Resumen

La inteligencia artificial (ia) ha dejado de ser ciencia ficción, y ya es algo común en nuestra vida. Las distintas áreas de la ia imitan lo que ocurre en la naturaleza, un ejemplo es el comportamiento de diferentes animales gregarios, como las abejas o los lobos. El comportamiento de estas estructuras sociales se emplea para buscar soluciones a diferentes problemas. En este artículo se presentan algunos ejemplos de algoritmos que imitan el comportamiento de distintos animales y su aplicación en la vida diaria, en el marco de una disciplina que se conoce como inteligencia de enjambre.
Palabras clave: inteligencia artificial, inteligencia de enjambre, optimización, animales gregarios, algoritmos.

Swarm intelligence: from natural to artificial systems

Abstract

Artificial intelligence (ai) is no longer science fiction and is already commonplace in our lives. The different areas of the aiimitate what happens in nature, an example is the behavior of different gregarious animals, such as bees or wolves. The behavior of these social structures is used to find solutions to different problems. This article presents some examples of algorithms that imitate the behavior of different animals and their application in daily life, within the framework of a discipline known as swarm intelligence.
Keywords: artificial intelligence, swarm intelligence, optimization, gregarious animals, algorithms.

Introducción

Podemos definir a la inteligencia artificial (ia) como una metáfora del mundo natural. Existen deferentes situaciones en la naturaleza que son copiadas dentro de un algoritmo para resolver diferentes problemas de la vida diaria. A estos algoritmos que imitan alguna cosa del mundo natural se les conoce como algoritmos bio-inspirados. Por ejemplo, se puede imitar la manera en que un águila mueve las piernas y garras para tomar una presa, y plasmar esos movimientos en un brazo robótico que es llevado por un dron, con el fin de recoger alguna carga (Han et al., 2009). Otro ejemplo son las redes neuronales que imitan la conexión entre neuronas de un cerebro, con esto se pueden reconocer objetos en imágenes o palabras dentro de audios (Kim et al., 2018).

Vamos a definir como algoritmos bio-miméticos a aquellos que resuelven problemas basándose en la imitación de algo en la naturaleza, pero de una forma más abstracta, no una copia fiel de algún comportamiento o movimiento. En este caso podemos hablar de los sistemas inmunes artificiales, que hacen una analogía entre los anticuerpos que combaten alguna infección, para luego llevar esa idea a la detección de fallas en algún proceso industrial. Así, una señal de falla, será algo similar a una enfermedad, y ahora, viendo la analogía descrita, se puede ver qué anticuerpos combaten la enfermedad, lo que nos llevaría a saber qué tipo de falla hubo en la industria y hasta su causa (Bayar et al., 2015). Un método reciente es el de autómatas celulares, los cuales emplean operaciones matemáticas para imitar un órgano biológico, y la información que entra es tratada como si fueran nutrientes, toxinas y hasta bacterias, al ir pasando a través de diferentes operadores matemáticos es como si el nutriente entrara al órgano (Delvalle-Arroyo et al., 2015).

Hay otro algoritmo bio-mimético llamado algoritmo genético (Yang, 2021), el cual forma parte de los algoritmos evolutivos. Estos algoritmos son una metáfora de la evolución de las especies. Permíteme explicarte este caso para que entiendas mejor qué es la inteligencia de enjambre. Algunas cosas sonarán extrañas, pero espero que me tengas paciencia, te explicaré: tienes algún problema a resolver, por ejemplo, qué pasos seguir para elaborar algún producto, o quizá con qué clientes comenzar a tratar para hacer crecer un negocio. También podría ser que buscas la mejor combinación de materiales para reducir gastos y mejorar la calidad. Todos estos problemas tienen diferentes condiciones o variables que debemos evaluar, y cada posible solución nos dará un diferente resultado, pero ¿Cuál será la mejor opción?

Ahora, piensa en las diferentes posibles soluciones, cada una es una combinación de circunstancias o materiales, a estas soluciones les llamaremos individuos. Al evaluar cada solución propuesta —a cada individuo— seleccionamos las que mejor resultado nos dieron y nos olvidamos de las que no cumplen nuestras expectativas, es decir, los individuos mejor capacitados sobreviven y los de más se extinguen. Continuemos, de entre las mejores soluciones hacemos una mezcla, sería como el tener una descendencia de los individuos mejor capacitados, a estas nuevas soluciones se les hacen algunos cambios fortuitos, lo podemos ver como algunas mutaciones en los genes de la siguiente generación. Volvemos a evaluar a esta nueva generación, descartamos los individuos más débiles y llegamos a otra generación, y luego a otra, hasta que alguno de los descendientes cumple con nuestro objetivo, esta será la mejor solución encontrada.

Figura 1. Estorninos en Gretna.
Crédito: fotografía tomada por Walter Baxter. Licencia Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Gereric.

¿Te sonó extravagante? Pues no es todo, déjame comentarte que a veces se ejecuta el algoritmo genético en diferentes computadoras, y después de varias generaciones, se intercambian individuos entre ellas, para simular la migración de especies, esto para enriquecer la población y evitar que el algoritmo se estanque en una solución que puede no ser la mejor.

Pero entonces, ¿qué es la inteligencia de enjambre? Te adelanto que este tipo de algoritmos son similares a los algoritmos genéticos descritos, y cada vez hay nuevas propuestas y combinaciones entre ellos. A través de este texto te presentaré algunas técnicas de optimización para que puedas comprender cómo las soluciones de la naturaleza son usadas para resolver varios de nuestros problemas como sociedad. Eso sí, esto es a penas es un vistazo de las cosas que hace la gente de computación en el área de la inteligencia artificial.

Los primeros pasos

Uno de los primeros algoritmos que imitaron el comportamiento gregario de los animales es el que se conoce como optimización por enjambre de partículas. Su objetivo es imitar cómo una parvada de aves buscan alimento (Figura 1). La ubicación espacial de cada ave es una posible solución a algún problema y la cantidad de comida que encuentra cada una es la evaluación de la posible solución propuesta (Obando-Paredes, 2017). Generalmente, se utiliza una función que mide la diferencia entre lo que buscamos y lo que aporta la solución, a esta diferencia la llamaremos error. La función que evalúa el error suele ser llamada función de costo o función objetivo, de este modo, si buscamos el mayor valor (maximización) o el más pequeño en el caso de medir el error (minimización), estamos hablando de optimización, te prometo que ya no usaré más tecnicismos oscuros.

Existen diversos métodos de optimización basados en la inteligencia de enjambres, uno muy usado es el algoritmo de murciélagos, donde la frecuencia del sonar que usa cada individuo le ayuda a buscar su comida, así los murciélagos que emplean la mejor frecuencia son los que se alimentan (Chaudhary y Banati, 2019), un método muy parecido es el algoritmo de delfines (Wu et al., 2016). Otro caso es el de un cardumen de peces, en este método, cada posible solución es un pez, su tamaño depende de lo bien que se haya evaluado la solución que representa cada uno, después los peces grandes se comen a los pequeños —las peores soluciones. Pero ocurre un problema, si la población de peces se reduce, las posibilidades de encontrar la mejor solución también baja, por lo que los peces sobrevivientes se reproducen dando lugar a nuevas soluciones a nuestro problema (Lobato y Steffen, 2014).

En la Tabla 1 mostrada por Valdez et al. (2014) se señalan los algoritmos bio-inspirados usados en optimización desde 1965 hasta el año 2012, y explica que la adaptación de los parámetros usados en los algoritmos es importante para mejorar su desempeño y agilizar la obtención de la solución.

Modificaciones en los algoritmos de enjambre

Espero esté quedando claro cómo funcionan estos algoritmos. A veces muchas soluciones parecen ser buenas, pero no es suficiente, la idea es buscar la mejor, la óptima. Al efecto de estancamiento con una solución que quizá no sea la mejor, se le conoce como quedar atrapados en un mínimo local, algo que también ocurre con algoritmos de optimización que emplean matemáticas para buscar una solución, estos métodos emplean el gradiente descendente, como si uno intentara bajar por una colina. Esta es una razón del porqué se busca alguna alteración en la población para evitar quedarnos en un mínimo local, como por ejemplo la mutación en los algoritmos genéticos o que los peces grandes tengan hijos (Figura 2).

Figura 2. Siganus lineatus, cardumen en la isla Lizard, Australia.
Crédito: Fotografía tomada por Andy A. Lewis. Licencia Creative Commons Atribución 3.0.

En Turquía se han logrado grandes avances en el área de la inteligencia de enjambre, una de estas propuestas es la Colonia Artificial de Abejas (abc, por sus siglas en inglés) (Kumar et al., 2016). Este proyecto funciona de la siguiente manera:

1. Hay una población inicial de abejas, donde la ubicación de cada una es una posible solución.
2. Se evalúa cada solución, la cual representa la cantidad de néctar en esa localidad.
3. Las abejas regresan a la colmena, y en una danza indican a la colonia lo que encontraron.
4. La colmena se desplaza a donde se encontró más alimento, y de manera aleatoria, algunas abejas investigan en las cercanías de la nueva ubicación de la colonia.
5. Algunas abejas exploradoras salen a buscar nuevas fuentes de alimento lejos de la colmena, y su vuelo en forma de ocho, indica lo que han encontrado (Ver Figura 3).
6. Esta acción se realiza varias veces, desplazando a toda la colonia cada vez que una mejor ubicación es obtenida, si después de cierto número de iteraciones no se encuentra una mejor solución, el algoritmo se detiene.

Figura 3. Ejemplo de la colonia artificial de abejas.
Crédito: fotografía de Emmanuel Boutet.

Pero el truco no termina ahí, a los algoritmos existentes se les han efectuado modificaciones, por ejemplo, a la colonia artificial se le agregó la condición de que a las abejas les fuera más fácil desplazarse a terrenos más bajos —donde el error es menor— que hacia arriba.

Otro algoritmo interesante, y que suele dar mejores resultados que la colonia artificial de abejas, es el algoritmo de luciérnagas (Yang, 2021), esto si la población de luciérnagas es adecuada, de lo contrario se cae en mínimos locales. Este algoritmo ubica de manera aleatoria a las luciérnagas, las cuales son atraídas por el brillo de las demás, este brillo depende de que tan buena sea la solución donde se encuentra la luciérnaga, y además, mientras más lejana está una luciérnaga, las demás la verán menos brillante. Como te has dado cuenta, se imita alguna característica del comportamiento de animales sociales.

Una crítica interesante es la que detonó el mal llamado algoritmo del ave del paraíso1 (Moosavi y Bardsiri, 2017). La crítica comienza diciendo que alguien ve algo en el mundo natural y de la nada, se inventa un método de optimización basado en enjambres, como en el método de caza de una manada de lobos grises (Ileri et al., 2020). Ante esta situación, proponen un nuevo algoritmo que resolverá más rápido y de mejor modo algunos casos de estudio, por ejemplo la función Rastrigin, la cual asemeja a los cartones donde se vende el huevo.

Figura 4. Función Rastrigin usada para evaluar los algoritmos de optimización, creada por el autor usando el software libre Octave.

En el trabajo de Moosavi y Bardsiri (2017) se describe el comportamiento de las aves macho que hacen nidos para atraer a las hembras. En esta conducta, la ubicación del nido es importante, y es que mientras el macho va por material para su nido, otra ave, que resulta ser su vecino, daña el nidal. El método que mencionan es llamado satin bowerbird optimization y resulta mejor para los ejemplos que muestran que otros algoritmos usan la inteligencia de enjambre.

Figura 5. Satin bowerbird en Lamington National Park, Queensland, Australia.
Crédito: fotografía tomada por Joseph C. Boone.

Actualmente, hay nuevas técnicas de inteligencia de enjambres, es fácil ubicarlas, ya que la mayoría se titulan “Un nuevo método de optimización basado en tal o cual especie animal…”. También han surgido algoritmos como el del pez eléctrico (Yilmaz y Sen, 2020) o el cardumen de atunes (Xie et al., 2021).

Pero existe otro algoritmo de inteligencia de enjambres que suele usarse en el problema del agente de ventas. La cuestión a resolver es el de un vendedor que debe visitar diferentes ciudades, donde el peaje para ir de una ciudad en particular a otra es distinto, así como los tiempos de transporte, y lo que venderá en cada ciudad. El vendedor debe elegir en qué orden visitará las ciudades para gastar lo menos, vender lo más, y emplear el menor tiempo posible.

Para resolver este problema se tiene la optimización por colonia de hormigas, en la analogía, las hormigas avanzan por los mejores trayectos, y van dejando feromonas tras de sí, mientras que por los caminos menos transitados las feromonas se van volatilizando hasta desaparecer, finalmente las hormigas muestran el mejor trayecto para el vendedor (Mandloi y Bhatia, 2017).

Conclusión

La inteligencia artificial imita lo que ocurre en el mundo natural, en el caso de la inteligencia de enjambres, se programa el comportamiento de animales gregarios para así resolver algún problema, generalmente son casos de optimización, donde se busca reducir algún criterio empleado para describir lo malo que es una solución. En la práctica, al comparar estos diferentes algoritmos se cuentan las iteraciones necesarias para llegar a una solución, el tiempo que tarda en obtenerse, la respuesta deseada y la variación entre los resultados, ya que al comenzar con una ubicación aleatoria de los individuos, los resultados obtenidos y las iteraciones necesarias no son siempre iguales usando un mismo algoritmo. También es importante el hacer modificaciones cuando el algoritmo muestra pocas variaciones alrededor de alguna posible solución para así evitar caer en un mínimo local. Incluso tú puedes notar algún comportamiento característico de alguna especie y proponer tu propio algoritmo con inteligencia de enjambres.

Referencias

• Bayar, N., Darmoul, S., Hajri-Gabouj, S. y Pierreval, H. (2015). Fault detection, diagnosis and recovery using artificial immune systems: A review. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 46(A), 43-57. https://doi.org/10.1016/j.engappai.2015.08.006
• Chaudhary, R. y Banati, H. (2019). Swarm bat algorithm with improved search (SBAIS). Soft Computing, 23, 11461-11491. https://doi.org/10.1007/s00500-018-03688-4
• Delvalle-Arroyo, P.E., Fory-Aguirre, C.A. y Serna-Ramírez, J.M. (2015). Cellular automata: Control improvements and immunity in the simulation of propagative phenomena. Sistemas y Telemática, 13(35), 9-22.
• Han, J.H., Lee, J.S. y Kim, D.K. (2009). Bio-inspired flapping UAV design: A university perspective. En las memorias del SPIE, 7295, Health Monitoring of Structural and Biological Systems, 72951l. https://doi.org/10.1117/12.815337
• Ileri, E., Karaolgan, A. D. y Akpinar, S. (2020). Optimizing cetane improver concentration in biodiesel-diesel blend via grey wolf optimizer algorithm. Fuel, 273, 117784. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117784
• Kim, H., Kim, J. y Jung H. (2018). Convolutional neural network based image processing system. Journal of Information and communication Convergence Engineering, 16(3), 160-165. https://doi.org/10.6109/jicce.2018.16.3.160
• Kumar, A., Kumar, D. y Jarial, S.K. (2016). A comparative analysis of selection schemes in the artificial bee colony algorithm. Computación y Sistemas, 20(1), 55-66. https://doi.org/10.13053/cys-20-1-2228
• Lobato, F.S. y Steffen, V. (2014). Fish swarm optimization algorithm applied to engineering system design. Latin American Journal of Solids and Structures, 11(1), 143-156. https://doi.org/10.1590/S1679-78252014000100009
• Mandloi, M. y Bhatia, V. (2017). Capítulo 12 – Symbol detection in multiple antenna wireless system via ant colony optimization. Handbook of Neural Computation, Academic Press, 225-237. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811318-9.00012-0
• Moosavi, S. H. y Bardsiri. V. K. (2017). Satin bowerbird optimizer: A new optimization algorithm to optimize ANFIS for software development effort estimation. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 60, 1-15. https://doi.org/10.1016/j.engappai.2017.01.006
• Obando-Paredes, E.D. (2017). Algoritmos genéticos y PSO aplicados a un problema de generación distribuida. Scientia et Technica, 22(1), 15-23.
• Valdez F., Melin P., Castillo O. (2014). A survey on nature-inspired optimization algorithms with fuzzy logic for dynamic parameter adaptation. Expert Systems with Applications, 41(14), 6459-6466. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2014.04.015
• Wu, T.Q., Yao, M. y Yang, J.H. (2016). Dolphin swarm algorithm . Frontiers of Information Technology & Electronic Engeneering, 17, 717-729. https://doi.org/10.1631/FITEE.1500287
• Xie, L., Han, T., Zhou, H., Zhang, Z. R., Han, B. y Tang, A. (2021). Tuna swarm optimization: A novel swarm-based metaheuristic algorithm for global optimization. Artificial Intelligence and Machine Learning-Driven Decision-Making, 2021. https://doi.org/10.1155/2021/9210050
• Yang, X.S. (2021). Capítulo 9. Firefly algorithms. Nature-Inspired Optimization Algorithms. 2da ed., Academic Press. 123-139.
• Yilmaz, S. y Sen, S. (2020). Electric fish optimization: a new heuristic algorithm inspired by electrolocation. Neural Computing and Applications, 32, 11543-11578. https://doi.org/10.1007/s00521-019-04641-8

Recepción: 15/09/2022. Aceptación: 01/02/2023.

Como humanos, en ocasiones, es fácil deslindarse de lo que pasa a nuestro alrededor. Debido al desarrollo de la ciencia y la tecnología, se ha facilitado la obtención de nuestro sustento y nuestra protección ante los elementos. Ya no tenemos que recolectar frutos, salir a cazar la comida, o buscar un refugio, por ejemplo. No obstante, a pesar de los grandes alcances tecnológicos, no estamos desvinculados del entorno. Dependemos de él: de los recursos que provee, de los cambios que nos impone. Así, en esta ocasión en la Revista Digital Universitaria evocamos algunas de las formas en las que estamos conectados con el medio ambiente, el cómo somos uno con él, parte del mismo ecosistema.

Se entiende como ecosistema al “conjunto de especies de un área determinada que interactúan entre ellas y con su ambiente abiótico”. A su vez, estas interacciones “resultan en el flujo de materia y energía” (Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad, 2020). Para fines de este texto, si delimitamos el área geográfica a todo el planeta tierra, entonces, nosotros los humanos, todas las especies, y los intercambios de materia y energía (entre nosotros y con el medio) podrían considerarse como un mismo ecosistema. Así, el número enero-febrero de nuestra querida Revista Digital Universitaria se convierte en un álbum que reúne algunas instantáneas de esas especies, de esos vínculos entre ellas y del flujo de la materia y energía.

Para comenzar, en la sección Varietas, nos enfocamos en un área que para muchos nos es familiar: el lugar en el que habitamos. En “Ciudades: los ecosistemas humanos”, se resalta que nuestras urbes son un ecosistema por sí mismas, con propiedades específicas. Sin embargo, la urbanización —que nos gusta llamar “desarrollo”— puede traer consecuencias negativas tanto para nosotros como para el resto de los seres en el entorno, así como para el intercambio energético de este ecosistema.

Seguimos con una fotografía de una propuesta para disminuir los daños que hemos causado: implementar edificaciones sostenibles. “Importancia de los edificios inteligentes para el medio ambiente” nos deja ver que el uso de materiales de construcción biodegradables y reciclados, y algunas otras estrategias para lograr una arquitectura de bajo consumo energético o de autoeficiencia energética, pueden contribuir a que alcancemos un desarrollo sostenible.

Es grato —y a la vez agobiante— reconocer que como individuos también podemos contribuir a mantener el buen funcionamiento de nuestros ecosistemas. De esta manera, “Tlacuaches y basura cero en Ciudad Universitaria” nos brinda la imagen de un problema en la Reserva Ecológica del Pedregal de San Ángel (repsa), en el campus central de la Universidad Nacional Autónoma de México: que los tlacuaches y otras especies quedan atrapados en los contenedores de basura de separación de residuos sólidos urbanos. Aquí también nos enteramos de la manera de liberar a la fauna atrapada y qué hacer en caso de que esté herida. Asimismo, conocemos un poco acerca de los animales característicos de la repsa.

Todos somos parte de este ambiente en el que habitamos, desde los tlacuaches hasta los insectos, que son el tema de “Escarabajos vagabundos: nuestros aliados invisibles en el suelo”. En este artículo vemos la foto de la familia Staphylinidae, habitantes del suelo, con un papel fundamental en diversas interacciones ecológicas con otras especies.

Los animales no sólo tienen un papel en los ecosistemas. Su comportamiento también ha sido inspiración para el desarrollo de tecnologías, entre ellas, la inteligencia artificial. En “Inteligencia de enjambre: de los sistemas naturales a los artificiales”, examinamos cómo ciertos eventos en la naturaleza y el comportamiento social de algunos animales son imitados en la inteligencia de enjambres, un tipo de inteligencia artificial que parte de la imagen de una parvada que busca alimento: la ubicación espacial de cada ave es una posible solución a un problema y la cantidad de comida que es capaz de encontrar es la evaluación de esa propuesta.

Los ecosistemas no son constantes, varían en función del tiempo. “Mamíferos de la Edad de Hielo en la Sierra Norte de Oaxaca” nos recuerda este hecho y nos da un esbozo de hace miles de años, en el que probablemente contábamos con enormes mamíferos: gliptodontes mexicanos, perezosos y bisontes gigantes, y venados de montaña. Sin embargo, lo que se sabe del pasado en la Sierra Norte de Oaxaca es poco y se hipotetiza el escenario de ese entonces de acuerdo con lo que se sabe en cuanto a los cambios climáticos documentados y lo que implicaron para la flora, y, en consecuencia, para la fauna.

Otra foto en este álbum es la de “La nuez maya: una nueva propuesta de alimento funcional en México”, en la que vemos cómo es la semilla del árbol de capomo o de ramón. También nos enteramos de sus aplicaciones, en particular, como antioxidante, así como los posibles productos para consumo humano que derivan de la llamada nuez maya.

Por último, en esta sección de Varietas, contamos con un artículo que habla de un desequilibrio en los ecosistemas. Se trata de “Erwinia amylovora: historia de una superbacteria”, microorganismo causante del tizón de fuego, una enfermedad que afecta principalmente a los árboles frutales. Los síntomas se expresan de manera rápida y consisten en que los árboles se marchitan y su color se vuelve café cenizo, como si se hubieran quemado; de ahí su nombre.

A continuación, en este número de la Revista Digital Universitaria, en Continuum educativo, nos alejamos un poco de las interacciones biológicas y nos enfocamos en las educativas. Por un lado, la autora de “Crear videos para los estudiantes, ¿por dónde empezar?” nos comparte el camino que ella ha recorrido en la elaboración de videos educativos y brinda algunas herramientas para quienes van comenzando. Por el otro, el autor de “Prácticas del buen profesor universitario desde la mirada de los estudiantes”, a partir de las percepciones de los estudiantes sobre la práctica docente, nos comunica de manera parcial los resultados de una investigación educativa mixta, que apunta hacia al valor que les dan a ciertas formas de enseñanza los estudiantes universitarios.

La última colaboración de esta emisión pertenece a la sección Caleidoscopio, y se trata de la infografía “prepvenir la infección por vih”, con la que las autoras buscan difundir la información de una estrategia de prevención del Virus de la Inmunodeficiencia Humana (vih), causante del sida. El tratamiento PreExposición o Profilaxis PreExposición (prep), si se sigue al pie de la letra, puede reducir arriba de 90% el riesgo de adquirir vih.

Que las fotografías que observamos en este número de la Revista Digital Universitaria nos recuerden que no estamos aislados, que lo que hacemos tiene efectos para todos, que lo que le pasa a alguna otra especie en nuestro planeta, o algún cambio de condición energética en nuestros ecosistemas también nos impacta. Que nos ayude a tener presente que, incluso si lo intentamos, no podemos desvincularnos de lo que pasa a nuestro alrededor. Que nosotros y la naturaleza somos un solo ecosistema.

Referencias

• Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad (conabio). (2020). ¿Qué es un ecosistema? Biodiversidad mexicana. https://www.biodiversidad.gob.mx/ecosistemas/quees

Resumen

Al hablar de propiedad intelectual nos referimos a las creaciones originales que se forman en la mente y se expresan a través de cualquier soporte, sean o no tangibles. En este contexto, resulta imprescindible abordar qué significan cada uno de los símbolos que acompañan a la propiedad intelectual, debido a que éstos otorgan prerrogativas exclusivas a los autores e inventores. En este texto se hablará del significado, uso y características de los símbolos: © (del inglés Copyright), TM (del inglés, Trade Mark o Marca Comercial), ® (Registrado) y SM (del inglés, Service Mark o Marca de Servicio).
Palabras clave: derechos de autor, propiedad intelectual, marca registrada.

Do you know what ©, TM, ® and SM mean in intellectual property?

Abstract

When we use the term intellectual property we are talking about the original creations that are formed in the mind and expressed through any medium, whether tangible or not. In this context, it is essential to address what each of the symbols that accompany intellectual property mean, because they grant exclusive prerogatives to authors and inventors. This text will discuss the meaning, use and characteristics of the symbols: © (Copyright), TM (Trade Mark), ® (Registered) and SM (Service Mark).
Keywords: copyright, intellectual property, trademark.

Introducción

La propiedad intelectual se refiere a las creaciones originales que se forman en la mente y se expresan a través de cualquier soporte, sea o no tangible. La propiedad intelectual tiene dos formas de expresión: los derechos de autor y la propiedad industrial.

Los derechos de autor se refieren a la distinción que brinda el Estado al creador de obras artísticas, otorgándole derechos morales —entendidos como el reconocimiento de su labor— y derechos patrimoniales —la oportunidad de obtener beneficios económicos por su creación— (Ley Federal del Derecho de Autor, 1996). En cambio, la propiedad industrial vela por el otorgamiento de patentes, registro de marcas, nombres comerciales, dibujos y modelos industriales (Ley Federal de Protección a la Propiedad Industrial, 2020), entre otros, utilizados en diversos productos (creaciones del intelecto humano) y servicios que se ofrecen al público usuario. Tanto los derechos de autor como la propiedad industrial están protegidos por la Ley Federal del Derecho de Autor vigente.

De manera cotidiana convivimos con estas creaciones y expresiones, las vemos a diario en nuestro entorno y en las diversas actividades que realizamos, en productos y servicios ofrecidos por el mercado. Así, en este artículo se pretende abordar el significado, uso y características de los símbolos: ©, TM, ® y SM con el fin de clarificar qué significa cada uno de ellos, cuándo se deben usar, de qué manera protegen al autor o creador, así como a la obra producto de su imaginación y, por lo tanto, cómo deben ser interpretadas y respetadas por los consumidores y otras empresas en el mismo ramo.

© Copyright

El símbolo © o frase copyright es de origen anglosajón y se atribuye específicamente al derecho de copia; éste es aplicable en el entorno de los derechos de autor, y protege obras de índole artística y literaria, como pueden ser libros, pinturas, partituras, etcétera. La Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (ompi, 2016) menciona que el término copyright “se refiere al acto de copiar una obra original que, en lo que respecta a las creaciones literarias y artísticas, sólo puede ser efectuado por el autor o con su autorización” (p. 6).

Es importante mencionar que el derecho de autor tiene ciertas consideraciones importantes, entre las que destaca la protección a la forma en que las ideas se plasma. Si bien lo correcto es culminar su registro mediante el sistema pertinente de cada país, los derechos de autor comienzan desde el momento de creación de la obra; la calidad y el propósito que tenga no influyen en los mismos. Este derecho es aplicable sobre todos los formatos y soportes, por lo que resulta importante entender que, al adquirir una obra impresa, estamos adquiriendo ese formato —expresión de una obra—, no los derechos sobre la obra en sí.

Así, los objetivos del símbolo ©, como se observa en la imagen 1 (Álvarez, 2023a), son informar que la obra es original y está sujeta a los derechos de autor, advertir que no puede reproducirse sin aprobación del autor o propietario de los derechos patrimoniales, aportar legalidad para los casos de controversia e identificar al titular de los derechos y el año de publicación.

Figura 1. Collage de los derechos de autor de un libro, ejemplo de copyright. Crédito: María Mercedes Álvares Váldes, 2023.

En general, la nota de copyright está formada por tres partes: “El © símbolo, o la palabra ‘Copyright’ o la abreviación ‘Copr.’; el año de la primera publicación de la obra con derechos de autor e identificación del propietario de los derechos de autor, ya sea por su nombre, abreviatura, u otra designación por el cual es conocido general” (fsymbols, 2010, párr.3).

TM, R y SM

Al margen del símbolo que identifica la existencia de derechos de autor, tenemos tres más, que expresan el estatus jurídico del registro de productos y servicios. Suelen estar escritos al lado del nombre de la marca, en miniatura. Contamos con TM (del inglés, Trade Mark o marca comercial), ® (registrado) y TM (del inglés, Service Mark o marca de servicio). Aunque el nombre pudiera confundirnos de primera instancia, la principal diferencia radica en el grado de legalidad que cada uno aporta al registro de la marca.

La ompi manifiesta la necesidad de contar y nombrar las marcas comerciales de manera que los usuarios puedan diferenciarlas, valorar sus alternativas y elegir en el mercado al proveedor de servicios y productos que mejor satisfaga sus necesidades, esto a razón del aumento considerable de entidades que ofrecen los productos. En general, es conveniente designar las marcas con un elemento representativo para individualizar el producto, lo que a su vez contribuye a que los dueños trabajen por desarrollar mejoras significativas en los bienes que ofrecen y así cumplir con las expectativas de sus usuarios.

De este modo, se define una marca comercial o trademark (TM) como “cualquier signo que individualiza los bienes de una empresa y los distingue de los de sus competidores” (World Intellectual Property Organization [wipo], 1993, p.10); por consiguiente, su fin es advertir que se trata de una marca ya existente para evitar usos fraudulentos. Sin embargo, esto no implica que la marca haya sido registrada ante una instancia de la propiedad intelectual1: puede no estarlo, encontrarse en proceso de registro o incluso puede haber sido rechazada. Por ello, no existe garantía de que el producto esté protegido por la leyes de marcas registradas (International Trademark Association [inta], 2021. párr.1), más bien, sirve para informar que la marca ya está siendo utilizada.

Figura 2. Cómic, ejemplo de marca comercial o trademark (TM). Crédito: María Mercedes Álvares Váldes, 2023.

Por su parte, encontraremos la letra ® (registrada) en aquellos productos cuyo proceso de registro ha culminado satisfactoriamente. Este proceso comúnmente implica el pago de una tarifa y otorga el derecho exclusivo para usar la marca en cuestión, de manera que sólo podrá ser utilizada por el propietario o mediante un permiso a cambio del pago respectivo, con lo que se tiene certeza y seguridad jurídica (wipo, s.f. párr.3).

No obstante, en algunos países se utiliza el símbolo ® de marca registrada en una marca cuyo proceso de registro no se ha finalizado. Esto puede constituir un delito con sanciones de carácter civil o penal, debido a que se considera una práctica industrial desleal. Por lo anterior, debemos entender que el símbolo ® al lado del nombre de una marca sólo puede ser utilizado cuando ya ha sido registrada oficialmente; de lo contrario, es aconsejable usar el símbolo TM para informar del uso de la marca y en todo caso su estatus en proceso de registro.

Figura 3. Tortillas, ejemplo de ® (registrada). Crédito: María Mercedes Álvares Váldes, 2023.

Finalmente, identificamos el símbolo SM como una marca de servicio, cuyo funcionamiento es muy similar al de TM. Al respecto, la Oficina de Patentes y Marcas de los EE. UU. define una marca de servicio como:

Una palabra, nombre, símbolo o dispositivo que se utiliza para indicar la fuente de los servicios y para distinguirlos de los servicios de otros. Una marca de servicio es lo mismo que una marca comercial, excepto que identifica y distingue la fuente de un servicio en lugar de un producto. (United States Patent and TrademarkOffice [uspto], 2021)

Con esto, los usuarios, a través de la marca, pueden reconocer y distinguir los servicios de su preferencia de los competidores en el mercado.

En general, el uso de estos símbolos no posee reglas que determinen dónde, cuándo o cómo ubicarlos, pero comúnmente los encontramos como subíndices o superíndices junto al nombre o logo de la marca. En este tenor, la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual y la Asociación Internacional de Marcas destacan la importancia de colocarlo la primera vez que se use la marca o logotipo, así como en todos los anuncios, etiquetas, sitios web y demás elementos publicitarios.

Para finalizar, se considera importante mencionar que únicamente los símbolos de marca registrada y copyright tienen cabida en la legislación mexicana con algunas adecuaciones. De esta manera se hace referencia a los símbolos ® y M de marca registrada en el artículo 236 de la Ley Federal de Protección a la Propiedad Industrial. Al respecto se menciona que:

Por lo tanto, se entiende que en la república mexicana el símbolo, siglas o el nombre de marca registrada pueden ser utilizados tanto en marcas de productos como de servicios sólo hasta que hayan sido registrados.

Por su parte, el símbolo de copyright se incluye en el artículo 17 de la Ley Federal del Derecho de Autor. Un punto por destacar es que esta ley otorga cierto sentido de obligatoriedad al uso del símbolo de copyright debido a que señala que su ausencia no significa pérdida de derechos, pero acarrea sanciones. En este artículo se especifica que:

Figura 4. Palomitas, ejemplo de ® (registrada). Crédito: María Mercedes Álvares Váldes, 2023.

Por lo anterior, la República mexicana respalda al autor y protege su obra contra actos ilícitos y mal uso, a pesar de la ausencia del símbolo copyright, la expresión de derechos reservados y los datos antes mencionados. No obstante, prescindir de esos símbolos repercutirá en alguna penalización legal.

Conclusiones

La propiedad intelectual implica tanto el respeto a los derechos de autor como a la propiedad industrial, instrumentos que hacen valer el derecho de los creadores/inventores a ser reconocidos por su obra y a obtener beneficios de ella dentro de la competitividad del mercado. Estos derechos suelen representarse y recordarse tanto a los usuarios como a los competidores por medio de los signos: ©, para el derecho de autor; TM, para las marcas que no cuentan con un registro legalmente culminado y favorable; ®, para aquellas que han realizado el proceso de registro correcto y obtenido respuesta favorable y oficial, y SM para los servicios que no tienen un registro formal.

Para que los derechos exclusivos sobre la marca sean reconocidos por otras empresas y los consumidores, es de suma importancia que los creadores o inventores realicen el proceso de registro oficial. Con ello, se garantiza el respaldo legal en caso de delitos cometidos por infractores de derechos de autor o de propiedad industrial. Una vez obtenido el registro es conveniente utilizar la simbología pertinente, ya que no usarla atrae perjuicios legales, puesto que no se podrá comprobar que el infractor tenía conocimiento del registro de la marca antes de utilizarla.

Es sumamente importante conocer y difundir estos símbolos que día con día son utilizados, sobre todo porque no todos los usuarios conocen su significado ni uso correcto.

Referencias

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Otras obras consultadas

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Recepción: 01/11/2021. Aceptación: 01/11/2023.

Resumen

La acuicultura enfrenta grandes retos y problemáticas, entre los que destacan la activación frecuente de enfermedades de tipo bacteriana. En ese contexto, la aparición de cepas patógenas ha causado graves pérdidas económicas debido su alta mortalidad. Una estrategia innovadora de biocontrol es el uso de bacteriófagos líticos, los cuales eliminan a las bacterias como parte de su ciclo de replicación y evitan la proliferación de éstas de manera inocua para con el organismo y el medio circundante. Recientemente se ha demostrado que el uso de biopolímeros como agentes preservadores de los fagos es una manera eficaz para incrementar su viabilidad, mejorar su estabilidad e incrementar el tiempo de residencia dentro del sistema digestivo de los organismos cultivados. En este sentido, este trabajo pretende explicar de manera clara y sencilla el papel de los fagos líticos en la producción de pescados y mariscos, así como su preservación, para usarlos como tratamiento en el control de bacterias patógenas.
Palabras clave: preservación, fagos líticos, bacteriófagos, acuicultura, biopolímeros.

Bacteriophages and food production

Abstract

Aquaculture faces great challenges and problems, among them, the frequent activation of bacterial-type diseases is one of the most important. In this context, the appearance of bacterial pathogenic strains have caused serious economic losses due to their high associated mortality. An innovative biocontrol strategy is the use of lytic bacteriophages, which eliminate bacteria as part of their replication cycle and prevent their proliferation in a harmless way to the organism and the surrounding environment. Recently, it has been shown that the use of biopolymers as agents for phages preservation is an effective way to increase their viability, improve stability and increase the residence time within the digestive system of culture organisms. In this sense, this paper aims to explain in a clear and simple way the role of bacteriophages in seafood production, as well as their preservation to use them as treatment against pathogenic bacterial diseases.
Keywords: preservation, lytic phages, bacteriophages, aquaculture, biopolymers.

Introducción

En las últimas cuatro décadas, la acuicultura ha sido la actividad agropecuaria con mayor crecimiento a nivel mundial dentro de la industria alimentaria. Su principal función es la de producir organismos acuáticos de importancia nutricional, comercial y económica, con beneficio directo en el sector local, regional o nacional. En México, esta actividad pesquera produce miles de toneladas anuales de mojarra, tilapia, trucha, bagre, ostión, camarón, entre otras especies.

En los últimos años, esta producción se ha visto afectada por una serie de problemas relacionados con la aparición frecuente de enfermedades con alta mortalidad, que son inducidas por bacterias, virus y hongos patógenos. Lo anterior ha reducido considerablemente la producción de alimento de alto valor nutricional y proteico, además de poner en riesgo la continuidad de esta actividad, provocando pérdidas económicas significativas al sector agropecuario.

Para enfrentar dicho reto, se han abordado estrategias como el uso de crías certificadas libres de enfermedades, implementación de buenas prácticas, utilización de medicamentos controlados, entre otros. Sin embargo, la falta de eficacia en estos métodos de control obliga al estudio y desarrollo de nuevas prácticas biotecnológicas que permitan reducir el riesgo asociado a la aparición de enfermedades en las granjas acuícolas a nivel mundial (Moreno-Figueroa et al., 2019).

Bacteriófagos al rescate

Un ejemplo de esta tendencia en biotecnología acuícola es el uso de bacteriófagos como agentes terapéuticos para prevenir y/o combatir enfermedades de origen bacteriano (ej. Vibriosis). Los bacteriófagos o comúnmente llamados fagos son virus formados por un ácido nucleico (adn o arn) envueltos en un saco protector denominado cápside (ver figura 1). Los fagos son capaces de eliminar bacterias patógenas de manera natural como parte de su ciclo de replicación, es decir, utilizan bacterias específicas1 como hospederas para reproducirse y finalmente eliminarlas por medio de una lisis (rompimiento celular) (Principi et al., 2019). Esta selectividad tan específica por un tipo de bacteria es de suma importancia, ya que asegura que los fagos se multipliquen de manera inofensiva en el organismo de cultivo, sin peligro para el medio ambiente y los seres humanos, asegurando la inocuidad del producto alimenticio para su consumo (Jorquera et al., 2015). Por su alta efectividad y nulo efecto secundario, los fagos han sido propuestos como una alternativa viable para reducir el uso medicamentos de uso veterinario y mejorar la calidad y cantidad de los alimentos producidos en el sector acuícola.

Figura 1. Representación gráfica de diferentes virus. A) Bacteriófago de adn. B) bacteriófago de arn. C) Virus genérico. Crédito: elaboración propia.

A la purificación y uso de fagos con fines terapéuticos se le llama fagoterapia. Dentro de la acuicultura, ha mostrado muy buenos resultados ante las principales infecciones provocadas por bacterias pertenecientes a los géneros Vibrio, Pseudomonas, Aeromonas y Streptococcus, lo que aumenta la supervivencia de los organismos hasta en un 100% cuando son infectados con estas bacterias. Estos datos resultan ser muy prometedores, pues la fagoterapia puede ser utilizada como una alternativa viable para reducir el uso excesivo de antibióticos, y, con esto, mantener la inocuidad de los alimentos y reducir la probabilidad de propiciar la proliferación de nuevas cepas bacterianas altamente resistentes, producidas por el uso excesivo de medicamentos.

Se han estudiado diferentes vías de administración de la fagoterapia, para controlar las dosis terapéuticas en peces y crustáceos. De entre las rutas más utilizadas, se encuentran la vía intraperitoneal (inyección muscular) y la vía oral. Se ha observado que la vía intraperitoneal es muy efectiva, pero poco práctica, debido a que es necesario inyectar a cada individuo. Así, cuando hablamos de que en un estanque promedio podemos encontrar hasta cientos de miles de organismos, la aplicación del fago se vuelve inviable con esta práctica. La manera más sencilla y rentable para la administración de fagos es la vía oral, a través de los alimentos. No obstante, esta ruta también presenta retos, debido a que los fagos son sometidos a un intenso estrés, lo que induce la disminución de su viabilidad2. Este estrés es ocasionado por la solubilización del alimento en el agua a diferentes pHs, exposición a temperaturas elevadas durante la extrusión (preparación del alimento), exposición a ácidos gástricos propios del sistema digestivo, o simplemente por efecto de la poca vida de anaquel que presentan los fagos sin la adición de algún preservador o de haber sido sometido a algún proceso para dicho fin.

En cibnor, dentro del grupo de Nanotecnología y Biocontrol Microbiano, se están desarrollando técnicas para incrementar la viabilidad y vida de anaquel de los bacteriófagos. Una de estas técnicas involucra un método de liofilización3 (secado en frío), utilizando sistemas poliméricos biocompatibles y biodegradables como agentes aditivos protectores. Esta técnica es muy prometedora, ya que es capaz de incrementar la vida de anaquel de bacteriófagos de importancia en salud, tanto humana como animal, hasta por lo menos dos meses (Moreno-Figueroa y Cab-Sulub, 2023). Este proceso consta principalmente de dos etapas. En la primera, la biomolécula de interés es congelada junto con algún aditivo protector, mientras que, en la segunda, mediante el uso de un liofilizador, la muestra es sometida a alto vacío y el agua (congelada) es removida por sublimación sin pasar por estado líquido, quedando únicamente la muestra de interés y el aditivo protector en una matriz compacta seca (Manohat y Ramesh, 2019, ver figura 2).

Figura 2. Fotografía de una matriz biopolimérica de bacteriófagos liofilizada. Crédito: elaboración propia.

El principal objetivo de añadir aditivos protectores es el de crear una capa alrededor de los fagos para no dejarlos expuestos al medio externo y, con ello, incrementar su viabilidad. Los aditivos protectores más utilizados incluyen biopolímeros como la gelatina, alginato y azúcares, como la lactosa y trehalosa, los cuales comparten características únicas que incluyen biocompatibilidad, biodegradabilidad, nula toxicidad y alta estabilidad estructural, que permiten transportar a los fagos en diferentes fluidos biológicos con mínimo deterioro (Rosner y Clark, 2021). Un esquema representativo de la matriz biopolimérica de fagos se muestra en la figura 3.

Figura 3. Esquema de una matriz biopolimérica con bacteriófagos. Crédito: elaboración propia.

Una vez liofilizado el caldo de bacteriófagos junto con un aditivo protector, el sistema está listo para poder ser incorporado al alimento de manera práctica y efectiva. De esta manera se asegura que una mayor concentración de fagos podrá llegar íntegro al interior de los organismos de cultivo, lo que aumenta su efectividad ante una posible infección bacteriana (ver figura 4).

Figura 4. Esquema de un estanque de cultivo con organismos alimentados con bacteriófagos, resistentes a bacterias patógenas. Crédito: elaboración propia.

Conclusiones

Una de las ventajas más importantes de la preservación por medio de la liofilización usando agentes protectores es que la concentración inicial de fagos puede mantenerse estable aún si se conservan a temperatura ambiente. Esto podría ser de gran ayuda en aquellas granjas o sitios de producción donde el acceso a la electricidad o cadenas de frío es un impedimento.

Además, la biotecnología descrita en el presente artículo puede ser empleada no sólo para preservar fagos de importancia acuícola, sino también para otros microorganismos benéficos como bacterias y levaduras probióticas, hongos entomopatógenos (que infectan insectos perjudiciales a cultivos agrícolas) o incluso otros fagos de importancia agropecuaria y humana. Por lo tanto, seguir investigando ésta y otras técnicas de preservación podrá contribuir de manera significativa en la disminución de la pérdida de productos agropecuarios por efectos sanitarios (enfermedades ligadas a la producción) y garantizar la soberanía alimentaria de una localidad, región o país.

Referencias

• Jorquera, D., Galarce, N., y Borie, C. (2015). El desafío de controlar las enfermedades transmitidas por alimentos: bacteriófagos como una nueva herramienta biotecnológica. Revista Chilena de Infectología, 32(6), 678-688. http://dx.doi.org/10.4067/S0716-10182015000700010.
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• Moreno, L. D., y Cab, L. (2023). Bacteriófagos como biocontrol de enfermedades bacterianas en mamíferos. Therya ixmana, 2(2):47-48. https://doi.org/10.12933/therya_ixmana-23-316.
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• Principi, N., Silvestri, E., y Esposito S. (2019). Advantages and limitations of bacteriophages for the treatment of bacterial infections. Frontiers in pharmacology, 10, 513. https://doi.org/10.3389/fphar.2019.00513.
• Rosner, D., y Clark, J. (2021). Formulations for bacteriophage therapy and the potential uses of immobilization. Pharmaceuticals, 14(4), 359. https://doi.org/10.3390/ph14040359.

Recepción: 27/03/2022. Aceptación: 01/11/2023

Resumen

Nuevo León, situado en una región semiseca al norte de México, enfrenta periodos de sequía recurrentes, agravados por el crecimiento poblacional. La escasez de agua se convierte en un desafío crítico para la región, ya que la dependencia de presas y reservas es afectada por factores como la radiación solar, viento, baja humedad relativa y el diseño de los embalses, contribuyendo a pérdidas significativas por evaporación. Este artículo aborda la problemática proponiendo diversos métodos para reducir las tasas de evaporación, como monocapas de alcoholes grasos, shade balls, sistemas modulares flotantes, paneles fotovoltaicos flotantes, así como coberturas flotantes y suspendidas. La implementación de estas tecnologías se examina a la luz de experiencias exitosas en otros países, destacando su potencial para optimizar la gestión del agua en Nuevo León y ofrecer soluciones sostenibles ante los desafíos climáticos y de crecimiento demográfico.
Palabras clave: evaporación, gestión del agua, sequía en Nuevo León, Tecnologías hídricas, Sostenibilidad ambiental.

Methods to Prevent Water Evaporation in Open Reservoirs

Abstract

Nuevo León, located in a semi-arid region in the Northern part of Mexico faces recurrent periods of drought exacerbated by population growth. Water scarcity becomes a critical challenge for the region as dependence on dams and reservoirs is affected by factors such as solar radiation, wind, low relative humidity, and reservoir design, leading to significant losses through evaporation. This article addresses the issue by proposing various methods to reduce evaporation rates, including monolayers of fatty alcohols, shade balls, floating modular systems, floating photovoltaic panels, as well as floating and suspended covers. The implementation of these technologies is examined in light of successful experiences in other countries, highlighting their potential to optimize water management in Nuevo León and provide sustainable solutions to climate and demographic challenges.
Keywords: evaporation, water management, drought in Nuevo León, water technologies, environmental sustainability.

Introducción

Nuevo León (nl) es un estado ubicado en una región semidesértica con escasa disponibilidad natural de agua. En los últimos cuatro años, ha experimentado una transición de condiciones anormalmente secas a una situación de sequía severa (conagua, 2020a). La precipitación media anual ha disminuido de 682.1 mm en 2016 a 525.5 mm en 2020 (conagua, 2020b). Desde agosto de 2020, nl enfrenta los efectos de la sequía, un fenómeno climático cíclico. Por consiguiente, la falta de lluvias ha llevado a que las presas del estado no cuenten con suficiente agua para abastecer a la población por más de un año (Flores, 2021). Considerando esta situación y anticipando la llegada de más de 1.2 millones de nuevos habitantes para el año 2030, resulta crucial implementar medidas que contribuyan al ahorro de este recurso vital (imco, 2023).

El problema de acumular agua y la pérdida por evaporación

México recibe anualmente aproximadamente 1,489 mil millones de metros cúbicos de agua en forma de precipitación, principalmente en la región sureste. De esta cantidad, el 73% se evapotranspira1 y regresa a la atmósfera, el 22% fluye por ríos o arroyos, y el 6% se infiltra naturalmente al subsuelo (Visión General del Agua en México, s.f.). Según la distribución porcentual del agua concesionada por uso en México (89.6 miles de hectómetros cúbicos [hm³]), el 76% se destina al sector agropecuario, el 15% al abastecimiento público, el 5% a la industria autoabastecida y el restante 4% a las centrales termoeléctricas (Figura 1a; imco, 2023).

En contraste, el estado de Nuevo León tiene un consumo total de 2,069 hm³ al año, de los cuales 1,184 hm³ (57%) provienen de fuentes superficiales, y los restantes 885 hm³ (43%) de fuentes subterráneas (Clariond Reyes y Garza Garza, 2018). Según conagua, los usos consuntivos del agua (ver figura 1b) se distribuyen en el sector agrícola (70.42%), el abastecimiento público (25.48%), la industria (4.09%) y la energía eléctrica (menos del 0.01%) (conagua, 2018).

Figura 1. Distribución porcentual del uso del agua en México (a) y Nuevo León (b). Fuente: elaborado con información del Instituto Mexicano para la Competitividad A.C. 2023 y el Plan Hídrico Nuevo León 2050.

A pesar de las acciones propuestas para hacer frente a las sequías, como el manejo de cultivos y la construcción de nuevas infraestructuras de almacenamiento, aún es necesario llevar a cabo acciones de planeación y generación de mecanismos de alerta temprana (Crespo-Elizondo y Ramiréz, 2018).

En la actualidad, Nuevo León cuenta con presas como El Cuchillo, José López Portillo (Cerro Prieto), Rodrigo Gómez (La Boca), Agualeguas, Sombreretillo, El Porvenir y Loma Larga (inegi, s.f.) para abastecer las necesidades de la población; sin embargo, el nivel de almacenamiento tiende a descender peligrosamente durante las temporadas de sequía y con el transcurso de los años (conagua, 2022). Por ello, es esencial investigar los factores asociados al proceso de evaporación de estos cuerpos de agua, así como implementar métodos que permitan reducir las tasas de evaporación en las aguas superficiales de Nuevo León y México.

Factores que afectan la evaporación del agua

La radiación solar se erige como la principal causa de la evaporación. Aproximadamente la mitad de la energía solar recibida anualmente se destina a la evaporación del agua de continentes y océanos (Water Vapor and Climate Change, s.f). Cuando la humedad relativa desciende por debajo del 100%, las moléculas de agua se dispersan en el aire, desencadenando el proceso de evaporación; cuanto menor sea el porcentaje, más fácil se produce este fenómeno (Boyd, 2019). A este factor se suma el hecho de que en la última década la temperatura promedio del país (22.4 °C en 2020) y del Estado de Nuevo León ha sido ligeramente superior a lo anticipado (Albanil et al., 2017), lo cual agrava la situación. Además, el tamaño del reservorio es otro elemento significativo: el agua se evapora más rápidamente cerca de los bordes del estanque y en mayor cantidad cuando la superficie es más extensa (López Moreno, 2008).

Figura 2. Monocapas de alcoholes grasos. Crédito: elaboración propia.

Tecnologías para la reducción de la evaporación

Con el propósito de minimizar las pérdidas de agua por evaporación, se han desarrollado diversos métodos, entre los cuales destacan las monocapas de alcoholes grasos, los sistemas modulares flotantes de diversas geometrías, los paneles fotovoltaicos, las cubiertas flotantes continuas y las cubiertas suspendidas (Figura 2).

Las monocapas están compuestas por alcoholes grasos, como el alcohol estearílico, que actúan como barrera para prevenir la evaporación (Waheeb Youssef y Khodzinskaya, 2019). Las shade balls, hechas de polietileno de alta densidad con un aditivo de negro de carbón para proteger el plástico de la radiación solar (Kurek, 2018), se utilizaron en 2015 para contrarrestar la sequía en California (ver figura 3). Los sistemas modulares flotantes, fabricados con derivados del plástico y con formas planas geométricas, están diseñados para reducir de manera significativa la evaporación del agua. Por otro lado, los sistemas fotovoltaicos flotantes desempeñan una función dual, disminuyendo la evaporación del agua y generando energía (Schmidt et al., 2020; ver figura 4). Finalmente, las cubiertas flotantes continuas forman una barrera impermeable que flota sobre la superficie del agua para reducir la evaporación (Waheeb Youssef y Khodzinskaya, 2019; figuras 5 y 6). Mientras tanto, las cubiertas suspendidas (mallas sombra; shadecloth) son estructuras suspendidas instaladas sobre superficies de agua que reducen la acción del viento y bloquean la radiación solar para prevenir la evaporación (Waheeb Youssef y Khodzinskaya, 2019).

Figura 3. Shade balls (Luna, 2015).

Figura 4. Paneles fotovoltaicos flotantes (The Agility Effect, 2019).

Figura 5. Coberturas flotantes (Waterlines Solutions, 2024).

Figura 6. Otros sistemas flotantes (Hexa-Cover, 2022).

Aplicación de las tecnologías para la reducción de la evaporación

En la actualidad, existen diversas estrategias que permiten abordar de manera efectiva y eficiente el problema de la evaporación del agua. Países como Estados Unidos, Chile, España, Reino Unido, Japón, entre otros, han implementado tecnologías de este tipo con resultados favorables (Martínez, 2016). Sin embargo, en México, los esfuerzos se han centrado en aplicaciones que no necesariamente están relacionadas con la reducción de la evaporación en embalses o reservorios a cielo abierto.

Por ejemplo, el uso de mallas sombra se emplea en agricultura como una estrategia para proteger a las plantas de la radiación solar directa, reducir la temperatura y prevenir la quemadura de los frutos por el sol (Kriuchkova et al., 2018; ver figura 7). En cuanto a los módulos fotovoltaicos, en México (Puerto Peñasco, Sonora) se está desarrollando el parque fotovoltaico más grande de América Latina (Suárez, 2023). A pesar de esto, no se ha considerado que estos sistemas podrían aplicarse en embalses, donde además de producir energía fotovoltaica, podrían evitar la evaporación y ahorrar grandes cantidades de agua. Un ejemplo de este uso dual se observa en el estado de California, Estados Unidos, donde la implementación de estos sistemas ha sido una solución efectiva para mitigar la sequía severa (Palou, 2022).

Figura 7. Mallas sombras. (NetPro, s.f.).

En México, específicamente en el estado de Michoacán, se llevó a cabo una iniciativa donde se implementó una cubierta flotante para reducir la evaporación de agua. En 2016, comenzó a operar el sistema de captación de agua de lluvia más grande de Latinoamérica (Fuentes-López, 2019), que consiste en un reservorio para el almacenamiento del agua de lluvia y una cubierta flotante complementada con sistemas modulares flotantes de policloruro de vinilo, los cuales, entre otras funciones, evitan la evaporación del agua (Cervantes Gutiérrez et al., 2016). Sin embargo, hasta el momento, no se han documentado más casos de la implementación de métodos para reducir las tasas de evaporación en aguas superficiales ni en Nuevo León ni en otros estados del país.

Por lo tanto, los retos fundamentales incluyen el diseño e implementación de estrategias, programas y políticas que impulsen el desarrollo de energías alternativas y su aplicación como parte de los planes hídricos a nivel estatal y nacional. Asimismo, un diagnóstico de la situación actual y prospectiva permitirá construir un escenario futuro en el que se identifiquen los programas y proyectos necesarios, siguiendo el ejemplo de otros países, para promover una transición hacia la sostenibilidad y el cuidado de los recursos.

Conclusiones

Gracias al desarrollo científico y tecnológico, se han creado estrategias para mitigar las altas tasas de evaporación en embalses. La mayoría de los sistemas eficaces, como las cubiertas flotantes o suspendidas, pueden funcionar para estanques de riego pequeños. Sin embargo, los paneles solares flotantes destacan por su doble función de reducir la evaporación y generar energía limpia, a pesar de los altos costos de ejecución. Esta alternativa podría implementarse en las superficies de reservas de agua más afectadas por los factores causantes de la evaporación, por ejemplo, en las zonas menos profundas.

Aunque estas estrategias aún no se han desarrollado en Nuevo León, es recomendable crear condiciones para iniciar la implementación de sistemas que eviten las altas tasas de evaporación, como los paneles solares o sistemas modulares flotantes con altos porcentajes de efectividad, tanto en estanques pequeños del estado como en otras zonas secas de México. Es crucial tomar medidas para hacer frente a las crisis actuales y futuras de agua, desde fomentar la cultura del ahorro de agua hasta mejorar las infraestructuras de riego e investigar nuevas formas de resistir sequías y preservar los ya muy dañados recursos hídricos del estado y del país.

Referencias

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Recepción: 28/6/2022. Aceptación: 01/11/2023.