Revista de la Sociedad Científica del Paraguay

Protection against to low doses exposure of ionizing radiation: An evolving paradigm. (An approximation to what and how much is a low dose)

Resumen El objetivo es abordar la protección contra las situaciones de exposición a la radiación ionizante a dosis bajas y su dilema aparentemente irresoluble: ¿deberían las personas estar protegidas contra las situaciones de exposición a la radiación a dosis bajas ?, o, a la inversa, ¿deberían estas situaciones de exposición ser ignoradas o incluso bienvenidas? Se describe el status actual de la protección radiológica para situaciones que involucren bajas dosis de radiación. El enfoque incluye: (i) un resumen de las respuestas científicas (principalmente de la radiobiología, la radioepidemiología y la radiopatología), así como de las recomendaciones y estándares de organismos internacionales; y (ii) una descripción del paradigma actual de protección radiológica que explora diversas interpretaciones, especialmente aquellas que han generado temor público de bajas dosis de radiación y sanciones injustificadas para la sociedad. Se presentan nuevos desarrollos sugeridos actualmente para resolver el dilema, haciendo especial hincapié en un consenso internacional que se haya logrado en el más alto nivel científico dentro del sistema de las Naciones Unidas, el Comité Científico de las Naciones Unidas para el Estudio de las Radiaciones Atómicas (UNSCEAR). El nuevo consenso distingue la atribución objetiva de los efectos en la salud a situaciones de exposición retrospectiva, versus la inferencia subjetiva del riesgo potencial de radiación de las situaciones de exposición prospectiva, y concluye que los incrementos en la incidencia de los efectos en la salud de las poblaciones no se pueden atribuir de manera confiable a situaciones de exposición a dosis bajas. Es así que la atribución objetiva de los efectos en la salud a las situaciones de exposición a dosis bajas (ya sean efectos negativos, positivos o neutros) cae fuera del alcance de las ciencias relevantes debido a las limitaciones epistemológicas. Para esas situaciones, la ciencia puede ayudar a proporcionar robustez para inferencias subjetivas de resultados probables, pero no para atribuir efectos. Se concluye que los estándares de protección de dosis bajas deben basarse en decisiones legislativas y reglamentarias en lugar de en modelos científicos de respuesta a la radiación. Un paradigma internacional evolutivo de protección radiológica, basado en el consenso de la ONU, podría proporcionar una base para resolver el enigma de las dosis bajas y apoyar esas decisiones. La responsabilidad recae en los legisladores y reguladores más que en los científicos. El momento parece estar maduro: para que (i) los legisladores utilicen el concepto legal bien establecido de “de minimis non curat lex” y excluyan de la ley las situaciones de exposición a dosis bajas que no puedan ser reguladas, y (ii) los reguladores utilicen el viejo concepto de “minimis non curat prætor” y eximan de las regulaciones las dosis derivadas de situaciones de exposición a dosis bajas que no justifiquen su control.

Abstract The objective is to address the issue of protecting against situations of exposure to ionizing radiation at low doses and its seemingly intractable dilemma: should people be protected against situations of radiation exposure at low doses?, or conversely, should these exposure situations be ignored or even welcomed? The current status of radiation protection is described for situations involving low radiation doses. The approach includes: (i) a summary of the scientific responses (mainly from radiobiology, radioepidemiology and radiopathology), as well as the recommendations and standards from international organizations; and (ii) a description of the current radiological protection paradigm that explores diverse interpretations, especially those that have generated public fear of low doses of radiation and unjustified sanctions for society. New developments currently suggested to solve the dilemma are presented, with special emphasis on an international consensus that has been achieved at the highest scientific level within the United Nations system, the United Nations Scientific Committee for the Study of Atomic Radiation (UNSCEAR). The new consensus distinguishes the objective attribution of health effects to situations of retrospective exposure, versus the subjective inference of the potential radiation risk of prospective situations of exposure, and concludes that the increases in the incidence of health effects of populations can not be reliably attributed to low doses exposure situations. Thus, the objective attribution of health effects to low doses exposure situations (whether negative, positive or neutral) falls outside the scope of the relevant sciences due to epistemological limitations. For those situations, science can help providing robustness for subjective inferences of likely outcomes but not for attributing effects. It is concluded that low dose protection standards should be based on legislative and regulatory decisions rather than on scientific models of radiation response. The evolving international paradigm of radiation protection, based on UN consensus, could provide a basis for solving the enigma of low doses and supporting those decisions. The responsibility rests with legislators and regulators rather than scientists. The moment seems to be ripe: for (i) legislators to use the well- established legal concept of "de minimis non curat lex" and to exclude from the law situations of exposure to low doses that can not be regulated, and (ii) regulators to use the old concept of "minimis non curat prætor" and and exempt from regulations the doses from low-dose exposure situations that do not justify their control.

About the slowing down of accelerated clocks II: relativistic proper time and physical unus mundus

Resumen La convergencia de la integral que da el tiempo propio en función del tiempo inercial, cuando la velocidad tiende a la velocidad de la luz lo suficientemente rápido mientras el tiempo inercial tiende al infinito, fue estudiada en 1985. Aquí se reconsidera este problema en el marco de la teoría restringida de la relatividad. Nada especial (además de la tasa de crecimiento hacia el infinito) parece caracterizar el comportamiento de la componente tangencial de los campos de 3- fuerza a lo largo de la trayectoria del reloj acelerado, en relación con la convergencia o divergencia de la integral que da el tiempo propio como función del tiempo inercial. Sin embargo, visto desde el punto de vista de la aceleración propia del reloj, aparece una diferencia físicamente significativa entre los dos casos lógicamente posibles. Uno está integrado por las historias de 3-aceleración propia tangenciales que dan un tiempo propio finito para un tiempo inercial infinito. El otro está integrado por las historias de 3-aceleraciones propias tangenciales que dan un tiempo propio infinito para un tiempo inercial infinito. En el primer caso aparece una singularidad en la 3-aceleracion propia para un valor finito de tiempo propio. En el segundo caso esa singularidad no aparece. Los resultados obtenidos se comparan, en el marco de la teoría de la relatividad general, con el la rela- ción entre el tiempo propio y el tiempo inercial durante la caída de una partícula hacia un agujero negro. Se enfatizan las consecuencias de estos resultados sobre la validez de un postulado que se encuentra en la base de la formulación original de la teoría de la relatividad, según el cual todos los observadores en el universo, con independencia de su estado de movimiento, deben estar de acuerdo sobre la ocurrencia de ciertos sucesos, tales como explosiones e implosiones, nacimientos y muer- tes.

Abstract The convergence of the integral that gives the proper time as a function of inertial time, when speed tends to the speed of light fast enough as inertial time tends to infinity, was studied in 1985. This problem is reconsidered here, in the framework of special relativity. Nothing special (besides the rate of growth towards infinity) seems to characterize the behavior of the tangent com- ponent of the fields of 3-force along the path of the accelerated clock, in relation with the conver- gence or divergence of the integral that gives proper time as function of inertial time. However, seen from the viewpoint of the proper acceleration of the clock, a physically meaningful difference appears between the tangential proper 3-acceleration histories that give a finite proper time for an infinite inertial time, and those tangential proper 3-acceleration histories that give an infinite proper time for an infinite inertial time: either a singularity in proper 3-acceleration for a finite value of proper time in one case, or its absence in the other case. The obtained results are compared, in the framework of general relativity theory, with the behavior of proper time relative to inertial time during the fall of a particle towards a black hole. The consequences of these results on the validity of a postulate that is at the base of the original formulation of the theory of relativity are empha- sized, according to which all observers in the universe, regardless of their state of movement, should be agree on the occurrence of certain events, such as explosions and implosions, births and deaths.

Interaction between physical and numerical modeling for the design of hydraulic works and validation of CFD simulations

Resumen Los modelos físicos constituyen una poderosa herramienta para el diseño y optimización de obras hidráulicas de gran envergadura y complejidad en lo referente a su implantación y funcionamiento. En la etapa de proyecto permite visualizar el funcionamiento de la futura obra ante las condiciones de diseño previstas, así como, otras más desfavorables para su estabilidad o buen funcionamiento, debido a que se controlan ciertos parámetros que hace posible modelar escenarios que en prototipo, tienen una probabilidad de ocurrencia muy pequeña, como una crecida máxima probable (CMP) o que directamente no deseamos que ocurra, como fallas o rotura de las obras. En la evaluación de obras ya construidas que presentan problemas de diseño o funcionamiento, nos ayuda a representar y analizar con mayor detalle, dichos problemas, para determinar la solución más conveniente, teniendo en cuenta que la intervención de obras en funcionamiento, es compleja e involucran a diversos factores que muchas veces escapan a lo netamente técnico. En la actualidad debido al avance de la tecnología, se tiene acceso a modelos numéricos de alta prestaciones, que nos permiten realizar los mismos análisis que en los modelos físicos, pero sin requerir de instalaciones físicas importantes. Debido a la complejidad de los fenómenos hidráulicos su representación numérica requiere formulaciones que deben ser validados con datos experimentales o de prototipo para tener resultados confiables y así poder combinar ambos modelos en búsqueda de soluciones optimizadas. El objetivo de este trabajo es demostrar la utilidad de un modelo físico para el diseño y optimización de una central hidrocombinada, y su utilización para la validación de las simulaciones CFD (computational fluiddynamics).

Abstract The physical models constitute a powerful tool for the design and optimization of complex hydraulic works on operation and implementation. In the project stage it allows to visualize the operation of the future work with the expected design conditions, and others more unfavorable conditions for it stability or good functioning, because we can controlled certain parameters that makes it possible to model scenarios that in prototype has a low probability of occurrence such as a probable maximum flood (PMF) or other that we don´t want to happen, such as damages or collapse of the structure. For the evaluations of existing works with design or functioning problems the physical models allow us to find optimized solutions. Currently due to the advancement of technology, we have access to high-performance numerical models, which allow us to perform the same analyzes as in physical models, but without large facilities. Due to the complexity of hydraulic phenomena, its numerical representation requires formulations that must be validated with experimental or prototypedata. The objective of this work is to demonstrate the utility of a physical model for the design and optimization of a hydro combined power plant, and its use for the validation of CFD simulations.

Danger of torrents for users of public roads and streets in cities of Paraguay

Resumen Los raudales/avenidas en el Paraguay causan a menudo grandes problemas en las calles de las ciudades, no solamente importantes daños materiales, si no también causan decesos humanos, arrastrando vehículos y personas. Esta alarmante situación, nos llevó a estudiarla, pero no sólo como un número estadístico más, si no a entender la física de los fenómenos hidrodinámicos del flujo que escurre por nuestras calles tras un raudal. Para ello se eligió parametrizar las velocidades y los niveles encontrados en las calles durante fenómenos reales, con precipitaciones comunes mediante el procesamiento de imágenes de filmaciones por LSPIV (Large Scale Particle Image Velocimetry) y complementando con simulaciones numéricas tridimensionales CFD (Computational Fluid Dinamic), y luego compararlos con estudios realizados por otros autores en laboratorios. Los resultados encontrados arrojaron valores de velocidades y niveles críticos para transeúntes y vehículos, confirmando el peligro que se presenta en la vía pública durante estos eventos.

Abstract The run of flow in flood watters in Paraguay often cause great problems in our streets, not only on materials, but also causing human deaths, dragging around vehicles and people. This situation is alarming, and led us to study it, but not just as a statistical number, but to understand the physics of the hydrodynamic phenomena of the flow that runs through our streets after a flood. To do this, it was chosen to parameterize the speeds and levels found in the streets during real events, with common rainfall, by processing images of filming by LSPIV (Large Scale Particle Image Velocimetry) and complementing with three-dimensional numerical simulations CFD (Computational Fluid Dinamic), and then compare them with studies done in laboratories. The results found showed values of speeds and critical levels for pedestrians and vehicles, confirming the danger that appears in our streets during these events.

Bottom sediments from Tapiracuai and Cuarepotí Brooks

Resumen Los sedimentos de fondo de los cuerpos de agua constituyen un reservorio para los cationes metálicos, moléculas y otros productos que a lo largo de lapsos, cortos o largos, pueden constituirse en contaminantes, con efectos deletéreos para la biota; el conocimiento de su contenido es pues muy importante. En este trabajo se investigan en los sedimentos de los arroyos Tapiracuai y Cuarepoti los tenores de elementos de la serie 3d que por la presencia/acción de electrones desapareados pueden originar reacciones de radicales libres, así como otros tales como el Cd y el Pb de conocida toxicidad. Los valores registrados son más bien bajos. En el examen de sus posibles efectos indeseables, se utilizan con fines de comparación y análisis, los diagramas multielementales (aracnogramas) referidos a los valores recomendados para la corteza superior así como a los valores guías de calidad de sedimentos. Los mismos indican la actual ausencia de riesgo potencial debido a tales elementos; señalan así mismo su utilidad para inferir expeditivamente, la existencia de niveles de efectos indeseables para la biota.

Abstract Bottom sediments of water bodies constitute a reservoir for metal cations, molecules and other products that, over a short or long period of time, can become pollutants, with deleterious effects for the biota; the knowledge of its content is therefore very important. In this work, in the sediments of Tapiracuai and Cuarepoti Brooks are investigated elements of the 3d seriesthat bythe presence / action of unpaired electrons can originate reactions of free radicals, as well as others such as Cd and Pb of known toxicity. Their registered values are rather low. In consideration of possible adverse effects were used for comparison and analysis, multielement diagrams (aracnogramas) referred to the recommended values for the upper crust as well as sediments quality guidelines values. They indicate the current lack of potential risk due to such elements; they also show its usefulness to infer expeditiously, the existence of levels of undesirable effects for the biota.

Streptococcus pneumoniae causative of invasive pneumococcal disease in adults. Paraguay (2013-2018)

Resumen Se describe la frecuencia de aislamientos de S. pneumoniae causante de enfermedad neumocócica invasiva (ENI) en adultos, la distribución de los serotipos y su sensibilidad antimicrobiana en Paraguay durante el periodo 2013-2018. Se trata de un estudio descriptivo observacional retrospectivo de corte transversal en el que se estudiaron un total de 269 cepas de S. pneumoniae aisladas en líquido cefalorraquídeo (LCR) (76/269), líquido pleural (174/269) y hemocultivo 19/269), provenientes de los diferentes centros centinelas y colaboradores de la vigilancia de meningitis y neumonías bacterianas en Paraguay durante el periodo 2013 a setiembre de 2018. Se halló que el 28.0% de los casos correspondieron a meningitis bacteriana aguda (MBA) (76/269), 65.0% a neumonías (174/269) y 7.0% a sepsis (19/269). Se observó una mayor frecuencia de casos en adultos mayores de 60 años en MBA 29.0%, en neumonías 46.0% y en sepsis 42.0%. Los serotipos más frecuentes fueron el 3 con 13.0% (34/269), el 19A 10.0% (26/269), el 14 con 5.0% (12/269), el 12F con 4.0% (11/269) y los NT con 6.0% (16/269). Se encontraron 43/269 (15.0%) serotipos incluidos en la PCV10, 118/269 (44.0%) incluidos en la PCV13 y 165/269 (61.0%) incluidos en la PCV23. En los casos de meningitis se detectaron 20 aislamientos de S. pneumoniae resistentes a penicilina (38.5%). Se concluye que es necesaria una vigilancia epidemiológica continua para evaluar la carga de enfermedad y medir la efectividad de la vacuna en esta población para comprender la plena magnitud de la ENI en Paraguay, incluyendo su impacto económico, y definir estrategias eficaces para prevenirla.

Abstract Aim. Describe the frequency of S. pneumoniae isolates that cause invasive pneumococcal disease (ENI) in adults, the distribution of serotypes and their antimicrobial sensitivity in Paraguay during the period 2013-2018. The approach conforms a cross-sectional retrospective observational descriptive study in which a total of 269 strains of S. pneumoniae isolated in cerebrospinal fluid (CSF) (76/269), pleural fluid (174/269) and blood culture 19/269) were studied. the different sentinel centers and collaborators of the surveillance of bacterial meningitis and pneumonias in Paraguay during the period 2013 to September 2018. It was found that 28.0% of the cases corresponded to acute bacterial meningitis (MBA) (76/269), 65.0% to pneumonias (174/269) and 7.0% to sepsis (19/269). A higher frequency of cases was observed in adults over 60 years of age in MBA 29.0%, in pneumonia 46.0% and in sepsis 42.0%. The most frequent serotypes were 3 with 13.0% (34/269), 19A 10.0% (26/269), 14 with 5.0% (12/269), 12F with 4.0% (11/269) and NT with 6.0% (16/269). We found 43/269 (15.0%) serotypes included in PCV10, 118/269 (44.0%) included in PCV13 and 165/269 (61.0%) included in PCV23. In the cases of meningitis, they were detected 20 isolates of S. pneumoniae resistant to penicillin (38.5%). It can be conclude that continuous epidemiological surveillance is needed to assess the burden of disease and measure the impact of the vaccine in this population to understand the full magnitude of the ENI in Paraguay, including its economic impact, and define effective strategies to prevent it.

Population study of Gonopterodendron sarmientoi (Palo Santo), Departments of Presidente Hayes and Boquerón, Paraguay

Resumen La investigación estuvo referida a un estudio poblacional pionero a nivel país sobre Gonopterodendron sarmientoi (palo santo) realizado en la Estancia Santa Herminia S.R.L., Fortín General Díaz, Departamentos de Presidente Hayes y Boquerón, Región Occidental, Paraguay, coordenadas 23° 37’17,98’’ S y 60° 42’31,09’’ W. Metodológicamente se ha partido de la instalación de un conglomerado de tres unidades de parcelas de muestreos, de 500 x 20 m (1 hectárea), divididas en 25 sub-parcelas y totalizando 75 sub-parcelas bajo análisis. El objetivo fue estudiar la población de Gonopterodendron sarmientoi en un bosque xerófito de la ecorregión Chaco Seco, en las condiciones de sitio. La hipótesis planteada señaló que la población de palo santo presenta una distribución continua tanto en su estructura vertical como diamétrica. Se realizó la medición y observación de todos los individuos ≥ a 5 cm de diámetro a la altura del pecho (DAP). Para la caracterización del bosque fueron medidos todos los individuos de las demás especies con DAP ≥ 10 cm en 1 hectárea, considerando como variables cuantitativas: el número de individuos, la altura total y el DAP; como variables cualitativas: el estado sanitario y la fenología. Se registraron 376 individuos/ha, con 19 especies, 19 géneros y 13 familias botánicas. En su estructura vertical, el bosque presentó una altura máxima de 22,60 m, con tres estratos diferenciados; el inferior (≤11,32 m), considerado el más importante con 351 individuos/ha, el medio (11,32 m - 17 m) con 23 individuos/ha, y el superior (17 - 22,60 m) con 2 individuos/ha. El estudio poblacional de Gonopterodendron sarmientoi presentó una abundancia absoluta de 59 individuos/3 ha, que equivale a un promedio de 19,66 individuos/ha, y se demostró alta variabilidad en la cantidad de árboles/ha, aun cuando se infiere, con 95 % de confianza; la cantidad promedio poblacional se encuentra en un rango comprendido entre 5,87 y 33,45 individuos/ha. La dominancia de la especie en estudio presentó un promedio de 1,2347 m2/ha; con relación a ladistribución de los individuos por clase diamétrica; la mayor cantidad se concentran en las clases de 05 - 9,9 cm y 10 - 19,9 cm con 5 individuos/ha, y la menor cantidad en la clase 20 - 29,9 cm con 2,66 individuos/ha. En la estructura vertical se ha registrado como mayor altura 25,59 m; en el estrato inferior se ha registrado la presencia de 44 individuos/3 ha, en el estrato medio 11 individuos/3 ha y en el estrato superior4individuos/3ha;elvolumentotaldelapoblacióndeGonopterodendronsarmientoifue de 13,41 m3r/ha. Se espera que estos datoscontribuyan con los esfuerzos de conservación y uso sostenible de la especie a nivel país y de la región.

Abstract The investigation was referred to a pioneer population study at country level Gonopterodendron sarmientoi (Palo Santo) realized at the Estancia Santa Herminia S.R.L. Fortin General Diaz, Department of Presidente Hayes and Boquerón, Region Occidental, Paraguay, 23° 37’17,98’’ S and 60° 42’31,09’’ W. Methodologically was started from a conglomerated installation of three sample plots units, (500 x 20m) divided into 25 sub-plots with a total of 75 sub- plots. The objective has been the study of Gonopterodendron sarmientoi population in a xerófito forest of Dry Chaco ecoregion, in site conditions of the study area. The hypothesis is that the population of Gonopterodendron sarmientoi presents a continuous distribution in its vertical structure and diametric. The study consisted of measurement and observation of all individuals of the specie ≥ 5 cm in diameter at breast height (DAP). For characterization of the forest study they were measured all individuals of other species with DAP ≥ 10 cm in 1 ha, considering as quantitative variables: the number of individuals, the total height and the DAP; and qualitative variables: the health status and phenology. They registered 376 individuals/ha, with 19 species, 19 generaand13botanicalfamilies.Initsverticalstructure, the forest presente damaximum height of 22.60 m, with three distinct layers; the lower (≤11.32 m), considered the most important 351 individuals/ha, the average (11.32 m - 17 m) with 23 individuals/ha and the higher (17 - 22.60 m) with 2 individuals/ha. The Gonopterodendron sarmientoi population study had presented an absolute abundance of 59 individuals/3 ha, equivalent to an average of 19.66 individuals/ha, and had demonstrated high variability in the trees number/ha, even when it refers with 95% of confidence; the average population amount is in a range between 5.87 and 33.45 individuals/ha. The dominance of the species under study presents an average of 1.2347 m2/ha; regarding to the distribution of individuals by diameter class; the biggest quantity is concentrated in the classes of 05 to 9.9 cm and 10 to 19.9 cm 5 individuals/ha, and the fewest in the class from 20 to 29.9 cm with 2,66 individuals/ha. In the vertical structure it has been registered as a greater height 25,59 m; in the lower layer is registered the presence of 44 individuals/ 3 ha, in the middle stratum 11 individuals/3 ha and the upper layer 4 individuals/3 ha; the total volume of Gonopterodendron sarmientoi population, is 13,41m3 ha. It is hoped that these data will contribute to the conservation and sustainable use efforts of the species at the country and regional levels