La crisis de la educación física en el mundo, una aproximación desde el punto de vista histórico

El campo de la educación física en la actualidad, muestra desarrollos significativos a nivel de sus fundamentos teóricos, conceptuales y metodológicos, así como una gran diversificación de sus campos de intervención. Sin embargo, y no podría ser de otra manera, el proceso de constitución de este campo de saber, ha sido y es motivo de grandes debates académicos. Con la ponencia se pretende con la ayuda de la historiografía de la educación física presentar un análisis sobre el problema epistemológico de su identidad, especificidad y autonomía, tomando como referencia denominada "crisis de la educación física", movimiento que hace visible el proceso de constitución de un campo de saber donde varios discursos y prácticas, luchan por el monopolio de la autoridad científica, en procura de una nueva identidad disciplinar y profesional a partir de la tensión que genera el dialogo con profesionales de otros campos de saber. Se trata de problemas de tipo epistemológico que deben ser investigados para alimentar los debates académicos y evitar los desvaríos o modismos de la lógica del mercado y los intereses de otros campos de saber y poder, que sustentan en muchas ocasiones, la creación de leyes y programas de formación profesional y formas de trabajo, en una sociedad marcada por el espectáculo y el consumo y un campo de saber con mucha confusión y dispersión en la discusión académica y falta de autonomía relativa del campo

Situación profesional de los recursos humanos de la actividad física y el deporte en el municipio de Coslada

El objetivo principal del estudio es conocer, la situación profesional de las personas que trabajan en funciones de actividad física y deporte en organizaciones subcontratadas en el municipio de Coslada. En él, se describen la situación socio-demográfica, laboral y formativa así como, las diferentes funciones laborales desarrolladas por las personas objeto de estudio. La metodología utilizada es descriptiva, en la que se realiza entrevista estandarizada por medio de cuestionario a 112 personas que trabajan en el municipio. Los resultados más representativos determinan que las funciones son variadas y diversificadas y que existe una contratación principalmente temporal, estableciéndose un elevado porcentaje de personas no tituladas realizando funciones para las que no están cualificadas

Aptitudes intelectuales y rendimientos académicos en estudiates de educación fisica. Un estudio exploratorio (Estudio diferencial de aptitudes de estudiantes de profesorado de educación física)

Esta tesina es el resultado del esfuerzo personal y particular de una persona pero integrado en un proyecto colectivo de estudio, discusión, experimentación y verificación de hipótesis que desde hace varios años venimos madurando, y cuyos frutos comienzan a recogerse. Precisamente la mayor parte de las tesinas que se presentan bajo el subtítulo colectivo de: “ESTUDIO DIFERENCIAL DE APTITUDES DE ESTUDIANTES DE PROFESORADO DE EDUCACIÓN FÍSICA”, tienen sus raíces en los Seminarios de Psicopedagogía, que desde hace cuatro años se desarrollan bajo el titulo genérico de "Tareas y aptitudes del profesional de Educación Física". Allí pudimos comprobar lo difícil que es el realizar un análisis de las tareas que realiza y debe realizar un profesional de la E.F. Como campos de nuestro interés fueron: - El estudio de las tareas que caracterizan la función del profesor de Educación Física. - La descripción y el análisis de las aptitudes convenientes para el desenvolvimiento en dichas tareas. - La critica de los procesos de desarrollo de las capacidades y los sistemas de formación. A través de mucho tiempo de búsqueda y de clarificación de ideas, en la autoafirmación y en el aprendizaje de las técnicas de estudio, de discusión, que nos proporcionaron, aparte de conceptos, el saber respetar el parlamento de los demás, y de esta manera, saber sentar premisas de estudio y experimentación. Y de esta labor comunitaria, entre alumnos y profesores. No llega a más., porque se queda en la consabida aportación investigadora de los españoles, en el caso típico de una tesis doctoral, que viene a ser como la aportación personal a la sabiduría nacional, que generalmente suele ser mejor que lo que hay, y en algunas ocasiones igual hasta es el único, pues, es muy difícil sustraer de las necesidades cotidianas el tiempo preciso para hacer aportaciones a la Ciencia Española. Esta tesina además de servir a su elaborador a conseguir un título que le dote de la debida titulación académica, es también una aportación gratuita con el único objetivo que valga para señalar algún rumbo más claro, que el existente. Nuestro problema se centra en la pregunta ¿Qué es, cómo debe ser y cómo se puede ser o llegar a ser, un buen profesor de E.F.? Aunque estos primeros trabajos están cargados de una cierta dosis de emoción. No obstante se ha hecho el proyecto sobre el análisis y descripción de aptitudes y se ha llevado a cabo tomando diversas muestras de estudiantes de Educación Física. Aunque somos conscientes que el estudio hubiese sido más válido si se hubiese efectuado con profesores de E.F. en activo, pero de no haber podido realizarlo, y con la idea de que en un futuro no muy lejano nosotros seremos profesionales de la Educación Física, nos anticipamos, con la confianza de la poca variabilidad de las aptitudes, de cada uno. Los planteamientos de los estudios, en conjunto se han formulado para constatad diferencias, tratando de desarrollar todos los puntos de vista que se pueda sobre el rol del Profesor. Mi estudio exploratorio entra a formar parte de eso tan debatido y estudiado, como es por una parte el rendimiento, que es considerado por la mayoría como un tema crítico de suma importancia. Y se ha buscado la otra variable, no menos debatida y hasta baqueteada aptitud superior, aptitud mental, o de cuantas formas se la ha dado en llamar. Como puede verse, es obvio, que sin la colaboración de nuestros compañeros, únicos protagonistas de esta buena o peor obra, pero que ellos han querido contribuir a ella con todo su tesón y entusiasmo. Y como reflejo de su paso por este trabajo ahí quedan esos números y letras que forman parte de ellos mismos.

Educación física, pedagogía liberadora e inadaptación social

El problema de la inadaptación social se hace cada día más agudo, con el consiguiente aumento de la delincuencia infantil y juvenil, sin que el Estado disponga seriamente de unas medidas adecuadas y al decir esto, nos referimos a medidas educativas y terapéuticas, y no a medidas represivas que son las que están en el orden del día. Profesionales de diversos campos y procedencias (médicos, psicólogos, maestros, etc.) se han acercado al problema de la inadaptación social con distintos puntos de vista y diversos enfoques, con ánimo de contribuir a unas soluciones cada vez más urgentes. Creemos, por tanto, que el PROFESOR DE EDUCACIÓN FÍSICA también tiene algo que decir al respecto, intentando este trabajo de análisis e investigación ser un primer paso serio, en el que además de abordar el tema pedagógico concreto, se hace imprescindible el dar una interpretación sociológica y psicológica del problema por ser su origen de tipo psico-social. El primer contacto con los menores inadaptados se inició en el verano de 1977, en el que durante un mes aproximadamente visitamos el "reformatorio" de Palavea en La Coruña, realizando algunas actividades de tipo físico-deportivo, con una reacción abierta y positiva por parte de los chicos. Después hubo contactos esporádicos que contribuyeron a reforzar la pésima imagen que teníamos del tratamiento educativo que recibían los menores tutelados. En la actualidad es de suma importancia la participación, ya iniciada el año pasado, en el curso 1º de la Escuela de Educadores Especializados en Madrid, donde se profundiza en temas de Derecho, Pedagogía, Sociología y Psicología propios de la inadaptación social. Por último ha sido de gran utilidad los contactos con personas muy vinculadas con la inadaptación social, como son los componentes del Grupo Promesa, y en concreto Enrique Martínez que es psicólogo especializado en menores y que vive en su casa con seis muchachos inadaptados. Todo esto, junto a la enorme bibliografía consultada y que se refleja en la gran cantidad de citas bibliográficas, han sido las referencias fundamentales en la concepción de este trabajo. La hipótesis que nos planteamos, al mismo tiempo que analizamos críticamente los aspectos sociológicos y psicológicos más importantes de la inadaptación social, es bastante clara: ¿Puede la Educación Física ser fundamental en el proceso educativo del menor inadaptado? De ninguna manera pretendemos el sentar unas bases inamovibles o una metodología reglada para impartir la Educación Física en Centros de inadaptados sociales porque sería totalmente acientífico, ya que esto se irá construyendo poco a poco cuando el Profesor de Educación Física esté verdaderamente integrado en el trabajo educativo de niños inadaptados, con lo que se acumulará una experiencia que pueda realmente dar base a una metodología propia. Con nuestro trabajo, intentamos demostrar de alguna forma, aunque contemos con experiencias aisladas, que la Educación Física puede jugar un papel importante en la educación de estos niños y además, aportar un enfoque crítico y constructivo del problema. En los primeros capítulos estudiamos y analizamos la inadaptación social, y más concretamente la delincuencia juvenil e infantil, haciendo hincapié en los factores sociológicos que la determinan y en los rasgos psicológicos más acentuados que se pueden detectar en el niño inadaptado o "delincuente". Más adelante realizamos una crítica al tratamiento educativo que actualmente recibe el menor inadaptado en nuestro país y la atención que recibe por parte del Estado. Y finalmente entramos de lleno en el tipo de educación que nosotros planteamos y la importancia de la Educación Física como pedagogía liberadora dentro de ese contexto educativo. Esto lo sellamos con algunas experiencias que son casi nulas en nuestro país, que si bien son pocas son muy importantes porque nos abren un camino y una luz en este mundo de la inadaptación social, que nuestra condición de EDUCADORES nos empuja a descubrir.

Aplicación de la física estadística a los medios granulares

Esta tesis se centra en el estudio de medios granulares blandos y atascados mediante la aplicación de la física estadística. Esta aproximación se sitúa entre los tradicionales enfoques macro y micromecánicos: trata de establecer cuáles son las propiedades macroscópicas esperables de un sistema granular en base a un análisis de las propiedades de las partículas y las interacciones que se producen entre ellas y a una consideración de las restricciones macroscópicas del sistema. Para ello se utiliza la teoría estadística junto con algunos principios, conceptos y definiciones de la teoría de los medios continuos (campo de tensiones y deformaciones, energía potencial elástica, etc) y algunas técnicas de homogeneización. La interacción entre las partículas es analizada mediante las aportaciones de la teoría del contacto y de las fuerzas capilares (producidas por eventuales meniscos de líquido cuando el medio está húmedo). La idea básica de la mecánica estadística es que entre todas soluciones de un problema físico (como puede ser el ensamblaje en equilibrio estático de partículas de un medio granular) existe un conjunto que es compatible con el conocimiento macroscópico que tenemos del sistema (por ejemplo, su volumen, la tensión a la que está sometido, la energía potencial elástica que almacena, etc.). Este conjunto todavía contiene un número enorme de soluciones. Pues bien, si no hay ninguna información adicional es razonable pensar que no existe ningún motivo para que alguna de estas soluciones sea más probable que las demás. Entonces parece natural asignarles a todas ellas el mismo peso estadístico y construir una función matemática compatible. Actuando de este modo se obtiene cuál es la función de distribución más probable de algunas cantidades asociadas a las soluciones, para lo cual es muy importante asegurarse de que todas ellas son igualmente accesibles por el procedimiento de ensamblaje o protocolo. Este enfoque se desarrolló en sus orígenes para el estudio de los gases ideales pero se puede extender para sistemas no térmicos como los analizados en esta tesis. En este sentido el primer intento se produjo hace poco más de veinte años y es la colectividad de volumen. Desde entonces esta ha sido empleada y mejorada por muchos investigadores en todo el mundo, mientras que han surgido otras, como la de la energía o la del fuerza-momento (tensión multiplicada por volumen). Cada colectividad describe, en definitiva, conjuntos de soluciones caracterizados por diferentes restricciones macroscópicas, pero de todos ellos resultan distribuciones estadísticas de tipo Maxwell-Boltzmann y controladas por dichas restricciones. En base a estos trabajos previos, en esta tesis se ha adaptado el enfoque clásico de la física estadística para el caso de medios granulares blandos. Se ha propuesto un marco general para estudiar estas colectividades que se basa en la comparación de todas las posibles soluciones en un espacio matemático definido por las componentes del fuerza-momento y en unas funciones de densidad de estados. Este desarrollo teórico se complementa con resultados obtenidos mediante simulación de la compresión cíclica de sistemas granulares bidimensionales. Se utilizó para ello un método de dinámica molecular, MD (o DEM). Las simulaciones consideran una interacción mecánica elástica, lineal y amortiguada a la que se ha añadido, en algunos casos, la fuerza cohesiva producida por meniscos de agua. Se realizaron cálculos en serie y en paralelo. Los resultados no solo prueban que las funciones de distribución de las componentes de fuerza-momento del sistema sometido a un protocolo específico parecen ser universales, sino que también revelan que existen muchos aspectos computacionales que pueden determinar cuáles son las soluciones accesibles. This thesis focuses on the application of statistical mechanics for the study of static and jammed packings of soft granular media. Such approach lies between micro and macromechanics: it tries to establish what the expected macroscopic properties of a granular system are, by starting from a micromechanical analysis of the features of the particles, and the interactions between them, and by considering the macroscopic constraints of the system. To do that, statistics together with some principles, concepts and definitions of continuum mechanics (e.g. stress and strain fields, elastic potential energy, etc.) as well as some homogenization techniques are used. The interaction between the particles of a granular system is examined too and theories on contact and capillary forces (when the media are wet) are revisited. The basic idea of statistical mechanics is that among the solutions of a physical problem (e.g. the static arrangement of particles in mechanical equilibrium) there is a class that is compatible with our macroscopic knowledge of the system (volume, stress, elastic potential energy,...). This class still contains an enormous number of solutions. In the absence of further information there is not any a priori reason for favoring one of these more than any other. Hence we shall naturally construct the equilibrium function by assigning equal statistical weights to all the functions compatible with our requirements. This procedure leads to the most probable statistical distribution of some quantities, but it is necessary to guarantee that all the solutions are likely accessed. This approach was originally set up for the study of ideal gases, but it can be extended to non-thermal systems too. In this connection, the first attempt for granular systems was the volume ensemble, developed about 20 years ago. Since then, this model has been followed and improved upon by many researchers around the world, while other two approaches have also been set up: energy and force-moment (i.e. stress multiplied by volume) ensembles. Each ensemble is described by different macroscopic constraints but all of them result on a Maxwell-Boltzmann statistical distribution, which is precisely controlled by the respective constraints. According to this previous work, in this thesis the classical statistical mechanics approach is introduced and adapted to the case of soft granular media. A general framework, which includes these three ensembles and uses a force-moment phase space and a density of states function, is proposed. This theoretical development is complemented by molecular dynamics (or DEM) simulations of the cyclic compression of 2D granular systems. Simulations were carried out by considering spring-dashpot mechanical interactions and attractive capillary forces in some cases. They were run on single and parallel processors. Results not only prove that the statistical distributions of the force-moment components obtained with a specific protocol seem to be universal, but also that there are many computational issues that can determine what the attained packings or solutions are.

Constitución y rendimiento académico de los estudiantes de educación física. Estudio diferencial de aptitudes del estudiante del profesorado de educación física

Esta tesina es el resultado del esfuerzo personal y particular de una persona pero integrado en un proyecto colectivo de estudio, discusión, experimentación y verificación de hipótesis, que desde hace varios años venimos madurando, y cuyos frutos comienzan a recogerse. Tres campos se ofrecieron a nuestra meditación: el estudio de las tareas que caracterizan la función del profesional de la Educación Física; la descripción y análisis de las aptitudes convenientes para el desenvolvimiento en dichas tareas; la critica de los procesos de desarrollo y de las capacidades y los sistemas de formación. Los campos son el referido a la constitución corporal, a las aptitudes intelectuales, el rendimiento escolar y físico, y finalmente al aprendizaje motriz, principalmente. Los aspectos estudiados son: 1. Se ha tratado de aclarar cuál es el somatotipo característico del profesor de E.F., cuáles son las relaciones entre el hábito corporal y diversas variables de personalidad, de aptitudes, de rendimiento físico y escolar. 2. Se ha llevado a cabo, con gran cantidad de variables, un estudio sobre las dimensiones características de la personalidad y las relaciones de estos rasgos con diversos aspectos de aptitudes y entre grupos. 3. Por descontado en estos estudios se tienen en cuenta las diversas aptitudes físicas, psicomotrices, intelectuales (verbales, espaciales, razonamiento, etc.), relacionadas con diversos aspectos del potencial y rendimiento personales. 4. El rendimiento es un tema criterial importante, por eso se han buscado las relaciones entre los datos morfológicos, motrices, físicos, intelectuales, de personalidad. etc., y los resultados en el rendimiento académico, físico-deportivo, o motriz. 5. Finalmente nos interesa pasar al estudio de las comparaciones entre grupos, sobre todo cuando dentro del mismo “curriculum” escolar se pueden cursar diversas especialidades. Hemos llevado a cabo comparaciones sobre los aspectos aptitudinales, de rendimiento, personalidad, etc., para diversos grupos de Maestrías en Deportes. Por otra parte, se está procediendo a realizar comparaciones entre estudiantes de Educación Física, atletas, deportistas u otros estudiantes, referidas a ciertas variables. Como puede verse, es bastante extenso el campo de investigación, pero difícilmente podrá profundizarse en él, si no se cuenta con herramientas apropiadas. Por ahora, sólo hemos arañado con un tosco arado romano, pero creemos que la semilla no se secará y dará pequeñas cosas, como es esta tesina, cuyos argumentos contenidos, esquema experimental y resultados, servirán de apoyo a objetivos más ambiciosos.

Tres líneas de novísima investigación: teoría de sistemas, física estadística y bioingeniería

TEORÍA GENERAL DE SISTEMAS. (UN ENFOQUE METODOLÓGICO), por George J. Klir. Versión española de F. J. Valero López, con introducción y revisión técnica de Eduardo Bueno Campos; Ediciones ICE; Madrid,1980; 383 páginas. Dentro del movimiento actual en la investigación de sistemas generales, G. J. Klir ocupa un lugar relevante.

La biblioteca de matemáticas y física

En este capítulo nos adentramos por la biblioteca de Matemáticas y Física de Leopoldo Calvo-Sotelo y Bustelo quien, durante toda su vida, demostró un interés permanente por los avances que se iban produciendo y una curiosidad inacabable por los descubrímientos que llegaban a su conocimiento. Como se verá, dentro de sus intereses figuran a lo largo de toda su existencia los relacionados con teorías físicas como la relatividad o la mecánica cuántica, así como con sus correspondientes aparatos matemáticos. Pero también lo relativo a las hipótesis cosmológicas y a los procesos termodinámicos irreversibles. Ello le hacía estar atento a todas las ocasiones que se presentaban para atender foros en los que se discutían estos temas, como las conmemoraciones en 2005, en la Residencia de Estudiantes del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y en la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, del aniversario de la publicación del primer artículo de Einstein sobre Relatividad, o la ceremonia en que Ilia Prigogine fue nombrado Doctor Honoris Causa por la Universidad Nacional de Educación a Distancia el 15 de octubre de 1985. Creemos que ese deseo de conocimientos científicos tiene sus raíces en la etapa de estudiante en el Instituto Cervantes, en la Escuela Especial de Ingenieros de Caminos y en la fascinación ejercida por las lecciones de Zubiri, pues como el propio Calvo-Sotelo dice: «El estudiante de Matemáticas y de Física Teórica que fui quería buscar, más allá de las estructuras y de las ecuaciones, el sentido último de lo que estudiaba, precisamente porque la Física Matemática vivía por aquellos tiempos el apogeo de la revolución que habían hecho en ella hombres como Plank y Einstein». Por ello, comenzaremos con un análisis de las circunstancias personales en su etapa de formación en la Escuela de Caminos que, unida a sus declaraciones, permita comprender su entusiasmo y posterior dedicación al estudio de temas que sólo marginalmente habían formado parte de su carrera. A continuación, describiremos un somero panorama de la situación española e internacional de ambas ramas del conocimiento, para crear un fondo sobre el que situar las adquisiciones bibliográficas de nuestro protagonista en las diferentes etapas de su vida y, finalmente, intentaremos bosquejar unas conclusiones sobre la inquietud esencialmente intelectual que Leopoldo Calvo-Sotelo cultivó en estos campos.

Situación profesional del profesorado de Educación Física en la etapa de educación primaria en España desde su formación permanente

En este estudio se describe la formación permanente de los profesores de Educación Física que trabajan en Educación Primaria, tanto en centros públicos como privados. La metodología utilizada ha consistido en una encuesta a 2500 personas que trabajaban en funciones de actividad física y deporte en España mediante entrevista estandarizada por medio de cuestionario, aunque la muestra que se refleja en este artículo es de 237 docentes de Educación Física en Educación Primaria. En esta investigación se obtiene que la gran mayoría de los profesores de Educación Física en Educación Primaria realizan alguno de los distintos tipos de formación permanente analizada. En este sentido, se obtiene que la asistencia a cursos, jornadas y congresos y la participación en grupos de trabajo docente es elevada. También, se obtiene al nivel general, que el profesorado de los centros públicos presenta mayor porcentaje de participación que el de los centros privados.

La evaluación por competencias en Educación Física: modelos e instrumentos de evaluación utilizados por el profesorado

Este enfoque propone una evaluación alternativa al modelo de valuación tradicional apostando por una evaluación formativa que implica profundos cambios en el proceso de enseñanza y de aprendizaje. El propósito de este estudio es conocer el modelo de evaluación por competencias aplicado y propuesto por un grupo de profesores de Educación Física en Educación Secundaria Obligatoria (ESO) en la Comunidad de Madrid; así como sus respectivas técnicas e instrumentos de evaluación

Evaluation of preisach model of hysteresis to model superconductors

The Large Hadron Collider is the world’s largest and most powerful particle accelerator. The project is divided in phases. The first one goes from 2009 until 2020. The second phase will consist of the implementation of upgrades. One of the upgrades is to increase the ratio of collision, the luminosity. This objective is the main of one of the most important projects which is carrying out the upgrades: Hi-Lumi LHC project. Increasing luminosity could be done by using a new material in the superconductor magnets placed at the interaction points: Nb3Sn, instead of NbTi, the one being used right now. Before implementing it many aspects should be analysed. One of them is the induction magnetic field quality. The tool used so far has been ROXIE, software developed at CERN by S. Russenschuck. One of the main features of the programme is the time-transient analysis, which is based on three mathematical models. It is quite precise for fields above 1.5 Tesla. However, they are not very accurate for lower fields. Therefore the aim of this project is to evaluate a more accurate model: Classical Preisach Model of Hysteresis, in order to better analyse induced field quality in the new material Nb3Sn. Resumen: El Gran Colisionador de Hadrones es el mayor acelerador de partículas circular del mundo. Se trata de uno de los mayores proyectos de investigación. La primera fase de funcionamiento comprende desde 2009 a 2020, cuando comenzará la siguiente fase. Durante el primer periodo se han pensado mejoras para que puedan ser implementadas en la segunda fase. Una de ellas es el aumento del ratio de las colisiones entre protones por choque. Este es el principal objetivo de uno de los proyectos que está llevando a cabo las mejoras a ser implementadas en 2020: Hi- Lumi LHC. Se cambiarán los imanes superconductores de NbTi de las dos zonas principales de interacción, y se sustituirán por imanes de Nb3Sn. Esta sustituciónn conlleva un profundo estudio previo. Entre otros, uno de los factores a analizar es la calidad del campo magnético. La herramienta utilizada es el software desarrollado por S. Russenschuck en el CERN llamado ROXIE. Está basado en tres modelos de magnetización, los cuales son precisos para campos mayores de 1.5 T. Sin embargo, no lo son tanto para campos menores. Con este proyecto se pretende evaluar la implementación de un cuarto modelo, el modelo clásico de histéresis de Preisach que permita llevar a cabo un mejor análisis de la calidad del campo inducido por el futuro material a utilizar en algunos de los imanes.

Nueva tecnología para la separación de gases atmosféricos y captura de dióxido de carbono por aplicación de campos electromagnéticos y fotoionización

Son numerosos los expertos que predicen que hasta pasado 2050 no se utilizarán masivamente las energías de origen renovable, y que por tanto se mantendrá la emisión de dióxido de carbono de forma incontrolada. Entre tanto, y previendo que este tipo de uso se mantenga hasta un horizonte temporal aún más lejano, la captura, concentración y secuestro o reutilización de dióxido de carbono es y será una de las principales soluciones a implantar para paliar el problema medioambiental causado. Sin embargo, las tecnologías existentes y en desarrollo de captura y concentración de este tipo de gas, presentan dos limitaciones: las grandes cantidades de energía que consumen y los grandes volúmenes de sustancias potencialmente dañinas para el medioambiente que producen durante su funcionamiento. Ambas razones hacen que no sean atractivas para su implantación y uso de forma extensiva. La solución planteada en la presente tesis doctoral se caracteriza por la ausencia de residuos producidos en la operación de captura y concentración del dióxido de carbono, por no utilizar substancias químicas y físicas habituales en las técnicas actuales, por disminuir los consumos energéticos al carecer de sistemas móviles y por evitar la regeneración química y física de los materiales utilizados en la actualidad. Así mismo, plantea grandes retos a futuras innovaciones sobre la idea propuesta que busquen fundamentalmente la disminución de la energía utilizada durante su funcionamiento y la optimización de sus componentes principales. Para conseguir el objetivo antes citado, la presente tesis doctoral, una vez establecido el planteamiento del problema al que se busca solución (capítulo 1), del estudio de las técnicas de separación de gases atmosféricos utilizadas en la actualidad, así como del de los sistemas fundamentales de las instalaciones de captura y concentración del dióxido de carbono (capítulo 2) y tras una definición del marco conceptual y teórico (capítulo 3), aborda el diseño de un prototipo de ionización fotónica de los gases atmosféricos para su posterior separación electrostática, a partir del estudio, adaptación y mejora del funcionamiento de los sistemas de espectrometría de masas. Se diseñarán y desarrollarán los sistemas básicos de fotoionización, mediante el uso de fuentes de fotones coherentes, y los de separación electrostática (capítulo 4), en que se basa el funcionamiento de este sistema de separación de gases atmosféricos y de captura y concentración de dióxido de carbono para construir un prototipo a nivel laboratorio. Posteriormente, en el capítulo 5, serán probados utilizando una matriz experimental que cubra los rangos de funcionamiento previstos y aporte suficientes datos experimentales para corregir y desarrollar el marco teórico real, y con los que se pueda establecer y corregir un modelo físico– matemático de simulación (capítulo 6) aplicable a la unidad en su conjunto. Finalmente, debido a la utilización de unidades de ionización fotónica, sistemas láseres intensos y sistemas eléctricos de gran potencia, es preciso analizar el riesgo biológico a las personas y al medioambiente debido al impacto de la radiación electromagnética producida (capítulo 7), minimizando su impacto y cumpliendo con la legislación vigente. En el capítulo 8 se planteará un diseño escalable a tamaño piloto de la nueva tecnología propuesta y sus principales modos de funcionamiento, así como un análisis de viabilidad económica. Como consecuencia de la tesis doctoral propuesta y del desarrollo de la unidad de separación atmosférica y de captura y concentración de dióxido de carbono, surgen diversas posibilidades de estudio que pueden ser objeto de nuevas tesis doctorales y de futuros desarrollos de ingeniería. El capítulo 9 tratará de incidir en estos aspectos indicando líneas de investigación para futuras tesis y desarrollos industriales. ABSTRACT A large number of experts predict that until at least 2050 renewable energy sources will not be massively used, and for that reason, current Primary Energy sources based on extensive use of fossil fuel will be used maintaining out of control emissions, Carbon Dioxide above all. Meanwhile, under this scenario and considering its extension until at least 2050, Carbon Capture, Concentration, Storage and/or Reuse is and will be one of the main solutions to minimise Greenhouse Gasses environmental effect. But, current Carbon Capture and Storage technology state of development has two main problems: it is a too large energy consuming technology and during normal use it produces a large volume of environmentally dangerous substances. Both reasons are limiting its development and its extensive use. This Ph Degree Thesis document proposes a solution to get the expected effect using a new atmospheric gasses separation system with the following characteristics: absence of wastes produced, it needs no chemical and/or physical substances during its operation, it reduces to minimum the internal energy consumptions due to absence of mobile equipment and it does not need any chemical and/or physical regeneration of substances. This system is beyond the State of the Art of current technology development. Additionally, the proposed solution raises huge challenges for future innovations of the proposed idea finding radical reduction of internal energy consumption during functioning, as well as regarding optimisation of main components, systems and modes of operation. To achieve this target, once established the main problem, main challenge and potential solving solutions (Chapter 1), it is established an initial starting point fixing the Atmospheric Gasses Separation and Carbon Capture and Storage developments (Chapter 2), as well as it will be defined the theoretical and basic model, including existing and potential new governing laws and mathematical formulas to control its system functioning (Chapter 3), this document will deal with the design of an installation of an operating system based on photonic ionization of atmospheric gasses to be separated in a later separation system based on the application of electrostatic fields. It will be developed a basic atmospheric gasses ionization prototype based on intense radioactive sources capable to ionize gasses by coherent photonic radiation, and a basic design of electrostatic separation system (Chapter 4). Both basic designs are the core of the proposed technology that separates Atmospheric Gasses and captures and concentrates Carbon Dioxide. Chapter 5 will includes experimental results obtained from an experimental testing matrix covering expected prototype functioning regimes. With the obtained experimental data, theoretical model will be corrected and improved to act as the real physical and mathematical model capable to simulate real system function (Chapter 6). Finally, it is necessary to assess potential biological risk to public and environment due to the proposed use of units of intense energy photonic ionization, by laser beams or by non–coherent sources and large electromagnetic systems with high energy consumption. It is necessary to know the impact in terms of and electromagnetic radiation taking into account National Legislation (Chapter 7). On Chapter 8, an up scaled pilot plant will be established covering main functioning modes and an economic feasibility assessment. As a consequence of this PhD Thesis, a new field of potential researches and new PhD Thesis are opened, as well as future engineering and industrial developments (Chapter 9).

Electro y dielectroforesis de nanopartículas por efecto fotovoltaico

El objetivo de esta tesis doctoral es la investigación del nuevo concepto de pinzas fotovoltaicas, es decir, del atrapamiento, ordenación y manipulación de partículas en las estructuras generadas en la superficie de materiales ferroeléctricos mediante campos fotovoltaicos o sus gradientes. Las pinzas fotovoltaicas son una herramienta prometedora para atrapar y mover las partículas en la superficie de un material fotovoltaico de una manera controlada. Para aprovechar esta nueva técnica es necesario conocer con precisión el campo eléctrico creado por una iluminación específica en la superficie del cristal y por encima de ella. Este objetivo se ha dividido en una serie de etapas que se describen a continuación. La primera etapa consistió en la modelización del campo fotovoltaico generado por iluminación no homogénea en substratos y guías de onda de acuerdo al modelo de un centro. En la segunda etapa se estudiaron los campos y fuerzas electroforéticas y dielectroforéticas que aparecen sobre la superficie de substratos iluminados inhomogéneamente. En la tercera etapa se estudiaron sus efectos sobre micropartículas y nanopartículas, en particular se estudió el atrapamiento superficial determinando las condiciones que permiten el aprovechamiento como pinzas fotovoltaicas. En la cuarta y última etapa se estudiaron las configuraciones más eficientes en cuanto a resolución espacial. Se trabajó con distintos patrones de iluminación inhomogénea, proponiéndose patrones de iluminación al equipo experimental. Para alcanzar estos objetivos se han desarrollado herramientas de cálculo con las cuales obtenemos temporalmente todas las magnitudes que intervienen en el problema. Con estas herramientas podemos abstraernos de los complicados mecanismos de atrapamiento y a partir de un patrón de luz obtener el atrapamiento. Todo el trabajo realizado se ha llevado a cabo en dos configuraciones del cristal, en corte X ( superficie de atrapamiento paralela al eje óptico) y corte Z ( superficie de atrapamiento perpendicular al eje óptico). Se ha profundizado en la interpretación de las diferencias en los resultados según la configuración del cristal. Todas las simulaciones y experimentos se han realizado utilizando como soporte un mismo material, el niobato de litio, LiNbO3, con el f n de facilitar la comparación de los resultados. Este hecho no ha supuesto una limitación en los resultados pues los modelos no se limitan a este material. Con respecto a la estructura del trabajo, este se divide en tres partes diferenciadas que son: la introducción (I), la modelización del atrapamiento electroforético y dielectroforético (II) y las simulaciones numéricas y comparación con experimentos (III). En la primera parte se fijan las bases sobre las que se sustentarán el resto de las partes. Se describen los efectos electromagnéticos y ópticos a los que se hará referencia en el resto de los capítulos, ya sea por ser necesarios para describir los experimentos o, en otros casos, para dejar constancia de la no aparición de estos efectos para el caso en que nos ocupa y justificar la simplificación que en muchos casos se hace del problema. En esta parte, se describe principalmente el atrapamiento electroforético y dielectroforético, el efecto fotovoltaico y las propiedades del niobato de litio por ser el material que utilizaremos en experimentos y simulaciones. Así mismo, como no debe faltar en ninguna investigación, se ha analizado el state of the art, revisando lo que otros científicos del campo en el que estamos trabajando han realizado y escrito con el fin de que nos sirva de cimiento a la investigación. Con el capítulo 3 finalizamos esta primera parte describiendo las técnicas experimentales que hoy en día se están utilizando en los laboratorios para realizar el atrapamiento de partículas mediante el efecto fotovoltaico, ya que obtendremos ligeras diferencias en los resultados según la técnica de atrapamiento que se utilice. En la parte I I , dedicada a la modelización del atrapamiento, empezaremos con el capítulo 4 donde modelizaremos el campo eléctrico interno de la muestra, para a continuación modelizar el campo eléctrico, los potenciales y las fuerzas externas a la muestra. En capítulo 5 presentaremos un modelo sencillo para comprender el problema que nos aborda, al que llamamos Modelo Estacionario de Separación de Carga. Este modelo da muy buenos resultados a pesar de su sencillez. Pasamos al capítulo 6 donde discretizaremos las ecuaciones que intervienen en la física interna de la muestra mediante el método de las diferencias finitas, desarrollando el Modelo de Distribución de Carga Espacial. Para terminar esta parte, en el capítulo 8 abordamos la programación de las modelizaciones presentadas en los anteriores capítulos con el fn de dotarnos de herramientas para realizar las simulaciones de una manera rápida. En la última parte, III, presentaremos los resultados de las simulaciones numéricas realizadas con las herramientas desarrolladas y comparemos sus resultados con los experimentales. Fácilmente podremos comparar los resultados en las dos configuraciones del cristal, en corte X y corte Z. Finalizaremos con un último capítulo dedicado a las conclusiones, donde resumiremos los resultados que se han ido obteniendo en cada apartado desarrollado y daremos una visión conjunta de la investigación realizada. ABSTRACT The aim of this thesis is the research of the new concept of photovoltaic or optoelectronic tweezers, i.e., trapping, management and manipulation of particles in structures generated by photovoltaic felds or gradients on the surface of ferroelectric materials. Photovoltaic tweezers are a promising tool to trap and move the particles on the surface of a photovoltaic material in a monitored way. To take advantage of this new technique is necessary to know accurately the electric field created by a specifc illumination in the crystal surface and above it. For this purpose, the work was divided into the stages described below. The first stage consisted of modeling the photovoltaic field generated by inhomogeneous illumination in substrates and waveguides according to the one-center model. In the second stage, electrophoretic and dielectrophoretic fields and forces appearing on the surface of substrates and waveguides illuminated inhomogeneously were studied. In the third stage, the study of its effects on microparticles and nanoparticles took place. In particular, the trapping surface was studied identifying the conditions that allow its use as photovoltaic tweezers. In the fourth and fnal stage the most efficient configurations in terms of spatial resolution were studied. Different patterns of inhomogeneous illumination were tested, proposing lightning patterns to the laboratory team. To achieve these objectives calculation tools were developed to get all magnitudes temporarily involved in the problem . With these tools, the complex mechanisms of trapping can be simplified, obtaining the trapping pattern from a light pattern. All research was carried out in two configurations of crystal; in X section (trapping surface parallel to the optical axis) and Z section (trapping surface perpendicular to the optical axis). The differences in the results depending on the configuration of the crystal were deeply studied. All simulations and experiments were made using the same material as support, lithium niobate, LiNbO3, to facilitate the comparison of results. This fact does not mean a limitation in the results since the models are not limited to this material. Regarding the structure of this work, it is divided into three clearly differentiated sections, namely: Introduction (I), Electrophoretic and Dielectrophoretic Capture Modeling (II) and Numerical Simulations and Comparison Experiments (III). The frst section sets the foundations on which the rest of the sections will be based on. Electromagnetic and optical effects that will be referred in the remaining chapters are described, either as being necessary to explain experiments or, in other cases, to note the non-appearance of these effects for the present case and justify the simplification of the problem that is made in many cases. This section mainly describes the electrophoretic and dielectrophoretic trapping, the photovoltaic effect and the properties of lithium niobate as the material to use in experiments and simulations. Likewise, as required in this kind of researches, the state of the art have been analyzed, reviewing what other scientists working in this field have made and written so that serve as a foundation for research. With chapter 3 the first section finalizes describing the experimental techniques that are currently being used in laboratories for trapping particles by the photovoltaic effect, because according to the trapping technique in use we will get slightly different results. The section I I , which is dedicated to the trapping modeling, begins with Chapter 4 where the internal electric field of the sample is modeled, to continue modeling the electric field, potential and forces that are external to the sample. Chapter 5 presents a simple model to understand the problem addressed by us, which is called Steady-State Charge Separation Model. This model gives very good results despite its simplicity. In chapter 6 the equations involved in the internal physics of the sample are discretized by the finite difference method, which is developed in the Spatial Charge Distribution Model. To end this section, chapter 8 is dedicated to program the models presented in the previous chapters in order to provide us with tools to perform simulations in a fast way. In the last section, III, the results of numerical simulations with the developed tools are presented and compared with the experimental results. We can easily compare outcomes in the two configurations of the crystal, in section X and section Z. The final chapter collects the conclusions, summarizing the results that were obtained in previous sections and giving an overview of the research.

Simulación tridimensional de una cámara de combustión experimental para obtener los campos de velocidad, presión y temperatura, mediante el software CFX 5.6

El objetivo de la presente investigación es predecir los campos de velocidad, presión y temperatura en una cámara de combustión experimental, mediante la técnica de la simulación numérica de flujo de fluidos. Para ello se revisa el procedimiento de solución numérica de las ecuaciones de transporte, aplicadas a la cámara de combustión experimental. La simulación está basada en el software CFX 5.6, el cual fue adquirido por la universidad nacional experimental del Táchira por medio del Decanato de Post-grado y de Investigación. Se hace un estudio de la sensibilidad de malla para adecuar el criterio de convergencia que el software requiere. La cámara de combustión experimental empleada para éste estudio es una cámara de combustión diseñada por estudiantes de Pre-grado para determinar la temperatura de flama adiabática, aunque el diseño de esta cámara no es estándar, es útil para medir la temperatura en tiempo real. El combustible empleado para éste análisis es propano (C3H8) el cual es inyectado a la cámara de combustión por una tubería concéntrica al flujo de aire. En la solución de la simulación computacional se aprecia, a través del perfil de temperatura, la envolvente de la llama, formada por el contorno de temperatura máxima, la cual es similar a la observada en cualquier cámara de combustión.

A realidade das entidades científicas e a formação de professores de física: uma análise sociocultural

O objetivo da presente tese é realizar uma abordagem acerca da realidade das entidades científicas no contexto da formação de professores de física. A literatura em ensino de ciências destaca a importância do entendimento de aspectos da natureza da ciência por professores. Dentre esses aspectos, exploramos a questão da realidade das entidades inobserváveis descritas pelas teorias científicas, tratando sobretudo de critérios utilizados para a caracterização dessa realidade por licenciandos, bem como possíveis influências na constituição desses critérios. Consideramos que um professor de física, durante sua atuação profissional, precisará lidar com a questão da realidade de entidades não acessíveis aos sentidos, tendo talvez de explicar em que se baseia uma proposição sobre sua existência. No desenvolvimento do presente trabalho, trouxemos alguns elementos de uma discussão que se dá no âmbito filosófico a respeito do realismo científico e também abordamos formulações teóricas que tratam da questão da realidade em perspectivas que se referem ao campo cotidiano e ao senso comum. Como referencial mais geral, utilizamos uma abordagem sobre cultura, que aponta para a influência de diversas estruturas culturais nas formas de entendimento do mundo e permite conceber a ciência como uma dessas estruturas. Entre outras coisas, a aprendizagem da ciência envolveria a compreensão de suas formas específicas de atribuir realidade, em contraposição às formas de outras estruturas culturais. Foram desenvolvidos três estudos, com análises fundamentadas em metodologias qualitativas. No primeiro, investigamos critérios usados por licenciandos em física para definir a realidade de entidades da ciência e de entes relacionados a outros domínios; no segundo, analisamos formas pelas quais certas entidades científicas são caracterizadas e tomadas como reais em uma coleção de livros didáticos de física do ensino superior; e, por fim, o terceiro consistiu na construção e utilização de um heurístico, com o objetivo de proporcionar reflexões acerca de questões relacionadas ao conhecimento científico e a elementos de outras estruturas culturais e foram analisadas as entrevistas de quatro estudantes de licenciatura sobre o uso desse instrumento. Os resultados obtidos parecem mostrar que há influência de elementos vindos de fora da ciência nos critérios utilizados por estudantes para a definição da realidade das entidades. Além disso, mostram que esse tema não é comumente trazido à reflexão dos alunos, o que não contribui para a reelaboração dos critérios de realidade já trazidos por eles de outros campos que não o científico. O heurístico utilizado no terceiro estudo serviu para trazer à tona as bases do pensamento dos estudantes e lhes indicar certos elementos para reflexão; existiram diferenças nos tipos de reflexão suscitados pelo instrumento, o que consideramos ser uma espécie de \"contextualização cultural\" na maneira de compreender as questões trazidas por ele. O desenvolvimento dos três estudos nos permitiu compreender alguns aspectos relevantes sobre os modos de entendimento das entidades da ciência e pensar sobre suas formas de tratamento em um curso de física.