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Archivo para la categoría de Foro CPI

Artículos escritos en el foro, por uno o varios autores, que se han ganado un puesto en el blog por su calidad o utilidad (normalmente ambas).

24 de septiembre de 2007

 Consultorio CPI: Astronautas a la intemperie

Dani nos pregunta:

Hola, me gusta mucho vuestro blog, con vuestro permiso lo he enlazado al mío, quería preguntar sobre las consecuencias sobre las personas del vacío, nuestra fuente de información sobre este tema son las pinículas sci-fi, pero claro, cada una da una versión distinta del tema. Por ejemplo en Atmósfera Cero a la gente le explota la cabeza, ¿por qué? ¿no deberían explotarles los pulmones?, en Desafío Total también les sucede algo extraño en la cabeza aunque no recuerdo si les llega a estallar o no y se les salen los ojos, finalmente en Horizonte Final uno de los astronautas también sale al espacio y sufre secuelas menos aparatosas aunque bastante graves, esta ultima casi parece la mas realista, pero no estoy seguro.

Creo que adquirir este conocimiento cumple perfectamente con el titulo de vuestra página, aunque quien sabe, quizás consiga terminar el rayo de vacío que estoy construyendo :D .

Saludos

En efecto, Dani, no es recomendable en absoluto salir en pelotas al Espacio (a no ser que se haga para tirarse un pedo y darnos un artículo :) )

Añadiendo a tu lista de películas, en una de James Bond meten a un tipo en una cámara de vacío y hacen bajar la presión hasta que el pobre estalla. En el otro lado del marcador de errores, Isaac Asimov, el gran Isaac Asimov, contaba en una de sus novelas de Lucky Starr, el Ranger del Espacio (gran serie de novelas) cómo era posible quitarse el casco de astronauta en Marte, durante unos segundos. Creo que una vez más gana Asimov.

Los peligros en el Espacio no son demasiados, pero son suficientes para no intentarlo en casa :) :

A)La exposición a la radiación. Si el astronauta sale y le está dando el sol de lleno, recibirá una buena dosis de rayos ultravioleta, X y gamma, a cual más dañino. En unos pocos segundos es difícil que sufra daños permanentes, sin embargo. La radiación es uno de los problemas gordos para las misiones tripuladas a Marte, en las que como mínimo los astronautas estarán un par de años sufriendo protonazos solares.

B) El frío. El Espacio está frío, y mucho. Si consiguiéramos estar perfectamente aislados del Sol y otras estrellas, la temperatura estará muy cerca de los 3 Kelvin, es decir, unos 270 grados centígrados bajo cero. Eso es mucho frío. Sin embargo, para un astronauta no significa la congelación inmediata, porque lo que te mata por congelación no es el frío que hace fuera sino el calor que tú pierdes. Y en el Espacio sólo hay una manera de perder calor: por radiación. Todo cuerpo a una temperatura por encima del cero absoluto emite fotones. Los fotones los asociamos a la luz, pero si un fotón tiene menos energía dejaremos de verlo. Los fotones que emitimos por radiación están en la banda del infrarrojo. El caso es que en la Tierra, si sales desnudo a la calle en un día invernal estarás perdiendo calor de tres formas distintas: por radiación, por conducción (el aire frío te quita calor “por contacto) (véase comentario de Omalaled) y por convección (el aire que calientas se va hacia arriba y llega aire frío a sustituirlo, que te enfría más). En el Espacio sólo uno de esos mecanismos está en funcionamiento. Además, el vacío es un gran aislante térmico, como bien saben los fabricantes de termos y de ventanas dobles con rotura del puente térmico. Es obvio que tarde o temprano (más tarde que temprano) la temperatura del astronauta bajará por debajo del umbral de la vida, pero antes de que eso ocurra se habrá muerto de otras cosas.

C) La ausencia de presión. Aquí llega lo duro. Si nos bajan la presión a cero, moriremos rápidamente. Rápidamente son un par de minutos, y la causa de la muerte será, sorprendentemente, la asfixia. Al bajar la presión a cero pasan varias cosas:

1.- El aire que tengamos en los pulmones saldrá disparado por nuestra boca. Si cometemos el error de contener la respiración nos causaremos daños en los delicadísimos tejidos pulmonares. Aunque no lleguen a explotar, los pulmones sufrirán desgarros. Todo buceador sabe que no debe contener la respiración mientras sube hacia la superficie. Pues esto es lo mismo, pero menos grave. La sobrepresión del aire en nuestros pulmones comparada con la del vacío (que es de una atmósfera) es la misma que la que tiene un buceador a diez metros de profundidad comparado con la superficie. Un buceador que ascienda desde doce metros (nada poco habitual, creo yo) conteniendo la respiración sufrirá más daños pulmonares que un astronauta lanzado al Espacio, si ninguno de los dos expulsa el aire de sus pulmones. No prueben ninguna de las dos, estimados lectores.

2.- La sangre NO hierve. Sí, todo líquido lanzado al Espacio hierve, pero la sangre está metida dentro de las arterias y venas y a una presión que oscila entre los 75 y los 120 mmHg (milímetros de mercurio: una atmósfera son 760 mmHg) por encima de la presión normal de una atmósfera (véase comentario de Ñita). A esa presión, la temperatura de ebullición del agua está en 46ºC, muy por encima de la que pueda alcanzar nuestro cuerpo (unos 37ºC), por lo que no habrá ebullición. Sí que herviría, por ejemplo, la saliva que tuviésemos en nuestra lengua o la lágrima que recubre nuestras córneas. Pero herviría a 37ºC, que es la temperatura a la que estaban. No nos quemarían al hervir.

3.- Los oídos nos harán ¡pop!. Si tenemos las trompas de Eustaquio taponadas podemos sufrir un desgarro del tímpano (desgarro que sería hacia fuera, no hacia dentro).

4.- El cuerpo NO explota. Sí es cierto que los gases internos se expanden y los líquidos perfunden los tejidos (edemas), pero nuestra piel es muy resistente a la tensión. Nos inflaríamos, pero no reventaríamos. Durante un vuelo en globo aerostático hasta las capas superiores de la atmósfera para batir el récord mundial de salto en paracaídas, a Joe Kittinger se le estropeó el sistema de presurización de su guante derecho. La mano se le hinchó hasta alcanzar más o menos el doble de su volumen (a 31000 metros la presión es una minúscula fracción de la que hay a nivel de tierra, y podríamos decir que sufrió una exposición de su mano al vacío), pero no reventó. Un par de horas después de su aterrizaje, la mano estaba perfecta de nuevo. En el centro espacial Johnson, en 1965, mientras se probaba la resistencia de los trajes al vacío, un empleado de la NASA se quedó encerrado en la cámara de vacío. La presión llegó a bajar hasta 1 psi (libra por pulgada cuadrada, más o menos seis centésimas de atmósfera). El accidentado perdió el conocimiento en unos 15 segundos, y recuerda que lo último que notó fue cómo la saliva hervía en su boca. A los 20 segundos se comenzó a subir de nuevo la presión de la cámara y el accidentado recuperó espontáneamente la consciencia. No le quedaron secuelas.


Salto desde 31.300 metros. Ahí es nada

El salto pueden verlo en este vídeo musical que nos apunta TheOm3ga (¡gracias!). Impresionante:


5.- Al bajar la presión, los gases disueltos en la sangre dejarán de estarlo, pues la solubilidad de un gas en un líquido aumenta con la presión. Esos gases formarán burbujas que pueden causarnos una trombosis, y también causarán mucho dolor en las articulaciones. Los buceadores también conocen a fondo este efecto. Sin embargo, tarda algo más en ocurrir de lo que tardaríamos en perder el conocimiento por falta de oxígeno.

Así que si lanzas un astronauta desnudo al Espacio y lo recuperas antes de un minuto, muy probablemente no le pasará nada irreversible. El principal problema al que se enfrenta es la falta de oxígeno en el cerebro (anoxia).

Como siempre que me interno por terra incognita, ruego ayuda para correcciones/ampliaciones de nuestros amigos buceadores y médicos. Gracias por adelantado.

Nota: Justo antes de darle al botón de publicar encuentro que Sergio ya ha tratado este mismo tema de forma magistral en su estupendo blog. Además, las fuentes de información que hemos usado son parecidas. Dígolo por si les interesa ver otro enfoque del mismo tema.

Nota 2: Como bien me recuerdan en los comentarios, también se habló del tema en el Foro CPI.

Nota 3: ¡Menea esta entrada si te apetece!

Para saber más:

1.- Temperatura en el Espacio , de la NASA.

2.- Perdiendo calor en el Espacio y Transmisión de calor, del imprescindible Malaciencia.

3.- Vacío exterior, en la Wikipedia.

4.- Exploding body in vacuum .

5.- A human body in a vacuum , de la NASA, con las historias sobre las despresurizaciones.

6.- Human exposure to vacuum .

Categorías: Física, Medicina, Consultorio CPI, Astronomía, Leyendas urbanas, Patadas a la ciencia, Foro CPI, Ciencia | Hay 68 comentarios »

26 de junio de 2007

 Mentos, Cocacola y el método científico

Antes de empezar, hay que decir que la mayor parte del mérito de esta entrada es de chemist, forero CPI de los veteranos, quien no sólo localizó la fuente primaria, sino que me hizo el favor de conseguirla y mandármela. Pipistrellum colaboró enviando el vídeo a cámara lenta de los Mentos. Muchas gracias a ambos.

Una de nuestras pequeñas obsesiones en CPI son las reacciones que se producen entre los caramelos Mentos y la Cocacola, como bien saben nuestros lectores más veteranos. Desde aquella entrada inicial de Patxi, que nos encantó a todos, hasta el dominó mentos, pasando por las coreografías más espumosas, la reacción de los caramelos con el refresco siempre nos ha llamado la atención.

Para ponernos en antecedentes, veamos un vídeo a cámara lenta que supuestamente es un anuncio de los Mentos (lo parece, pero no lo he podido comprobar). No presta tanto detalle a la generación de burbujas como me gustaría, pero está bien:


Géyser de Mentos a cámara lenta - Más vídeos en Metacafé


Pues bien. Hoy volvemos a retomar el asunto, pero desde una perspectiva científica. ¿Qué ocurre realmente cuando dejamos caer un caramelillo de estos en una cocacola? Hoy veremos un ejemplo de cómo funciona el método científico. Recordemos qué es eso del método científico, a grandes brochazos:

1) Se observa un fenómeno o un conjunto de fenómenos en la naturaleza y se sospecha que pueden deberse a un ley común
2) Se plantea una hipótesis, basada en esta ley, sobre lo que pasará al hacer un experimento
3) Se hace el experimento tal y como se planeó y se comparan los resultados con las predicciones

Si los resultados del experimento coinciden con los predichos, vamos por buen camino. Si no, hay que ver si el experimento se ha hecho bien. Y si se ha hecho bien, entonces nuestra hipótesis, por mucho que nos gustara, hay que tirarla a la basura y buscar otra.

En un artículo publicado en el Journal of Chemical Education, un grupo de profesores de química cuenta que propuso a los alumnos enfocar el tema de los mentos y la cocacola desde la perspectiva del laboratorio, con gran alegría de los estudiantes. Prmero, observaron el fenómeno. Se anotaron unos cuantos datos, como la temperatura, la cantidad de cocacola que quedaba dentro de la botella, la altura de la columna de espuma… También se observó cómo quedaban los Mentos tras la reacción, cosa importante para los experimentos que se plantearon luego. Se pasaba a la fase 2: ¿Qué puede provocar ese surtidor de espuma al poner en contacto los Mentos y la Cocacola? Los estudiantes se reunieron en grupos y propusieron lo siguiente (hicieron sus hipótesis):

Uno de los compuestos de los mentos reacciona con el anhídrido carbónico (CO2) del agua.

Hay algún tipo de reacción entre la cubierta exterior de los Mentos y la Cocacola.

La cocacola sale de la botella al añadir los mentos porque una reacción entre ambos provoca la liberación de gas

Algo en el recubrimiento de los Mentos provoca una reacción con la cocacola light que libera CO2.

Los ingredientes del recubrimiento de los Mentos reaccionan frmando burbujas y aumentando la presión, lo que provoca que la cocacola salga disparada de la botella.

De alguna manera, los Mentos extraen CO2 de la Cocacola

La cubierta de lso Mentos reacciona con el ácido fosfórico de la Cocacola, haciendo que el CO2 se libere rápidamente.

Como ven, son hipótesis de infantería, entre las que se ven algunas que hablan específicamente de la cubierta de los Mentos, pues al mirar cómo quedaban se podía observar que la cubierta estaba parcialmente disuelta.

Se les dijo a lops grupos que entre todos debían conseguir una hipótesis común. Finalmente, la clase se puso de acuerdo en que la hipótesis que explicaba los que acababan de ver era la siguiente:

Hay una reacción física o química entre la cubierta de los Mentos y algún componente de la Cocacola Light, y esta interacción causa la rápida liberación del CO2 de la Cocacola.

Una vez planteada la hipótesis, hay que hacer experimentos que puedan falsarla, esto es, demostrar que es falsa. Hay que poner a prueba nuestra hipótesis y ver si resiste la prueba del experimento. Si ya en teoría nada de lo que podamos hacer puede demostrar que la hipótesis es falsa, no merece la pena ponerse a experimentar (ejemplo: unos pequeños unicornios hacen salir las burbujas de la cocacola, pero los unicornios son invisibles si se les intenta observar con microscopio).

Se propuso una batería de experimentos para poner a prueba todas las afirmaciones de la hipótesis:

Se tirarán cantidades iguales de caramelos Mentos en:

– Cocacola Light
– Cocacola Light sin cafeína (para ver si el componente crucial es la cafeína).
– Cocacola normal (Para ver si algún ingrediente específico de la Cocacola Light es crucial).
– Cocacola Light sin gas (para ver si el CO2 es crucial).
– Agua con gas (para ver si con sólo el gas basta o es necesario algo más).
– Agua destilada (para ver si es sólo el agua lo necesario)

Además de los caramelos mentos, se harán pruebas con:

– Mentos sin azúcar (probamos si el azúcar es crucial)
– Mentos de frutas (para ver si la menta es crucial)
– Mentos sin su cubierta (para ver si la cubierta influye)
– Una piedra del tamaño y peso aproximado de un caramelo Mentos (para ver si es la caída y posterior salpicadura lo que saca el gas de la Cocacola)

Como ven, unos experimentos bien pensados para poder distinguir con precisión, dentro de lo posible, qué influye y qué no. Se dice muchas veces que en Ciencia lo difícil no es encontrar las respuestas, sino saber qué preguntas hacer. Los experimentos se diseñaron con habilidad, dentro de los escasos medios disponibles, para poder discernir qué está pasando. Hay muchos experimentos cuyo resultado parece obvio a priori (por ejemplo, tirar la piedra al agua). Aún así, hay que hacerlos: no sólo nos servirán para mejorar la habilidad experimental y buscar posibles fuentes de error. A veces, sólo a veces, nos llevaremos sorpresas.

Los chicos se lo pasaron bien haciendo experimentos, por lo que se puede deducir de las fotos (el detalle de las gafas de protección para trabajar con la peligrosísima Cocacola es gracioso, pero es bueno acostumbrarse a utilizar algunas medidas de seguridad aunque en ese momento no sean estrictamente necesarias):

Y ¿cuáles fueron los resultados?

¿Les parece que de estos resultados podemos llegar a algo? Sí, aunque nos falten medios para averiguarlo todo. Así que, con los datos de los experimentos, la hipótesis queda confirmada. Siendo una hipótesis tan general, aún no sabemos con este experimento qué es exactamente lo que pasa, pero estamos más cerca y, sobre todo, podemos decir por qué estamos más cerca.

Los Mythbusters hicieron un programa sobre esto, y fueron añadiendo uno a uno los ingredientes de los Mentos a la cocacola, para ver cuál la hacía saltar. Al final, es una combinación de factores. Básicamente, la disolución de los componentes de la corteza en la Cocacola hace disminuir rápidamente la solubilidad del CO2 en ésta, por lo que se produce una rápida liberación del gas. Si la Cocacola tiene azúcar, esta reacción es más lenta. Influye el que la corteza de los caramelos sea rugosa, por ejemplo, cosa que no se podía verificar utilizando los ingredientes “en bruto”. En el artículo que enlazo al final se cuentan muchas cosas interesantes, como por ejemplo que la sal de mesa es aún más eficaz que los mentos para conseguir este “efecto fuente”.

Así funciona la ciencia, muy a grandes rasgos. Para poder hacer una afirmación hace falta haber hecho los deberes antes. Y a veces los deberes son divertidos y todo :)

Para saber más:

1.- Mentos and the Scientific Method: A Sweet Combination . El artículo original (sólo el resumen, pues el artículo completo es de pago).

2.- Entrevista con los Mythbusters donde hablan de los experimentos con los Mentos que hicieron en uno de sus programas (aquí hay un vídeo que muestra el primer minuto de ese programa. Si algún lector localiza/fabrica el vídeo enlazable, se lo agradeceré mucho). Actualización: JLPino nos deja en su comentario un enlace al vídeo completo (para descargar de Megaupload). ¡Muchas gracias!

Categorías: Física, Química, Vídeo, Ciencia en casa, Foro CPI, Ciencia | Hay 44 comentarios »

15 de junio de 2007

 Matt en Madrid: Reflexiones

Estimados lectores:

Una vez que se ha pasado la euforia, con más calma, hagamos un repasillo de la visita de Matt a Madrid.

El titular con el que todos nos sentimos identificados creo que puede ser Estuvo de puta madre. No suelo soltar tacos, lo saben, pero es que de verdad lo estuvo.

Los CPIeros comenzamos la tarde a la madrileña, brindando con cañitas (algunos mosto, otros cocacola) y comiéndonos unos espectaculares bocatas de calamares. Tras una comida así, cualquier actividad posterior parece aún más divertida.

Matt llegó un poco antes de las tres a la Plaza Mayor. Había ya bastante gente rondando, y fue reconocido inmediatamente. Ya entonces, antes de que diese comienzo oficialmente la reunión, había más gente que en muchas otras ciudades. La cosa prometía.

Lo de los formularios tardó unos tres cuartos de hora. La verdad es que siendo tantos como éramos me pareció poco. Matt y Melissa, la “productora ejecutiva” de los viajes y su novia, estaban a medio camino entre encantados y asustados. Llegaron a temer que se acabasen las pulseras o los formularios.

Y luego, los bailes. Cuatro. Dos estándar, de infantería, y dos a lo Braveheart, divertidísimos :) Habrá que esperar un año para verlo todo junto, pero tengan por seguro que no nos olvidaremos, y que aquí estaremos para contárselo dentro de 371 372 días.

Hay miles de fotos y muchísimos vídeos de lo que allí ocurrió. Les pongo algunos de mis favoritos:

El baile desde dentro: espectacular. El vídeo lo sacó Enrique, y lo he tomado de su pagina (¡gracias!):


Click To Play

Dereckli (¡gracias!) sacó una de las tomas Braveheart desde dentro. Matt comentaba después que los aullidos de doscientas personas viniendo a toda velocidad hacia ti son suficientes para hacerte saltar la adrenalina. Viendo estas imágenes se entiende perfectamente:



Matt bailando: Toma Braveheart (inside)

Perroverd (¡gracias!) obtuvo la misma toma desde fuera. Impresionante riada:


Y otra de Reichel10 (¡gracias!), con sonido. Les recuerdo a las almas sensibles que no hubo muertos ni heridos, a pesar de lo que van a ver ;) :


Los de Interneox (de izquierda a derecha: Raquel, María, Néstor y Javier) bailaron à la Matt, como no podía ser de otra manera. Ya comenzaron un programa de esa manera, recuerden, cuando hablaron de Matt y del desafío CPI. Interneox se apunta a un bombardeo, me encanta:


Click To Play

El evento fue inmortalizado por las cámaras de Telemadrid. esKudo.es hizo un enorme trabajo pasando el vídeo a mil formatos distintos. Muchísimas gracias. Otra gente también las ha subido. Gracias por el esfuerzo.



Imágenes de Telemadrid subidas por esKudo.es (¡Gracias!)

En Interneox aún no han emitido el programa que habla de Matt, pero lo incorporaré en esta entrada en cuanto lo tenga (el 28 de junio lo emiten), en este huequito:

|
|
v

Actualización. Aquí lo tienen:


Ví­deo Interneox - 116 (28/06/07) - ZappInternet
El reportaje de Matt comienza en el minuto 7:05

Tras el baile, las fotos y bailes de Matt con todo el mundo y las entrevistas que le hicieron a Matt los de El Mundo, Interneox y Telemadrid, nos fuimos unos cuantos CPIeros con Matt y Melissa a mostrarles el maravilloso mundo de las tapas. Estuvimos toda la tarde de charla con ellos, mientras devoraban choricillos, tortillas y demás delicatessen. Matt nos regaló unos chicles de la marca que le patrocina (muy propio :) ), y les acabamos acompañando a ver el Palacio Real, antes de despedirnos. Al día siguiente tenían París, luego Bruselas, luego Colonia, luego Munich… Les quedaban 15 países sólo en junio.

Fue un dia estupendo. Charlando con ellos se nos pasó la tarde, que disfruté muchísimo. Qué pareja tan estupenda. Ojalá que tras esta megaaventura les salgan nuevos retos. Ahí estaremos para verlo, por si acaso podemos “desafiarles” y hacerlo también entre todos, jiji.

Sin ánimo de comparar ;) , algunos de los bailes de Matt por nuestros alrededores no llegaron a la masiva afluencia de Madrid (gracias, David, por los enlaces):



Lisboa



París (Muy buen montaje)



Dublín



Bruselas (El baile empieza en el 1:20)

Bueno, no vamos a vernos el vídeo entero de Matt a cachitos ;) Cuando Matt pasa por un sitio aparecen unos cuantos vídeos en Youtube al día siguiente. Seguro que se puede seguir su viaje por Youtube, pero yo me esperaré. El montaje final va a estar realmente bien, estoy convencido.

¿Y qué más puedo decir? Que son ustedes los mejores, estimados lectores. Fue un día estupendo, de disfrutar y hacer el cabra. El buen rollo entre todos los asistentes fue genial. Personalmente, me hizo muchísima ilusión poder estrechar la mano a Matt, después de tanto tiempo esperando su llegada.

Aprovecho la ocasión para escribir unas líneas que sé que recordaré entre lágrimas cuando lleve 48 horas sin dormir, pero que me hace mucha ilusión escribir:


Queda oficialmente inaugurado el DESAFÍO CPI 2.0

¿Se quedaron sin poder participar en el desafío CPI 1.0? ¿Disfrutaron como enanos viéndonos y viéndose hacer el cabra por esos lugares de acullá? ¡A partir de ahora y hasta el final del verano, manden sus vídeos danzando por el mundo! ¡Entre todos podemos hacer algo muy grande! ¡Venzan su vergüenza y márquense unos pasos de baile en el extranjero! ¡Queremos coreografías, bailes en sitios bonitos, bailes acrobáticos, bailes de todo tipo! ¡Basta ya de frases entre signos de admiración!

Matt tiene algún problema de cesión de derechos de imagen con Cadbury ;) , pero Melissa ya ha confirmado que ella misma participará, probablemente desde los USA, en el desafío 2 :) ¡Esto promete!

He estado aprendiendo por mi cuenta a manejar un nuevo editor de vídeo que me permitirá, o eso espero, poder encajar más vídeos que la vez anterior sin que quede un Desafío de 2 horas, que no es plan. En cualquier caso, sé que puedo contar con la inestimable e irremplazable ayuda de Navalguijo, quien, a pesar de ser abstemio, un día de euforia etílica me dijo que podía contar con su ayuda y sus extensos conocimientos de edición de vídeo digital. Pues aquí comienzo a pedírtela, querido Javi. Y gracias por adelantado porque la que se nos viene encima será (espero) de órdago.

Algunas peticiones:

1.- Si puede ser, no graben los vídeos en vertical, porque luego hay que girarlos y quedan peor, más chiquitines. Grábenlos en horizontal para que directamente se puedan meter en el vídeo general del desafío.

2.- Si pueden evitar los vídeos de móvil, mejor. Si no, pues nada. Nos los mandan igual.

3.- ¡Bailen al menos 5 segundos, para que pueda sacarles sin empezar o terminar de bailar!

4.- No se me ocurre nada más. Pero les mantendré al tanto.

CPI no es nada sin sus lectores, y desde aquí les doy las gracias. Por lo que ha pasado y por lo que pasará. Por todo. ¡Dentro vídeo! ¡Oído cocina!

Menea esta entrada si te apetece.

Categorías: Vídeo, AutoCPI, Mundo real, Viajes, Foro CPI | Hay 66 comentarios »

14 de junio de 2007

 Consultorio CPI: Energías renovables

Iñaki nos pregunta:

Saludos

Hace poco que encontré vuestra web, y como todos, no puedo sino felicitaros por ella.
Me preocupa mucho el asunto de la ecología, los recursos naturales, y demás, y hace poco vi una entrada en menéame, donde ponía bien claro que el sistema actual se agotará en pocos años.

Te comento esto como contexto para mi duda: ¿Qué hay de verdad en la energía solar? Es decir, hay gente que solo ve ventajas en los sistemas de aprovechamiento solar (placa fotovoltaicas, espejos concentradores, etc) y otros que no lo vemos tan claro. ¿Es aprovechable realmente la energía solar para alimentar toda la maquinaria actual, o por lo menos en parte?

Quizás se pueda decir de otra manera: ¿La energía solar es rentable desde el punto de vista energético? ¿Y ese posible rendimiento la hace práctica?

Muchas gracias :)

Como sucede de vez en cuando y , por suerte, cada vez más a menudo, en CPI tenemos el lujazo de contar con gente experta que colabora con estupendos artículos. Hoy nos ayuda Nuke Baco, forero deluxe en CPI, un ingeniero que trabaja en renovables, la mar de generoso con su tiempo, y que se ha tomado unos buenos ratos para dar forma a la respuesta. Muchas gracias, Nuke. He dado formato a texto y tablas, he añadido algún enlace y he reescrito alguna frase porque la entrega de Nuke fue en dos partes que se superponían levemente. O sea, que el mérito es de Nuke. Los fallos, si quedan, son, por supuesto, culpa de la SGAE.

¿Es realmente viable la energía solar?

Pues bastante, en el sentido que actualmente en el mundo hay más de 2000 MW instalados y funcionando perfectamente. En concreto, la instalación de Europa mas antigua, situada en el LEEE de lucerna, Suiza lleva veinte años funcionando en perfectas condiciones.

El recurso solar es naturalmente extensivo, por lo que se necesita una amplia superficie para realmente cubrir un consumo total. En España el índice de irradiación se sitúa entre 3,5 y más de 7 kW·h/m2 al día. Teniendo en cuenta una demanda eléctrica de 700 GW·h y una eficiencia media de un 8% de conversión de energía solar a energía eléctrica (al rico problema de Fermi, oigaaaa) nos queda que para cubrir la demanda en España con energía solar únicamente necesitamos una superficie de <choricillo aritmético> 700 kW·h/0.08*3.5 kW·h/km2*0,3 (no todos los m2 son aprovechables) que resultan 8.333 km2, con lo que nos vale con 2/3 de la provincia de Guadalajara (8000/12000 km2) </choricillo aritmético>. O sea, que sí. Que se puede conseguir el abastecimiento energético a base de energía solar.

En cuanto a la rentabilidad energética, ya se ha comentado varias veces en el foro CPI que típicamente la rentabilidad energética de las placas fotovoltaicas se alcanza entre los 5-9 años de funcionamiento. Puede que parezca mucho, pero cualquier fabricante te garantiza el funcionamiento de la placa durante 25 años. Luego es claramente rentable energéticamente.

Viabilidad y coste de pasar toda España a las energías renovables

Avanzo una primera tabla con costes medios de producción y precios de mercado que tengo, para hacerse una primera idea las renovables hay que pagarlas, de media para que se construyan a 1 €/kW·h cuando el precio de mercado es de 0.4 €/kW·h luego en primera aproximación, el cambio a renovables sale a razón de (0.6*700.000) 420.000 euros diarios (más de 150 millones de euros al año), hummmm…mucha pasta:

Estimación del coste actual del MW·h para cada tipo de energía

Tecnología Precio final (€/MW·h)
Fotovoltaica 436,5
Eólica 90
Carbón 50
Hidráulica 20
Fuel+gas 45
Ciclo combinado 40
Nuclear 30
Precio promediado 42,37

 

Nos estamos volviendo energéticamente renovables, pero, ¿hasta cuanto seremos capaces de llegar? Dado que las preguntas en CPI siempre requieren una respuesta, vamos a ver de qué fuente de energía primaria procede la energía eléctrica que consumimos (se incluyen también todas las “perdidas” del sistema en sus distintas fases):

Consumo eléctrico español - 25 de abril de 2007 (Datos de REE)

Balance eléctrico MW·h Porcentaje
Hidráulica 2.033.734 11,6%
Nuclear 3.057.595 17,5%
Carbón 5.123.141 29,3%
Fuel+gas 143.067 0,8%
Ciclo combinado 3.670.584 21,0%
Parcial de régimen ordinario 14.028.121 80,2%
Consumos de generación -538.586 -3,1%
Régimen especial 4.004.373 22,9%
Generación neta 17.493.909
Consumos en bombeo -334.020
Saldo intercambios internacionales -373.115
Pérdidas en transporte -237.479
Demanda total de distribución 16.549.295

 

Según Red Eléctrica de España (REE) en el mes de abril de 2007 se generó en barras de central (barras de central, sin contar perdidas de transporte y distribución, intercambios con otros sistemas eléctricos y consumos de bombeo) la nada despreciable cantidad de 17.500 GW·h, aproximadamente. De estos se produjeron en régimen especial (renovables) algo más de 4.000 GW·h, un bonito 22,9 %.

Hmmm….¿y cuánto hace falta para tirar todo de renovables? Pues no es una pregunta sencilla.

– La sustitución por potencia no es directa, es decir MW a MW porque falta el tiempo de uso, el MW·h.

– Las renovables tienen una característica básica: no son gestionables, la energía se produce cuando hay viento o cuando hay sol, por indicar las dos con mayor crecimiento en España. Y la producción no coincide con el perfil de carga. Por tanto habrá que contar con sistemas de almacenamiento energético.

  

Gráficas de demanda de energía eléctrica (izquierda) y oferta de energía eólica (derecha) en España. Puede observarse que es absolutamente necesario almacenar la eólica, pues su perfil de generación no se corresponde con el de demanda

Actualmente el método más eficaz de almacenamiento energético es con centrales de bombeo, que tienen un rendimiento global del 95 75%, más o menos; del resto de sistemas es destacable el almacenamiento de aire comprimido subterráneo, con un 80% de rendimiento. El resto no son ni planteables. El hidrógeno es I+D ahora mismo, con un 12% de rendimiento máximo, con lo que tendremos que quedarnos las hidráulicas, y convertir unas cuantas en reversibles (el 100%) .

Vamos a hacer cálculos (en modo Fermi)

Tenemos que sustituir 12.000 GWh mensuales por energías renovables. Tomando las proporciones actuales algo corregidas (contando una muy alta instalación de solar)

Porcentaje posible de uso de energías renovables en España

Tecnología Porcentaje
Fotovoltaica 5%
Eólica 60%
Biomasa, Solar térmica… 15%
Minihidráulica 20%

 

Con sus correspondientes horas equivalentes mensuales (116, 166′7, 4375 y 250 respectivamente) nos resulta los bonitos MW necesarios para sustituir la generación convencional menos la hidráulica:

MW necesarios para cada energía renovable

Tecnología MW necesarios
Fotovoltaica 3.307
Eólica 39.687
Biomasa, Solar térmica… 9.922
Minihidráulica 13.229

 

Esto es lo que necesitamos. Vamos a ver lo que cuesta. Según el nuevecito Real Decreto de renovables, publicado el 25 de mayo (las fechas no son casualidad) el precio resultante de mercado, con mis estimaciones, pero éstas no son publicables, jeje, andaría por los 120 €/MW. Esta cantidad habría que sumar el sobrecoste de las instalaciones de almacenamiento, que lo estimamos en un 10%. Por tanto, el precio final andaría por los 131 €/MW. Pero todavía falta algo…..

Además, está el hecho económico, las centrales convencionales existentes no se pueden cerrar por decreto sin ninguna contraprestación, por lo menos en un país con garantías jurídicas. Ante la moratoria nuclear todos los consumidores hemos estado pagando un impuesto especial que se llamaba moratoria nuclear, este ascendía a una tarifa plana del 0,4 % de la factura. Este importe se ingresaba directamente a las empresas eléctricas que invirtieron en centrales nucleares y se cerraron antes de que empezaran a funcionar (Lemoniz, Valdecaballeros…) Este importe se ha estado pagando hasta el pasado enero durante 20 años. Y solo fueron las nucleares en construcción. En una estimación rápida se puede estimar que el impuesto que nos cobrarían por cerrar centrales no amortizadas ascendería a un 65% de impuesto.

Por tanto en el cálculo final (que nuestros amigos de Greenpeace obviaron) tendremos 216 €/MW de precio final de mercado. Puede no parecer mucho, pero el precio medio de abril rondó los 40 €/MW. ¿Conclusión? Pues bien, apriétense el cinturón, ¿Queremos renovables? Pues paguemos todos 5 veces lo que pagamos de electricidad.

Evidentemente este cálculo rápido es discutible, pero no debe andar muy desencaminado. En cualquier caso se ha supuesto que es instalable, tanto los 40.000 MW de eólica (REE “sólo” permite un incremento sobre el actual de 10.000 MW para garantizar la operabilidad de la red) como los 3.300 MW de FV, más real, o los 13.000 MW de minihidráulicas, energías de las olas, marinas…

Por supuesto que las energías renovables son necesarias, pero recordemos que para fomentar su instalación cobran más, porque cuestan más, que las centrales convencionales.

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24 de mayo de 2007

 Polígrafos

En la KDD CPI 3.14 en Málaga, de grato recuerdo, Áuryn, nuestra psicóloga forense residente ;) comentó algo acerca del mal uso que se les daba a los polígrafos en los programas de casquería del corazón de por las tardes. Cuando le pedí que nos contara más, nos dio una interesantísima lección de polígrafos. No podía menos que pedírsela por escrito, a lo que se prestó amablemente. Tras cada tema aparentemente banal hay un mundo de cosas que aprender, estimados lectores. El texto es de Áuryn y yo sólo he puesto algún enlace tras consultar la Wikipedia. Muchísimas gracias, Áuryn. Los errores que queden son, por supuesto, culpa de la SGAE:

Un polígrafo, como su nombre indica, es una máquina que hace un gráfico de varias medidas. En concreto, medidas de diferentes respuestas corporales (pulso, ritmo respiratorio, conductividad de la piel…). No es un “detector de mentiras”, ni una “máquina de la verdad”, ni nada por estilo. Sólo mide las variables y las refleja en una gráfica. Ahora bien, si tenemos una persona conectada a la máquina y le presentamos una serie de estímulos, las respuestas fisiológicas variarán, y si esas variaciones son coherentes podemos extraer determinadas conclusiones acerca de cómo está evaluando la persona dichos estímulos. Pero no es la máquina la que nos dice milagrosamente que alguien miente, sino nosotros los que sacamos las conclusiones elaboradas a partir de los simples datos. Y nuestras conclusiones dependerán de la teoría en la que nos basemos.

Cuando se empezaron a estudiar las medidas fisiológicas en el ámbito judicial, la teoría base venía a decir más o menos que el culpable de un delito se pondría nervioso ante la posibilidad de que lo pillasen, mientras que el inocente no lo estaría. Por lo tanto, aquel que, conectado al polígrafo, al escuchar preguntas referidas a un delito mostrase unos valores diferentes en la gráfica a los que tendría escuchando preguntas no relevantes, sería culpable. Era lógico, era sencillo, y no era del todo fiel a la realidad. Como en los juicios de Dios de la antigüedad, esto tenía un grave fallo: para que funcionase, el culpable tenía que creer que la máquina detectaba las mentiras, y el inocente, que la máquina demostraba su inocencia. Si el culpable no sentía ningún tipo de nerviosismo o si el inocente se sentía muy turbado por las preguntas referidas a actos delictivos, las medidas se iban al traste. Por eso se “convencía” previamente a los sujetos que iban a pasar la prueba de que la máquina era infalible, para ponerlos en el estado de ánimo adecuado.

Funcionó durante un tiempo, y pasó a la cultura popular. Una máquina perfecta, que detectaba sin asomo de error quién mentía y quién no… No se puede negar que es un tema jugoso. Se hicieron películas, novelas, y hasta chistes al respecto.

Pero luego se empezaron a estudiar las características del polígrafo con criterios científicos, y, claro está, se descubrieron sus deficiencias metodológicas. Un inocente muy nervioso o con predisposición a sentirse acosado tendría unas reacciones más fuertes que un culpable. Un culpable con una línea base muy baja o que hiciese contramedidas (es decir, que se pusiera una chincheta en el zapato, alterase el ritmo de su respiración normal o pensase en cosas que le relajasen) tendría grandes posibilidades de pasar la prueba como inocente.

Así que se empezó a plantear cómo mejorar la técnica para que las posibilidades de error fueran menores, tanto falsos positivos (inocentes detectados como culpables) como falsos negativos (culpables tomados por inocentes). Y estas mejoras fueron en dos direcciones: Por un lado, mejorar las máquinas para que las medidas fisiológicas tomadas fueran más precisas y más diversas, y, por otro, cambiar la manera de redactar y plantear las preguntas para que fueran más discriminativas.

Un polígrafo actual consta de un programa instalado en un ordenador, un aparatito chiquitín con muchas entradas de señal, y varios periféricos que se conectan al mismo para obtener las medidas. Normalmente, dos fuelles para la respiración, un esfigmomanómetro para la tensión arterial, y unos electrodos de gel que se colocan en la mano para medir la respuesta galvánica de la piel (los pequeños aumentos casi imperceptibles en la sudoración de las manos). Aparte de eso, se pueden colocar diferentes almohadillas (en el asiento, bajo los pies, en los brazos de la silla) para que, si la persona trata de hacer contramedidas moviéndose, se detecte este movimiento. La gran ventaja del ordenador es que, además, podemos ajustar la gráfica al rango que queramos, de tal manera que, si el sujeto tiene unas reacciones bastante “planas”, se puede ampliar el gráfico para que no pasen desapercibidas las pequeñas variaciones.

Pero donde realmente se ha avanzado con la investigación es en la forma de redactar las preguntas. Estaba bastante claro que eso de “el culpable se pone nervioso y el inocente no”, no era el punto de vista correcto, así que se empezaron a buscar nuevos formatos de preguntas. Aparecieron entonces los protocolos que incluían preguntas que buscaban a propósito poner nervioso al sujeto (¿Ha sido usted infiel a su pareja alguna vez? ¿Ha mentido para conseguir algo que deseaba?) para comparar ese nerviosismo con el que aparecía al preguntar por el delito, y poder discriminar a aquellas personas que simplemente se estresaban al ser interrogadas. Pero la posibilidad de un falso negativo seguía siendo demasiado alta.

Entonces fue cuando se empezó a investigar basándose en una teoría completamente diferente: la respuesta de orientación. Esta respuesta, ya observada por Pavlov en sus famosos perros babeantes, consiste en que, al percibir un estímulo novedoso, el organismo se activa (en el caso de los perros, al escuchar un ruido, levantan la cabeza y orientan las orejas en la dirección en que lo escuchan). Por primera vez, los poligrafistas tenían algo que no dependía del nerviosismo del sujeto, sino que era inseparable de su propia fisiología. Y se diseñó el Test de Conocimiento Culpable (Guilty Knowledge Test , Lykken, 1960), en el que se plantean al sujeto diversas preguntas sobre el delito cuya respuesta sólo el culpable puede conocer, debiendo éste elegir una alternativa de respuesta entre varias presentadas. No importa cuál elija, porque si es culpable su cuerpo le delatará, activándose casi imperceptiblemente en la respuesta correcta. Y el polígrafo detectará esa activación. Con un número de preguntas suficientemente grande, con respuestas bien planteadas y que no sean del dominio público, un culpable se destacará muy por encima de los inocentes, cuya activación será prácticamente aleatoria.

Sin embargo, por algún extraño misterio, que muy probablemente tiene que ver con la popularidad de la idea inicial de “máquina de la verdad”, siguen usándose mayoritariamente los protocolos antiguos, de hecho, los primeros de todos, justo los que se han demostrado en gran medida ineficaces. “No dejes que la realidad te estropee un bonito espectáculo”, deben de pensar todos los programas amarillistas que venden el polígrafo como algo fiable, a pesar de utilizarlo francamente mal.

Para pasar una prueba poligráfica (varias, puesto que el procedimiento exige que se repitan las medidas varias veces, preferiblemente alterando el orden de las preguntas), se necesita una sala a temperatura agradable, sin ruidos ni distracciones, en la que el sujeto se sienta cómodo y relajado. Ponerlo nervioso innecesariamente nos daría una gráfica excesivamente compleja. Si se mueve mucho, si responde con palabras largas (más allá de “sí y “no”, o del número o letra de la alternativa, según el protocolo usado), si se acalora y enerva, la prueba es totalmente inservible, puesto que la máquina nos dará unas medidas de las variables totalmente caóticas, imposibles de interpretar.

Por supuesto, no siempre los sujetos son colaboradores y pacientes, e incluso los hay a los que les interesa boicotear una prueba de estas características. En esos casos, igual que cuando la gráfica es confusa, un buen poligrafista nunca aseverará que el sujeto miente, sino que la prueba es no concluyente.

En resumen, ¿el polígrafo funciona? Pues exactamente igual que cualquier otra herramienta: sólo si se usa bien. La cuestión es que, por lo que parece, interesa usarlo mal.

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