Mosquitos silvestres de la Amazonia y Cesar revelan genes de resistencia a antibióticos

 En las selvas del Amazonas y en las zonas rurales del Cesar, investigadores de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sedes Medellín y de La Paz identificaron en mosquitos silvestres una sorprendente combinación de virus y genes asociados con la resistencia a antibióticos. El hallazgo sugiere que estos insectos, conocidos por transmitir enfermedades como el dengue o el zika, también actuarían como centinelas biológicos de la contaminación y los cambios ambientales que afectan la salud humana y animal.

Aunque mosquitos como Aedes aegypti o Culex quinquefasciatus son conocidos por transmitir enfermedades como el dengue o el zika, el universo microscópico que llevan dentro sigue siendo un territorio poco explorado. Los llamados “arbovirus” (virus transmitidos por mosquitos o garrapatas, entre otros artrópodos) son responsables de millones de infecciones cada año en regiones tropicales y subtropicales. En esta familia también se incluyen el chikungunya, la fiebre amarilla y el Nilo Occidental.

En Colombia, el monitoreo de mosquitos y otros insectos para identificar los virus que transportan (vigilancia entomovirológica) se ha concentrado en los entornos urbanos y en unos pocos virus de importancia epidemiológica, dejando sin explorar los ecosistemas naturales donde se originan y se mantienen muchos de estos agentes infecciosos.

“Este tipo de vigilancia permite anticipar brotes, entender cómo cambian los virus en su ambiente y reconocer qué especies de insectos están actuando como portadoras, información fundamental para prevenir la transmisión antes de que llegue a las poblaciones humanas”, menciona el ingeniero biológico Daniel Fernando Largo, estudiante de la Especialización en Biotecnología de la Facultad de Ciencias de la UNAL Sede Medellín.

A ello se suma un contexto ambiental marcado por la deforestación y el cambio climático, factores que alteran el equilibrio ecológico y amplifican el contacto entre humanos, animales y vectores. Según el Sistema de Monitoreo de Bosques y Carbono del Ideam y el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, en 2024 se deforestaron 113.608 hectáreas en el país, lo que representa un aumento del 43 % frente a 2023. El incremento ha afectado departamentos como Caquetá, Meta, Guaviare y Putumayo, zonas esenciales para la conectividad ecológica entre los Andes y la Amazonia; en Antioquia, Norte de Santander y La Guajira también presentan un impacto importante.

Paralelamente, la Organización Meteorológica Mundial confirmó que 2024 fue el año más cálido jamás registrado, con un aumento promedio de 1,55 °C por encima de los niveles preindustriales. Este incremento global de temperatura, que también se refleja en la Amazonia, modifica los ciclos de lluvia y favorece la expansión geográfica de mosquitos y otros vectores transmisores de enfermedades.

Al mismo tiempo, la resistencia antimicrobiana —causada por el uso indiscriminado de antibióticos— se ha convertido en una amenaza creciente para la salud pública y el ambiente, al favorecer la circulación de bacterias resistentes en aguas, suelos y organismos silvestres.

En este escenario, conocer qué virus y genes circulan en los insectos se vuelve fundamental tanto para anticipar riesgos sanitarios y ecológicos como para fortalecer las estrategias de prevención. Así lo plantean los expertos del proyecto “Caracterización molecular de genes víricos y de resistencia antimicrobiana en el transcriptoma de poblaciones silvestres de culícidos y flebotomíneos de Amazonas y Cesar” (código Hermes 63201), resultado de una alianza de grupos de investigación de la UNAL Sedes Medellín y de La Paz.

Del bosque al laboratorio

El investigador hace referencia a fenómenos conocidos como spillover y spillback, procesos en los que los virus pueden pasar de los animales silvestres a los humanos y viceversa. “Los mosquitos y flebotomíneos -que se alimentan de sangre- funcionan como puentes biológicos entre ecosistemas; cuando se desplazan o cambian de hábitat, los virus se mueven con ellos”, agrega.

El muestreo se realizó en 3 regiones del país: Cesar (La Paz, San Diego, San José de Oriente y Los Fundadores), Caquetá (Santo Domingo) y Amazonas (Leticia y San Pedro de los Lagos), durante las temporadas de bajas precipitaciones, entre agosto de 2023 y abril de 2024.

En total se conformaron más de 20 “pools” o grupos de especímenes para su análisis, con predominio de Aedes aegypti y Culex en el Caribe seco, Psychodopygus y Lutzomyia en el piedemonte amazónico, y Aedes albopictus, Coquillettidia venezuelensis y Nyssomyia fraihai en la selva húmeda tropical. Esta diversidad permitió comparar ambientes contrastantes, desde ecosistemas ganaderos y agrícolas hasta bosques de alta pluviosidad.

Las colectas se realizaron mediante trampas tipo CDC (dispositivos de succión con luz que atraen a los insectos hematófagos durante la noche y los capturan en un pequeño contenedor) y cebo humano, una técnica en la que una persona protegida sirve de atrayente para capturar mosquitos que buscan alimentarse de sangre. Ambos métodos son estandarizados en entomología médica para obtener ejemplares adultos de mosquitos y flebotomíneos.

La identificación taxonómica se efectuó a partir de caracteres morfológicos y se confirmó mediante secuenciación Sanger del gen de la citocromo oxidasa I (COI), una región del ADN mitocondrial que funciona como una “huella genética” para diferenciar especies, conocida en biología molecular como barcoding.

Posteriormente, gracias a la técnica de metatranscriptómica —que permite examinar simultáneamente el material genético activo en una muestra—, se logró caracterizar por primera vez en Colombia el conjunto de virus presentes en estas especies y su perfil de resistencia antimicrobiana.

Virus desconocidos y genes resistentes en los mosquitos del país

Los resultados revelan que los llamados virus insecto-específicos —aquellos que solo se replican dentro de las células de los insectos y no infectan a vertebrados— predominan en las poblaciones silvestres. Aunque no representan un riesgo directo para las personas, su presencia sí puede influir en la capacidad de los mosquitos para transmitir arbovirus como el dengue o el zika, al competir por los mismos recursos dentro del organismo del vector o interferir con su replicación.

Además, el estudio identificó genes asociados con la resistencia a antibióticos en mosquitos del género Culex, algunos de ellos vinculados a plásmidos —fragmentos circulares de ADN que las bacterias utilizan para intercambiar información genética— y a bacteriófagos, virus que infectan bacterias y pueden transportar genes entre ellas. Ambos actúan como vehículos de transferencia horizontal, un proceso mediante el cual los microorganismos comparten material genético sin necesidad de reproducirse.

“Aunque nuestros resultados no significan que los mosquitos transmitan esos genes, sí muestran que están en contacto constante con bacterias y contaminantes del entorno, lo que refleja el impacto de las actividades humanas sobre los ecosistemas”, explica el investigador.

Agrega que “el 8 % de los genes de resistencia identificados se asociaban con elementos genéticos móviles, es decir segmentos de ADN que se pueden desplazar dentro del genoma o pasar de una bacteria a otra a través de mecanismos naturales de intercambio genético”.

Según el estudiante, “esto muestra la posibilidad de intercambio entre especies microbianas y evidencia una exposición prolongada a antibióticos en el ambiente, lo que refuerza la necesidad de monitorear estos procesos no solo en hospitales o granjas, sino también en la fauna silvestre y en los ecosistemas naturales”.

La investigación empleó secuenciación de última generación y análisis bioinformático para reconstruir los genomas virales detectados y clasificar las familias predominantes. Entre ellas se encuentran Metaviridae, Chuviridae, Rhabdoviridae y Flaviviridae , algunas reportadas por primera vez en especies del país. Los investigadores planean devolver los resultados a las comunidades participantes, en el marco de un ejercicio de apropiación social del conocimiento.

Para el ingeniero biológico Largo, el trabajo demuestra que los insectos pueden ser aliados en la vigilancia ambiental y sanitaria. El estudio fue liderado por la profesora Claudia Ximena Moreno Herrera, de la Facultad de Ciencias de la UNAL Sede Medellín. También participaron los profesores Gloria Ester Cadavid, Giovan Gómez y Howard Junca. Además, contó con el apoyo del estudiante de Ingeniería Biológica Harold Gómez. Los resultados de este trabajo se presentaron durante UNAL Investiga 2025, iniciativa de la Dirección Nacional de Investigación y Laboratorios, de la Vicerrectoría de Investigación.

 

Bocachicos, símbolo de resistencia frente a las represas en el Magdalena

 En el río Samaná Norte, afluente del Magdalena, los bocachicos ya no solo nadan contra la corriente, también se han convertido en símbolo de resistencia frente a los proyectos hidroeléctricos que amenazan con cortar sus rutas migratorias y alterar la vida de miles de familias ribereñas. En Colombia, donde el 70 % de la energía proviene de represas, este pez en vía de extinción recuerda que lo que está en juego no es solo una especie, sino toda una red de relaciones sociales, culturales y ecológicas que dependen de ríos vivos.

Esta reflexión se plantea en Pensar con los peces: Resistencias, extractivismos y transiciones ambientales, libro de Juan David Arias Henao, magíster en Medio Ambiente y Desarrollo de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), quien obtuvo una Mención de Honor en la categoría “Ciencias - Ciencias Sociales y Humanas” de los Premios Nacionales Alejandro Ángel Escobar de Ciencia y Solidaridad 2025, iniciativa de la Fundación Alejandro Ángel Escobar.

Entre 2018 y 2022 el egresado de la UNAL desarrolló una investigación que lo llevó a acompañar a pescadores, biólogas y líderes ambientales del Samaná Norte, en donde están proyectadas dos hidroeléctricas: Palaguas y Porvenir 2. En ese proceso, el bocachico, símbolo de la riqueza natural y cultural del río Magdalena, emergió como protagonista.

“El bocachico no salta muros”, corean las comunidades en marchas y pancartas, recordando que las represas no solo detienen el agua, sino que además bloquean los ciclos vitales de reproducción y migración de los peces.

Además de su valor ecológico, este pez es patrimonio cultural: las “subiendas” convocan fiestas, cantos y técnicas de pesca transmitidas de generación en generación y más de 150.000 familias en la cuenca del Magdalena dependen de esta especie para su sustento.

Desde 2012 el bocachico del río Samaná Norte —y de la gran cuenca del Magdalena— está incluido en el Libro rojo de peces dulceacuícolasde Colombia como “especie vulnerable”, lo que indica que su supervivencia a largo plazo no está asegurada sin medidas de conservación. Una evaluación previa del Fondo Mundial para la Naturaleza lo había clasificado en “peligro crítico”, alertando sobre un riesgo extremadamente alto de extinción.

“La posible desaparición del bocachico no es solo una pérdida biológica: también compromete funciones ecológicas vitales como la purificación del agua, la regulación del clima o el sostenimiento de la pesca artesanal. Estudios internacionales han advertido que la pérdida de biodiversidad aumenta la vulnerabilidad ante desastres, enfermedades emergentes y cambios climáticos, además de afectar la productividad agrícola y pesquera de la que dependen millones de personas para su sustento”, anota el investigador.

Pensar en cardumen

La investigación muestra cómo las represas del Magdalena alteran los ritmos del agua: las compuertas se abren o se cierran no por los ciclos de lluvia y sequía sino por la demanda del mercado eléctrico. Esta “regulación artificial” genera señales confusas que desorientan a los peces y afectan la pesca, la minería artesanal y hasta la recolección de materiales para vivienda.

“El caudal del río ya no depende de los inviernos o veranos, sino de la bolsa de energía”, advierte el investigador Arias. Este fenómeno, que denomina “capitalismo eléctrico”, convierte a los ríos andinos en escenarios de sacrificio en donde se acumulan los impactos de un modelo energético que abastece al país pero fragmenta los ecosistemas y las culturas que dependen de ellos.

La obra introduce una idea disruptiva: “pensar con los peces” y no solo sobre ellos. Se trata de reconocerlos como actores con agencia, cuya presencia o ausencia habla del estado del río y de la vida que este sostiene. El investigador lo llama “pensar en cardumen, un ejercicio colectivo inspirado en el sentipensamiento de Orlando Fals Borda que articula razón, afecto y cuerpo para comprender la crisis ambiental”.

Destaca además que para los ribereños el río es más que un recurso, es psicólogo, refugio y memoria. “Cuando uno está triste va al río”, dicen. Ese vínculo revela que la defensa del Samaná Norte no es solo política, sino también emocional y cultural.

Estas comunidades también plantean diversificar la matriz energética y desmercantilizar la electricidad para reducir la dependencia de los ríos andinos. En sus palabras, se trata de defender la soberanía energética y reconocer que los peces, como los humanos, forman parte de sociedades interdependientes.

Resistencias y transiciones

El trabajo de campo incluyó caminatas, recorridos fluviales y jornadas de pesca con las comunidades. Allí, el investigador Arias constató que los movimientos por la defensa del territorio no solo luchan contra megaproyectos: también producen conocimiento y proponen alternativas, entre ellas declarar al río Samaná como sujeto de derechos —un litigio aún en curso—, promover una transición energética justa y entender la energía como un derecho, no como mercancía.

La investigación se desarrolló a través de una etnografía multiespecies, un enfoque que reconoce a los seres no humanos como parte activa de la vida social. No se trató solo de observar a pescadores o líderes ambientales, sino de saber cómo los bocachicos, el propio río y otros elementos del ecosistema afectan y son afectados por esas comunidades.

Para ello, durante varios meses el experto Arias vivió en la ribera del Samaná Norte, acompañando jornadas de pesca nocturna —donde los pescadores le enseñaron que no debía encender linternas porque los peces se guían por sonidos y vibraciones—, registrando recorridos en canoa y escuchando relatos en los que el río aparece como un “psicólogo” capaz de aliviar penas y sostener la memoria colectiva.

Este método permitió comprender que los peces no eran metáforas de resistencia sino actores materiales en la disputa. Su presencia o ausencia se convirtió en argumento para afirmar que el río estaba vivo y debía fluir libre. La etnografía multiespecies, en diálogo con saberes científicos de biólogos e ictiólogos, abrió un espacio de encuentro entre ciencias naturales, ciencias sociales y conocimientos locales.

Publicado en 2024, Pensar con los peces: Resistencias, extractivismos y transiciones ambientales, resultado del trabajo doctoral en Ciencias Sociales de la Universidad Pontificia Bolivariana (Medellín) del investigador Arias, dialoga con debates globales de la ecología política y los estudios multiespecies, mostrando que los peces no son “objetos” sino sujetos que inciden en las disputas territoriales. “La ausencia o presencia de bocachicos nos dice si el río está vivo”, resume.

Con la Mención de Honor en los Premios Nacionales Alejandro Ángel Escobar, Pensar con los peces se consolida como un aporte pionero al pensamiento ambiental latinoamericano en tiempos de crisis climática, pérdida de biodiversidad y conflictos por el agua. Su mensaje es claro: cuidar a los bocachicos es cuidar a las comunidades y a los ríos que sostienen la vida.

Agroecología, práctica campesina de resistencia latinoamericana

 Junto al Movimiento sin Tierra (Brasil) o el Programa Nacional de Transición Agroecológica y Patrimonio Biocultural (Oaxaca, México), Colombia cuenta con las Zonas de Reserva Campesina de Pradera, y entre ellas Tuluá (Valle del Cauca) y el resguardo indígena Kwet Wala (Pradera) son ejemplos de resistencia que realizan las comunidades indígenas y campesinas para asegurar la comida, ofreciendo propuestas basadas en los principios de la agroecología.

Tales experiencias se recogen en el libro El problema agrario en Colombia y propuestas de resistencia desde la agroecología latinoamericana, una de las novedades que presenta la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Palmira en la Feria Internacional del Libro de Bogotá (FILBo) 2024.

La publicación, cuyos editores académicos son: Wilson Sánchez, estudiante del Doctorado en Agroecología de la Sede Palmira, y Álvaro Rivas, profesor de la Facultad de Ciencias Agrarias de la UNAL Sede Bogotá, analiza con una postura crítica las dificultades agrarias del país, y destaca la resistencia y el papel de las comunidades campesinas.

Con su enfoque integral y su arraigo en los saberes y prácticas comunitarias, la agroecología se presenta en el libro como un modelo esperanzador para la preservación de la vida en el planeta, ya que garantiza la comida, la defensa y protección y el cuidado de la vida.

Precisamente desde tiempos inmemoriales la agroecología ha sido la piedra angular de la alimentación humana, una práctica arraigada en las comunidades rurales que ha garantizado no solo la subsistencia sino también la abundancia de comida para todo el planeta.

En contraste con este legado ancestral, “el sistema de producción de alimentos predominante en el mundo, que acumula más del 80 % de la mejor tierra en el planeta, produce entre el 15 y el 20 % de la comida, mientras que las comunidades campesinas rurales, que apenas cuentan con el 15 al 20 % de la tierra, son responsables del 80 al 90 % de la producción de comida en el mundo”, afirma el ingeniero agrónomo, Reinaldo Giraldo Díaz, doctor en Agroecología de la UNAL Sede Palmira, uno de los coautores del libro.

Este paradójico panorama revela una verdad incómoda y propone la agroecología como una alternativa capaz de producir la comida de la población mundial en armonía con la naturaleza y sin contribuir al calentamiento global ni a la degradación de los suelos, de donde proviene el 80 % de los alimentos.

Según el experto, “la agroecología ofrece una visión integral en la cual la comida es parte del tejido vital de la comunidad y del territorio”.

Desde una perspectiva que entrelaza historia, filosofía y saberes ancestrales, los autores invitan a “cuestionar las dicotomías impuestas por el sistema hegemónico de producción de alimentos y a reconectar el cuerpo con los ecos, las vibraciones y las resonancias del cosmos”, en medio de lo que denominan “descampesinización” o desaparición gradual del campesinado que se viene configurando en la sociedad, trayendo como consecuencia la pérdida de conocimientos tradicionales, la disminución de la producción agrícola y la desaparición de formas de vida comunitaria.

El problema agrario, más de 500 años sin resolver

En el trasfondo de los campos colombianos y la tenencia de la tierra se teje una historia que se remonta a los tiempos de la conquista y la colonización de América, hasta la mitología griega, una narrativa a la que acude el coautor Giraldo para explicar las profundas conexiones que por siglos ha existido entre el poder, la tierra y la resistencia, en la que figuras como Heracles y Gea representan la lucha entre el poder y el territorio.

La obra hace un análisis multidimensional del problema agrario, con las comunidades rurales como protagonistas de la defensa del territorio y la vida comunitaria. Desde la resistencia a los modelos dominantes –con la expansión del agronegocio, la minería y la pesca industrial– hasta la promoción de la agroecología como una alternativa vital, los autores brindan herramientas para enfrentar los desafíos contemporáneos y construir en “el aquí y ahora” formas de fluir con la vida.

Con miras al futuro de la agricultura en Colombia, este libro se presenta como una herramienta para las comunidades rurales, un testimonio de su sabiduría ancestral y una guía para la defensa de la vida en el planeta.

 

Morichales jóvenes estarían desarrollando resistencia al fuego

 El moriche (Mauritia flexuosa), especie de palma autóctona de la Amazonia y la Orinoquia, estaría desarrollando adaptaciones anatómicas como respuesta a los incendios forestales sucedidos en el Parque Nacional Natural El Tuparro (Vichada). Investigación destaca la resiliencia de la planta naciente y sus potenciales mecanismos de resistencia frente a las conflagraciones, contribuyendo a entender su papel ecológico en la región.

Los morichales son considerados como los guardianes de la Sabana, ya que suelen estar en tierras bajas con suelos inundados y alto contenido de materia orgánica de baja descomposición y pH ácido; por eso su presencia es indispensable para el ecosistema, ya que actúan como un gran reservorio de agua y minerales, y además son la base de la alimentación, la ropa y la construcción de muchas comunidades indígenas de la región.

Esta palma se encuentra ampliamente distribuida cerca de las cuencas de la Orinoquia, por lo que su presencia ha sido habitual en el Parque El Tuparro, el cual alberga una amplia variedad de ecosistemas –entre ellos sabanas, bosques y humedales– en sus 548.000 hectáreas.

El estudio realizado por la bióloga Carolina Pachón Venegas, magíster en Ciencias – Biología de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), se centró en las características anatómicas de las palmas de moriche en estado de plántula y juvenil, presentes en las áreas del Parque afectadas por incendios ocurridos entre 1 y 3 años antes de tomar las muestras.

El objetivo de la investigación fue identificar cuáles adaptaciones de la especie le podrían ayudar a resistir o recuperarse de los incendios, y efectivamente en dichas plantas jóvenes encontraron una sustancia “retardante al calor”.

Incendios forestales como parte del paisaje

El Parque Natural Nacional El Tuparro es reconocido por su rica biodiversidad, con numerosas especies de flora y fauna, muchas de ellas endémicas de la región, como el moriche; sin embargo, durante los últimos años ha afrontado varios desafíos ambientales, entre ellos el impacto de la deforestación, el cambio climático y los incendios forestales.

En 2007, un informe del Instituto Humboldt destacó que el Parque ha sido víctima del fuego desde hace varios años, situación que se ha venido normalizando.

Por ejemplo, entre el 20 y el 24 de febrero de 2019 un incendio destruyó más de 16.000 hectáreas, y en enero de 2023 las llamas consumieron 8.000 hectáreas más. Estas conflagraciones presentaron 18 focos de fuego, y esa es una de las razones por las que se escogió el moriche, también conocido como burití (Brasil), ita (Guyana), morete (Ecuador), canangucho (Colombia) y aguaje (Perú).

Un pequeño “superpoder” hallado

“En el estudio analizamos muestras de palmas en diferentes estados de crecimiento y que fueron sometidas tanto a fuegos recientes (menos de 1 año) como a fuegos no recientes (entre 3 y 5 años). Al compararlas, encontramos que en su estructura no se presentaban diferencias significativas en términos de la anatomía de las hojas, los peciolos, vainas y raíces de las plantas en estado de plántula y juvenil”, explica la bióloga Pachón.

Y agrega: “esto sugiere que la anatomía de la especie se ha mantenido consistente a lo largo de su desarrollo, a pesar del antecedente del fuego, por lo que analizamos sus tejidos, y el hallazgo más notable fue la mayor presencia de taninos en las hojas de las palmas expuestas a incendios recientes, lo que indicaría un posible mecanismo de resistencia, ya que se sabe que los taninos actúan como retardantes del fuego en otras especies de plantas”.

El estudio también destacó la importancia de comprender las adaptaciones anatómicas del moriche en el contexto de su papel ecológico: “la especie es crucial en la prestación de servicios ecosistémicos como el secuestro de carbono, el movimiento del agua y la filtración de aguas subterráneas”, indica la profesora Fagua Álvarez, del Departamento de Biología de la UNAL Sede Bogotá, directora de esta investigación.

Señaló además que “es importante considerar el impacto de los incendios en el papel ecológico de la especie, pues al provocar aridificación del suelo se pierde la biodiversidad y disminuyen los servicios ecosistémicos; por eso entender cómo las especies se adaptan a los incendios y se recuperan de ellos da una información valiosa sobre los mecanismos de resiliencia de otras especies de plantas en ecosistemas similares”.

El estudio subraya la importancia de preservar áreas naturales como el Parque El Tuparro y sus ecosistemas únicos. Al proteger estas áreas, los esfuerzos de conservación pueden ayudar a mantener la biodiversidad y el equilibrio ecológico de la región, asegurando la supervivencia de flora tan importante como los morichales, y con ellos las diferentes especies animales a los que la planta les ofrece refugio, alimentación y zonas de anidamiento.

Este estudio sirve como punto de partida para futuras investigaciones sobre las implicaciones ecológicas y evolutivas del fuego en el hábitat de la palma moriche.

Redes neuronales monitorean resistencia de materiales ante un sismo

 El uso de dicha herramienta de aprendizaje de máquina o machine learning, inspirada en el funcionamiento del cerebro humano, permitió el diseño de tres modelos computacionales, que con un 90 % de eficacia, analizan la tendencia de los materiales de construcción para conservar sus propiedades ante un estímulo, en este caso, un sismo (histéresis). El aporte optimiza el funcionamiento de modelos existentes y se puede utilizar en el estudio de viviendas, puentes, suelos y edificios.

Un país como Colombia, ubicado en una zona de alta sismicidad, por ejemplo, en el primer semestre del año se han presentado más de 5.000 temblores de mediana y baja intensidad, necesita que desde la ingeniería civil se evalúe permanentemente la “memora estructural” o resistencia de los materiales de construcción ante los fenómenos naturales.

Juan Sebastián Delgado Trujillo, magíster en Ingeniería – Estructuras, de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, explica que, “la resistencia de los materiales, busca explicar el comportamiento interno de los mismos cuando se someten a un esfuerzo o carga”.

En el caso de los sismos, tales movimientos hacen que las vigas o cimientos se expongan a más peso, debido a que la estructura se desplaza y su linealidad se pierde, que es cuando suceden los daños en las construcciones.

Dicha situación da paso a un fenómeno conocido como “histéresis” o la tendencia del material para conservar sus propiedades ante un estímulo, pero el cual no puede identificarse de forma detallada a través de modelos matemáticos. Ahí, en este punto es donde el aporte del magíster es valioso, pues diseñó tres modelos computacionales de prueba mejorados para la lectura de estos casos.

“Se trata de un mecanismo natural de los materiales, como un proceso memorístico, donde existen fuerzas restauradoras ante los movimientos para disipar la energía”, explica.

Es por eso, que existen modelos matemáticos que describen el comportamiento de un edificio, pero es más fácil dividirlo entre, poligonales y suaves; el primero considera que los comportamientos cambian de forma discreta, es decir que hay un proceso de daño por niveles y que aumenta poco a poco, y el segundo, contempla que no existen cambios notorios, sino que son aspectos leves, no transitorios.

Según el ingeniero Delgado, todos los modelos posibles para estudiar esta técnica se hacen a través de fórmulas y se describen a través de ecuaciones, pero su propuesta, determina que la histéresis es tan compleja que no puede reducirse en tan solo una formula, ya que los modelos no son 100 % exacto; ahí es donde entran en escena las redes neuronales.

Las redes neuronales son una forma de inteligencia artificial, donde a un sistema, se le enseña a procesar una secuencia de datos, para que luego identifique características únicas de la lectura de los materiales seleccionados para el estudio.

Redes a prueba

Para comprobar la eficacia de redes diseñadas, elaboró dos maquetas:  una de ferrocemento con mortero y malla de alambre (de un metro de ancho, dos de alto, anclada a una viga fija al suelo y con un peso de  456 kg), otra de pared madero - plástica, con una densidad de 821 Kg/m³ formada por una sección transversal, en medio de 50 milímetros.

“Con el muro madero - plástico el ensayo fue más lento y abarcó una carga mayor, en un tiempo estimado de 1 hora y el de ferrocemento tan tardó 6 segundos para la recolección de la información, esto debido, a que el primer material presentó una mayor resistencia que el concreto permitiendo aplicar mayor carga de sismo”, explica el investigador.

El proceso se dividió en tres fases. Primero se escogió la ecuación de movimiento; luego se definió la parte donde irá la red neuronal -en este caso va: en la dinámica de fuerza restauradora-, y después se entrenó con datos reales de movimientos estándar de la norma norteamericana ASTM 2126.

Dicha normativa indica que: “si el investigador quiere desarrollar nuevos modelos estructurales, debe estudiarlos bajo ciertas fuerzas dinámicas, es decir, que varíen en el tiempo, para validar la resistencia de un material”.

Según el investigador, “los datos no son lo único importante, es necesario integrar a la red neuronal una red física, basada en la mecánica de Newton, que tiene en cuenta la fuerza del movimiento generada a los cuerpos en el espacio, en este caso, las partículas del material ‘lo interno’ tanto del concreto, como del madero – plástico”.

Este aporte facilitará los estudios matemáticos de los materiales, para conocer cuáles son las limitaciones, el aprovechamiento, el rango, lugar y cantidad a usar, antes de empezar a construir.

Cascarilla del arroz aumentaría resistencia del cemento

 Este subproducto orgánico, desechado por muchas arroceras del país, está en proceso de convertirse en uno de los materiales más importantes para la industria de la construcción en el Valle del Cauca.

“Aunque en ocasiones este residuo se usa como abono, gracias al proyecto de la Universidad del Valle y el apoyo de Colciencias logramos aprovecharlo para mejorar la resistencia a la corrosión y la compresión del cemento Portland tradicional”, explicó el profesor Daniel Alveiro Bedoya Ruiz, del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales.

Para el docente, adicionar los residuos agroindustriales al concreto no solo le proporciona mayor resistencia, sino que mitiga su impacto ambiental, mejora las condiciones termoacústicas y reduce los costos de construcción.

“Después de las pruebas en laboratorio realizamos otras en menor escala y los resultados en cuanto a resistencia y durabilidad son excelentes. Aunque en Asia han trabajado por muchos años con el arroz, nuestro producto tiene unas características que lo hacen superior a cualquier componente”, asegura el investigador.

El proceso empieza con una quema especial de la cascarilla para eliminar el compuesto orgánico, y después la ceniza se somete a un procedimiento químico para extraerle una sustancia conocida como sílice.

La sílice obtenida, de color blanco y amorfa, se diferencia de la normal en que su color no modifica la apariencia del concreto, y por ser amorfa le proporciona mayor resistencia.

Así mismo, además de mejorar la compresión –capacidad de soportar carga–, optimiza las propiedades relacionadas con el ambiente donde se localizará. Así por ejemplo, la mezcla del concreto con este producto genera una mayor resistencia al cloruro, sustancia común en ambientes marinos.

Esta fórmula se aplicó a muros prefabricados de ferrocemento, alternativa que facilitaría la construcción de viviendas de interés prioritario o social (VIP y VIS), una de las mayores expectativas de los ingenieros.

Menor impacto ambiental

Según el Ministerio de Agricultura, en Colombia se cultivan cerca de 490.000 hectáreas de arroz al año, de los cuales se generan alrededor de 6.300.000 toneladas de residuos agroindustriales.

Estos subproductos poseen una biomasa lignocelulósica compuesta por polímeros que dificultan su degradación. También son de baja densidad, por lo que al acumularse ocupan grandes espacios.

Es por eso que gran parte de estos residuos se trasladan a los rellenos sanitarios o se incineran a cielo abierto generando gases de efecto invernadero y afectando la calidad del ambiente y la salud pública.

Por otra parte, el cemento es uno de los materiales más nocivos para el medioambiente, pues por cada kilo usado se produce igual cantidad de dióxido de carbono que contamina la atmosfera. A pesar de esto, es muy utilizado en todo el mundo para construir grandes obras de infraestructura.

Por ello el profesor Bedoya trabajó en la incorporación de residuos agroindustriales de arroz en una mezcla que no solo mejora su uso sino que aumenta la resistencia del cemento y reduce los costos de las obras.

Además de los beneficios técnicos, económicos y ambientales, la mezcla propuesta mejora el comportamiento termoacústico de los muros, ya que el espesor de los elementos prefabricados es superior a los 10 cm y poseen cavidades que mantienen estable la temperatura y controlan el ruido.

Esta es una posibilidad entre varias estudiadas, como la investigación propuesta por Daniel Hincapié Rojas, del Departamento de Física y Química de la UNAL Sede Manizales, quien, por medio de molienda mecánica –un proceso de bajo costo– llevó este residuo a tamaño nanométrico para adicionarlo al fibrocemento mejorando su resistencia y desempeño funcional.