¿Encendido, apagado o ...?

Erwin Schrödinger planteó en 1935 un experimento imaginario conocido como “el experimento del gato de Schrödinger”. En él, plantea que la vida de un gato imaginario depende del estado de una partícula regida por la mecánica cuántica. De esta manera como es la probabilidad la que rige el estado de la partícula, también la vida del gato será regida probabilísticamente, y no se puede saber, a priori, mediante las leyes de la física, si el gato vivirá o morirá, hasta que se abra la caja que contiene todo el sistema.

¿Qué tiene que ver esto con la entrada de hoy? Bien, al igual que el gato, los aparatos electrónicos de mi casa pueden estar encendidos, apagados, o... quizá en un estado cuántico intermedio.

Y esto me ocurre a mí todos los días, cuando entro a casa. Nada más cruzar el umbral de la puerta me comienzo a preguntar si mi televisión estará encendida o apagada, si el TDT estará encendido o apagado, el DVD, la cadena de música, el ordenador, el monitor, las lamparitas del dormitorio...

¿Por qué me lo pregunto? La razón es sencilla: no están ni encendidos ni apagados, están... en un estado (¿cuántico?) intermedio. Y lo que no sé es cuánta energía consumen, aunque tengo la sensación de que más de la que me gustaría. Por ejemplo, la Wii, en estado apagado emite un inquietante zumbido, zumbido que desaparece si está en estado encendido, y por supuesto si está desenchufada (no voy a entrar en detalles sobre calidades de fabricación...).

Si os fijáis, encontramos en multitud de aparatos el símbolo para indicarnos el botón de encendido y apagado. Bien, éste es el motivo de la entrada de hoy. Éste símbolo significa que el dispositivo entra en un estado de suspensión o baja energía, pero no significa apagado. El símbolo equivalente, pero que indica apagado total es este: . Éste lo he encontrado en el lavavajillas, lavadora, vitrocerámica y ordenadores antiguos.

Y entonces me pregunto a mí mismo: ¿Qué sentido tiene que mi monitor o mi ordenador de sobremesa pase a estado de suspensión al apagarlo? ¿Cuánta energía consumen los interruptores inteligentes, esos que sólo hace falta tocarlos para que cambie la intensidad de la luz de la mesita de noche? ¿Realmente nos damos cuenta del derroche de energía que esto supone?

Una de las primeras preguntas es: ¿Por qué los fabricantes no nos ofrecen alternativas de estado off completo?

Respecto a los televisores y otros aparatos que se manejan con mando a distancia, puedo entender que es más cómodo dejarlo en estado de suspensión, para que directamente desde el sofá pueda encender la televisión. En los televisores antiguos, existía la posibilidad de apagarlo con el botón principal, o dejarlo en modo de suspensión (con el piloto rojo encendido). Hoy en día, cada vez es más difícil encontrar ese botón de apagado total.


Una vez localizado el problema, tenemos que analizar posibles soluciones. Por ejemplo:
- Fijarnos a la hora de comprar en qué estamos comprando, y si existen alternativas
- Utilizar regletas on/off, que aunque generalmente son feas, son efectivas. Además existen regletas que se activan con el mando a distancia de la televisión, de manera que pasaremos de tener varios dispositivos en estado de suspensión (televisión, TDT, DVD, Wii …) a tener sólo uno (la regleta activada con el mando).
- Utilizar fuentes alternativas para dar potencia a estos estados de “baja energía”. Como por ejemplo, una batería recargable que se recarga cuando la televisión está encendida, una placa fotovoltaica...

Así que pongámonos a ello, y exterminemos esta plaga de parásitos energéticos que nos están acorralando y nos obligan a pagar cada día más en la factura mensual de la electricidad.

Locomoción articulada

Atrás quedan los tiempos en que valerosos caballeros cruzaban los caminos a lomos de sus corceles. Eran tiempos duros, pero hoy se reviven con nostalgia, esa nostalgia que despierta la imaginación, en un mundo por descubrir, llenos de misterios y aventuras.
Hoy en día, sin embargo, nos encontramos con carreteras asfaltadas por las que nos apresuramos para no perder ni un segundo en el trayecto, expulsando hediondos gases que sabemos que nos perjudican a nosotros mismos.
Reviviendo estos pensamientos me he encontrado con una curiosa idea. Ahora que parece que las motos de trial están menos de moda, y lo que “molan” son los quads, no dejo de preguntarme por qué elegimos estos medios de transporte sobre el tradicional caballo.
Entiendo que si nos olvidamos de la parte animal del caballo (me refiero a la alimentación y excreción), el caballo también cumpliría con los requisitos de moverse por el campo, fuera de zonas asfaltadas, y proporcionar esas emociones fuertes que puede darte un acelerón o salto al final de una pendiente.
Sin embargo, el caballo todavía llega más allá, ya que no necesitas necesariamente un camino o sendero, y sobre todo, permite avanzar por terrenos irregulares de manera más fluida de lo que lo harían las ruedas de un ingenio a motor.
Y entonces surge la idea: ¿por qué no construir un medio de transporte con las ventajas de la locomoción animal? Tendríamos todas las ventajas del caballo, pero eliminando el problema del animal en sí.

No dudo de que sería posible construir un caballo mecánico a gasolina, que permitiera realizar maniobras parecidas a las que estos animales son capaces de hacer. Sin embargo, me parece que un proyecto así presenta demasiados problemas, sólo por el hecho de tratar de emular aspectos que quizá no serían necesarios para el objetivo propuesto: coordinación entre patas, equilibrio, fuerza propulsora, etc.

Según la eminente wikipedia, “El Segway Personal Transporter (Segway PT - trasportador personal) es un vehículo de transporte ligero giroscópico eléctrico de dos ruedas, con autobalanceo controlado por ordenador”.
¿Y si uniésemos estos dos conceptos en uno solo? Tendríamos un transporte ligero, con las ventajas del movimiento animal.
La idea sería una base de tipo hexápodo u octópodo, mas el ya conocido control del segway: esa barra horizontal que inclinándola hacemos avanzar el dispositivo.

En la figura de la derecha podéis ver a qué me refiero. Esta imagen no es más que el resultado de jugar unos minutos con el paint, cualquier parecido con la realidad es pura coincidencia. He unido dos imágenes de un hexápodo (bricogeek.com) y un segway (planetagadget.com).

A partir de aquí podemos pensar sobre si es más práctico con patas largas o cortas, cuál será la velocidad máxima, si es necesario o no control sobre las patas, o si quizá sería mejor otra disposición para un deslizamiento más amable.

Me imagino ahora, paseando por los verdes prados, contemplando la naturaleza sin apenas perturbarla, avanzando con un simple balanceo de mi cuerpo, hasta llegar al mirador donde los sueños de ideas imposibles se convierten en realidades cotidianas.

La galleta de Arquímedes

Como cada día, mi despertador sonó. Otra vez debía levantarme para ir a trabajar. Otra vez pensé: “Tengo que empezar a acostarme antes, esto no puede seguir así”. Conseguí despegarme de la cama que me atraía hacia sí como un agujero negro en el que el tiempo casi no existe, y me arrastré hacia la ducha.

Tras unos minutos en el limbo que separa este mundo del onírico, decidí que debía comenzar a moverme, si no quería llegar tarde al trabajo.
Como todos los días, me vestí, y me dirigí hacia la cocina, Y me preparé la mesa para mi desayuno estándar…

Y sin saber cómo, mientras sumergía una de mis ocho galletas de mi pre-programado desayuno, se apoderó de mi una idea, que creció en un tiempo casi nulo, y grité: “¡Eureka!”. Acababa de comprender el principio de Arquímedes.

El principio de Arquímedes, según la wikipedia, dice que “un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, será empujado con una fuerza vertical ascendente igual al peso del volumen de fluido desplazado por dicho cuerpo”. En mi caso mi galleta.

Pero lo que me hizo gritar Eureka no fue el hecho de entender lo qué quiere decir esa frase. Lo que me hizo gritar fue el hecho de entender, de alguna manera, cómo entendió Arquímedes qué es lo que estaba pasando: Entender que simplemente, no podría ser de otra manera.

Desgranando un poco mis pensamientos, esto es lo que pensé:
-    Tenemos una galleta sumergida en líquido (supongamos que la galleta no absorbe el líquido, como haría en la realidad)
-    Para mayor simplicidad, imaginemos que la galleta está sólo parcialmente sumergida (o sea, que la tenemos agarrada)

 -    En esa situación, tenemos una parte sumergida de la galleta, y otra sin sumergir. Quedémonos con la parte sumergida

-    Si ahora digamos que por arte de magia, la galleta desapareciese, la leche “correría” a ocupar el espacio vacío que ha dejado la galleta. Esto no es nada nuevo.
-    Pero, ¿y si sustituyésemos la parte de la galleta sumergida por leche? En ese caso el vaso de leche quedaría en perfecto equilibrio ¿no?

Esto me hizo plantearme entonces, ¿qué fuerza está experimentando la galleta? ¿cuánta fuerza ejerce la leche sobre la misma? La solución es sencilla si sustituimos la parte sumergida de la galleta por leche. Llamemos a esta leche que ocuparía la parte sumergida de la galleta “leche galletosa”.
Bien, si la “leche galletosa” experimentase una fuerza hacia arriba mayor que el peso de esta “leche galletosa”, la “leche galletosa” subiría, y tendíamos una especie de géiser salido de la nada. Si sin embargo, si la fuerza fuese menor que el peso de la “leche galletosa”, se crearía un agujero en la leche.

 
Sin embargo sabemos que no es así, que la “leche galletosa” se quedaría exactamente al mismo nivel: que la fuerza que experimenta hacia arriba compensa exactamente su peso, y que por tanto, la fuerza que experimenta hacia arriba es exactamente igual a su peso.

Y ahora está todo más claro: ¿cuándo pesa la “leche galletosa”? Como hemos hecho cuando la hemos definido, la leche galletosa es la leche que sustituiría al espacio ocupado por la galleta dentro de la leche, o sea, el volumen sumergido de la galleta.
Así pues, la galleta recibe un empuje hacia arriba igual al peso del volumen de leche que ocupa.

Desafortunadamente, no había nadie allí para oír mi grito de Eureka, así que, un día más, terminé el desayuno y salí de casa a enfrentarme nuevamente al mundo. Ahora sí, esta vez tenía el estomago lleno de la sabiduría de Arquímedes. 

Despegue vertical

¿Cuánto combustible se gasta en un lanzamiento al espacio? Dependerá, entre otras cosas, del peso del cohete espacial. Pero, ¿qué porcentaje del peso del cohete espacial es combustible?
Los lanzamientos de cohetes al espacio son, según mi manera de verlo, altamente ineficientes. La mayor parte del cohete son módulos dedicados a lanzar otros módulos para que al final el lanzamiento se complete.
Supongamos un microsatélite. Bueno, lo que yo entiendo por un microsatélite es un satélite pequeño, no microscópico, del orden de 1 – 2 m2. ¿Y tenemos que montar todo ese berenjenal para lanzarlo?

Bueno, pues he aquí mi idea para esos lanzamientos.
Supongamos un avión que vuela a unos 600 km/h a una altura de 10.000 metros. La verdad es que si en vez de volar en horizontal lo hiciese en vertical, habríamos avanzado mucho en el lanzamiento de objetos al espacio.
Pues bien, en eso me baso, en transformar esa velocidad horizontal en vertical, pero… ¿cómo?

Para este proyecto vamos a necesitar dos aviones, uno que vuela a 10.000 metros a 600 km/h en un sentido (avión 1), y otro que vuela en la misma trayectoria pero en sentido contrario a una distancia prudencial más abajo, digamos, por ejemplo a 9.500m (avión 2).
El avión 2 transporta la carga a ser lanzada hacia el espacio a 600 km/h, y el 1 una carga del mismo peso que la carga, de contenido arbitrario.

Lo que debe suceder para que la carga del avión 1 cambie su trayectoria es que en el instante en el que el avión 1 está encima del 2, las cargas queden unidas físicamente, digamos por una cuerda. En ese instante, la carga se separa de los aviones, que podrán regresar felizmente a sus hogares.

 

Pero volvamos con las cargas. Se han quedado avanzando a 600km/h en sentidos opuestos a una distancia de 500m en la vertical, y unidos por una cuerda. ¿Qué va a suceder ahora? Bueno, pues como nuestros amigos del movimiento circular uniforme nos dirán, comenzarán a girar sobre si mismos, con el centro de giro el punto medio entre las dos cargas.

El giro debe continuar hasta que las cargas se encuentren a la misma altura, momento en el cual la sirga debe soltarse, por lo menos por parte de la carga que será enviada al espacio. En ese instante tendremos una carga que saldrá proyectada en dirección vertical a la friolera de 600 km/h.

Tras esta explicación surgen un montón de problemas:
-¿Qué pasa con la otra carga, la que sale hacia abajo? Podríamos ponerle un paracaídas e intentar recuperarlo para el próximo lanzamiento
-¿Cómo demonios engancho una sirga entre el avión de arriba y el de abajo? Una manera podría ser que cada avión lanzase su cuerda mediante un pequeño misil, y que estos se enganchasen en el punto correcto. Esto tiene su dificultad, pero considerando la capacidad computacional actual, no creo que sea el mayor problema.
-¿Cómo sincronizamos el proceso de lanzamiento y enganche? No de manera manual, por favor. La informática seguro que puede echarnos una mano.
-¿De qué está hecha la cuerda, de adamantio (ver X-Men)? Las tensiones en la cuerda son uno de los mayores problemas. Haciendo un cálculo rápido, tenemos que la fuerza centrífuga sería
F = m•v•v/r = m • 600km/h • 600km/h / 250m; si 600km/h=166m/s; F = m • 111.
Lo cual confirma nuestros temores sobre la resistencia de la cuerda. Esta debe soportar aproximadamente 11 veces el peso de la carga… Bueno digamos que es asumible.
-¿Qué hay de la aceleración que soporta la carga? Bien ese es un problema que afecta al diseño de nuestro satélite. Supongo que los satélites actuales están preparados para soportar las aceleraciones de los lanzamientos… (…búsqueda rápida en google…) El transbordador espacial de la NASA alcanza unos 3g, y los pilotos de F-16 soportan hasta 9g con trajes especiales. Complicado, sí, pero no imposible.
-¿De dónde te has sacado los datos?, ¡están todos mal! Los datos de distancias, alturas y velocidades son orientativos para explicar la idea. No soy experto en vuelo, sólo trato de explicarme con un ejemplo

Autopista solar

Desde hace tiempo llevo pensando en los paneles solares fotovoltaicos. Le doy vueltas a la forma de explotación actual, en forma de paneles, orientados o no hacia el sol. Personalmente me parece que son  demasiado delicados y que necesitan una infraestructura demasiado grande para el rendimiento que ofrecen.

Además, comentando con gente, parece que la única utilidad hoy en día de estos paneles es la de “inversión” para al final acabar cobrando las subvenciones que Europa da, aunque no me voy a meter con ese tema, por lo menos no en este post.

En fin, sea como sea, yo seguía pensando en España: la tierra del sol. Y veo que la verdad es que por aquí la cosa podría ir bien, ya que las infraestructuras son buenas, y tenemos mucho mucho sol. Pero entonces, ¿dónde ponemos los paneles? ¿En tierras no cultivables? ¿En páramos deshabitados? Porque parece mejor explotar la tierra de forma agrícola que con paneles… Si no fuera así, se cambiarían tierras de cultivo por plantaciones solares, cosa que no sucede.

Y entonces, la verdad es que no sé ni como, surgió una idea: las carreteras. ¿Cuántos kilómetros de autopistas y carreteras tenemos? ¿Cuánto sol reciben a lo largo de año? Las infraestructuras están allá, no hay que irse lejos ni crear caminos para la explotación… Simplemente si tuviésemos un aditivo que provoque algo de tensión a partir del sol, y que sea compatible con la química de la carretera (alquitrán y todo tipo de sustancias químicas supongo)…

Buscando un poco por la web he visto que la idea de la “pintura solar” existe y tiene mucho eco, visto el número de entradas que aparecen en los buscadores sobre el tema. Básicamente se están estudiando ciertas nano-partículas para la producción de dichas pinturas.

El potencial de aplicar estas tecnologías a las carreteras es enorme: la superficie de un tramo de autopista de digamos 100 km de longitud expone más de 1km2 para la generación de energía. Supongamos que cada carril de autopista tiene 3m de ancho, si tenemos dos carriles por sentido, y dos sentidos, tenemos una anchura de 12 metros (sin contar el arcén). En 100 km tendríamos 100.000m · 12m = 1.200.000metros = 1.2 km2.

Además, el polvo y suciedad que puede acumularse en los paneles convencionales se soluciona con la propia circulación de vehículos. Las conducciones eléctricas podrían ir soterradas bajo la calzada…

Sé que esta idea es más ciencia ficción que realidad a día de hoy. Sin embargo, ¿quién sabe?, igual de esta manera los peajes acabarían siendo gratuitos.