31.5.11

HidroAysén (parte 1)

Ver las noticias que emiten los canales de televisión chilenos es cercano a ver masacres que descomponen el alma. Situaciones inimaginables de violencia desmedida, agotan y aprietan la sensibilidad de hasta el ser más indiferente. Es más, he escuchado que hasta los que leen las noticias en los canales de televisión terminan descompuestos, casi con tratamiento sicológico. Y es que si la "crónica roja" vende tanto, entonces todos los canales se acoplan y la imponen cada vez más dentro de su "parrilla". Sin embargo, la gente no tiene alternativa y recibe el bombardeo de sangre, violencia y crímenes que no les permite abrir su mundo... Es un círculo vicioso de los peores...

Caso de esto son los delincuentes que se hacen presentes en manifestaciones, que si bien tienen la intención de ser pacíficas, dejan la puerta abierta para que un grupo de antisociales comiencen a ejecutar todas sus malas intenciones. Pero todo esto no debe opacar el fin de la manifestación, ya que muchas de ellas - para no decir todas - tienen un sentido bastante rescatable al cual se le debe poner atención. Uno de estos casos ha sido el tema de HidroAysén del cual rescato plenamente el cambio de switch que ha producido dentro de la sociedad, la cual se ha manifestado (masivamente) en contra con el fin de defender una de las áreas más hermosas del país. Y hablo del cambio de switch, ya que por años gran parte del pueblo chileno ha sido un actor pasivo - casi terciario - dentro de la película de nuestras vidas, no tomando el protagonismo que se merece, mostrando de esta forma su opinión. Esto ha permitido que las leyes se vayan construyendo en salones cerrados, liderados por personas "elegidas", de manera que se llega al punto en que decisiones tan trascendentales como HidroAysén sean tomadas por algunos pocos, siendo esto absolutamente legal, bajo el gran supuesto que todos estamos de acuerdo (por transitividad).

¿Expliquemos un poco de qué trata? Para que todos tengamos los datos relevantes del proyecto, los tocaremos paso a paso y si tienen alguna duda de él, por favor, pregunten.

Serán 5 centrales: dos abastecidas por el río Baker y 3 por el Pascua. Estarán situadas en la provincia Capitán Prat, a 300 km al sur de Coyahique. La inversión presupuestada será de 3.200 MMUS$, lo que permitirá una generación media de 18.430 GWh-año que equivale al 35% del consumo de Chile de los últimos años, según los datos oficiales. Todo lo generado se irá al Sistema Interconectado Central (SIC) a través de una línea de transmisión de corriente continua, donde está más del 90% de los habitantes del Chile. Para poner en contexto, el país tiene 4 sistemas de transmisión: el SIC, el SING (Sistema Interconectado del Norte Grande), el Sistema Aysén y el Sistema Magallanes. Los principales son los dos primeros, ya que los dos últimos son demasiado pequeños en comparación. El primero está ubicado entre Taltal y Chiloé (tal como se ve en la imágen de la derecha) y el segundo está desde Arica hasta la parte sur de la segunda región.

Entonces, de lo que se destinará al SIC, el 60% será destinado a hogares, pequeñas empresas, comercio e iluminación pública; el 40% restante será para abastecer a la gran industria, entre los que está la minería de la zona central de Chile. Cabe citar aquí que la principal minería chilena se alimenta del SING - y no del SIC -, que es donde están ubicados los yacimientos más grandes como son Escondida y Codelco Norte. Pero para seguir teniendo detalles del proyecto... ¿Cuánto es la superficie embalsada de HidroAysén? Son 5.910 Ha que equivalen al 1,5% de los espejos de agua existentes en la región, equivalente a su vez al 0,05% de la superficie total de Aysén y a un porcentaje mucho menor si hablamos de toda la Patagonia (el punto verde que se ve en la foto de la izquierda).

El proyecto generará 18 veces más que la central Rapel, embalse cercano a la capital de Chile y que tiene el doble de la superficie del polémico proyecto que tiene a Endesa y Colbún como dueños con un 51% y 49%, respectivamente. De hecho, si hablamos de eficiencia, HidroAysén se gana sus premios, lo cual ha sido fruto gracias a los diversos cuestionamientos que ha tenido el proyecto desde sus inicios (allá por el año 1975) donde se proyectaba inundar 30.000 Ha, pasando por 9.300 Ha el 2005 y llegando a lo que es hoy (5.910 Ha), lo que implica que en términos de eficiencia (energía media anual divido por superficie que para HidroAysén el factor es 3,12) se sitúa como uno de los más eficientes a nivel mundial en comparación con otros proyectos hidroeléctricos del planeta como es La Romaine (0,28), Itaipu (0,50), Belo Monte (0,60) y Karahnjukar (0,80); como también en comparación con las centrales chilenas Rapel (0,172) y Colbún (0,39). Otra característica importante son sus ríos... Los ríos Baker y Pascua se caracterizan por presentar caudales abundantes y de baja variación, si se los compara con otros ríos de la zona central de Chile. Esta característica hace que ambos ríos presenten sus mayores caudales cuando los ríos de la zona central - por la ausencia de lluvias y nieve - presentan sus niveles más bajos. Es decir, corresponden a un recurso complementario a los que hoy se aprovechan en la zona central de Chile, entregando una menor volatilidad hidrológica en el SIC y mejorando el estándar de seguridad energética en el país.

Según informaciones del Ministerio de Energía y la Comisión Nacional de Energía (CNE), se informa que debemos duplicar la capacidad instalada durante la próxima década para alcanzar una tasa de crecimiento del 6%... sin embargo, esto es cuestionado por los expertos (incluso algunos estudios hablan de que la demanda se triplicará en 20 años!). ¿Pero qué significa capacidad instalada? Capacidad se refiere a la potencia que está instalada para generar energía eléctrica. La diferencia entre potencia y energía no es más que un factor de tiempo. Imaginemos una ampolleta en nuestra casa. Para prenderla, necesitamos una potencia - la cual se mide en Watt - que es suministrada por el distribuidor local (por ejemplo en gran parte de Santiago de Chile es Chilectra), quien a su vez le compra a la generadora (por ejemplo Endesa). La diferencia está en que en el instante que se prende la ampolleta, esa potencia se transforma en energía la cual se mide en Watt-Hora, o sea, equivale al consumo de potencia durante un instante de tiempo. Es debido a lo anterior que en nuestras cuentas de la luz veamos el gasto por kW-h (KiloWatt-Hora), lo que implica que si consumimos 1 kW-h al mes, entonces mantuvimos prendidas 10 ampolletas de 100 Watt durante 1 hora en el mes. En Chile existe una potencia instalada de 12.704 MW (MegaWatts) de los cuales el 40% es de Endesa y el 21% de Colbún; lo que implicaría que con HidroAysén esos porcentajes se incrementarían llegando cerca del 80% entre ambas empresas.

Este punto es una de las grandes falencias del proyecto. No es posible que en un país se tenga tan concentrada la energía eléctrica. Debemos tener a competidores importantes para que luchen por ser eficientes, de manera tal de no incidir negativamente en el impacto social. Forma parte de lo que se persigue con el modelo económico actual: la competencia perfecta. Pero en Chile falta regulación al respecto. Se debería legislar no sólo en el sector eléctrico sino que también en diferentes otros, ya que no es posible que en el área farmaceutica existan 3 grandes cadenas que ocupan casi el 95% de la oferta, o que en el área del retail y los supermercados ocurra lo mismo. En Colombia por ejemplo, por Ley no puede existir una empresa que tenga más del 25% de participación en la generación eléctrica. ¿Por qué no copiamos eso?

La gente contraria al proyecto, está en su posición por diversos otros motivos. El principal de ellos es "la destrucción" de la Patagonia Chilena proponiendo como alternativas diversas otras Energías Renovables No Convencionales (ERNC), que en Chile - a pesar de tener un gran potencial - recién se están posicionando como lo es la MiniHidro (menor a 20 MW), Biomasa o Eolica. Lamentablemente, este tipo de energías tiene una disponibilidad intermitente, por lo que requiere contar con fuentes de respaldo. Hay que buscar el justo equilibrio, aunque haya países como Noruega que tiene en su matriz energética un 99% de hidrolectricidad, permitiéndole crecer a lo que es hoy.

Hidroelectricidad es el 63% de la energía renovable que se produce en el planeta. No es algo que esté pasado de moda, ya que actualmente se están desarrollando más de 350 proyectos hidroeléctricos en distintos países del mundo como en Canada, Islandia, Brasil y Colombia. Por ejemplo, en Canada, el proyecto La Romaine - el cual citamos anteriormente - generará la mitad de HidroAysén con una superficie embalsada 5 veces mayor. Está claro que la sociedad no quiere más construcciones de centrales térmicas y es por eso que busca las alternativas. Con la potencia que entregará HidroAysén (2.750 MW), se evitaría la construcción de por ejemplo 7 centrales térmicas que podrían emititir 16 MMTon de CO2 al año, que equivale a las emisiones de todos los vehículos de Chile en un año. ¿Cuántas plantas de ERNC necesitamos para compensar algo de esta magnitud? Pensemos por ejemplo en aerogeneradores (molinos de viento) que son la fuente de la energía eólica... En Chile están situados casi todos en la Cuarta Región, donde cada uno en promedio entrega 2 MW (como lo son los del Parque Eólico Totoral, Monte Redondo o Canela). Para tener una capacidad instalada igual a la de HidroAysén necesitamos cerca de 1.375 aerogeneradores (cerca de 150.000 Ha), los cuales generarán energía dependiendo si hay o no viento suficiente; o 55.000 Ha de paneles solares de los cuales también dependeríamos de su variabilidad de carga... Porque claro, hay algo que se llama factor de carga que nos indica de alguna forma el rendimiento de la máquina, y en el caso por ejemplo de las eólicas o solares sólo tienen en promedio un factor del 20%, siendo que una hidroeléctrica puede tener un factor cercano al 55%.

Se pregunta a su vez el por qué embalsar si los ríos intervenidos son los que tienen los mayores caudales del país (Baker posee un caudal de 870 m³/s) y la respuesta es que en realidad el embalse es sólo para tener una altura suficiente de manera tal que el agua tenga una mayor fuerza al pasar por la turbina (de hecho, sólo se embalsaría un 0,20% de las cuencas de los ríos Baker y Pascua). Toda el agua que entra, sale en un ciclo de 24 horas, lo que quiere decir que en menos de un día una molécula de agua entra al embalse y sale de él disparada con una fuerza capaz de girar la turbina que genera la electricidad.

Okey! ¿Pero qué pasa? ¿Por qué hay tanta gente que se opone? Como dije antes, diversos pueden ser los motivos. Para mí, los preocupantes, son las consecuencias que esto puede tener en las comunidades afectadas. Los sistemas de compensación pocas veces funcionan como deberían y asusta que una mega empresa privada tenga el control de algo tan grande. Un oligopolio se va instalando lentamente y preocupa... Como dije en un comienzo, es preocupante que un grupo pequeño de personas, muchas veces sin mucho conocimiento real y con algo de intereses, toma decisiones en "beneficio" del país. Hay un problema constitucional que debemos solucionar y es para eso que debemos alzar la voz. Como proyecto general, a mí HidroAysén no me parece malo... el problema son todas las sombras que están detrás de él. Pero bueh... de eso comentaré en el post "HidroAysén (parte 2)" ya que me he extendido en demasía.

27.5.11

¿Por qué el cielo es azul?


Las preguntas más difíciles de responder son a veces aquellas que no las hacemos porque son parte de hechos que asumimos como ciertos. De ahí surgen los filósofos que tratan de responder muchas de ellas desde los tiempos de la antigüedad y a través de esas mismas se han pavimentado carreteras para encontrar hallazgos como por ejemplo los átomos.

¿Alguno de ustedes se ha preguntado por qué el cielo es azul? Es una pregunta simple con una respuesta que parece compleja, pero que se puede explicar de forma simple. Trataré de poner en práctica esto último.

Primero hablemos de la luz. Sabemos que es "algo", pero pocos saben verdaderamente qué. De hecho, ni los científicos estaban muy conscientes de qué era realmente, hasta que llegaron a la conclusión que es una onda y una partícula a la vez. Pero quedémonos con la primera idea... Es una onda por lo que tiene una propiedad muy importante llamada frecuencia. La frecuencia es la cantidad de veces que ocurre una cosa en un instante de tiempo. Por ejemplo, el latido del corazón es una frecuencia o el tempo de una canción. Pero lo relevante de todo esto es que la frecuencia determina si la onda es visible para el ojo humano o no. Por ejemplo, en el rango de frecuencias de onda muy altas se encuentran los Rayos Gamma, los Rayos X o los Rayos UV. Para frecuencias bajas, encontramos los Rayos Infrarrojos, las Microondas y las Ondas de Radio (primero FM y luego AM), siendo en este último caso el por qué al cambiar el dial en un equipo de música encontramos distintas emisoras... debido a que están a diferentes frecuencias (100.9 MHz para la "Play" en Santiago de Chile por ejemplo... de aquí ya deducen que la frecuencia se mide en Hertz).

¿Y dónde se encuentra la onda visible? Pues se encuentra entre la frecuencia de los Rayos UV y el Infrarrojo, en una franja muy pequeña que se puede visualizar en el dibujo de la izquierda. O sea... todo lo que vemos es un fotón (partícula de luz) que viaja a una determinada frecuencia la cual podemos deducir por el color. A mayor frecuencia, más violeta; a menor frecuencia, más rojo. Simpático, ¿no? El asunto es que por aquí está la respuesta a nuestra pregunta del comienzo.

La belleza del color del cielo no es más que el resultado de la interacción de la luz del Sol con la atmósfera. Una cantidad de humedad, relativamente pequeña, acompañada de partículas de polvo y de ceniza es suficiente para provocar en el cielo las múltiples manifestaciones de color que ha inspirado a muchos, entre ellos destacados pintores de la historia. ¿Pero cómo ocurre? Hay un efecto que se llama dispersión, que no es más que el choque de las ondas de luz con las partículas suspendidas en la atmósfera. La dispersión de las altas frecuencias es mucho mayor que las bajas frecuencias, ya que les cuesta más pasar entre las partículas (pensemos como si chocaran con ellas), entonces como si fuera un flipper, las ondas azules y violetas comienzan a pintar el cielo por todo el espacio ya que van rebotando con todas las partículas suspendidas en el aire. Cuando, al fin, llegan a nuestros ojos, no parecen venir directamente del Sol, sino que nos llegan de todas las regiones del cielo, como en forma de fina lluvia y es por eso que todo lo vemos de color azulado. De ahí que el cielo nos parezca azul, mientras el Sol aparece de color amarillo, pues los rayos amarillos y rojos son poco desviados y van casi directamente en línea recta desde el Sol hasta nuestros ojos.

¿Algunos se preguntarán y por qué no es violeta el cielo si también estas ondas "chocan"? Esto es porque la luz solar contiene más luz azul que violeta y porque el ojo humano (que en definitiva es el que capta las imágenes -aunque el cerebro las interprete-), es más sensible a la luz azul que a la violeta. ¿Y por qué el cielo en el atardecer es rojizo? Esto se debe a que cuando el Sol se encuentra en el horizonte (ya sea amanecer o atardecer), se encuentra más lejos de nuestro ojo y por lo tanto los fotones que llegan a nuestra visión deben cruzar más atmósfera para lograr su objetivo. Como deben cruzar más atmósfera, deben evitar una mayor cantidad de partículas de polvo, ceniza y humedad, lo que incluso afecta a las frecuencias amarillas y naranjas, provocando que estas también choquen en el espacio y pinten el cielo con colores más rojizos. Es por esta misma razón que el Sol se ve a veces rojo, ya que es la única frecuencia que pasa directo sin colisionar con las particulas de la atmósfera.

Por último nos queda como enseñanza... Si la tierra no tuviera atmósfera, la luz solar alcanzaría nuestros ojos directamente desde el Sol y no recibiríamos luz difundida y el cielo aparecería tan negro como por la noche. Es por esta razón que los astronautas pueden observar durante el día las estrellas, la luna y los planetas debido a que están fuera de la llamada atmósfera.

22.5.11

¿Por qué flotan los barcos?

Hace tiempo que hago clases. De matemáticas y física, principalmente. Aunque he hecho clases de cursos más avanzados de los cuales alguna vez les contaré. Sin embargo, hoy me centraré en una pequeña historia en torno a una clase que le hice a mi sobrino. Como todo niño inquieto, le cuesta concentrarse y más aún le cuesta entender el por qué de las cosas. Y esto ocurre ya que a veces las cosas parecen demasiado extrañas y bastante etéreas, de manera que es bastante difícil entenderlas si no se las aterriza un poco.

En esa clase, saliendose un poco del tema, me preguntó como todo niño curioso el por qué los barcos flotan si son tan mega pesados. Y le expliqué el porque. Han pasado años y aún recuerda la razón... ¿Ustedes saben por qué flotan los buques?

¿Conocen la densidad? Algo muy denso es porque sus particulas están muy unidas y de ahí viene que tenga que ver con su masa y su volumen. Por ejemplo una roca es bastante densa en su estructura, pero una esponja no lo es tanto. Apuesto que alguna vez han caído en la trampa de "¿qué pesa más: un kilo de plomo o un kilo de plumas?". Efectivamente - como lo supieron esa vez que cayeron - pesan iguales, aunque para igualar tal peso necesitamos una cantidad importante de plumas, o lo que es lo mismo, un gran volumen. O sea, es mucho más pesado 1 metro cúbico de plomo que 1 metro cúbico de plumas... ahí sí que le hubiésemos achuntado... no?

Entonces, volviendo al problema del barco, este debería flotar si su volumen entero pesa menos que el agua. ¿Pero cómo es posible esto si está lleno de fierros, lleva containers encima de él y es muuuuy grande? Esto último que sea grande nos debe dar lo mismo, ya que tengo suficiente agua en el mar para equiparar el tamaño de un buque... lo importante es que el volumen del barco sea menos denso (o pese menos) que el agua. Entonces he aquí el ingenio de los que crearon los barcos. Como se dieron cuenta de que estaba lleno de fierros los cuales son mucho más densos que el agua, tuvieron que ponerle cámaras vacías (llenas de aire) en su interior, de manera de equiparar los objetos mega pesados que tiene en su interior como los containers, maquinarias de acero, y un gran etcétera. Entonces si comparamos el peso del barco completo con el peso de un volumen de agua que fuera igual al del barco (o sea, como si el barco, todo él, se hubiera convertido en agua), veríamos que el barco pesa menos. Increíble, ¿no?

Por lo anterior, en el caso de que se le haga un agujero al barco y el agua comenzara a entrar, entonces la densidad de barco será mayor que la del agua (ya que las cámaras vacías se llenarán de agua) y el barco se hundirá. O sea, lo que contrapesaba la alta densidad de "los fierros", desapareció convirtiendose en agua (que obviamente es más densa que el aire).

Todo lo que les expliqué en (ojalá) palabras simples, se reunen en un principio muy famoso hecho por Arquímides. Y seguramente conocen la historia (o al menos la palabra que la identifica). Dice la leyenda que una nueva corona había sido fabricada para Hierón II, tirano gobernador de Siracusa, el cual le pidió a Arquímedes determinar si la corona estaba hecha de oro sólido o si un orfebre deshonesto le había agregado plata. Entonces el pobre Arquímedes se encontraba frente a un dilema porque tenía que resolver el problema sin dañar la corona, por lo que no podía fundirla y convertirla en un cuerpo regular para calcular su densidad. De esta forma, mientras tomaba un baño, notó que el nivel de agua subía en la tina cuando entraba, y así se dio cuenta de que ese efecto podría usarse para determinar el volumen de la corona, ya que ésta al ser sumergida, desplazaría una cantidad de agua igual a su propio volumen. Así, al dividir la masa de la corona por el volumen de agua desplazada, se podría obtener la densidad de la corona. La densidad de la corona sería menor si otros metales más baratos y menos densos le hubieran sido añadidos. Entonces, Arquímedes salió corriendo desnudo por las calles, gritando "¡Eureka!", lo que en griego antiguo ("εὕρηκα") significa "¡Lo he encontrado!".

15.5.11

¿Parsec?

Tiempo estuve afuera. Un poco más de un mes. ¿Por qué? Porque fueron necesarias unas vacaciones... y estuve en ese hermoso "viejo continente" conociendo algo más sobre el mundo que vivimos.

El martes pasado, mientras le hacía clases a mi sobrino, le comentaba sobre las diferentes unidades de medida que existen en el planeta. Le enseñaba que al final de cuentas era como otro lenguaje, pero que se refería a lo mismo. ¿Por qué en Estados Unidos hablan de grados fahrenheit y nosotros de celsius cuando nos referimos a la temperatura? Y esto ocurre en diferentes escalas de medida en distintas situaciones de medición como lo es la milla/kilómetro, las libras/kilos, etc.

Sin embargo, a escala astronómica surgen nuevas medidas ya que los números en unidades comunes y corrientes (como el kilómetro), se hacen monumentales. Es el caso por ejemplo de la unidad astronómica (ua), la cual es una unidad de distancia que es aproximadamente igual a la distancia media entre la Tierra y el Sol y cuyo valor, determinado experimentalmente, es alrededor de 149.597.870 km. Entonces, claro está que es mejor hablar de 10 ua en vez de 1.495.978.700 km (a lo que habría que agregarle 3 ceros más para hablar de metros). Y es que en astronomía, es mejor usar otras unidades de medidas... como por ejemplo el parsec.

Apuesto que han oído hablar de él. ¿Pero qué es?

Comencemos con aclarar que la unidad "año luz" es una unidad de distancia y que equivale a la distancia que recorre la luz en un año. Como la velocidad de la luz es una constante (cuando hable de relatividad, esto será un factor muy importante) y que equivale a aproximadamente a 300.000 km/s (o sea, mucho mayor a la velocidad del sonido que comentamos hace un par de artículos, lo cual demuestra el por qué vemos primero el relampago y luego escuchamos el trueno), entonces 1 año luz es algo menos de 10 billones de kilómetros... o sea un 1 con 13 ceros después.

Entonces, el parsec se define como la distancia (d) que se muestra en la figura de la izquierda, donde el circulo rojo es el Sol y el circulo azul es la Tierra. ¿Y esta equivale a qué? Según su definición es parallax of one arc second (paralaje de un segundo de arco), sin embargo pocos entienden esta definición por lo que lo explicaré de mejor forma. Los paralajes se miden en segundos de arco (recordar que los ángulos se pueden medir también en esto, como a su vez en grados). Para llevarlo a grados, 60 segundos de arco = 1 minuto de arco y 60 minutos de arco = 1 grado... por lo tanto 60x60 segundos de arco = 1 grado (3600 arcsec = 1°).

Entonces, teniendo en cuenta que se forma un ángulo recto entre la línea que une al Sol con el objeto (punto amarillo) y la línea que une al Sol con la Tierra, y por definición de ángulos, el ángulo interior equivale a (90°-1 arcsec) lo que equivale a (90°-(1/3600)°) de manera de poner todo en una misma unidad (grados). Aplicando algo de trigonometría, obtenemos que la tangente del ángulo interior equivale a la división entre d y la distancia entre el Sol y la Tierra (1 ua). Así obtenemos que: Tg(90-(1/3600))=d/1 y así obtenemos el valor de d en ua (con calculadora pueden obtener que d = 206.265 ua). Y como 1 año luz equivale a 63.115 ua obtenemos que d = 3,26 años luz.

O sea, 1 parsec es igual a 3,26 años luz y ya saben de donde sale. Ahora si quieren seguir con las unidades que ya conocen, podríamos decir también que 1 parsec equivale a 30.857 mil millones de kilómetros... o sea, un número que fácilmente olvidarán. Mejor adecuemos nuestras mentes a más de un lenguaje y como sobrino ya sabe, veamos diferentes unidades de medida.