Principios de análisis instrumental

92 Capítulo 4 Electrónica digital y computadoras «< 4G.1 Aplicaciones pasivas El procesamiento de información con ayuda de una computadora requiere a veces operaciones matemática relativamente sencillas, como cálculo de concentraciones, promedio de valores, análisis de mínimos cuadrados, análisis estadísticos e integración para obtener áreas pico. Los cálculos más complejos son la solución de varias ecuaciones simultáneas, el ajuste de curvas y la transfor– mada de Fourier. El almacenamiento de datos es otra importante función pasiva de las computadoras. Por ejemplo, se obtiene una herra– mienta potente para analizar mezclas complejas cuando la cro– matografía de gases (CG) se une con la espectrometría de masas (EM) (véanse los capítulos 11, 20 y 27). La cromatografía de gases separa mezclas con base en el tiempo que necesita cada com– ponente para aparecer al final de una columna apropiadamente empacada. Con la espectrometría de masas se puede identificar cada uno de los componentes de acuerdo con la masa de los frag– mentos que se forman cuando el compuesto se bombardea con uno de varios tipos de partículas, por ejemplo, electrones. El equipo de CG/EM puede proporcionar información en la forma de alrededor de 100 espectros en unos minutos, cada uno de ellos formado por decenas o centenas de picos. Con frecuencia, es imposible convertir esta información en una forma que se pueda interpretar (una gráfica) en tiempo real. Por tanto, la información se almacena en forma digital para procesarla después y presen– tarla en forma gráfica. La identificación de una especie a partir de su espectro de masa requiere buscar en archivos de espectros de los compues– tos puros hasta que coincida con alguno. Si se hiciera en forma manual, este proceso requeriría mucho tiempo, pero con una computadora se logra rápidamente. Los espectros de los com– puestos puros deben estar almacenados en el disco duro, y se busca entre ellos hasta que se encuentra uno similar al ana– lito. Se pueden explorar varios miles de espectros en un minuto o menos. Por lo general, esta búsqueda da varios compuestos posi– bles. Después, los investigadores hacen las comparaciones de los espectros, lo que a menudo hace posible la identificación. Otra aplicación pasiva importante de la potencia de las computadoras en CG/EM utiliza las posibilidades de búsqueda de dates a alta velocidad y su capacidad de correlación. Por con– siguiente, se le puede indicar a la computadora que muestre en el monitor el espectro de masa de cualquiera de los componentes separados después de que ha salido de una columna cromatográ– fica de gases. 4G.2 Aplicaciones activas En el caso de las aplicaciones activas, solo una parte del tiempo de la computadora se destina a la recolección de datos y el resto se usa para procesarlos y controlarlos. Por tanto, las aplicaciones activas son operaciones en tiempo real. La mayor parte de los ins– trumentos modernos contienen uno o más microprocesadores que desarrollan funciones de control. Los ejemplos incluyen 1) el ajuste del ancho de la rejilla y los ajustes de la longitud de onda de un monocromador, 2) la temperatura de una columna cro– matográfica, 3) el potencial aplicado a un electrodo, 4) el ritmo de adición de un reactivo y S) el tiempo en el que empezará la integración de un pico. En el caso del instrumento CG/EM que se consideró en la última sección, a menudo se usa una computadora para iniciar la recolección de datos de los espectros cada vez que un compuesto es detectado al final de la columna cromatográfica. El control de la computadora es relativamente sencillo, como en los ejemplos apenas citados, o más complejo. Por ejemplo, la determinación de la concentración de los elementos mediante espectroscopia de emisión atómica requiere la medición de las alturas de las líneas de emisión, las cuales se encuentran a longitu– des de onda características para cada elemento (véase el capítulo 10). En este caso, la computadora hace que un monocromador barra con rapidez un intervalo de longitudes de onda hasta que se detecte un pico. La rapidez de barrido se disminuye luego para determinar mejor la longitud de onda exacta a la cual se obtiene la señal de salida máxima. Las mediciones de intensidad se repi– ten en este punto hasta que se obtiene un valor promedio que da una relación entre señal y ruido apropiada (véase el capítulo 5). Entonce~. la computadora hace que el instrumento repita esta operación por cada pico de interés en el espectro. Para terminar, la computadora calcula y envía a la impresora las concentraciones del elemento presente. Debido a su gran velocidad, una computadora puede contro– lar variables con mayor eficacia que un operador humano. Ade– más, en el caso de algunos experimentos, se le puede programar para modificar el modo en que se efectúa la medición de acuerdo con los datos iniciales. En este caso, se usa un lazo de retroalimen– tación en el que la salida de la señal se convierte en información digital y se retroalimenta a la computadora, y sirve para controlar y mejorar la manera como se efectúan las mediciones posteriores. 4H REDES DE COMPUTADORAS La conexión de dos o más computadoras genera una red. En el mundo actual las redes están en todas partes. Se obtiene dinero de los cajeros automáticos, se encuentra información de Internet y se ven programas de televisión digital por cable. Todos estos ejemplos requieren una red de computadoras. En la actualidad las redes aumentan de manera notable la eficacia con la que la infor– mación se puede transmitir y organizar. 6 4H.1 Tipos de redes Las redes comprenden una gran cantidad de posibles interaccio– nes entre computadoras, pero se pueden clasificar en redes de área local, redes de área amplia e Internet. Ninguna de las redes físicas que se describen a continuación operará si las máquinas interconectadas no contienen los programas correctos. Redes de área local Una red de área local (LAN, por sus siglas en inglés) es el tipo menos complicado de red. Una red de este tipo es un grupo de computadoras conectadas que se ubican en un mismo lugar. La 6 B. Hallberg, Networking: A Beginner's Cuide, 6a. ed., New York: McGraw-Hill, 2013; L. L. Peterson, B. S. Davie, Computer Networks: A Systems Approach, 4a. ed., Burlington, Ma: Kaufmann, 2007; C. Wu y J. D. lrwin, lntroduction to Computer Networks and Cybersecurity, Boca Raton: CRC Press, 2013.