viernes, 27 de febrero de 2009

102. Un problema de Física

Gran prestigio internacional obtendrá quien resuelva el siguiente problema:

Un automóvil recorre a velocidad v, constante, un puente horizontal de longitud L ubicado sobre un río. Su conductor deja caer una piedra en el momento de ingresar al puente y, casualmente, oye el impacto de ésta con el agua justo cuando sale del puente. Halle la altura h del puente respecto del río con los siguientes datos:
L = 100 m, v = 30 m/s, velocidad del sonido c = 330 m/s, aceleración de la gravedad g = 10 m/s2.

Mucha suerte para todos.

martes, 24 de febrero de 2009

101. Energía limpia en la Antártida

Mi gran amigo Juan Ricardo Lauretta, científico, tecnólogo y extraordinario docente de Física, visitó el continente antártico no sólo para conseguirme las fotos que publiqué en los párrafos 95 y 96 de este blog sino para instalar en una base argentina un generador no contaminante de energía eléctrica diseñado y construido por un grupo de personas qué él dirigió dentro de la institución donde ambos trabajamos.
A pedido de mis lectores (y también de algunos no lectores de este blog...) escribió una apretada síntesis de su actividad reciente con relación a este tema que ha tenido la gentileza de cederme para que tenga aquí su primera publicación. ¡Muchas gracias, Ricardo!



Juan Ricardo Lauretta

Aquí va la síntesis prometida:

El Instituto Tecnológico de Buenos Aires en la Antártida

Si hay un lugar en Tierra que todavía se mantiene relativamente a salvo de la depredación humana, es el continente antártico. Sin embargo la presencia de una importante cantidad de bases pertenecientes a distintos países, muchas de ellas con dotaciones permanentes de personal, hace que la integridad del ecosistema antártico comience a degradarse sensiblemente. Efectivamente, la energía necesaria para la calefacción continua de viviendas y otras dependencias, así como la energía requerida para todo otro servicio en las bases, se obtiene a partir de combustibles fósiles (gasoil, gas licuado, etc.), con la consecuente contaminación que esto representa. Por otra parte el traslado de los hidrocarburos hasta las bases se realiza en tanques y contenedores, cuyo manipuleo ocasiona permanentes riesgos de derrame. Además, debido a los costos de logística y transporte, el precio de los combustibles puestos en la Antártida, es varias veces mayor al original.
El consenso internacional sobre la preservación del continente antártico y la puja entre los países que reclaman derechos sobre el mismo, ha promovido una intensa observación recíproca entre las bases pertenecientes a los distintos países, lo que actúa como freno y control de los excesos cometidos contra el medio ambiente.
Como se ve los factores ambientales y económicos, sumados a la presión internacional, hacen que la búsqueda de una solución sustentable para el problema energético en la Antártida sea urgente.
Dentro de este contexto las distintas bases realizan esfuerzos para minimizar el impacto de su presencia en el continente blanco. Este es también el caso de las bases argentinas, en las que ya se inició un proceso de estudio, investigación y pruebas, tendiente a enfrentar el desafío.
La solución a este problema es posible.
En la Antártida existe un gran potencial de energía eólica, que constituye un recurso renovable, que puede ser aprovechado con mínimo impacto ambiental, abriendo así la alternativa de lograr el mantenimiento sustentable de la actividad antártica.
Sin embargo hacer efectivo este propósito no es tarea fácil, es necesario primero resolver algunos problemas técnicos de gran dificultad.
La energía eólica, como otras formas de energía renovable, tiene la característica de estar disponible intermitentemente, lo cual hace que sea necesario disponer para su aprovechamiento, de un sistema de almacenamiento de energía, tradicionalmente bancos de baterías que almacenan energía cuando está disponible y la devuelven cuando es requerida. Sin embargo este conocido esquema posee algunos inconvenientes, por ejemplo no es viable cuando se trata de abastecer grandes consumos de energía, pues se requerirían enormes, costosos y poco prácticos bancos de baterías, que por otra parte contienen normalmente importantes cantidades de metales y sustancias potencialmente contaminantes. Las baterías además resultan poco apropiadas para las aplicaciones móviles, debido a su elevado tiempo de recarga y son vulnerables a las muy bajas temperaturas, como es el caso antártico.
Como se sabe en las baterías se transforma energía eléctrica en energía química y viceversa, el inconveniente en el concepto de funcionamiento de la batería, es que actúa como máquina de transformación y contenedor de energía al mismo tiempo. Si se pudiera almacenar la energía química fuera de las máquinas donde se produce la transformación, se podría entonces acumular y transportar la energía sin limitaciones. Este esquema es el que se ha desarrollado intensamente en los últimos años en torno al Hidrógeno como portador o “Vector” energético. La idea es producir Hidrógeno mediante energía eléctrica a partir del agua, almacenarlo, transportarlo si es necesario y utilizarlo para generar nuevamente electricidad, calor o aplicarlo directamente en motores de combustión interna. En todos los casos el producto final del proceso es solo agua, cerrándose así el ciclo con contaminación casi nula. Este plan requiere para su implementación, desarrollar las tecnologías para la producción, almacenamiento y uso seguro y eficiente del Hidrógeno.
En el ITBA se está trabajando desde hace varios años en el estudio y desarrollo de las tecnologías del Hidrógeno, habiéndose alcanzado algunos avances y logros significativos en la producción y almacenamiento de Hidrógeno a alta presión, sin utilización de compresores.
Como consecuencia de esta tarea el ITBA fue convocado para participar del proyecto MAEL (Módulo Argentino de Energía Limpia), cuyo primer objetivo fue el de construir un sistema experimental para producción, almacenamiento y usos del Hidrógeno, a partir de energía eólica. Este primer módulo sería instalado en la Base Antártica Esperanza y debería cumplir para ello con las exigencias propias de ese ambiente extremo. Durante el año 2006 se firmaron los convenios entre el ITBA y la Fundación Hidrógeno Santa Cruz, entidad promotora del proyecto. De esta manera el ITBA se comprometía entre otras cosas a desarrollar y construir el electrolizador que equiparía al MAEL I. El electrolizador es el equipo donde se produce la electrólisis que separa el Hidrógeno y el Oxígeno contenidos en el agua. Por su complejidad el electrolizador es el corazón del sistema.
Durante los años 2006 y 2007 se trabajó intensamente en el proyecto, partiendo de ideas y conceptos de diseño propios. Se integró un equipo de trabajo formado principalmente por ingenieros egresados del ITBA y alumnos, que en distinta medida colaboraron en las tareas. A principios del año 2008 el electrolizador estaba cursando sus primeras pruebas y en abril de ese año se pudo integrar el MAEL I en el ITBA, hacer los primeros ensayos globales de funcionamiento y presentarlo en sociedad. A partir de ese momento todo el sistema se trasladó a la localidad de Pico Truncado en la provincia de Santa Cruz, donde la Fundación Hidrógeno Santa Cruz posee una planta experimental de Hidrógeno. En sus instalaciones se realizaron más pruebas y ensayos. Finalmente a fines de diciembre del año 2008 se embarcó todo el material en el Buque Canal de Beagle de la Armada Argentina y posteriormente partió el equipo que tendría la misión de instalar el MAEL I en la Base Esperanza.
El grupo de trabajo estuvo compuesto por tres profesionales del ITBA, un integrante de la Asociación Argentina del Hidrógeno y un oficial del Ejército Argentino.
Desde un principio la concreción del objetivo de la misión se mostró como muy difícil de alcanzar. Problemas de logística derivados de imponderables relacionados con el clima y dificultades técnicas en el buque que transportaba la carga, hicieron que se demorara la llegada del material a la base. Como consecuencia de lo cual el período de tiempo planeado para las tareas de instalación y prueba se redujo drásticamente. El trabajo contra reloj fue la constante durante toda la misión. Al mismo tiempo el marco imponente de una base enclavada en una hermosa bahía entre glaciares, montañas y frente a un mar normalmente cargado de trozos de hielo y grandes témpanos, hizo que la tarea pareciera casi surrealista.
En este ámbito y gracias a la determinación de los miembros del grupo de trabajo, las dificultades pudieron ser paulatinamente superadas y se logró instalar completamente el MAEL I, compuesto por un aerogenerador de 5 kW ubicado a 400 m del resto de la instalación, un contenedor que alberga el electrolizador, el grupo electrógeno a hidrógeno, baterías, electrónica de potencia y sistemas de seguridad. El contenedor se ubicó a pocos metros de la “casa laboratorio”, destinada a la experimentación con sistemas de energía alternativa, donde se instaló un horno y una hornalla a Hidrógeno, un equipo de soldadura a Hidrógeno y Oxígeno y los sistemas de ventilación y detección correspondientes.
Por otra parte se pudo analizar muestras de agua proveniente de distintas fuentes locales, determinando en primera instancia que el agua proveniente de los trozos de hielo desprendidos naturalmente de los glaciares es normalmente suficientemente pura como para ser utilizada directamente en el electrolizador, sin necesidad de ningún otro tratamiento previo. Esta observación agrega una ventaja adicional al uso del Hidrógeno en esas latitudes.
Finalmente el objetivo de toda esta tarea es que el equipo instalado sea utilizado experimentalmente por personal previamente entrenado y los resultados obtenidos sirvan de valiosa realimentación para futuros desarrollos.

Durante nuestra estadía en la Antártida, que fue de veintisiete días, breve si la comparamos con los doce a catorce meses que permanecen los miembros de las dotaciones, pudimos sin embargo apreciar algo de lo que es la vida en nuestras bases. En ellas se respira un clima de permanente actividad. Desde el jefe de base hasta el último suboficial, incluyendo los científicos y visitantes ocasionales, están ocupados en sus tareas específicas y si es necesario en tareas varias necesarias para el funcionamiento de la base, como limpieza de lugares comunes, atención de la cocina, etc. Y cuando se produce la llegada desde el continente del buque con las provisiones, todo el personal de la base colabora con la descarga, que suele durar varios días con sus respectivas noches. Todo esto fomenta un clima de interesante camaradería, acercando entre sí a las personas, independientemente de su jerarquía, grado o especialidad. Un dato curioso es que durante el tiempo que duró nuestro viaje, nunca tuvimos necesidad de utilizar dinero y mucho menos tarjetas, tampoco se nos pidió nunca un documento, ni se nos revisó el equipaje. Esto es notable si se considera que viajamos cuatro veces en avión, en dos oportunidades en un buque de la Armada Argentina, una vez en helicóptero y visitamos cuatro bases, entre ellas la base chilena Frei.
La fauna antártica que pudimos apreciar es poco abundante, está compuesta fundamentalmente por gran cantidad de pingüinos, la mayoría de la variedad adelia y algunos de la variedad papúa, focas de Weddell, petreles, golondrinas, palomas antárticas y escúas. Es notable la completa ausencia de insectos. No se observa vegetación de ningún tipo, salvo ocasionales líquenes formados sobre algunas piedras.
Las formaciones rocosas visibles son extrañas y hacen pensar en antiguos y violentos movimientos tectónicos y explosiones volcánicas. No existe el humus y el suelo que no es hielo o roca sólida, es “permafrost” una mezcla de arena y piedras ligadas por el hielo. En este terreno irregular y normalmente inclinado, barrido a menudo por fuertes vientos, desplazarse a pie resultó para nosotros particularmente difícil, a pesar de haber estado en época estival. Esto pone de relieve lo difícil que puede ser habitar esas zonas en época invernal.

En el año del cincuenta aniversario del ITBA y por vez primera, una máquina de casi 800 kg de peso, que involucra componentes electroquímicos, mecánicos y electrónicos, completamente desarrollada, diseñada y construida en el ITBA, es concluida con éxito, entregada e instalada en su destino. El electrolizador que equipa al MAEL I es el primer dispositivo de este tipo producido en Argentina y ubica al ITBA como un referente del tema a nivel nacional.
Actualmente se continúa trabajando en el ITBA para completar la construcción de un electrolizador de mayor potencia y más alta presión de trabajo, que incorpora mejoras de diseño, de seguridad y que busca alcanzar mayor eficiencia.
Para llegar a este punto hubo que tomar decisiones, algunas difíciles, asumir riesgos y compromisos, pero por sobre todas las cosas fue necesario trabajar esforzada y continuamente durante todo el tiempo.
Creemos que es posible que con estas acciones estemos contribuyendo a dar los primeros pasos hacia un desarrollo más amplio y consistente de sistemas de aprovechamiento de fuentes renovables de energía en la Argentina, para la protección de la biosfera y el bien de toda la sociedad.


Una parte del equipo de trabajo


Base Esperanza

domingo, 22 de febrero de 2009

100. Centésima entrada

Es un gran gusto haber compartido hasta hoy un centenar de entradas con todos los lectores de este blog. Si pienso en qué sentido ha resultado importante para mí escribirlo, enseguida me doy cuenta de que he llegado a conocer, a la distancia se entiende y con distintos grados de profundidad, a unas personas en distintos rincones del planeta cada cual muy especial y única en su personalidad y en sus ideas. Sé que existe por momentos en todo redactor de blogs la inquietud expresada en la frase, casi nunca dicha pero sin duda pensada: ¿seguiré con esto?... pues bien, entiendo que es una decisión que se toma todos los días o, bueno... si no todos los días, cada tanto. También encuentro, en mi corta experiencia como redactor y lector de blogs, que pocos blogs se cierran, aunque he visto algunos que sin ser cerrados de manera ritual languidecen con pocas o ninguna entrada por largos períodos.
Así que mi decisión asociada a la centésima entrada es CONTINUAR y seguir disfrutando a la distancia de la compañía de todos ustedes (de todos vosotros... para los amigos españoles) y confiar en que, ocasionalmente, algo de lo que aquí se escriba resulte interesante, útil o entretenido para alguien.
Un abrazo para cada uno.

viernes, 20 de febrero de 2009

99. El blog de Kate

Una gran amiga mía acaba de abrir un blog, en inglés, titulado "Queries and Paradoxes".
En este blog se dedica a explorar la realidad y a proponer espacios de discusión por la vía de preguntas o breves enunciados que, generalmente, detectan paradojas del mundo que nos rodea.

Lo pueden encontrar en:

http://queriesandparadoxes.blogspot.com

Espero que les interese.

jueves, 19 de febrero de 2009

98. Karl Richter

Buscando un dato en Internet di con esta joya de la interpretación musical:

www.youtube.com/watch?v=Zd_oIFy1mxM

Generalmente un organista está fuera de la vista del público cuando ejecuta su instrumento. En esta breve filmación podemos ver y no solo oír a Karl Richter, quien es el director de orquesta de referencia obligada en cuanto a las obras de Bach se refiere, en la segunda mitad del siglo pasado.
Disfrútenla.

97. Concurso



Siguiendo una línea de pensamiento apropiada para los 35 grados de temperatura que hoy tenemos en Buenos Aires, no voy a hablar de ciencia, literatura o filosofía... ¡voy a proponer un concurso! Se trata de identificar en qué lugar se ha tomado esta foto y comentar las dos conexiones que lo ligan con la Ciencia Física.
Agradezco a la fotógrafa la cesión de la imagen.
¡Suerte para todos!

viernes, 13 de febrero de 2009

96. ¡Pingüinos!



A la soledad que muestra la foto del párrafo anterior se opone ésta que muestra unos cuantos pingüinos en alegre excursión en un bloque de hielo. Me parecen sorprendentes las actitudes de cada uno de ellos en el momento que la cámara los registra y sospecho que esta especie de aves ha de tener una inteligencia para nada pequeña.
Por supuesto, la publicación de esta foto debe señalar a los amigos lectores que el concurso se ha cerrado y Víctor con la respuesta publicada en su comentario al párrafo anterior: Es la base antártica argentina "Teniente Jubany", situada en las Islas Shetland del Sur ha ganado el premio ofrecido Gran Prestigio Internacional "8000 Visitas".
Queda en pie la promesa, hecha en el párrafo anterior, de un relato de la aventura de mi amigo en la Antártida.

jueves, 12 de febrero de 2009

95. Para celebrar las ocho mil visitas... ¡concurso!



En primer lugar, muchas gracias a mis lectores por las ocho mil visitas. Se me ocurrió que, para celebrar, quienes lo deseen pueden tratar de identificar lo más precisamente que puedan el lugar que muestra la foto. Fue tomada personalmente por un gran amigo mío que, tal vez, pronto relatará en este blog algo relacionado con su actividad allí.
Desde luego, no pueden participar quienes saben de quién hablo y de su viaje.
Premio: Gran Prestigio Internacional "8000 Visitas".
¡Suerte para todos!

viernes, 6 de febrero de 2009

94. El gráfico asociado al problema anterior



El gráfico (que se puede ampliar) muestra dos curvas: la curva azul representa la longitud de la parábola de tiro oblicuo (en el eje vertical) como función del ángulo de partida elegido (en el eje horizontal). Se ha tomado como unidad de medida a la longitud que corresponde a 90°.
La curva roja muestra la derivada (o pendiente o inclinación) de la otra, también para cada ángulo de partida posible. Donde ésta pasa por cero, la otra tiene su máximo (ya que no está inclinada en ese punto).
Como proponían Carmen y Víctor, 90° es una elección bastante buena... pero no es la óptima, que resulta ser 56,5° como propuso Andrés.
Los interesados en los detalles de la resolución pueden leer el comentario de Andrés de la entrada anterior y el mío que está a continuación sobre la posibilidad de una resolución aproximada que resulta, curiosamente, muy precisa.
Saludos a todos.

miércoles, 4 de febrero de 2009

93. Un problema difícil

Para mis amigos lectores a quienes les interesen los temas de Física y Matemática voy a proponer ahora un problema realmente difícil, ya que su resolución recorre varias áreas diferentes de esas ciencias. Aquí va:

Si se dispara un cañón en terreno llano horizontal, se sabe que apuntando con un ángulo de 45° se logra alcanzar la mayor distancia horizontal.
Ahora pregunto: ¿Con qué ángulo, medido respecto de la superficie horizontal, se debe apuntar el cañón para que la TRAYECTORIA sea la DE MAYOR LONGITUD posible, si la velocidad de salida de la bala no se puede cambiar?

Espero un resultado dentro del medio grado de precisión y una brevísima reseña de cómo lo han resuelto.
Si alguien tiene algo escrito que desee mostrar, puede generar un archivito jpg mediante una simple foto digital, enviármelo a
rdele@itba.edu.ar
y se lo publicaré en el blog.

El premio...? parecido al de las otras oportunidades pero un poco más atractivo:
"Gran Premio Prestigio Internacional - Solución de Problemas Difíciles 2009"
¡Suerte para todos!