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El curso ACME ha vuelto. ¿Lo echábais de menos?

Hace ya cuatro años tuve la idea de desarrollar un curso MOOC sobre el método científico. La idea me vino al observar que mis alumnos, recién llegados a la Universidad, no parecían tener idea de cómo es el trabajo de la ciencia, cómo usar el escepticismo y cómo manejarse en el mundo de los números. El resultado fue el proyecto ACME (Anumerismo, Ciencia, Método y Esceptismo) que propuse a la Universidad de Granada como Proyecto de Innovación Docente.

La cosa no pudo ser (las razones no vienen al caso) así que intenté hacerlo por mi cuenta. Aunque no pretendo llegar al nivel de Coursera o Miríadas, hay herramientas que permiten acercarse un poco a este modelo de cursos online con componente vídeo.

Ahora vuelvo a la carga con una actualización: ACME 2.0. He hecho algunas mejoras, sobre todo en el tema audiovisual. Mi primer intento por salir guapo fue desafortunado, con fallos tanto en imagen como en sonido. Me alegro poder decir que, gracias a una nueva grabación en alta definición, esos problemas han sido corregidos, o al menos espero que así lo veáis vosotros (no pretendo ser Spilberg, ni mucho menos). También he introducido algunos vídeos de apoyo nuevos, nuevos enlaces para lectura adicional; y no menos importante, he comprobado los enlaces ya existentes, algunos de los cuales ya habían sido modificados o retirados (es increíble lo que cambia el panorama de la WWW a la que te despistas un rato).

En el apartado negativo sigo sin tener un buen sistema de comentarios para participación de los interesados, así que tendremos que seguir confiando en la sección de comentarios de YouTube. Seguiremos usando la cuenta de Twitter @acme_mooc así como la cuenta de email acme@elprofedefisica.es. Ah, casi se me olvida, aquí tenéis la página web central del curso: http://elprofedefisica.es/acme/

Sólo espero que volváis a disfrutar de este curso y que os sea de utilidad.

Comenzamos con el vídeo y la web de bienvenida al curso. Nos vemos el jueves para el primer módulo (si queréis).

Renovables

Hace unos días saltó la noticia de que el ayuntamiento de Madrid solamente comprará electricidad generada de fuentes 100% renovables. Más bien, la noticia es que algunas eléctricas habían perdido un pleito contra esa decisión. No sólo el equipo de Carmena se felicita de la decisión tomada, sino que ya hay quienes ven en esto un punto de esos que se llaman de inflexión (por cierto, ya hablaremos algún día de esos famosos puntos de inflexión) en el panorama energético español.

Ha habido voces en contra, según las cuales las fuentes renovables que abastecerán Madrid no son tan limpias como se cree. Otra crítica, bastante más extendida, incide en que el sistema eléctrico no permite distinguir la energía según fuente de generación. Es decir, no se trata de un suministro de agua mineral, donde puedes escoger Fontvella, Lanjarón o Bezoya, y donde cada sumistrador te lleva el agua en sus propios camiones, dentro de botellas con sus etiquetas; sino más bien como el suministro de agua corriente, donde el líquido te llega al grifo procedente de un conjunto de fuentes.

Hay quien ha llegado a calificar al sistema de certificados de generación como timo de la estampita por ese motivo. Es de justicia recordar que la propia industria reconoce que los kilovatios eólicos, nucleares o hidroeléctricos no se pueden separar, que van todos mezcladitos por la red, y que por tanto hablar de timo o estafa es algo fuerte. Ciertamente sería absurdo que cada operadora eléctrica tuviese redes de distribución distintas para cada central. Por su parte, los grupos ecologistas se las ven muy felices porque, timo o no, la decisión del ayuntamiento de Madrid reforzará el sector de energías renovables.

La distribución de electricidad se distingue de la de agua corriente en un punto importante: la localidad de su generación. El abastecimiento de agua suele realizarse a partir de fuentes cercanas. Es lo lógico. No tiene sentido traer agua desde Bilbao para abrir el grifo en Granada cuando aquí tenemos unos estupendos pantanos. El envío de agua a grandes distancias solamente se plantea en casos límite de sequía prolongada y por motivos de emergencia; y aun en ese caso los problemas técnicos son tremendos (por no hablar de los políticos). Por el contrario, la energía generada en cualquier lugar se “vuelca” en la red, ya sea el parque eólico de Guadix o la central de Carboneras, y todo contribuye a todo.

El mes pasado tuvimos un ejemplo de la globalización de la red eléctrica, cuando se descubrió que algunos relojes se retrasaron hasta seis minutos. El motivo fue una disputa entre Serbia y Kosovo, fruto de la cual la red eléctrica se desestabilizó de forma leve pero apreciable. Y no es que los electrones viajen desde Kosovo hasta España, sino que todo influye en todo.

De hecho, el lector puede sorprenderse de lo poco que viajan los electrones en la red eléctrica. A juzgar por el latigazo que nos da un cable mal aislado deberíamos pensar que los electrones corren que se las pelan, de modo que a lo mejor ese parque eólico a las afueras de Pamplona sí que está enviando electrones a montones a Madrid. No es ese el caso, y para demostrarlo ha llegado el momento de hacer cuentas.

Lo que llamamos intensidad de corriente (I) es una medida de la cantidad de carga Q que atraviesa una sección de un material conductor en un tiempo t. Si usamos un símil eléctrico en el que Q es un volumen de agua, I sería el caudal (volumen de agua por segundo). El caudal puede ser elevado porque tengamos mucho agua moviéndose despacio, o poco agua corriendo como loca. La relación entre esas tres cantidades es I=Q/t. El lector podrá ver un ejemplo en su propio móvil, donde las baterías indican su capacidad de almacenamiento en mAh. Eso son miliamperios-hora. Una batería de 3000 mAh tiene una carga de 3A*3600s = 10.800 A*s (o 10.800 culombios).

En una corriente eléctrica de corriente continua tenemos electrones moviéndose en una dirección y sentido determinados. La carga eléctrica que pasa por un lugar del cable será igual al número de electrones multiplicado por la carga de un electrón. ¿Y cuántos electrones han pasado por allí? Como el desarrollo está en cualquier libro de física, me limitaré a dar el resultado final: I=nqAv. Aquí v es la velocidad promedio de los electrones, q es la carga del electrón y A es la sección del cable que conduce la corriente.

En cuanto a n, se trata de la llamada densidad de portadores, es decir, la cantidad de partículas cargadas por unidad de volumen. Esta cantidad es igual a la densidad de átomos del material, multiplicada por el número de electrones que aporta cada átomo a la corriente. En el caso de los conductores como los metales, cada átomo suele contribuir con un electrón en promedio, lo que da valores de n muy elevados. Por ejemplo, el cobre tiene un valor de n=8,5*1028 electrones/m3.

Bien, aprovechemos nuestra ecuación para estimar el valor de la velocidad de los electrones. Es fácil si despejamos v=I/nqA y sustituimos los demás valores. Supongamos que hemos conectado el microondas y que está chupando 1,5 kW de potencia. Eso significa una corriente de unos 6,5 amperios (a un voltaje de 230 voltios). Digamos que nuestro cable es de cobre con una sección de un milímetro cuadrado, es decir 10-6 metros cuadrados, y por supuesto la carga del electrón es de unos 1,6*10-19 culombios (sí, tiene signo negativo, pero aquí no nos importa). Sustituyendo tenemos v= 0,00048 m/s, o algo menos de medio milímetro por segundo.

Medio milímetro por segundo. Eso son cuarenta metros escasos en un día. Un electrón procedente de una central eléctrica a 150 kilómetros de distancia tardaría diez años en llamar a la puerta de casa. Pero la luz aparece en cuanto pulsamos el interruptor. ¿Qué pasa aquí?

En realidad no pasa nada. Lo que sucede es que la imagen de un electrón viajando sin parar desde la central eléctria hasta casa para iluminar la cocina no es exacta. No es como un camión que sale de Lanjarón y llega al supermercado del barrio. De hecho, es más bien como en el grifo de agua. Cuando abres un grifo, el agua que cae no acaba de salir del pantano. Más bien los átomos de agua se van desplazando, empujándose unos a otros hasta llegar a casa. Los que salieron de la depuradora ayer llegan ahora al grifo, seguidos por los que salieron un segundo antes… y el agua que se encamina hacia la depuradora hoy llegará a casa mañana.

En el caso de la electricidad es algo similar. El efecto combinado de las centrales eléctricas volcando energía en la red es como el de una fila de personas ante la ventanilla del banco. Cuando la primera de ellas es atendida, es sustituida por la segunda, luego por la tercera, y así sucesivamente. Desde fuera vemos que la fila se va adelgazando, pero no porque el último de la fila llegue a la ventanilla de repente sino porque todos los integrantes de la fila se van moviendo. De modo similar, los electrones van viajando por la red lenta pero inexorablemente, moviéndose uno tras otro. Lo importante no es de dónde venga el electrón, sino que entre en casa.

Esto echa por tierra la imagen de los electrones renovables viajando directamente desde el parque eólico hasta el contador de casa. Incluso si pudiésemos rotularlos para saber de qué fuente procede cada electrón necesitaríamos décadas para ver llegar el primer electrón con la etiqueta verde. Asi que, de todas todas, la electricidad que entra en casa es tan “verde” como queramos creer que sea.

Pero la situación es peor que eso. Es hora de desvelar la triquiñuela más sucia de las eléctricas.

Todo el tratamiento anterior presupone corriente continua, donde los electrones viajan siempre en la misma dirección y sentido. Eso es lo que se llama corriente continua. Resulta que lo importante de la corriente eléctrica es que los electrones se muevan para que luego podamos aprovechar su energía, así que ¿por qué tienen que moverse siempre en la misma dirección y sentido?

Respuesta: no tienen por qué. Lo que tenemos en el enchufe es corriente alterna, donde la diferencia de potencial entre los extremos de los agujeritos del enchufe (y, en consecuencia, el sentido de movimiento de los electrones) cambia cincuenta veces por segundo. En lugar de enviarnos los electrones desde fuera de casa, estamos usando los mismos electrones una y otra vez.

Imagino que los ecologistas estarán contentos, ya que eso representa el summun del reciclado. ¡Nada menos que reutilizar los electrones! Pero quizá no suene tan bien si piensa, amigo lector, que con ese truco las eléctricas nos cobran un pico todos los meses a cambio de una corriente eléctrica formada por electrones que prácticamente no se mueven del sitio. Se limitan a moverse una fracción de milímetro en un sentido, otra fracción de milímetro en otro sentido y ya está.

Nos cobran los mismos electrones una y otra vez.

Y el gobierno lo permite. Indignante.

Futurama y gorila

Hace unos días leí uno de los artículos científicos más extraños ever.

Según un par de científicos de la Universidad de Cádiz, es posible que no estemos buscando signos de inteligencia extraterrestre de forma adecuada, así que es hora de cambiar de chip. Su artículo ha sido publicado en la revista Acta Astronautica. Os incluyo el enlace aquí para aquellos que tengáis acceso (que no seréis muchos fuera del ambiente universitario, me temo), y podéis ampliar información con este artículo de Agencia Sinc.Leer más

FdP electrónico y soldados imperiales

Hace algún tiempo algunos lectores me preguntaron si hay versión electrónica de mi último libro Física de Hollywood. Hasta ahora la respuesta era negativa, pero hoy me alegro poder decir que ya hay copia electrónica en Amazon. Los que deseéis leerlo en vuestro lector de libros electrónicos ya podéis hacerlo.

Os recuerdo, sin embargo, que con la edición del libro en papel se incluye un enlace QR a una copia digital. Eso quiere decir que podéis escoger entre versión electrónica y versión papel+electrónica, según os guste más.

Además, sigue la oferta de un capítulo gratuito por el precio de nada. Podéis descargarlo aquí (formatos disponibles: mobi, epub, pdf).

Física de Hollywood formato electrónico (tienda Amazon)

Contacto radar, señor presidente. Impacto en… en… emm…

Como ya sabréis, hay una estación espacial china llamada Tiangong-1 que va a caer a Tierra. Al contrario que en el cine, donde el NORAD sabe exactamente a qué hora y en qué lugar va a caer cada cascote espacial, en esta ocasión no sabemos ni el punto de impacto, ni la hora. Ni siquiera estamos seguros del día, aunque todo indica que será entre ahora y el próximo miércoles, con probabilidad máxima el 1 de abril (que irónicamente llaman “día de los tontos” en el mundo anglosajón). Nos van a dar la Semana Santa estos chinos.Leer más