecer de forma gratuita
múltiples tutoriales en electrónica. Entre
sus múltiples capítulos podemos destacar
instructivos para controlar motores DC, paso
a paso y servomotores; sensado de movimiento
y temperatura, control de potencia,
acceso remoto vía consola y escritorio remoto,
entre muchos otros; todos con un Raspberry
Pi.
Ésta ha sido la apuesta inicial de la Raspberry
Pi Foundation, la cual ha demostrado que
no sólo es acertada, sino que es compartida
por muchas otras instituciones. Tomemos el
caso puntual de Google.
FIGURA 4. Eric Schmidt, expresidente de
Google Inc., acompañado por Eben Upton,
cofundador de la Fundación Raspberry Pi y
por estudiantes de la escuela inglesa beneficiaria
del programa Google Giving.
Diversas escuelas inglesas han recibido un
total de 15.000 unidades de RPi, donadas por
Google Giving, programa de Google Inc. que
apoya diferentes iniciativas educativas y filantrópicas
alrededor del mundo.
FIGURA 5. Limor Fried, fundadora de Adafruit
Industries, ganadora del premio al Emprendedor
del Año 2012 y primera ingeniera
en ocupar la portada de la revista Wired.
Adafruit ofrece kits para aprendizaje de
electrónica y programación, varios de ellos
diseñados alrededor del Raspberry Pi.
En Colombia han surgido iniciativas similares,
especialmente en Medellín, ciudad en la que
encontramos grupos de entusiastas, así como
estudiantes y profesores de universidades
interesados en este desarrollo, los cuales
mencionaré al final del artículo.
68
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
El Raspberry Pi puede ejecutar programas
escritos en una inmensa variedad de lenguajes,
incluso la máquina virtual de Java ha sido
portada a esta arquitectura y no sólo programas
escritos por el usuario, sino paquetes de
amplia trayectoria como bases de datos
MySQL y PostgreSQL, servidores web Apache,
PHP y Python, servidores en Javascript
y aplicaciones sobre Ruby, interfaz gráfica
completa con gestor de ventanas, navegadores
web y reproductores de música y video.
Podemos concluir, entonces, que el Raspberry
Pi es un dispositivo interesante en el ámbito
educativo, no sólo por su bajo costo y
sus características, sino porque pone al alcance
del estudiante una herramienta flexible
y práctica que podrá seguir utilizando a lo largo
de su carrera y en su posterior período
profesional.
¿CÓMO ES EL RASPBERRY PI? ¿CÓMO
FUNCIONA? ¿QUÉ SE PUEDE HACER
CON ÉL?
La versión más reciente del RPi es la B, la
cual tiene las siguientes especificaciones
técnicas:
FIGURA 6. Descripción detallada de los
diferentes componentes.
69
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
Con estas características, bastante poderosas
para un dispositivo tan económico, es
bien difícil predecir qué puede hacerse con
él. Inicialmente, el hardware y el software estuvieron
orientados a la enseñanza, por lo
que la gran mayoría de periféricos son de fácil
acceso, pueden conectarse a protoboards,
puertos seriales y microcontroladores e incluso
a instrumentos de laboratorio como osciloscopios,
analizadores lógicos y generadores
de señales, entre otros.
Sin embargo, antes de escribir la primera línea
de código, es necesario instalar el sistema
operativo en la tarjeta SD, ya que el RPi
no tiene ningún almacenamiento on-board.
A diferencia de los computadores de escritorio,
portátiles o servidores, la instalación del
sistema operativo en el RPi consiste en la
copia de una imagen, previamente preparada,
a la tarjeta SD. Es importante anotar que
no es simplemente arrastrar y soltar, sino que
debe ser una escritura bit a bit, ya que la imagen
incluye el cargador de arranque y el sistema
de archivos.
Para instalar el sistema operativo en la tarjeta
SD, deben ejecutarse los siguientes pasos:
FIGURA 7. Diagrama de pines del conector
GPIO
Quienes han trabajado con microcontroladores
y con electrónica digital en general, encontrarán
familiares estos pines. En el nivel
más bajo, estos pines pueden controlarse directamente
usando comandos en una terminal
serial o SSH. Sin embargo, existen librerías
para C, C++, Perl, Python, Ruby e incluso
Java, que facilitan enormemente esta tarea.
Descargar la imagen del sistema operativo.
Se recomienda Rasbian, una
distribución basada en Debian, con paquetes
compilados para arquitectura
ARM y optimizados para el SoC del
RPi. Puede descargarse del siguiente
enlace:http://www.raspberrypi.org/
downloads
Escribir la imagen en la tarjeta SD.
Para esto se requiere una tarjeta SD de
2 GB como mínimo. Si su computador
personal usa Microsoft Windows, necesitará
descargar un programa que le
permita hacer copias bit a bit, como, por
ejemplo Win32 Disk Imager. Seleccione
la imagen descargada como archivo
imagen y la tarjeta SD (previamente conectada
al computador) como unidad de
destino. Cuando el proceso culmine, la
tarjeta SD podrá conectarse al RPi .
La Fundación Raspberry Pi ofrece este
mismo instructivo en inglés, con ilustra- 70
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
ciones e instrucciones paso a paso, en el enlace
http://www.raspberrypi.org/quick-startguide
Acto seguido, se conecta la tarjeta SD en el
puerto ubicado en la parte de abajo del RPi,
así como un teclado (debe ser USB, ya que
el RPi no tiene puerto PS/2), un mouse, un
monitor/televisor que soporte entrada HDMI,
y el adaptador de 5 VDC que provee la alimentación.
En este punto, es el usuario quien decide qué
rumbo tomar, ya que el RPi como tal es un
medio de aprendizaje, similar a un entorno de
desarrollo. Para citar algunos ejemplos,
enumero algunos de los más populares entre
las comunidades de aficionados:
Si la imagen quedó escrita correctamente en
la tarjeta SD, verá en la pantalla los mensajes
habituales de un kernel Linux durante su
arranque y finalmente tendrá un escritorio
gráfico.
FIGURA 9. Control PWM desde un pin
GPIO en el Raspberry Pi.
FIGURA 8. Escritorio gráfico corriendo en
el Raspberry Pi.
Raspbian incluye algunas aplicaciones básicas,
como Midori (navegador ligero basado
en Webkit), IDLE (entorno de desarrollo en
Python), Scratch (programación gráfica orientada
a niños y jóvenes) y algunos juegos, entre
otros.
Al igual que con las demás distribuciones basadas
en Debian, se podrán instalar paquetes
con la herramienta APT.
FIGURA 10. Procesador de efectos para guitarra
eléctrica con Raspberry Pi
FIGURA 11. Sistema de control pirotécnico
que usa Arduino y Raspberry Pi.
71
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
Conformado por un equipo interdisciplinario
de ingenieros y diseñadores, EspumaLab es
un espacio de intercambio de conocimiento y
pasión por la electrónica y la programación.
FIGURA 12. XBMC, un centro multimedia
completo para Raspberry Pi.
FIGURA 13. Control de fermentación automático
para fabricación de cerveza usando
Raspberry Pi
¿CÓMO ESTAMOS APROVECHANDO EL
RASPBERRY PI EN ANTIOQUIA Y EN CO-
LOMBIA?
En algunos círculos de las principales universidades
del país, los estudiantes ya tienen
buena experiencia en su manejo e incluso
pueden usarlo en algunas prácticas de su
programa académico.
Para destacar, tenemos a EspumaLab (http://
espuma.co)
Recientemente abrieron cupos para un curso
único en su tipo en la ciudad, “Pi Farm”, la
cual es una granja hidropónica auto portante,
la cual puede ser ubicada en espacios pequeños
tales como ventanas y paredes. Sin
embargo, lo verdaderamente novedoso es
que incluye un RPi que monitorea constantemente
la humedad del suelo, registra el crecimiento
de las plantas, e incluso ¡envía un correo
electrónico cuando es tiempo de cosechar!
También se puede observar abundancia de
equipos RPi en los inventarios de proveedores
de componentes para robótica, así como
sus accesorios complementarios: cámaras,
sensores, shields, etapas de potencia para
control de motores e incluso módulos GSM
para telecomunicaciones.
72
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
En mi experiencia como Director de Tecnología
al interior de mi empresa DyD -Dinámica
y Desarrollo- (http://www.grupodyd.com), hemos
integrado el RPi a varios de nuestros
productos, en especial a sistemas embebidos
instalados en ubicaciones remotas. Es verdaderamente
valioso disponer de tan amplia variedad
de paquetes y librerías, fáciles de instalar,
con buena documentación y con gran
diversidad de ejemplos.
Curso
Un RPi nos permite tener la versatilidad de
un computador en el mismo espacio y con
requerimientos de energía eléctrica similares
y permite ampliar así el universo de posibilidades
para agregar nuevas características y
darles valor agregado a nuestros productos.
INFORMES
Correo Electrónico: inelua@une.net.co
Web: www.ineldua.org
Facebook:
Twitter: @ineldua
73
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
KICAD: HERRAMIENTA DE DISEÑO ELECTRÓNICO DE LIBRE USO
inversión económica y por las necesidades de
cada diseño.
Ingeniero Sergio Arbey Monsalve Betancur
Ing. Electrónico de la Universidad de Antioquia
Amplia experiencia en asesoría y consultoría
en sistemas y en trabajo en equipos de alto
rendimiento, experto en diagnóstico de competitividad
para PYMES y diseño electrónico
en herramientas gráficas. Soporte en sistemas
operativos UNIX, LINUX y redes WIN-
DOWS. Programación en JAVA, JSP, postgreSQL,
MySQL, Microsoft SQLServer, FOX-
PLUS, FOXPRO y VISUALFOXPRO. Diseño
de páginas WEB y operación de herramientas
de usuario final como Word, Excel, Power-
Point y StarOffice.
RESUMEN
El Kicad es un programa de código abierto
(GPL) para la creación de esquemas electrónicos
y circuitos impresos.
Después de muchos años de trabajar con diseño
electrónico te acabas dando cuenta de
que existen herramientas de libre uso que te
permiten trabajar de una forma profesional sin
recurrir a gastos onerosos o a la tan acostumbrada
piratería. Cada cual utiliza la herramienta
de diseño que quiere o puede, algunas
son de pago y con licencia, otras son gratuitas
pero no abiertas; las hay que son totalmente
abiertas y gratuitas, etc. Así que, delante
de un catálogo tan extenso, la elección
de a herramienta viene condicionada por la
El propósito de este artículo es el de llamar la
atención de los profesionales y de los
estudiantes de ingeniería acerca de que hay
programas de diseño de libre uso, y no sólo
para Linux, que son de excelente calidad, y
que no se necesita recurrir a la piratería para
tener las herramientas que se necesitan para
lograr un excelente trabajo.
INTRODUCCIÓN
Este artículo describe uno de esos programas
de diseño abierto y gratuito, el Kicad, que
está lo suficientemente desarrollado para
considerarlo una alternativa al software propietario.
Adicionalmente al hecho de que sea
abierto y gratuito, tiene un desarrollo constante
y una mejora continua, gracias al trabajo
que la comunidad de desarrolladores adelanta.
A continuación, algunas razones por las cuales
el Kicad puede llegar a ser una alternativa
seria y profesional, apta para trabajos de
ingeniería y fabricación:
Las empresas grandes que facturan un volumen
anual importante suelen trabajar con
herramientas de diseño muy sofisticadas,
las cuales en muchos casos son versiones
pirateadas ya que, como regla general, no
pagan ni el programa ni las licencias. De estos
programas tan completos, las empresas
suelen utilizar un porcentaje muy bajo del total
de la herramienta.
74
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
El número de licencias que se compra con el
programa suele ser menor que el número de
personas que trabajan en un departamento
de diseño.
Las pequeñas empresas y los diseñadores
independientes no pueden pagar los precios
de las licencias de programas sofisticados,
porque les supone un desembolso al que
no pueden hacer frente. La compra del programa
y de sus respectivas licencias puede
suponer el mismo importe que el salario
anual de un empleado, o más.
Los fabricantes de herramientas de diseño
piden unos precios desorbitados, tanto por
los programas como por las licencias, ya
que el número de estas últimas suele ser limitado.
Cada año suelen sacar una versión
nueva, con sutiles mejoras, haciendo obsoleta
la versión anterior, y casi forzando un nuevo
desembolso si se quiere estar actualizado.
En el mundo de la ingeniería se inventa la
rueda una y otra vez, sin cesar. Se repiten
los mismos diseños mil veces. Es una manera
muy contraproducente de trabajar. Hay
diseños que ya están más que probados y
chequeados, y aun así se vuelven a repetir.
Se pierde mucho tiempo y no se avanza
nada. También hay mucha ingeniería inversa,
copiando diseños que no se sabe bien cómo
funcionan.
KICAD y Diseño Electrónico
El Kicad es un programa de código abierto
(GPL) para la creación de esquemas electrónicos
y circuitos impresos.
Se describirán aquí sus partes y sus bondades
más importantes. Para las personas que
quieran profundizar, existen manuales
completos en internet, en comunidades de
desarrollo y en foros especializados en el
tema.
La suite Kicad es un conjunto de cuatro programas
y un gestor de proyectos:
EeSchema: Editor de esquemas.
Pcbnew: Editor de circuitos impresos.
GerbView: Visor de archivos en formato
GERBER.
Cvpcb: Utilidad de selección que permite
la asociación fácil entre los componentes
electrónicos utilizados en el esquema y los
módulos físicos (encapsulado) correspondientes
del circuito impreso.
Kicad: Gestor de proyectos.
El gestor de proyectos, Kicad, permite seleccionar
un proyecto y abrir la aplicación
deseada, facilitando la utilización de los diferentes
programas necesarios para la realización
de los esquemas y los circuitos impresos,
y para el control de los ficheros de fabricación.
Estos programas son multi-plataforma, es decir,
funcionan tanto en Windows como en
Linux, siendo actualizados regularmente.
Concebido y creado por Jean-Pierre Charras,
cuyo objetivo era empezar a aprender C++,
más tarde se convirtió en una herramienta
CAD completa y profesional para electrónica.
75
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
kicad (gestor de proyectos)
EeSchema: Editor de esquemas.
EeSchema es una aplicación que integra
todas las funciones de diseño, de control,
de trazado, de gestión de bibliotecas, y
de editor de componentes, con acceso directo
a la documentación de los componentes
y al programa de circuitos impresos para
crear esquemas simples o en jerarquía (multihoja),
para generar listas de conexiones para
Pcbnew o Spice.
No hay, por tanto, limitación real en el
número de componentes, de pines por
componente, de conexiones, ni de hojas.
EeSchema trabaja con esquemas de
una o varias hojas.
En el caso de esquemas multi-hoja, la
representación se denomina jerárquica y
el acceso a cada hoja es, entonces, inmediato.
El tamaño máximo de los diseños es
ajustable en todo momento de los
formatos A4 al A0 y de los formatos A al
E.
LibEdit: Editor de componentes y gestor
de bibliotecas.
EeSchema integra también todas las funciones
adicionales de una aplicación de esquemas
electrónicos moderna:
Control de reglas eléctricas (ERC) para
la detección automática de conexiones
incorrectas, entradas de componentes
al aire, etc.
Generación de ficheros de trazado en
formato POSTSCRIPT o HPGL.
Generación de ficheros de trazado en la
impresora local.
Generación de la lista de material.
Generación del fichero Netlist para la
aplicación de circuitos impresos o para
un simulador.
Características técnicas principales:
Esta aplicación funciona en modo 32
bits, su capacidad de tratamiento de circuitos
sólo está limitada por la capacidad
de memoria disponible.
(Edición de componentes)
LibEdit es el editor que permite crear y editar
los componentes, su visualización y la manipulación
de las bibliotecas de componentes
(importar, exportar, añadir y borrar componentes
en las bibliotecas). LibEdit se accede
desde EeSchema.
Un componente consta de varios elementos:
Su gráfico (formas geométricas y
textos).
Los Pines.
Los campos, o textos asociados,
utilizados por los post-procesadores:
netlist, lista de componentes, etc.
76
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
Los dos campos que deben inicializarse obligatoriamente
son la Referencia y el Valor,
que contienen el nombre del esquema
asociado a un componente y el nombre del
módulo asociado, respectivamente. Los demás
campos son campos libres, que pueden,
generalmente, permanecer vacíos y pueden
completarse en el esquemático.
Sin embargo, gestionar la documentación
asociada al componente facilita mucho la
búsqueda, el uso y el mantenimiento de las
bibliotecas.
EeSchema genera de forma eficiente las
bibliotecas de componentes, permitiendo
crear, modificar y eliminar fácilmente el intercambio
de elementos de bibliotecas.
Los archivos de documentación pueden ser
asociados a los componentes, así como palabras
clave, lo que permite encontrar rápidamente
un componente por su función.
Existen bibliotecas, desarrolladas a lo largo
de varios años, para los esquemas; son
útiles para cualquier persona que desee crear
circuitos impresos, simples o complejos.
generado por una aplicación de edición de
esquemas electrónicos, escribiendo para cada
componente de la Netlist el nombre del
módulo que lo representa en una placa de
circuito impreso.
En efecto, en general una Netlist no incluye
indicaciones sobre ese módulo (es decir, la
huella física del componente) que la aplicación
de circuito impreso (PCBNEW) deberá
colocar en el diseño general de la placa que
se realice.
Esta asociación entre el componente y su
módulo correspondiente se hace de manera
interactiva, y/o en modo automático, si se dispone
de ficheros de equivalencia, que uno
puede crear por sí mismo, y que son de hecho
tablas de correspondencia entre el componente
y su módulo.
La lista de los módulos disponibles para la
aplicación de circuito impreso está contenida
en una o varias bibliotecas de MÓDU-
LOS.
Este enfoque interactivo es mucho más simple
que colocar directamente en el esquema
esta indicación de asociación, puesto que
Cvpcb, además de sus posibilidades de asociación
automática, permite ver la lista de los
módulos disponibles, y mostrarlos en la pantalla.
Como salida son generados dos ficheros:
El fichero Netlist completo (con referencia
a los módulos)
Cvpcb: Asocia los componentes electrónicos
del esquema y los encapsulados físicos
del circuito impreso.
Cvpcb permite completar un fichero Netlist,
Un fichero auxiliar de asociación de
componentes (.CMP).
77
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
la cara de soldadura o de componentes)
lo que es útil para circuitos multicara
con alta densidad.
Los módulos se pueden girar en
cualquier ángulo, en pasos de 0,1 grados.
Las isletas pueden ser de forma
redonda, rectangular, oval o trapezoidal
PcbNew: Editor de circuitos impresos.
El programa de edición de circuitos impresos,
PcbNew, funciona con 1 a 16 capas de cobre,
más 12 capas técnicas (máscaras de
soldadura) y genera automáticamente todos
los documentos necesarios para producir circuitos
(ficheros GERBER), perforaciones y
posición de los componentes, así como las
capas en archivos PostScript para la producción
de prototipos.
Caracteristicas técnicas principales:
PcbNew tiene una resolución interna
de 1/10000 pulgadas.
PcbNew trabaja con 16 capas de
cobre más 12 capas técnicas
(serigrafía, planos de máscaras de soldadura,
planos de pasta de soldar para
las isletas SMD, planos de diseño y
acotación) y gestiona en tiempo real las
líneas aéreas de las pistas que quedan
por enrutar.
La visualización de los elementos (pistas,
isletas, textos, dibujos...) se puede hacer:
En trazos continuos o de contorno. Con
los márgenes de aislamiento eléctrico.
Ocultando ciertos elementos (capas,
zonas de cobre, componentes SMD en
(Pcbnew permite visualizar los circuitos y
componentes en tres dimensiones
(utilizando OpenGL).)
Edición de Módulos
Bibliotecas:
PcbNew genera de forma eficiente las bibliotecas
de módulos, permitiendo crear, modificar,
eliminar fácilmente e intercambiar elementos
de bibliotecas.
80
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
Los archivos de documentación pueden ser
asociados a los encapsulados, así como
palabras clave, lo que permite encontrar rápidamente
un componente por su función.
Existen bibliotecas, desarrolladas a lo largo
de varios años, para los módulos de circuitos
impresos (componentes clásicos y
SMD).
La mayor parte de los módulos de los circuitos
impresos tienen una representación en
3D.
Es útil para cualquier persona que desee crear
circuitos impresos, simples o complejos.
Generador Gerber Y Drill
Gerbview: Visualizador de archivos
GERBER
Normalmente los ficheros de fototrazado
se generan en formato GERBER, sin embargo,
se pueden generar los ficheros de fototrazado
en formato HPGL o POSTSCIPT.
CONCLUSIONES
Después de varios años de utilizar el Kicad
para proyectos profesionales y partiendo
desde cero, tanto en la captura
de los esquemas como en la creación de
algunos componentes que no existían en
las librerías, he de decir que los resultados
me han sorprendido gratamente.
Esta suite de diseño electrónico está
compuesta, básicamente, por un editor de
esquemas electrónicos, un editor de PCBs,
un editor de asociaciones componenteshuella
(para el diseño del PCB) y un visor de
archivos GERBER; todo está centralizado
bajo un mismo interfaz, desde el cual,
abriendo el archivo de proyecto, se puede
acceder a todas las partes del proyecto
(captura, PCB, etc.)
El proceso de captura con esta herramienta
es cómodo y bastante fácil. No hay mucho
qué contar aquí. Los menús son intuitivos y
bastante cómodos. Para la selección de
huellas en el proceso de fabricación del
PCB, se lanza otra aplicación que permite ir
buscando, componente a componente, la
huella más apropiada a nuestras necesidades.
Así mismo, también puede hacer una
prebúsqueda de candidatos para dichas huellas
que, unas veces con mayor acierto,
otras con menos, siempre facilita el trabajo.
A la hora de la creación del PCB, la herramienta
cuenta con un algoritmo de posicionado
automático de componentes que, aunque
no es la mejor, sirve bastante.
Al igual que antes, también tengo que decir
que es intuitiva y fácil de usar. Basta con
cargar la netlist generada por las dos herramientas
anteriores y él solo busca todos los
componentes y los coloca en el PCB.
Nuestro único trabajo es ubicar los componentes
estratégicamente según necesitemos
y tratando siempre de facilitar el 81
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
SOFTWARE
trabajo del rutado.
En cuanto al rutado, me ha dejado gratamente
impresionado. Hay que decir que
puede tomar bastante tiempo, incluso horas,
aunque eso dependerá de la rejilla que hayamos
elegido. A menor espaciado, más
tiempo, porque tenemos más posibilidades
de rutado.
El algoritmo genera un rutado bastante
bueno, pudiendo especificarle el espacio
mínimo entre pistas (clearance). Siempre
será necesario repasar el PCB a mano y modificar
algunas pistas, algo inevitable pero, en
general, el proceso es bastante rápido.
Como conclusión final, Kicad me ha parecido
una excelente herramienta para captura
de esquemas y diseño de PCBs.
Calle 50 Nº 47-28 Edifiicio
Genaro Gutiérrez of. 410
Teléfono
5127534
Es bueno que se trabaje en la difusión de
este tipo de herramientas CAD, ya que a los
que trabajamos y estudiamos electrónica nos
ayuda bastante como un software EDA para
nuestro desarrollo y, lo mejor de todo, es que
es abierto, por lo que no hay necesidad de
recurrir a programas piratas o a pagar licencias
costosas cada vez que se actualice.
Espero que todos comencemos a trabajar
para que a las personas que se confunden al
no saber cuál herramienta usar les digas
"aquí tienes un software que es muy bueno y
tienes la oportunidad de usarlo en forma libre".
Correo Electrónico
ineldua@une.net.co
Página Web
www.ineldua.org
Espero que podamos compartir libremente la
información para que la ideología del Software
Libre sea parte de nuestra formación.
82
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
PROYECTO DE GRADO
RESEÑA CONTADOR AUTOMÁTICO DE BILLAR
en tiempo real de los resultados de la partida.
Autor
Andrés Felipe
Valencia Patiño
Este proyecto consistió en diseñar un sistema
capaz de puntuar automáticamente una
partida de billar, por lo cual, debía tener la
capacidad para reconocer automáticamente
las bolas embocadas, cuando se había tacado
y organizar esta información de modo
agradable al usuario.
En el prototipo implementado, la detección
de la bola embocada presentó muy bueno
resultados con las bolas “de un solo color”,
pero resultados deficientes con las bolas
“rayadas”. Los demás módulos presentaron
en general buenos resultados.
Para trabajos futuros, se pretende mejorar
algunos aspectos de este proyecto.
Para el reconocimiento de las bolas se implementó
un algoritmo de reconocimiento
digital de imágenes (subsistema embebido),
conocido como umbralización, aprovechando
las características en color de las bolas de
billar.
Para reconocer si algún jugador había tacado,
utilizó un acelerómetro, ubicado en el taco,
y un patrón dado a partir del cual se hace
la correlación en un microcontrolador. El patrón
fue tomado del modelado de señales de
tiros reales. Además, para este propósito se
implementó un algoritmo para reconocer el
ángulo en el cual estaba ubicado el taco, basado
en las señales de los demás ejes del
acelerómetro.
Con la información anterior se diseñó una
interfaz gráfica que suministra información
83
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
PROYECTO DE GRADO
Diseño de Levitador Magnético MIMO Mediante Simulaciones en Elementos
Finitos (Flexpde) y Propuesta de Control de este Sistema Dinámico
Autor es
José Alejandro
Montes Romero
Nery Gómez Giraldo
El proyecto consistió en el modelamiento de
un sistema de levitación magnética MIMO de
geometría cilíndrica, mediante simulaciones,
usando el programa Flexpde, bajo la metodología
numérica de Elementos Finitos FEM.
La propuesta de modelamiento parte inicialmente
de las ecuaciones que dan cuenta del
comportamiento del sistema físico, considerando
las condiciones de frontera, características
de los materiales, entre otras. Este modelo
matemático es lo que se resuelve por
medio del método de Elementos Finitos FEM,
a través de FlexPDE.
Se han agregado entonces generalidades
sobre el método de Elementos Finitos, el cual
como se expresó, es el método numérico en
el cual subyace la obtención de cada modelo;
se menciona la metodología de cómo se modela
la fuerza interactuante para magneto y
bobina, que en cada caso resulta ser diferente
y las limitaciones asociadas en el momento
de implementar la simulación.
Se describe de manera general la importancia
de los cojinetes magnéticos y su relación
con la presente investigación.
Se obtuvo el comportamiento de las fuerzas
en función de la distancia que detallan la interacción
bobina- magneto y magnetomagneto,
las cuales permiten modelar el sistema
de levitación MIMO para varias configuraciones,
en las cuales se variaron las dimensiones
de los magnetos.
Estos resultados fueron además comparados
con los resultados del modelo homólogo existente,
obtenido a partir del método Amperiano.
Se sugiere para investigaciones futuras basadas
en FEM, utilizar el Método de Trabajo
Virtual como método más recomendado, debido
a la precisión y exactitud que permite en
los resultados de modelamiento.
Se propone una ruta de control basada en el
principio de Control por Modos Deslizantes,
pero robustecida por medio de Control Adaptativo
a través de un mecanismo denominado
Aprendizaje por Realimentación del Error
(FEL).
84
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
VIVENCIAS
ESCRIBE UN INGENIERO JUBILADO…
Autor
EL
GRECO
Los amigos que todavía trabajan me preguntan
a menudo que, qué hago diariamente
ahora que estoy retirado.
Pues bien, para mi continua la misma rutina:.
Se levanta uno a la misma hora (7 u 8 am.)
como si tuviera obligación de ir a la oficina.
Hay que correrle a la esposa como si fuera el
nuevo jefe, porque realmente uno no distingue
quien exige y jode más, pues permanentemente
le recuerdan a uno lo mismo: o cumple
con lo que le toca o cumple y si no le
gusta así, RENUNCIE (la única diferencia
es que ella no necesita público para mostrar
quien es la que manda, aunque de igual manera,
ante nuestros amigos, ambos siempre
tratan de hacernos quedar como un cu…
ero).
Claro que mi esposa dice que vive feliz conmigo,
porque, según ella, hacemos el amor
casi todos los días: casi el lunes, casi el martes,
casi el miércoles, casi el jueves…
Ella se preocupa mucho por mí, ya que me
demoro toda la noche tratando de hacer lo
que antes hacia toda la noche. Eso sí, de día
si me pego uno que otro empujoncito... en la
mecedora (dormir… mal pensados).
La gran ventaja es que a veces le toca a uno
inventar algo para no aburrirse.
Hoy reflexiono mucho sobre lo importante
que es para mí EL TRABAJO, pues soy capaz
de quedarme horas… y horas… y horas,
sentado en el balcón mirando cómo trabajan
LOS DEMAS.
En cuanto a la salud, creo que estoy muy
bien, me siento como un toro, como un
macho cabrío, pues hace poco tiempo visité
al médico y solo me encontró algo que me
sonó como a alemán, no recuerdo que era,
pero me dijo que me tranquilizara porque eso
se me iba a olvidar al salir del consultorio; pero
yo creo que fue porque le conté que en mi
casa cada día para mí era una nueva experiencia.
Me recomendó que cuando me temblara el
cuerpo o me diera un ataque de tos, le sacara
provecho con mi esposa. También me dijo
que evitara el sexo oral….. creo que es porque
a uno se le va el tiempo hablando y a
esta edad sí que hay anécdotas para contar.
Me insistió para que fuera más activo, eso sí
que evitara tener más hijos, ….. entendí que
no invitara a mis nietas ni a otros niños
para que no estén en la casa haciendo
bulla,….. que ambientara mi alcoba con luz
más sensual,….. lo hice con un bombillo rojo…..
pero ahorrador,…... que hiciera con mi
esposa juego de prendas,….. y cada rato me
gana las gafas, el bastón, las pantuflas y la
peluca,….. que a veces en la noche nos dijéramos
palabras obscenas, porque eso aviva
la pasión,….. pero siempre se nos olvida ponernos
los audífonos.
85
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
VIVENCIAS
En lo que más me insistió fue que siempre le
preguntara a la pareja que cómo se siente,..
… pienso que es por seguridad,….. y por
ello mantengo a mano la pipeta de oxigeno.
El otro día me fui caminando hasta el centro
de la ciudad, por el solo hecho de hacer ejercicio
y entré a un negocio a saludar a un
amigo, sin tardar en la gestión ni cinco minutos,
creo yo.
Cuando salí, frente a la puerta del negocio
un Policía de Tránsito estaba llenando un
parte por infracción de estacionamiento
prohibido.
Rápidamente me acerqué a él e y le dije:
¡Oiga hombre, no he tardado ni cinco minutos...!
Dios lo recompensaría si hiciera un
pequeño gesto para con los pensionados...Recuerde
que hoy usted puede ver en
mi, su futuro próximo.
Me ignoró olímpicamente y continuó llenando
la infracción. La verdad es que me pasé
un poco y le dije:
¡Coma m…, respéteme y como mínimo présteme
atención!
Me miró fríamente y empezó a llenar otra
infracción alegando que, además, el vehículo
no traía yo no sé qué calcomanía.
Entonces levanté la voz para decirle que
me había percatado de que estaba tratando
con un pendejo... que cómo le habían dejado
entrar en el Tránsito..., etc.… etc.
Él acabó con la segunda infracción, la colocó
debajo del limpia parabrisas, y empezó
con una tercera.
No me achicopalé y estuve así durante
unos 20 minutos diciéndole de todo, hasta
de qué se iba a morir… recordando lo que
ahora dicen los pelaos, le dije desde pendejo,…..hasta
TabletaHP,…..feizbuk,…..eskay,
…..aipón,…..chatiao,…..osea,…..malnacido,
…..gnofobia,.....caco,…..pirolobo,…..qkrrea,
…..cafre,…..coimero,…..gonoyonosabia,
…..panguana,…..nenea,…..jefecito querido,
…..que pintara un bosque e hiciera en él lo
que le diera la gana,…..etc.
Él, a cada insulto, respondía con una nueva
infracción. Con cada infracción que llenaba,
se le dibujaba una sonrisa que reflejaba la
satisfacción de la venganza...
Después de la enésima infracción….. le dije:
Bueno hombre, lo tengo que dejar…... porque,…..
¡Ahí viene mi METROPLUS!...y solo
tengo para pagar con mi TARJETA CIVICA.
Como ustedes entenderán, desde mi retiro
es necesario hacer algo a mi edad, para
no aburrirme.
Bueno, por ahora solo les deseo que disfruten
mucho su trabajo y mientras puedan
disfruten a su jefecito querido.
Yo seguiré tratando de recordarlos a ustedes.
Con cariño, su compañero y amigo de siempre.
EL GRECO
86
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
VALORES HUMANOS
DOCTOR JORGE REYNOLDS POMBO
multidisciplinario de especialistas.
Jorge Reynolds Pombo es un ingeniero
colombiano nacido en Bogotá, el 22 de
junio de 1936; es conocido mundialmente por
ser el inventor del primer marcapasos artificial
externo con electrodos internos, en 1958.
Estudió sus años de colegio en la ciudad de
Bogotá, Colombia. Sus estudios universitarios
los realizó en Trinity College, Cambridge,
Inglaterra, donde se graduó como ingeniero
electrónico.
Estudió electrocardiográficamente a deportistas
por telemetría. Comenzó con el diseño y
construcción de un equipo transmisor y receptor
del electro cardiograma (ECG) por telemetría
en el año 1971. Con la Junta de Deportes
de Bogotá registró el ECG a deportistas
colombianos durante los juegos de voleibol,
tenis de mesa, baloncesto, levantamiento
de pesas, atletismo, esgrima, ciclismo y fútbol
con Efraín Sánchez y Hernando Plata en
1971, y a paracaidistas durante el primer
salto.
En el año 1958 diseñó un marcapasos para
la prevención de la trombosis en pasajeros
de la clase turista, con la ayuda de Jorge
Ulloa A. y Jorge Hernán Ulloa.
En la actualidad desarrolla estudios para el
diseño de un "nanomarcapaso", con la ayuda
del científico Jorge León Galindo y un grupo
Ha organizado hasta el momento treinta y
ocho expediciones en el país y el exterior para
realizar estudios e investigaciones en
el corazón de diferentes especies de animales
terrestres y acuáticos. Desde 1984 se han
realizado seis expediciones a isla Gorgona,
se registraron electrocardiogramas (ECG) a
las ballenas jorobadas (Megaptera novaeangliae)
Desde 1991 ha participado en seis cruceros
submarinos de investigación acústica en el
corazón de ballenas, utilizando los submarinos
de la Armada Nacional de Colombia
como plataforma para los estudios acústicos
de las ballenas, con apoyo de algunos
buques de la Armada para facilitar las labores
investigativas. En su investigación ha descubierto
que el corazón de los cetáceos y el de
los humanos son similares y por ello desde
hace más de treinta años lleva estudiando
estos animales para después aplicar los resultados
en seres humanos.
Planteó crear en Colombia centros que estén
en la capacidad de hacer nuevos mecanismos
para el monitoreo y seguimiento de las
ballenas. Por lo cual se creó un proyecto en
Colombia con la colaboración de Universidades
públicas y privadas para este fin.
En agosto de 2011 anunció el lanzamiento de
un marcapasos tan pequeño como un tercio
de un grano de arroz y que no necesitará de
batería. Dicho marcapasos podrá ser observado
por los cardiólogos “desde cualquier
parte del mundo”, según lo dijo en el el IV
Salón de Inventores y Alta Tecnología en
Medellín.
87
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
VALORES VIVENCIAS HUMANOS
El trabajo de Reynolds ha sido valorado
mundialmente. Ha obtenido tres doctorados
honoris causa en medicina, por sus aportes
a la investigación y al desarrollo de tecnologías
para la cardiología. Además, se suman
más de 70 producciones entre documentales,
corto y medio metrajes realizados con la ayuda
de importantes canales científicos como
National Geographic y Discovery Channel,
entre otros.
Ha publicado alrededor de 174 artículos como
conclusión a los estudios realizados.
Es miembro de 42 sociedades científicas en
Colombia y el exterior; en algunas de ellas
como miembro honorario. Es miembro de la
Academia de Ciencias de Nueva York desde
1989, miembro de la Academia Colombiana
de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales
también desde 1989 y miembro Asociado de
la Academia Nacional de Medicina desde el
año 2004. También es miembro fundador de
varias sociedades científicas.
Estos enlaces recogen entrevistas recientes
al Doctor Reynolds:
http://www.caracol.com.co/audio_programas/
archivo_de_audio/mi-banda-sonora-jorge-reynoldsparte-iv/20140222/oir/2094418.aspx
http://www.caracol.com.co/audio_programas/
archivo_de_audio/mi-banda-sonora-jorge-reynoldsparte-iii/20140222/oir/2094417.aspx
http://www.caracol.com.co/audio_programas/
archivo_de_audio/mi-banda-sonora-jorge-reynoldsparte-ii/20140222/oir/2094413.aspx
http://www.caracol.com.co/audio_programas/
archivo_de_audio/mi-banda-sonora-jorge-reynoldsparte-i/20140222/oir/2094390.aspx
Es un orgullo para nuestra asociación Ineldua
tenerlo como miembro honorario y contar con
su aprecio y colaboración.
(Fuente: Wikipedia)
88
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

CIRCUITO ABIERTO
HUMOR
HISTORIA DEL INGENIERO
Ing. Hernán Pizarro D.
DISEÑO Y CAPACITACIÓN EN APLICACIONES
MICROCONTROLADAS, BAJO MICROGRADES.
CONTROL DE ACCESO
MONITOREO DIGITAL DE VARIABLES Y VIDEO.
AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
MANTENIMIENTO DE UPS
MONTAJES ELÉCTRICOS INDUSTRIALES
Celular: 311-37211563
89
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

GUIÍ PARA PRESENTACIÓN DE ARTÍCULOS EN LA REVISTA SILICIO
Para quienes deseen publicar artículos en español e inéditos en la revista Silicio, relacionados
con el campo de la ingenierías electrónica y afines, como también de temas administrativos y
artículos de opinión que sean pertinentes, les proporcionamos las siguientes instrucciones:
El artículos debe poseer: título, resumen, introducción, cuerpo (contenido), resultados (Si se obtienen),
conclusiones, referencias bibliográficas, breve reseña de los autores con sus fotografías
y pueden existir partes adicionales, tales como ejemplos, apéndices, anexos y glosario de símbolos.
(En caso de ser requeridos).
Las reseñas de los autores comprenden: nombre, dirección de correo electrónico, estudios realizados,
ocupación actual, nombre de la institución donde labora, área de interés y una fotografía
tipo documento (3x4).
Los artículos no deben de exceder de 10 páginas en tamaño carta, espacio sencillo y en letra
Times New Roman de 12 puntos, digitado en formato Doc o Rtf.
El título debe ir escrito en negrilla e indicar en forma clara y lo mas breve posible el objeto del
artículo, acompañado del nombre de los autores y la fecha de realización. Las márgenes del
documento (tamaño carta) deben ser:
Margen izquierdo 4 cm
Margen derecho 3 cm
Margen superior e inferior 3 cm
El contenido debe realizarse a doble columna con una separación entre las mismas de 1 cm. La
enumeración de las partes se realizará con números arábigos a partir de la introducción, Ej:
1.
2.1
2.2
2.2.1 etc.
De ser posible, los autores deben ambientar el artículo con gráficas y tablas, las cuales deberán
ir enumeradas y dependiendo de su tamaño podrán ocupar las dos columnas. Estas a su vez
deben ir localizadas lo más cerca posible al lugar de su referencia, y en lo posible en la misma
página.
El resumen debe presentar de una manera concisa los objetivos, métodos, resultados y conclusiones
más significativas del trabajo. La longitud máxima debe ser de 100 palabras. El resumen
enuncia los aspectos principales del artículo y responde tres aspectos principales:
Cuál es la motivación del trabajo y el alcance del mismo
Cuál es la contribución del trabajo
Cuál es el resultado principal o aplicación típica
Al final del resumen aparecen las “Palabras Claves”. El objeto de estas palabras es la clasificación
del artículo en las bases de datos técnicas y deben permitir una identificación de los temas
claves tratados en el mismo.
En la introducción, se debe orientar al lector con respecto a la motivación del trabajo. Esta sección
incluye:
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

La naturaleza de la investigación
Los antecedentes de los trabajos previos
Los objetivos e importancia del trabajo
El método o metodología utilizada
La organización del material
Incluya en el artículo los aspectos más importantes de su investigación y de sus resultados, asegurándose
que la información sea de interés para otros investigadores del su área.
Utilice y numere los subtítulos para facilitar el trabajo del lector. Revise completamente el artículo
y elimine anglicismos, palabras rebuscadas o de poco uso y las figuras que no contribuyan al
entendimiento o soporte adecuado de los planteamientos expresados en el artículo.
El artículo debe dar una descripción completa de los objetivos de trabajo, del diseño experimental,
si lo hay de los métodos utilizados, de los resultados obtenidos y de las conclusiones.
Toda afirmación en el texto del artículo procedente de otro documento o publicación debe ir sustentada
por su respectiva referencia bibliográfica. Toda referencia hecha en el texto debe aparecer
en esta sección. Así mismo, toda referencia incluida en esta sección debe haber sido mencionada
en el texto. Las referencias pueden hacerse bien sea por orden aparición en el artículo
en cuyo caso en el texto aparecen en forma de números consecutivos; o pueden hacerse en el
texto con el nombre del autor principal y la fecha de publicación, en cuyo caso aparecen en esta
sección ordenadas en forma alfabética.
Los ejemplos, apéndices, anexos y glosarios de símbolos son secciones opcionales. Pueden por
ejemplo incluirse apéndices sobre los detalles matemáticos que correspondan a partes importantes
del artículo. Un glosario de símbolos se incluirá si el autor lo considera necesario para
una mejor comprensión del contenido del trabajo. Los símbolos debe seguir las normas internacionales
y las unidades deben ser las del Sistema Internacional.
La revista recibe y envía los trabajos al comité editorial, el cual estudia, selecciona y aprueba su
publicación con en base en el concepto de pares evaluadores especializados. La recepción de
artículos no implica su publicación
Enviar los artículos vía correo electrónico o en una USB a: INELDUA: Cl. 50 47-28 Edificio Genaro
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en los mercados globales
FORMEX®: Formación puntual para consolidar
una mentalidad globalista y una cultura de la internacionalización
INFORMEX®: Servicio de apoyo en el manejo
de fuentes en inglés y versiones en español para
trabajos y proyectos en pregrado, posgrado y escalafón
docente
ALERTEX®: Servicio de alertas informativas de
novedades y reseñas de libros, revistas, web sites,
eventos, y oferta de empleo
El Mundo de la Ingeniería Electrónica

Wi Calling. Desarrollando soluciones efectivas
adecuadas al presupuesto actual del sector de la salud.
Con soluciones inalámbricas, aplicadas como
sistemas de llamado de enfermeras para ser
utilizadas en clínicas, hospitales y centros de
salud en general; Wi Calling ha desarrollado e
implementado de manera satisfactoria cientos
de hospitales en Colombia.
“El paciente puede hacer un llamado a la
enfermera con tan sólo presionar un botón, y
este llamado será transmitido de manera
inalámbrica al personal de enfermería que
recibirá este llamado en Beepers, pantallas Led,
lámparas de pasillo y hasta un software estadístico
de gestión” Dice Santiago Tobón
Gerente de Wi Calling.
A tener en cuenta!
La nueva norma de habilitación
de las entidades de salud exige la
instalación de sistema de llamado
de enfermeras. Plazo 2014
Y es que para el sector de la salud una solución
como la que ofrece esta empresa es ideal para
mantener sus niveles de atención a sus
pacientes sin necesidad de afectar su
presupuesto de inversión en este tipo de
activos. Dice la empresa que este sistema
inalámbrico le permite a la institución el obtener
todos los beneficios de un sistema tradicional,
mas la versatilidad de tener un sistema con
movilidad (Por ser inalámbrico) sin tener que
hacer instalaciones eléctricas ni obras civiles
elevando la viabilidad para aquellas
instituciones que ya están prestando sus
servicios; Además, respecto a los sistemas
tradicionales se puede obtener una ventaja de
hasta el 60% en precios.
Wi Calling ofrece demostraciones gratuitas a sus
clientes. Póngase en contacto con ellos en la linea
en Medellín (4) 444 4573 o al celular 315 333 8498.
Visite su sitio web www.wi-calling.com o
www.llamadoaenfermeria.com
Según promociona Wi Calling en su página web, los productos que tienen disponibles todos
trabajan en Frecuencia Modulada FM sobre la frecuencia de 433Mhz. “El trabajar en FM nos
permite alcanzar largas distancias y ofrecer fidelidad y seguridad en la comunicación”
Dice Santiago.
Entre algunos clientes que se publican están: En Medellín la Clínica la Américas, Hospital Pablo
Tobón Uribe, Clínica CES, Marco Fidel Suarez, Clínica Medellín, IPS Universitaria, etc.
Según se muestra y como orgullo se promocienda, cuentan con la implementación en 7 de las
10 clínicas Colombianas que recientemente fueron catalogadas como las mejores de América
Latina.
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Calle 50 Nº 47-28 Edificio Genaro Gutiérrez of. 410
Teléfono
(57)(4) 5127534
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Página Web
www.ineldua.org
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