Archivo para enero, 2013


Optimización, en su sentido más amplio, puede ser aplicado para resolver cualquier problema de ingeniería. Algunas típicas aplicaciones desde diferentes disciplinas de ingeniería son indicados en ésta entrada:

  1. Diseño de aeronaves y estructuras aeroespaciales con mínimo peso.
  2. Encontrar la trayectoria optima de los vehículos espaciales.
  3. Diseño de estructuras de ingeniería civil tales como puentes, torres, chimeneas, cimientos y presas (entre otros) al mínimo costo.
  4. Diseño de mínimo peso de estructuras para terremotos, viento y otros tipos de cargas aleatorias.
  5. Diseño de sistemas de fuentes de agua para máximo beneficio.
  6. Óptimo diseño plástico de estructuras.
  7. Diseño óptimo de acoplamientos, levas, engranajes, máquinas herramientas y otros tipos de componentes mecánicos.
  8. Selección de las condiciones de maquinado en procesos de corte de metal para minimizar costes de producción.
  9. Diseño de equipos para transporte de material como camiones, trenes (entre otros) a mínimo costo.
  10. Diseño de bombas, turbinas y equipos de transferencia de calor para máxima eficiencia.
  11. Óptimo diseño de maquinaria eléctrica tales como motores, generadores y transformadores.
  12. Óptimo diseño de redes eléctricas.
  13. Ruta más corta para un tours de visita turística de varias ciudades.
  14. Óptima producción, planeamiento, control y programación.
  15. Analisis de datos estadísticos y modelos empíricos de construcción desde resultados experimentales para obtener la mas cuidadosa representación de los fenómenos físicos.
  16. Óptimo diseño de equipos para procesos químicos y plantas.
  17. Diseño de óptimas redes de bombeo para procesos industriales.
  18. Selección de un lugar para una industria.
  19. Planeamiento del mantenimiento de equipamiento para reducir costos de operación.
  20. Control de inventario.
  21. Distribución de recursos o servicios entre varias actividades para maximizar el beneficio.
  22. Control óptimo de los tiempos de espera y de salida en las líneas de producción para reducir los costos.
  23. Planamiento de la mejor estrategia para obtener el máximo beneficio en la presencia de un competidor.
  24. Óptimo diseño de sistemas de control.
  25. Óptimas decisiones en el funcionamiento de redes eléctricas enmarcadas en lo que es Generación Distribuida (Smartgrid, Microgrid) lo que involucra además la mejor performance de los diferentes equipos y tecnologías involucradas que interactúan con variables medioambientales (como viento, radiación solar)  y parámetros de funcionamiento estocásticas. Siendo la toma de decisiones en en el mas corto tiempo considerando que se desea tener un control total incluido en los procesos transitorios electromagnético que duran pocos milisegundos y menos tiempo.

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En recursos naturales como la pesca en que la bio se tiene que reproducir, se dice que el producción sustentable (sustainable yield) es eñ superavit de la producción que puede ser capturada en perpetuidad sin alterar el nivel del stock.

Se entiende el término stock es la cantidad de bio existente en un momento determinado. Tras un tiempo, es capturada cierta cantidad, la que logra escapar en un porcentaje dependiendo de la edad y otros factores, se reproducirá regenerando la especie, es decir, nacerán nuevos individuos, los cuales crecerán para luego recuperar el nivel del stock y crear un superavit que es el que se tiene que capturar para mantener el stock a perpetuidad.

Este criterio tiene que ver también con la parte económica que explotan el recurso, tras esto se tiene varias funciones dinámicas biológicas que ayudan en el cálculo, creando con ellas adicionalmente varios otros criterios, como la Máxima Cosecha Sustentable (MCS) que es el máximo superavit de producción que puede ser captura sin alterar el stock. Desarrollado a inicios de 1930’s y adoptado en los 1950’s por varias organizaciones internacionales y países. El MCS fue incorporado por la Convención de las Naciones Unidas en 1982 y por el World Summit on Sustainable Development (Johannesburg, 2002) para evitar el colapso de la pesca.

Esta parte que es una obligación en base al recurso, sirve para los cálculos de la parte económica, bajo modelos y criterios también ya desarrollados desde hace 15 años que se viene investigando y desde hace unos 10 años que forma parte de las políticas de gobierno y de empresas, el tener cuidado con la biodiversidad pero de manera bastante estudiada, obviamente este interés se resume en los importantes recursos en investigación que destinan determinados países y la cantidad de publicaciones por año (que superan las 100/year). No sólo interesa conocer el recurso y determinar la cantidad a capturar, sino también el ir desarrollando las tecnologías del caso para mejorar el stock y la producción sostenible, la adecuada selección de la captura (en peso, tamaño, edad) y el “limpiar” el medio ambiente en donde el recurso se desenvuelve (lagos, ríos, mar) de esta manera, el recurso (en este caso alimento dado que estoy hablando de peces) existirá, sino se extinguirá como ha sucedido en muchos ríos y lagunas por no tener autoridades capaces ni profesionales adecuados y por decir que hacen buenos estudios de impacto ambiental como para mal ejemplo se tiene el asfaltado de una carretera en la sierra norte de Perú en que las máquinas supultan con tierra los pozos (cochas) del río en donde habían peces nativos o la extraccón de arena de río…. y así dicen que hay estudio de impacto ambiental aprobado…


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El panorama de la energía mundial está en un completo cambio debido a pocos actores clave y estos son:

  • El medio ambiente.
  • El mercado.
  • La tecnología.

En el tema ambiental se procura que se den resultados del fuerte impulso que se tiene hacia sistemas de energía descarbonizados y una expansión cada vez mayor de las fuentes de energía renovables. De hecho eso tiene que ver con enfrentar intereses económicos y vencer paradigmas dado que al parecer no importa la salud del planeta si hay dinero de por medio. Bueno hay algo en contra, que la integración de las fuentes de energía renovable es un tema crítico, debido especialmente a lo impredecible y su naturaleza altamente variable. Numerosas técnicas se vienen estudiando ahora y algunas ya están lo bastante bien desarrolladas y medida del paso del tiempo, mejores técnicas se irán desarrollando.

Un mercado eléctrico con sistemas de energía eléctrica que cada vez se van a ir desmembrando por el hecho de entrar en cada parte generadores de fuentes renovables (concepto fundamental de la generación distribuida), pero en esto juego, hay aquí tambien muchos actores que tienen cada quien sus propios intereses y objetivos. No sólo ellos, también habrá y hay ya nuevos actores como son los de la industria de los vehículos eléctricos y las cuestiones de autonomía y eficiencia fijadas por autoridades locales y regionales (ya que ahora no se tendrá grandes centrales que abastecer a todo un país). Con el incremento de la población y mejora de su calidad de vida, la red eléctrica seguirá en una expansión horizontal no sólo en Europa sino en todo el mundo con más y más puntos de intercambio de energía, por lo tanto, se tiene a la vista un cambio en el paradigma de la gestión de centralizado a cada vez más decentralizado. Esto son las cosas del mercado.

Pues no quedado otra cosa que mejorar la tecnología, pues ahora perder o hacer mala gestión de la energía cuesta cada vez mas considerando que algunas cosas no la tenemos asegurada en reservas. Osea, que habrá un sistema eléctirco con más y más tecnología debido a las evoluciones en los campos de la computación y las telecomunicaciones, entre ellas: smart meters, sensores, controladores, dispositivos de comunicación, etc. Una gran cantidad de datos, cada vez mayor estará disponible para con ello lograr nuevas potenciales formas de gestión optimizada y por lo tanto, afianzar el concepto de smart grid con capacidades de computación no vistas hasta ahora y con niveles de perfomarce mucho mejores a lo visto hasta entrado este milenio.

Queda pues a los diversos actores de la sociedad, poner de su parte para que este mundo a pesar del crecmiento poblacional y su influencia en el medio ambiente, cuidar y preservar de la mejor manera la flora y fauna de la cual también somos parte. Y también a quienes buscan soluciones  o las financian a mejorar sus aportes.


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Hola lectores de mi blog, coloco en esta entrada dos archivos ppt (uno en español and the other in english) sobre la Evaluación de los Ecosistemas del Milenio. Resultado del estudio que hicieron muchos investigadores e instituciones sobre como vamos en el manejo de la biodiversidad y del cual como especie dominante sobre el planeta somos los responsables. Imagino un mundo apocalíptico en que los que tengan los medios harán granjas y sembios en sus territorios, casas o subterraneos para abastecerse de suficiente alimento; mientras que afuera la población pueda ser tan grande que simplemente no alcanzará o habrá una profunda diferencia entre sectores sociales, entre países y entre regiones de cada país. El agua puede llegar a ser tan preciada que no interesaría las guerras que se hagan con tal de dominar por no ahora el petróleo sino por el agua, ese mundo parece tan lejano pero puede estar tan cerca, porque aún muchas naciones del mundo no ha mejorado su cultura como para comprender la necesidad de que hagan un rol más humano en este nuestro única casa: el Planeta Tierra. Los que tengan dinero suficiente podrán irse a otra gran casa, quizpas la Luna o Marte, eso pronto se verá, los que acá nos quedemos o nuestra descendencia sino se culturiza seguiremos teniendo gobernantes incapaces y soluciones inadecuadas… el resultado final, será la extinción de la especie humana.

Van los archivos:

Version Spanish (Español): Evaluacion_de_los_ecosistemas_del_Milenio

Version English (Inglés): Millennium_Ecosystem_Assessment_Findings


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Los más importantes operadores (actores) de pérdida de la biodiversidad y cambios en los servicios de los ecosistemas son:

  • El cambio del hábitat.
    Tales como el cambio en el uso de la tierra, modificaciones físicas de ríos o extracción de agua desde ríos, pérdidas de arrecifes de coral y daños al mar debido a la pesca de arrastre.
    Se han hecho todos los cambios posibles en el uso de la tierra, de rios y del mar, pensando que recursos inagotables… numerosas especies se han extinguido y los climas locales han cambiando totalmente sin opción a retorno (tienen una entropía muy alta), por lo tanto, han fallado todos los criterios de evaluación de impacto ambiental, porque simplemente se desea fundamental de manera “blanca” una agresión al medio ambiente totalmente irreversible, ya que no serán las mismas condiciones de hábitat natural que se tenía.
  • Cambio climático.
    Es un hecho que el cambio ambiental se debe a una acción del ser humano por la emisión de gases de efecto invernadero, no hay ningún proceso natural que sustente o explique tal cambio. Es el crecimiento de la población a nivel mundial y sus hábitos de consumo, con unos países con mayor ingreso per-cápita que otros, el uso de las tierras para más y más cultivos pro alimentación y pro generación de energía más para la extracción de materiales primas que no son renovadas en la cantidad suficiente.
  • Especies alienígenas invasivas.
    Al cambiarse el medio ambiente de un zona determinada, esto permite el establecimiento de especies foraneas que depredan la flora y fauna local, cambiando todo el medio ambiente y llegando a repercutir en las comunidades o poblaciones aledañas. Esto llega a disminuir la existencia de materiales primas de especies que sirven para las actividades económicas o de alimento de la población.
  • Sobre explotación.Lo cual conlleva a un agotamiento de la capacidad de producción tanto del mar, lagos, rios como de la tierra. La producción en la tierra cada vez mas agresiva por medio de productos químicos que cambian toda la flora y fauna nativa que ha evolucionado por millares de años en tales medios locales. Esto por la necesidad de cultivos, tierras para el pastoreo o simplemente la extracción de madera. Lo mismo del mar, el agotamiento de las especies en unas zonas mas agotadas que en otras y que debido a ello y habiendo zonas con poca producción van hacia los mares ricos para depredar los recursos sin un consiguiente cuidado de mantener el stock necesario. Esto viene involucrado a una necesidad cada vez mas creciente de alimento para la población cada vez mayor. Esto del mar se ha tenido en algunos paises (pocos) la iniciativa d ehacer granjas de peces o otros seres de agua) pero involucra la introducción de especies alienigenas con el cambio en el entorno ambiental, algo que mas adelante será necesario porque tal parece que no se está llevando correctamente el manejo del medio ambiente mundial.
  • Polución.
    Cantidades grandes de contaminantes no pueden ser procesados naturalmente ni reabsorbidos por algun proceso artificial, por lo tanto, están en el medio ambiente, modificándolo. Cada vez hay menos vegetación y en paises en desarrollo cada vez se talan mas arboles, por lo tanto, climas extremos se viven ya en algunas ciudades con la consiguiente afección hacia la población y lo único que está haciendo es palear la situación con acciones mitigadores y no iendo al problema raíz del asunto, porque esto involucra grandes intereses de mercado y económicos y por lo tanto políticos, dado que la política es la forma más sutil de la economía.

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This is my presentation today (friday 11 January) in Course: Mathematics of Bioeconomy in Henri Poncaire Institute located in Paris – France.

Diapositiva1

Diapositiva3

Diapositiva2


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species_number_on_EarthSaber que tanto es lo que falta por conocer en la biodiversidad si que es cosa seria… la figura muestra el numero de especies conocidas y estimadas en el mundo. Es al menos una instantanea que representa mejor el estado de la biodiversidad. Esta instantanea es tambien afectada por la depredacion y extincion de especies producto de bla bla bla… muchos factores derivados de la actividad humana.

Por ejemplo en plantas, casi todas ya tienen un nombre cientifico. Pero no asi en los animales como insectos y mas pequenos.

Hago mencion de que son los seres vivos mas simples los que mas facilmente pueden adaptarse o mutar en un medio ambiente cambiante. Es mas dificil adaptarse o mutar a los seres vivos superiores, debido quizas a la complejidad biologica de sus organismos (muchas celulas o procesos que tienen que modificarse).

Quizas la tendencia no se ve en America Latina, pero por estos lares europeos, hay una tendencia a hacer que los proyectos (construcciones, etc( duren mucho tiempo y que sea poco el mantenimiento. En este sentido y mas aun en paises como el nuestro en constante crecimiento, se debe tener una mayor investigacion en determinar nuevas especies, saber como influyen o cual es su actividad en el naturaleza y no solo eso, sino ademas de estudiar sus procesos metabolicos, quimicos, hormonas y demas cosas que utilizan para saber con exactitud que aportan al medio ambiente de su entorno, que sustancias usan para protegerse, conseguir alimento, curarse o prevenir enfermedades. Es un gran reto y cuyos resultados serviran para elaborar mejores politicas.

Escrito en Paris.


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tendencia_biodiversityLa figura es una vision a futuro de lo que es la biodiversidad a nivel mundial.

Por ahora se ha comenzado a tener cuidado en preservarla, no solo para la conservacion del medio ambiente sino por los servicios que presta a la humanidad. Sin embargo, su depredacion continua y por ende, se ira reduciendo progresivamente hasta un cierto limite… mas ese limite a que debe responder.

Quizas el tope de la extincion de la biodiversidad actual sera en que solo habra especies que sirvan para el ser humano en sus diversos aspectos, como por ejemplo: sean estos para comida, recreacion, transporte, combustible, etc.

Pero como hemos visto en entradas anteriores, esto no asegura su preservacion ante los cambios en el medio ambiente producto del crecimiento humano… por lo tanto, hay mucha investigacion que se realiza desde aprox los 90s sobre el tema. Es necesario tambien que las universidades, instritutos y centros de investigacion de las zonas con mayor diversidad biologica como suele ser Centro America y Sud America puedan conocer mejor y cuantificar la biodiversidad existe en sus zonas. La Amazonia influye grandemente sobre el clima global, como vimos en un entrada anterior, la reduccion de las especies puede afectar grandemente a la biodiversidad, produciendo un efecto rapido cada vez mas notorio sobre la especie humana.

En cuanto a los que desarrollamos nuevas tecnologias o las implementamos, debemos tener en consideracion el entorno medioambiental (la biodiversidad) de nuestros proyectos, no solo en mantener la calidad del aire, agua y suelo, sino tambien de no influir en los procesos biologicos y ambientales, quizas la mejor forma es contribuir a acelerar tales procesos, de tal manera que la biodiversidad se recupere, algo que se deberia hacer en Africa o zonas similars, que se han creado zonas de proteccion en que la naturaleza sigue su curso, pero esto es de por hecho, no adecuado, ya que mas bien, se debe hacer algo para que la biodiversidad se incremente, esto significa recuperacion de bosuqes, plantas en proceso de extincion, lo mismo que en animales… el entorno medio ambiental tambien deberia tener una influencia humana para recuperar esos espacios antes depredados.


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diversity_enviromental_changesDe hecho que los monocultivos no sirven para enfrentar el cambio medioambiental en proceso actualmente (y del cual no hay marcha atras). Es logico ver en no solo la grandes plantaciones sino en los pequenas plantaciones hechas en las comunidades basadas principalmente en uno o pocos cultivos como lo suelen ser: maiz, papa, etc; en que en las epocas de no cultivo, la erosion es fuerte y poco a poco se va degenerando la calidad del suelo. Ante ello, es necesario y como se observa en la presente grafica que una mayor diversidad de especies, trae consigo una mayor capacidad de enfrentar los cambios medioambientales.

Esto debido a que entre ellas diversos mecanismos (algunos conocidos y otros no conocidos) operan de tal forma que una mayor adaptabilidad entre ellos se da como resultado. La biodiversidad tiene sus mecanismos de comunicacion quimicos y biologicos de adaptacion a cambios en el entorno ambiental. El trabajo en conjunto entre especies, por el principal fin de la vida, la sobrevivencia de las especies, es clara muestra de tal cooperacion; asi como tambien lo es, la adaptabilidad a las nuevas condiciones medioambientales, dado que hay especies que rapidamente se adaptan y otras que demoran, mas sin embargo, tienen una mejor perspectiva de adaptacion y sobreviviencia en un entorno de gran biodiversidad que sola.

Por lo tanto, es de cuidar las zonas aun vivas, o crear aquellas que contengan la mayor cantidad de biodiversidad posible. Y no solo ello, sino de cuantificarlo a fin de comprender como interactuan las diversas especies.

I wrote in Paris.


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ecosystem_functioning_relationshipsLa biomasa viva o biodiversidad se encuentra muy interelacionada, a tal punto que a mientras mayor diversidad, la cantidad de biomasa es por decir, se hace constante para un ambiente determinado. A medida que las especies van extinguiendose, llega a un punto tal en que decae exponencialmente (rapidamente). Mas a que se debe esto? Seria una pregunta interesante para biologos y ecologistas que tengan la cualidad de tener registrados cuantitativamente diversas especies vivas y no solo ser amantes de la naturaleza, por lo tanto, mi recomendacion es que se debe cuantificar toda la biodiversidad, sea local, regional o nacional. Si es local a nivel de escuelas, colegios, institutos de educacion superior, universidades, centros de investigacion, etc… de las muestras, se podria escalar mediante alguna tecnica de estadisitca inferencial para saber los valores macro.

Resulta que cuando hay diversidad de especies, entonces hay un equilibrio en toda la cadena alimenticia y en los sistemas de respaldo como es la proteccion ante el clima, enfermedades, etc. A medida que disminuye la biodiversidad, las especies tratan de adaptarse a la reduccion de la cantidad de especies, por lo tanto, recurren a un menor consumo de alimento o en todo caso a comportamiento de sobrevivencia que cada especie tiene codificado en su sistema nervioso, pero, si la reduccion de la cantidad de biodiversidad se hace cada vez mas pronunciada, las especies no tendran tiempo para adaptarse a esos cambios ni de adaptarse a encontrar nuevas formas de alimentarse o cambiar sus patrones de alimento, por lo tanto, la extincion se hace evidente y a medida que cada especie desaparece, esto acelera la extincion de otras.


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species_diversity_increases_biomassComo resultado del experimento BIODEPTH sobre la biodiversidad de especies se encontro que una diversidad de especies mientras mas lo es incrementa la produccion de biomasa de las plantas en las praderas. El porque se esta considerando praderas es que fue realizado en varios paises de Europa, y ya que estoy por aca, puedo ver que todo es plano (o gran parte del territorio). Esta estadistica se puede entender debido a que entre varias especies hay mucha interelacion, sea por medio de los quimicos que de una especie ayudan a otra en su conservacion, cura, auyentar parasitos o mosquitos, etc… asi como por parte de la conservacion de agua, fijacion de nitrogeno al suelo, ambiente para la vida de varias especies de animales, las cuales hacen interelacionar indirectamente los diversos quimicos y hormonas entre cultivos.

Por lo tanto, los monocultivos no son la solucion mejor ni para el pequeno agricultor ni para el grande, es mejor tener diversidad de especies… una puede ser la principal con mas area de cultivo, me refiero al cultivo que va a brindar el ingreso directo al agricultor, pero las divisiones, limites, areas intermedias, deberian tener una buena diversidad de otros culivos adecuamente seleccionados para que ayuden en la conservacion de las condiciones ideales de produccion, tales como plantas aromaticas, plantas fijadoras de nitrogeno, de proteccion contra el viento, mientras mas diversidad mejor… queda para investigacion la distribucion mas optima en cada forma de cultivo, sea esta por especie, area sembrada, clima, altura sobre el nivel del mar… mucho por investigar dado que cada lugar cuenta con un microclima en especifico (al menos lo es asi en Peru)


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crisis_diversity_globalHay tres tipos de perdida de la biodiversidad, la primera es la que se ha deducido de los registros fosiles y que se cuentan por varias en lo largo de la evolucion de la Tierra, estos pudieron ser causados por cambios atmosfericos, catastrofes astronomicas, ciclos terrestres influenciados por metano, etc… ya se tiene casi con buen detalle como ha sido la evolucion de la Tierra. El segundo tipo de perdida de la biodiversidad la tenemos de las extinciones conocidas, que pertenecen a un pasado reciente, en que el hombre pudo a bien comenzar a registrar tanto cualitativamente como cuantitativamente, mas aun ahora, muchas nuevas especies se identifican cada dia, y muchas especies tambien se han extinguido sin haber sido registradas; nuevas especies producto de la evolucion y de su facil adaptacion y modificacion a las nuevas condiciones ambientales tambien existen. La otra crisis de la biodiversidad es la que hay a futuro, producida por una poblacion mundial cada vez mas creciente y que necesita de mas recursos para su sobrevivencia (alimento, ropa, transporte, recreacion, etc).

Ante tal desenlace, se hace considerar que se debe tener cuidado en aplicar las nuevas tecnologias de tal manera que el cambio en el entorno ambiental sea el minimo necesario. Por lo que veo en el curso aca en IHP, se debe tener en cuenta un analisis minucioso de la biodiversidad para determinar que tanto se puede extraer recursos naturales o como se deben proteger para mantener un entorno ambiental rentable tanto para el ser humano. Los costos asociados al cambio en el medio ambiente son altos. De igual manera, urge la necesidad de que se desarrollen tecnologias cada vez mas rentables desde el punto de vista Dinero y de que sean Sostenibles Ambientalmente.

Queda pues un reto a cualquier investigador, ingeniero, proyectos o economista, en pensar cuanto es el costo medioambiental verdadero dado que las todas las especies se interacionan y no solo eso, sino que tambien estan interelacionados las diversas condiciones medioambientales.

i wrote in Paris – Francia


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anchoveta_harvest

Un buen manejo de los recursos naturales es lo correcto para mantener las especies en la cantidad que no represente un peligro de extinción y además, la economía relacionada con ellas debe ser rentable, dado que estas actividades económicas, brindan alimento o productos derivados otros de las especies hacia la población, generan trabajo y por lo tanto, es parte integrante de la economía local, regional o nacional.

El mar de Perú, es uno de los más ricos del planeta. La anchoveta es principalmente extraido para la producción de harina.

Los datos mostrados muestan la cantidad capturada de anchoveta en un rango de periodo desde enero del 2003 a agosto del 2012, cada mes esta enumerado por número (en el eje x).

Esto servirá para comprender mejor la dinámica de reproducción, predecir el stock y la cantidad de pescado aprox que escapa de los procesos de captura en cada periodo (periodo = a un mes).


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Los duendes de las estadísticas de WordPress.com prepararon un informe sobre el año 2012 de este blog.

Aquí hay un extracto:

19,000 people fit into the new Barclays Center to see Jay-Z perform. This blog was viewed about 120.000 times in 2012. If it were a concert at the Barclays Center, it would take about 6 sold-out performances for that many people to see it.

Haz click para ver el reporte completo.

Muchas gracias por sus visitas .

Jorge Mírez