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Silvana TapiaLuisa AchaerandioJuan Carlos GilIgnacio CrespoBorja TosarFrancis VillatoroHéctor SocasGastón GiribetAlberto Apariciprincipio de arquímedes y flotaciónbarco iceberg submarino globo aerostáticoatmósfera como océano gaseoso silvanadensidad media inferior al aguabarco de acero flota por geometríadensidad del acero ocho veces aguaencerrar volúmenes aire casco barcoglobos aerostáticos flotan como barcoshidrógeno para globos aerostáticoshelio desplaza aire en globosglobo aerostático con vacíopresión atmosférica dificulta globosrefuerzo estructural pesa demasiadoconstrucción de barcos desde hace tiempobarcos para mover personas cargasestructuras complejas y carasexplotar el océano energéticamenteJuan Carlos GilTitanicArquímedesSilvana TapiaAdvanced Functional MaterialsJohn LaplaceCFDLaplaceGanímedesCristina HernándezPecesCetáceosJuan Manuel CruzHéctor Socas
Encerrar volúmenes aire casco barco
Con
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Juan Carlos Gil explica cómo un barco hecho de acero, que es mucho más denso que el agua, puede flotar gracias a su geometría.
…temas que he traído a Coffee Break, como los discos que levitan aquellos o los jabones que resolvían laberintos, ¿no? Básicamente conocemos la física, pero alguien encuentra una forma inesperada e ingeniosa de explotarla. Explotar, eso que ocurre cuando un Cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del fluido desplazado, ¿recordáis? Y ese empuje vence al peso, ¿no? Que nos enseñó Arquímedes y ese cuerpo puede ser cualquier cosa: un barco, un iceberg, un submarino o un globo aerostático. Porque al fin y al cabo un globo no deja de ser un submarino en un océano gaseoso, ¿no? La atmósfera es literalmente un mar de aire, como nos ha contado Silvana, llena de vida también, ¿no? Así que, bueno, que flotar, que se trata de desplazar más fluido del que corresponde a tu propio peso y conseguir tener una densidad media inferior a la del líquido o fluido en el que estás, pues típicamente agua. Claro, hacer esto el corcho, el hielo, pues lo tienen. fácil porque son ya menos densos que el agua, pero un barco está hecho de acero, que es como 8 veces más denso que el agua, así que el truco ya no está en este caso en el material, sino en la geometría se trata de encerrar volúmenes de en este caso aire dentro del casco del barco para que la densidad del conjunto acero más aire pues sea menor que la del agua y en el caso de los Globos pasa lo mismo; tenemos que llenar el globo de algo menos denso del fluido que queremos desplazar, que en este caso es aire con lo cual las opciones son muy limitadas: básicamente hidrógeno, helio o aire mismo pero caliente, que se hace menos denso y nos permite flotar, nos permite conseguir flotar en el aire. Se podría usar y se ha pensado muchas veces utilizar vacío, vacío parcial al menos, pero hacer un globo de vacío sin nada dentro. Pero claro, la propia atmósfera no perdona: intentaría aplastarnos y el refuerzo estructural que habría que poner al globo de vacío pues acaba pesando demasiado y no salen las cuentas. Barcos, bueno barcos sabemos hacer obviamente desde hace muchísimo tiempo y los usamos para mover personas, cargas de un sitio a otro, pero son en general estructuras bastante complejas y que requieren un mantenimiento continuo; en una palabra son estructuras caras, pero en estos momentos de nuestra civilización queremos explotar el océano mismo. No en el sentido colonial, clásico, digamos, sino energética y tecnológicamente. Los océanos cubren más del 70% de nuestro planeta y contienen recursos energéticos, energía eólica marina, undimotriz, que es la de las olas, y mareomotriz, la de las mareas. Y obviamente a nadie se le escapa que hay recursos mineros en el fondo oceánico e…
Significado #1 · Palabras #1
Juan Carlos Gil explica cómo un barco hecho de acero, que es mucho más denso que el agua, puede flotar gracias a su geometría.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1principio de arquímedes y flotaciónbarco iceberg submarino globo aerostáticoatmósfera como océano gaseoso silvanadensidad media inferior al aguabarco de acero flota por geometríadensidad del acero ocho veces aguaencerrar volúmenes aire casco barcoglobos aerostáticos flotan como barcoshidrógeno para globos aerostáticoshelio desplaza aire en globosglobo aerostático con vacíopresión atmosférica dificulta globosrefuerzo estructural pesa demasiadoconstrucción de barcos desde hace tiempobarcos para mover personas cargasestructuras complejas y carasexplotar el océano energéticamente…temas que he traído a Coffee Break, como los discos que levitan aquellos o los jabones que resolvían laberintos, ¿no? Básicamente conocemos la física, pero alguien encuentra una forma inesperada e ingeniosa de explotarla. Explotar, eso que ocurre cuando un Cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del fluido desplazado, ¿recordáis? Y ese empuje vence al peso, ¿no? Que nos enseñó Arquímedes y ese cuerpo puede ser cualquier cosa: un barco, un iceberg, un submarino o un globo aerostático. Porque al fin y al cabo un globo no deja de ser un submarino en un océano gaseoso, ¿no? La atmósfera es literalmente un mar de aire, como nos ha contado Silvana, llena de vida también, ¿no? Así que, bueno, que flotar, que se trata de desplazar más fluido del que corresponde a tu propio peso y conseguir tener una densidad media inferior a la del líquido o fluido en el que estás, pues típicamente agua. Claro, hacer esto el corcho, el hielo, pues lo tienen. fácil porque son ya menos densos que el agua, pero un barco está hecho de acero, que es como 8 veces más denso que el agua, así que el truco ya no está en este caso en el material, sino en la geometría se trata de encerrar volúmenes de en este caso aire dentro del casco del barco para que la densidad del conjunto acero más aire pues sea menor que la del agua y en el caso de los Globos pasa lo mismo; tenemos que llenar el globo de algo menos denso del fluido que queremos desplazar, que en este caso es aire con lo cual las opciones son muy limitadas: básicamente hidrógeno, helio o aire mismo pero caliente, que se hace menos denso y nos permite flotar, nos permite conseguir flotar en el aire. Se podría usar y se ha pensado muchas veces utilizar vacío, vacío parcial al menos, pero hacer un globo de vacío sin nada dentro. Pero claro, la propia atmósfera no perdona: intentaría aplastarnos y el refuerzo estructural que habría que poner al globo de vacío pues acaba pesando demasiado y no salen las cuentas. Barcos, bueno barcos sabemos hacer obviamente desde hace muchísimo tiempo y los usamos para mover personas, cargas de un sitio a otro, pero son en general estructuras bastante complejas y que requieren un mantenimiento continuo; en una palabra son estructuras caras, pero en estos momentos de nuestra civilización queremos explotar el océano mismo. No en el sentido colonial, clásico, digamos, sino energética y tecnológicamente. Los océanos cubren más del 70% de nuestro planeta y contienen recursos energéticos, energía eólica marina, undimotriz, que es la de las olas, y mareomotriz, la de las mareas. Y obviamente a nadie se le escapa que hay recursos mineros en el fondo oceánico e…
Juan Carlos Gil explica que las tecnologías para extraer recursos del mar necesitan plataformas flotantes robustas y duraderas, capaces de soportar condiciones marinas durante años.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3 · Palabras #2plataformas flotantes robustasestructuras tipo barcos airecorrosión en plataformas oceánicascompartimientos estancos del titanicsuperficies superhidrofóbicas atrapar airehojas de loto implos naturalezaagua gotas superficie superhidrofóbica…falleció hace aproximadamente un año, era que esas diferencias no correspondían a diferencias reales entre los mares, sino digamos a nuestra todavía escasa pericia en el laboratorio. Bueno, pues un saludo a Benito, Belén y Elena, si me están escuchando. El caso es que estas tecnologías de extracción de recursos del mar requieren plataformas flotantes, robustas, estables, duraderas para que sean lo más baratas posible; es capaz de estar años, si es posible, en el océano soportando olas, corrosión, temporales pues con el mínimo mantenimiento posible. Sí, podemos utilizar cámaras huecas llenas de aire, tipo barcos, y de hecho lo hacemos, pero estas soluciones dependen de mantener el aire encerrado en compartimientos estancos. Si la estructura se perfora, se degrada, se corroe por cualquier cosa y el agua la inunda, pues obviamente se va a pique; que se lo digan al Titanic. Por eso en los últimos años se está explorando una estrategia diferente, no tanto en cerrar el aire sino atraparlo. ¿Cómo? La gracia fundamental de este artículo, usando superficies superhidrofóbicas, superficies con tan poca afinidad por el agua que prácticamente no se mojan. En vez de extenderse el líquido en estas superficies formando una película sobre ellas, pues las gotas de agua, si hablamos de ellas, permanecen casi esféricas y resbalan fácilmente a lo largo de la superficie superhidrofóbica y pues lo sabéis, hay implos en la naturaleza, el paradigmático es las hojas de loto que pueden soportar debido a este fenómeno y otras cosas una carga sobre ellas superior a su propio peso. No sé si habéis visto fotos o vídeos de un pedazo pájaro en una hoja, la hoja gorda, pero el peso del pájaro, en fin, es mucho mayor. O los zapateros de agua. Esto tiene que ver, perdona, esto tiene que ver con la película que se ponen los parabrisas de los…
Juan Carlos Gil explica que el desafío principal no era lograr la flotación en sí misma, sino evitar la fuga de aire cuando los tubos se inclinan debido a las diferencias de presión hidrostática.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #7fuga de aire en tubos inclinadospresión hidrostática en estemosmenisco colapsa por desbalance hidrostáticopresión laplace y curvatura menisco…hablando de tubos de aluminio, hay suficiente flotabilidad submarina cuando el tubo está completamente sumergido para que los tubos vuelvan a la superficie. Por eso el nombre del artículo habla de recuperables; aunque tú lo hundas, el tubo de aluminio emerge. Vale, pero recordar que el desafío no era tanto hacer flotar a estas cositas sino impedir que el aire escapase cuando se inclinan. Obviamente, cuando el tubo está en horizontal la presión a ambos lados del tubo pues es la misma. Pero cuando se inclina uno de los estemos queda más profundo que el otro y por tanto aparece una diferencia de presión hidrostática que empuja el aire hacia arriba. La única cosa que puede evitar que el aire acabe saliendo es la presión de Laplace asociada a la curvatura del menisco que os he descrito antes de la interfaz aire-agua. Así que si el empuje hidrostático, el desbalance hidrostático gana a Laplace, ocurre lo de antes, el menisco colapsa, el aire sale literalmente desplazado por el extremo superior y a pique que nos vamos. Los autores usan la ecuación de John Laplace, simulaciones numéricas de fluidos CFD y hacen un montón de experimentos de flotabilidad y muestran que un tubito normal como de los que estamos hablando, de estos 5 milímetros.…
Juan Carlos Gil describe la solución que encontraron los autores del artículo para evitar la pérdida de aire en tubos superhidrofóbicos inclinados, que consiste en colocar una pared interna para desacoplar hidrostáticamente los extremos.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #6pared interna en tubos superhidrofóbicosdesacoplamiento hidrostático de extremospérdida de aire a 10 gradosburbujas comprimidas por impacto…Los autores usan la ecuación de John Laplace, simulaciones numéricas de fluidos CFD y hacen un montón de experimentos de flotabilidad y muestran que un tubito normal como de los que estamos hablando, de estos 5 milímetros. Pierde aproximadamente la mitad del aire atrapado cuando se inclina solo 10 grados; 10 grados de inclinación, que vamos, que nada es un día tranquilo en el océano. Llamamos a eso, vale, así que se ponen a tope para encontrar la solución: hacen más teoría, más simulaciones, más experimentos y tras arduas y sesudas deliberaciones se les ocurre una idea de una complejidad técnica apabullante que consiste en poner una pared en el interior del tubo; ese sellado interno desacopla hidrostáticamente los dos extremos del tubo de tal forma que ahora el aire ya no puede desplazarse de un lugar a otro. Cuando llega una ola o un impacto, pues las burbujas, ahora tenemos dos, una en cada lado, pues simplemente se comprimen un poquito, intentan irse hacia el lado de arriba y se encuentran con una pared; bueno, pues luego cuando se equilibra el tubo, pues se expande otra vez y Tampichis se quedan. Es una solución tremendamente simple y tremendamente efectiva, que me resonó con un problema del que fui testigo durante el diseño de la primera misión espacial en la que participé: el telescopio infrarrojo ISO. Que soy como el abuelo Cebolleta, creo que ya…
Juan Carlos Gil describe cómo los autores del artículo construyeron una balsa con ocho tubos superhidrofóbicos y un prototipo de generador de energía por olas llamado 'dimotriz'. Señala que, aunque es una demostración conceptual temprana, ilustra el funcionamiento de la idea.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #16balsa con tubos superhidrofóbicosgenerador de energía dimotrizdemostración conceptual del dimotriz…milímetros, ¿vale? Han eliminado el 10% del material del tubo y aún así el tubo se mantiene a flote y si lo sumerges completamente emerge. El agua no puede invadir el interior incluso tras haber perdido el 10% de su masa en forma de 15 agujeros, 15 donuts. Para terminar, los autores construyen una pequeña balsa formada por ocho de estos tubitos y hacen hasta un prototipo de un pequeño generador, un dimotriz, para aprovechar la energía de las olas. Obviamente muy preliminar, no estamos ante la próxima revolución energética, pero bueno, sirve como demostración conceptual, digamos, de que la idea funciona. Bueno, voy concluyendo: ¿por qué me ha parecido importante lo que cuenta este artículo? Primero, porque es un ejemplo más, bien chulo, de ingeniería guiada por física básica, que demuestra que a veces la innovación no consiste en inventar nuevos materiales, sino en encontrar su forma adecuada Segundo, porque muestra cómo fenómenos…
Héctor Socas introduce una pregunta formulada por Juan Manuel Cruz sobre la cantidad de oxígeno disuelto en el agua para que los peces puedan respirarlo, a continuación Cristina Hernández explica que los humanos son menos eficientes en la absorción de oxígeno que los cetáceos debido a la protección contra el humo y la necesidad de optimizar cada bocanada bajo el agua.
Habla: Héctor SocasSignificado #17oxígeno disuelto para pecesabsorción de oxígeno cetáceos…de la semana pasada, que están un poquito conectadas. Recuerdan que estábamos hablando de cetáceos, de la asimetría de los cráneos y surgieron un par de preguntas sobre el oxígeno, de Juan Manuel Cruz y Cristina Hernández. Pregunta Juan Manuel, siempre Me he preguntado cómo puede haber suficiente oxígeno disuelto en el agua para que los peces puedan respirarlo, y Cristina dice: nosotros somos menos eficientes en absorber oxígeno que un cetáceo porque nos protege en parte del humo del fuego, y debajo del agua requiere aprovechar cada sorbo de aire, y no hay fuego. Y bueno, yo no sé realmente la respuesta a estas preguntas. No sé si ustedes la saben, pero sí me parece interesante comentar que, bueno, dos cosas: la primera es que realmente en el agua, esto nos puede parecer sorprendente, en el agua hay más oxígeno que en…