XXIV REUNIÓN CIENTÍFICA ZAFRA 2020

El pasado 5 de Marzo, participamos en la XXIV Reunión Científica Zafra 2020 organizada por la asociación INVESTIGAR EN SECUNDARIA, en la cual tuvimos la oportunidad de presentar y defender nuestros dos carteles realizados sobre microbiología. 

ANÁLISIS DE LOS DATOS (DETECTIVES CLIMÁTICOS): ALTURA Y TEMPERATURA

En este gráfico observamos la relación entre la altura (m) y la temperatura (ºC) en el momento de subida del globo. Podemos comprobar que hasta los 12 kilómetros de altura la temperatura fue decreciendo llegando a casi -30ºC, sin embargo, a partir de este momento, cuanto más ascendemos mayor es la temperatura, alcanzando los 35ºC a los 31 kilómetros aproximadamente. 

Igual que con la presión, vamos a comparar nuestros datos de temperatura con la temperatura de la atmósfera ideal, y para ello, hemos elaborado el siguiente gráfico:

Como se puede observar en el gráfico, la línea naranja corresponde a la temperatura recogida por nuestro globo sonda, mientras que la línea azul es la temperatura de la atmósfera ideal. 

Podemos determinar que la temperatura registrada por nuestros sensores siempre es mayor que la temperatura ideal. Esto podría deberse a que nuestros sensores estaban protegidos por unos calientamanos, los cuales añadimos en la zona donde estaban nuestras sondas para evitar que dejaran de funcionar al enfrentarse a temperaturas muy bajas, de hasta  - 60ºC como cabía esperar.

 A pesar de esto, vemos que al principio la temperatura disminuye muy rápidamente (como así indican los modelos consultados sobre la temperatura en la atmósfera ideal) y que al final, vuelve a subir, en el momento en el que el globo empieza a entrar en la estratosfera (la cual comienza entre los 16-20 km en el sur de España). La subida de la temperatura a medida que se va aproximando a la estratosfera es debido a las reacciones de formación del ozono que se dan aquí y en las que se libera mucha energía.

MICROBIOLOGÍA EN EL SOTE: RECUENTO DE BACTERIAS

Siguiendo con nuestros proyectos microbiológicos, el alumnado de 4º ESO realizó el recuento de unidades formadoras de colonias (UFC) presentes en las placas PCA y BP. 

A continuación, utilizando la hoja de cálculo LibreOffice Calc, el alumnado de 3º y 4º ESO, en la asignatura de matemáticas, realizó diagramas de sectores para comprobar el porcentaje de bacterias por zonas de nuestro cuerpo. 

Estos fueron los resultados del medio PCA (bacterias genéricas):

Observando estos gráficos podemos destacar que el mayor porcentaje de bacterias en todos los sujetos, se encuentra en los pies, llegando en algunos sujetos al 90%. Destacamos que los sujetos 2 y 5 presentan un elevado porcentaje de bacterias en la boca, lo cual no es habitual en el resto de sujetos. Además, vemos que en el sujeto 5, una chica de Barcarrota, podemos apreciar una irregularidad en la cantidad de bacterias en la zona de la oreja, siendo la segunda zona más poblada. Y por último, los sujetos 2 y 6 tienen una cantidad elevada de unidades formadoras de colonias en las manos. Puede ser debido a un mal hábito de higiene o que ese día no se las lavaron adecuadamente.

De la misma manera, obtuvimos los gráficos de las ufc en el medio BP (estafilococos):

En estos gráficos podemos observar que el porcentaje más alto de estafilococos en todos los sujetos se encuentra en los pies, llegando en algunos casos a más de un 99%. 
Además, el sujeto 2 y 4 (chico y chica respectivamente) presentan el mismo porcentaje de bacterias en la nariz que en la boca (alrededor del 31%). Esto es algo normal, ya que son dos mucosas en la que los estafilococos viven fácilmente y además se encuentran comunicadas. 
Una de las cosas que más llama la atención es que el sujeto 5 (chica) tiene un alto porcentaje de estafilococos en la nariz y no en la boca (cercano al 50%). Esto significa que todavía no se ha producido una contaminación desde la nariz a la boca. 
Y por último, los dos primeros sujetos, los cuales son chicos, presentan un porcentaje del 11.2% y el 6.1% respectivamente, en las manos, lo que destaca respecto a los otros sujetos que en esa zona, el porcentaje de bacterias no llega al 1%.
Con esta actividad, los alumnos han visto cómo se puede aplicar la estadística para obtener resultados en un proyecto de investigación. 

ANÁLISIS DE LOS DATOS (DETECTIVES CLIMÁTICOS): ALTURA Y PRESIÓN

Las características de la atmósfera son diferentes según la parte del mundo, por esa razón es necesario adoptar una atmósfera media de trabajo llamada Atmósfera Estándar Internacional o ISA (International Standard Atmosphere). En esta atmósfera el aire es considerado un gas perfecto y los valores de presión y temperatura están calculados y tabulados. Usando estas tablas hemos construido curvas que representan las variaciones estándar de ambos parámetros y las hemos comparados con los datos obtenidos por nuestras sondas.

En este gráfico, observamos la relación entre la altura (expresada en metros) y la presión (en milibares) en el momento de subida del globo. A medida que el globo va subiendo, es decir que adquiere mayor altura, la presión va disminuyendo, haciéndolo más rápidamente en los primeros metros. Esto se debe a que cuanto más asciende el globo, menos aire queda por encima de él  y el peso del aire es menor. Si nos fijamos, podemos ver que la máxima presión alcanzada por el globo es a los 463 metros (altura del lanzamiento del globo) y la mínima, a los 31.000 metros aproximadamente (máxima altura alcanzada por el globo).

A continuación, comparamos la presión que nosotros hemos obtenido, con la presión en la atmósfera ideal, que no es más que un módelo estándar de la atmósfera terrestre que nos permite obtener los valores ideales de presión, temperatura y densidad del aire en función de la altitud. 

Como se observa en el gráfico, la línea naranja es la presión calculada por el sensor de nuestro globo sonda y la línea azul es la presión de la atmósfera ideal. Podemos ver que los resultados obtenidos son muy acertados, ya que ambas presiones coinciden en la mayoría de los puntos.

De esta manera, hemos demostrado empíricamente las afirmaciones de los libros de texto. 

ANÁLISIS DE LOS DATOS (DETECTIVES CLIMÁTICOS): TIEMPO Y ALTURA

Una vez recuperado el globo sonda, comprobamos que tanto los sensores, como las cámaras y placas de Arduino, se encontraban en perfecto estado, por lo que a lo largo de este curso, descargaremos los datos de la tarjeta de memoria y trabajaremos con ellos en la hoja de cálculo de LibreOffice. 

Empezamos analizando los datos obtenidos por el sensor de altura. Así, alumnos de 1º Bachillerato han obtenido la siguiente gráfica relacionando el tiempo y la altura. 

En este gráfico podemos observar la relación entre el tiempo que está nuestro globo sonda volando y la altura alcanzada en dicho período de tiempo. Aunque no se aprecie en el gráfico, los sensores empiezan a registrar datos desde los 463 metros, que es la altura a la que se encuentra Barcarrota. Durante unas dos horas, más o menos, nuestro globo sonda fue ascendiendo hasta alcanzar su altura máxima, 31153 metros, a las 11:58 horas. En ese momento, el globo desciende a mayor velocidad y, en media hora aproximadamente, aterriza.

DETECTIVES CLIMÁTICOS

SEGUIMOS TRABAJANDO PARA HACER VISIBLES LAS CAUSAS DEL CAMBIO CLIMÁTICO.

El curso pasado dentro de nuestro proyecto de "Detectives climáticos" conseguimos hacer un viaje hasta la estratosfera con un globo sonda.

Un globo sonda o, también llamado, sonda meteorológica es un gran globo de látex capaz de transportar una carga con objetos hasta la estratosfera.

Estos objetos que transporta se conocen como carga o payload y pueden ser de distinta naturaleza según el propósito del experimento, aunque todos deben incluir un paracaídas y un rastreador GPS. También se suele añadir una o varias cámaras, además de algún experimento científico.

En nuestro caso, decidimos añadir una serie de sensores para medir los niveles de gases causantes del cambio climático como el ozono, dióxido de carbono y presencia de partículas en el aire.

Así, elegimos el sensor  MQ 131 que detecta concentraciones de ozono, desde 10 ppb hasta 2 ppm y según la ficha técnica, su funcionamiento óptimo se encuentra desde los -10ºC hasta 50ºC.

También, optamos el sensor  MQ 135, el cual mide la calidad del aire, en especial la concentración de  CO2 y NOx. Este puede detectar concentraciones de gas entre 10 y 1000 ppm y es de utilidad para la detección de gases nocivos para la salud, principalmente en la industria.

Y el sensor de partículas PPD42, diseñado para medir partículas de 1 µm y de 2.5 µm. Esta medición se hace contando el tiempo que las partículas ocupan determinada posición (donde se corta un haz de luz infrarroja). El sensor usa un método de conteo, por tanto la unidad es pcs/0.01 cf (Pcs/cf = Partículas por Pie cúbico). 

 

También, decidimos estudiar variables atmosféricas como la temperatura y la presión, ya que encontramos sensores, baratos y fáciles de utilizar, que medían éstas dos variables.

Además, instalamos dos cámaras, una de ellas de 360º y dos sistemas GPS de localización para poder seguir la trayectoria del globo y lugar de aterrizaje. 

Finalmente, nuestro globo sonda fue lanzado el 18 de mayo a las 10:00 de la mañana desde el IES Virgen del Soterraño (Barcarrota) alcanzando 31000 m de altura y aterrizó en Cazalla de la Sierra (Sevilla), situada a 150 km de Barcarrota, después de 2 horas de vuelo.

Recuperado el globo, en este curso nos toca analizar los datos para obtener conclusiones que plasmaremos en un trabajo científico de carácter transversal en colaboración con las asignaturas de Biología, Tecnología y Matemáticas.