domingo, 29 de mayo de 2011

Estación de servicio en órbita

En marzo de este año la empresa canadiense MacDonald Dettwiler Ltd. (MDA), que proyecta un satélite de reabastecimiento de combustible de otros satélites, y la empresa comunicaciones por satélite Intelsat, con sede en Luxemburgo y Washington, han firmado un contrato por algo más de 280 millones de dólares, para que le preste sus servicios.

El nuevo vehículo espacial se espera que sea situado en órbita geoestacionaria, a 36.000 kilómetros sobre la Tierra, que es en donde se encuentran la mayoría de los satélites comerciales, en 2015, después de 4 años dedicados a su diseño y fabricación.

Hasta ahora, los satélites que orbitan alrededor de la Tierra han visto limitada su vida por la cantidad de combustible que llevan a bordo. Una vez que los tanques de combustible se quedan secos, los satélites dejan de ser operativos y quedan en el espacio como chatarra espacial incontrolada, que puede plantear un riesgo de colisión con otros satélites. El nuevo satélite repostador ofrece la posibilidad no sólo de extender la vida de los satélites comerciales, sino también de luchar contra la basura espacial. El satélite, Space Infrastructure Servicing (SIS), está diseñado para la recarga de más combustible en los satélites existentes y también para inspeccionar, arrastrar, colocar en su posición y hacer en ellos pequeñas reparaciones. Además de su depósito de combustible, el satélite tendrá un brazo robotizado que se podrá utilizar para sujetarse a los otros satélites, estirar de los paneles solares atascados y sustituir algunas piezas deterioradas.

Para Andrew Palowitch, director del Space Protection Program, un proyecto conjunto del U.S. Air Force, el Space Command y la National Reconnaissance Office, este nuevo satélite ayudará mucho a despejar de basura el espacio. La capacidad de remolque fuera de la órbita de material de desecho y de recarga de combustible de satélites inutilizados ayudará a evitar accidentes por colisión con satélites en activo. El satélite de reabastecimiento será capaz de mover los satélites inservibles a lo que se conoce como órbita cementerio, situada más arriba de la geoestacionaria, en donde no operan satélites en activo y por tanto no pueden destruir nada interesante.

Sin embargo, el uso principal del nuevo satélite será extender la vida de otros satélites de forma que sigan funcionando bien, después de haberse quedado sin combustible. Esto permitirá a los operadores de satélites ahorrarse los importantes costes de construcción y puesta en marcha de
nuevos satélites. Además de a Intelsat, MDA ofrecerá sus servicios a numerosos operadores comerciales y gubernamentales. Las aseguradoras que trabajan para los operadores de satélites también están muy interesadas en este proyecto, ya que les costaría menos pagar los servicios de MDA, para intentar una recarga o una reparación en el satélite, que asumir los costes de una gran pérdida financiera.

El concepto de abastecimiento de combustible en el espacio ha sido demostrado antes. En 2007 la agencia estadounidense Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) ya puso en marcha la Orbital Express Mission, en la que dos naves espaciales robóticas se unieron y pasaron combustible de una a otra en órbita. Para esa misión, MDA construyó el brazo robótico de la nave Orbital Express.

El nuevo satélite de reabastecimiento está diseñado para acoplarse sobre el anillo de lanzamiento del satélite a recargar. Dado el diseño de los actuales satélites, esto le permitiría operar sobre las tres cuartas partes del total de satélites en activo.

jueves, 26 de mayo de 2011

Productos de África

El cacao y la goma arábiga son dos de los muchos productos agrícolas que produce el continente africano.

Los principales productores de cacao del mundo son los siguientes: Costa de Marfil (46 %), Indonesia (17 %), Ghana (15 %), Camerún (6 %), Países Bajos (4 %), Estonia (3 %), Bélgica (3 %), República Dominicana (2 %), Ecuador (2 %) y EEUU (1 %).

El puerto de San Pedro, en Costa de Marfil es el principal punto de exportación de cacao del mundo.

Como en toda otra actividad económica existe un tanto de especulación para modificar los precios. En este sentido El ciudadano inglés Anthony Ward, que controla el 7 % del total de la producción mundial, en diciembre de 2010 lideró la compra de 200.000 toneladas de grano de cacao, por un total de 658 millones de libras, con la intención de retirarlas del mercado, provocando un aumento de los precios. Los granos de cacao se conservan congelados en cámaras adecuadas durante un periodo de al menos 20 años.

En el campo de los compradores, la empresa Mars Inc. es el mayor productor de chocolate del mundo.

La goma arábiga se obtiene de la savia de la acacia de Senegal, siendo Sudán el mayor exportador mundial. Una vez procesada se vende en forma de polvo granulado.

La goma arábiga tiene muchos usos, uno muy conocido es como aditivo de uso alimentario, dentro del grupo de los emulsionantes se le conoce como E-414, que se utiliza, entre otros, en la CocaCola para evitar que su colorante negro se quede en la superficie del líquido. Además se utiliza en otras bebidas, como revestimiento de medicamentos, para espesar yogures, reducir los taninos de los vinos y fijar la tinta que se usa en la impresión de periódicos.

miércoles, 25 de mayo de 2011

Detectores de neutrinos

El neutrino fue propuesto por primera vez en 1930 por Wolfgang Pauli para compensar la aparente pérdida de energía y momento lineal en la desintegración β de los neutrones. Son partículas subatómicas de tipo fermiónico, sin carga y espín 1/2. Estas partículas tienen masa, pero muy pequeña, menos de una milmillonésima de la masa de un átomo de hidrógeno. Su interacción con las demás partículas es mínima, por lo que pasan a través de la materia ordinaria sin apenas perturbarla. Se necesitaría un bloque de plomo de una longitud de un año luz para detener la mitad de los neutrinos que lo atravesasen (9,46 billones de kilómetros). En todo caso, los neutrinos no se ven afectados por las fuerzas electromagnética o nuclear fuerte, pero sí por la fuerza nuclear débil y la gravitatoria.

Detector de neutrinos Numi.

El Sol es la más importante fuente de neutrinos a través de los procesos de desintegración beta de las reacciones que se suceden en su núcleo. Como los neutrinos no interaccionan fácilmente con la materia, escapan libremente del núcleo solar atravesando también la Tierra. Las principales fuentes de neutrinos artificiales son las centrales nucleares, las cuales pueden llegar a generar unos 5·1020 anti-neutrinos por segundo, y en menor medida, los aceleradores de partículas. Se cree que, al igual que la radiación de microondas de fondo procedente del Big Bang, hay un fondo de neutrinos de baja energía en nuestro Universo. En la década de 1980 se propuso que estos pueden ser la explicación de la materia oscura que se piensa que existe en el universo. Los neutrinos tienen una importante ventaja sobre la mayoría de los candidatos a materia oscura: sabemos que existen.

El Super-Kamiokande.

En 1967 Raymond Davis logró dar con un sistema de detección. Observó que el cloro-37 era capaz de absorber un neutrino para convertirse en argón-37, pero este resultó ser un método de detección poco preciso. Otros detectores se basan en el hecho de que el neutrino al impactar contra un electrón le transmite parte de su momento confiriéndole a éste una velocidad en ocasiones superior a la de la luz en ese mismo medio acuoso. Es en ese momento cuando se produce una emisión de luz característica, conocida como radiación de Cherenkov, que es captada por los fotomultiplicadores que recubren las paredes del recipiente. Como lo que se observa es una transmisión de momento lineal podemos inferir aproximadamente la masa de éstos y la dirección de la que proceden mientras que con el anterior sistema de detección solo podíamos calcular el flujo de neutrinos.

Detector del lago Baikal.

En vez de agua convencional se usa agua pesada porque ésta tiene más probabilidades de capturar neutrinos. Éste es el caso del más famoso detector de neutrinos. El Super-Kamiokande, que recibe su nombre de la mina japonesa de Kamioka. En el Polo Sur se ha construido un telescopio formado por una gran cantidad de detectores de neutrinos, el IceCube. Se está construyendo un equipamiento similar en el lago Baikal.

lunes, 23 de mayo de 2011

Antenas en la terraza

Hace unos meses aparecieron estas antenas en la terraza en donde tiendo y destiendo mi ropa lavada. No son las típicas antenas parabólicas y además resultan muy atractivas con su diseño plano y con celdillas.

Se trata de un enlace ethernet entre dos puntos exteriores de la ciudad en la que vivo, es decir, una especia de repetidor, dado que se trata de edificio alto, situado en una de las zonas más altas. El material es del fabricante polaco Cyberbajt.

Mirando en el catálogo del fabricante, una antena plana direccional similar a estas, aunque con un solo cable de entrada-salida, tiene por denominación 6 GHz, con una ganancia de 23 dBi, lo que permite enlaces punto a punto de media distancia. Según el fabricante, las antenas están construidas con un radomo blanco de plástico ABS resistente a los rayos ultravioletas, con una forma atractiva de panal. El plato trasero y los soportes están hechos de un material resistente a la corrosión. Estos soportes permiten un ajuste de inclinación, arriba o abajo, de 15 grados.

El equipo PAN 60-23 puede utilizarse en polarización vertical u horizontal. La antena es adecuada para el montaje en poste y viene con un conector N Hembra estándar incorporado y está diseñada para operar en el espectro de frecuencias desde 5,9 a 6,1 GHz.

La caja de protección de aluminio MT ALU está diseñada para su uso con las tarjetas de la línea RouterBoard. Dispone de accesorios para montaje en mástil o tubo. La chapa interna de montaje tiene un agujero de forma compatible con todas las líneas RouterBoard presentes actualmente en el mercado. En la pared de la caja protectora hay 5 salidas para acoplamientos de tipo pigtail e inductores.

Etiqueta del fabricante.

Cableado de la caja de protección de los circuitos electrónicos.

Vista inferior de los conectores.

Los cinco conectores vistos por debajo.

Los cuatro cables de datos se dirigen hacia las dos antenas, un cable más fino, posiblemente el de alimentación eléctrica, se adentra en el edificio.

Cada antena dispone de dos cables de conexión.


Georradares

Un georradar se utiliza para investigar o detectar objetos, estructuras, etc. por debajo del nivel del suelo.

Parece ser que la primera aplicación se realizó el 1929 en Austria para determinar el espesor de un glaciar.

Un GPR se utiliza, para investigar las propiedades de las capas del suelo. En los últimos 70 años han aumentado considerablemente las aplicaciones, para medir los grosores de las capas de asfalto, buscar tuberías y cables enterrados, en arqueología, la policía forense para buscar posibles enterramientos y en geofísica.

Utiliza un espectro electromagnético de alta frecuencia ( de 50 a 1600 MHz ), con capacidad de adquirir gran cantidad de información en un periodo corto de tiempo. Este sistema genera imágenes del subsuelo utilizando como fuente transmisora una antena electromagnética emitiendo una señal a una frecuencia fija que puede penetrar en sedimentos, rocas, hielo y otros tipos de materiales naturales ó artificiales. Básicamente, lo que detecta el GPR son cambios en las propiedades electromagnéticas de los materiales del subsuelo. Los equipos GPR disponibles actualmente en el mercado se pueden distinguir en dos categorías: equipos de uso general y equipos específicos para ciertas aplicaciones. Los primeros son los más versátiles y suelen permitir la conexión de antenas de diversos tipos y con un rango de frecuencias muy variado.


Maqueta funcional de telar con dos lizos

En el curso 1997-98 diseñé esta maqueta de telar para un crédito variable del departamento de tecnología de mi centro de trabajo. Se trata de un telar con dos lizos para fabricar telas de tafetán.

Vista de conjunto del telar.

Vista del telar desde la parte posterior. en donde se encuentra el plegador (Eje sobre el que se recoge) de la urdimbre, que es el conjunto de hilos paralelos sobre los que se va entrecruzando la trama, que se coloca mediante diversas pasadas de la lanzadera.

Vista superior de la maquinilla de los lizos, que separan los hilos para que pueda pasar la trama con la lanzadera y se vayan cruzando en sucesivas pasadas.

Vista de uno de los lizos con los diversos lazos de fina cuerda, formando en su centro un ojal para el paso de los hilos de la urdimbre.

Vista de cerca de los ojales por donde pasan los hilos de la urdimbre.

Vista del plegador de la tela y del peine que la va apretando.

Vista de cerca de la tela ya formada.

Dibujo del chasis montado.

Piezas del chasis.

Conjunto de cada uno de los dos plegadores.

Elementos de los plegadores.

Conjunto del peine.

Elementos del peine.

Maquinilla que mueve los dos lizos. Cuando uno sube el otro baja y viceversa.

Conjunto de uno de los lizos y piezas de la maquinilla.

Piezas de los lizos y la maquinilla.

jueves, 19 de mayo de 2011

Una tarde apacible

Esta tarde he estado visitando la empresa ICTINEU Submarins SL en su sede de Sant Feliu de Llobregat. Carme Parareda, ingeniera industrial y una de las coordinadoras del proyecto, me ha enseñado amablemente las partes ya construidas y algunos de los elementos que irán montados en el minisubmarino ICTINEU 3.

Aquí podemos ver a Pere Forés con un plano del proyecto inicial de submarino. Básicamente es lo que se está construyendo en la actualidad.

La pieza más importante del submarino es el casco que tiene una forma esférica y está construido en acero inoxidable aleado de alta resistencia. Después de 22 meses de trabajo ya se ha acabado. Esta pieza está formada por cuatro secciones esféricas conformadas en caliente y convertidos en medias esferas que después se han mecanizado por los dos lados, y de 8 anillos forjados y mecanizados. Estos anillos se utilizan para fijar la cúpula y la ventana frontal de metacrilato, la esfera principal junto con la la esfera de la escotilla y el asiento de esta última. Todas estas piezas junto con otras 100 piezas más pequeñas han sido soldadas bajo los procedimientos de calidad más exigentes, por soldadores certificados para este material y con más de 10 años de experiencia. Todas las soldaduras y superficies han sido revisadas mediante rayos X, ultrasonidos y líquidos penetrantes, además de la inspección visual. Finalmente la compañía certificadora, Germanischer Lloyd, ha estampado su sello en el casco de presión y en cada uno de los documentos que acreditan el proceso de fabricación de cada pieza del conjunto.

En toda Europa tan sólo cuatro empresas (Una alemana, una francesa, una holandesa y una italiana) tienen capacidad para dar forma a las piezas esféricas a partir de la plancha de acero sueco. En su día se optó por la empresa italiana y allí también se hicieron los mecanizados y las soldaduras (Por empresas diferentes). Para poder dar forma semiesférica a las planchas de acero se utilizó una prensa de forja de 2.000 toneladas de fuerza y se tuvieron que calentar las piezas dos veces para acabar de darles forma. En Cataluña, o no se disponía de empresas con la suficiente experiencia en el trabajo de estos aceros especiales, o resultaban más caros los trabajos. En opinión de los responsables de la empresa, aquí se ha ido perdiendo tejido industrial, mientras que en Italia aun se mantienen un gran número de empresas dedicadas a la transformación metálica en la zona de Turín y en otras regiones del país.

La empresa certificadora ha hecho extraer probetas de las piezas de la plancha semiesférica, que se han recortado ya que no se han de utilizar, para estudiar el comportamiento del material frente a esfuerzos de tracción, dando unos resultados mejores que los obtenidos por el material de la plancha de acero antes de ser embutida.

Con todos los elementos del conjunto de presión ya acabados (Casco de presión y cúpulas de metacrilato) y habiendo adquirido todo el material necesario como conectores eléctricos, válvulas, juntas tóricas, etc., se inicia el proceso de montar todo este conjunto, que en verano será trasladado al Reino Unido, donde se someterá a una prueba de presión dentro de un autoclave gigante a una presión correspondiente a una profundidad un 20% superior a la de servicio, es decir, de 1.450 metros. Todas estas pruebas se realizarán en un laboratorio, sin nadie en el interior y monitorizada mediante sensores que midan la deformación que sufre el casco bajo estas condiciones de presión. El casco resistente se ha diseñado para que pueda soportar presiones de más de 200 atmósferas, la prueba de presión se hará a 140 atmósferas, aunque sólo tendrá que trabajar bajo presiones de 120 atmósferas como mucho. Es lo que se conoce como factor de seguridad, se diseña para unas condiciones mucho más exigentes que aquellas en las que tendrá que trabajar.

En la actualidad se está carrozando con madera y fibra de vidrio el interior de la cabina. También se dispone de los contramoldes sobre los que ya se han construido las dos partes del carenado de fibra de carbono, aunque se han de completar con algunos elementos estructurales para sujetar motores, depósitos y equipos externos. El ajuste de la escotilla se hace sobre superficies planas de las bridas de acero inoxidable, que aseguran la estanqueidad. Este ajuste se ha hecho con una tolerancia superficial de 7 micras. La junta de goma solamente asegura la estanqueidad en los primeros momentos, hasta que la presión haya ajustado convenientemente la escotilla en su apoyo. La escotilla dispone de una bisagra y un mecanismo de cierre. El eje del mecanismo de cierre se ha tenido que ensayar, al igual que otros elementos mecánicos, para conseguir la certificación de la Lloyd, mediante un montaje que simula su actuación durante miles de ciclos de trabajo.

Para la inmersión el Ictineu 3 dispone de unos tanques de lastre exteriores que se llenan dejando el submarino en flotabilidad ligeramente positiva, de forma que solamente sobresalga del agua la escotilla y poco más. A partir de aquí se comienza a llenar de agua el depósito de lastre interior, que está situado bajo los asientos de los tripulantes. Esta pequeña cantidad de agua y la contracción que sufre el submarino, con la presión debida a la profundidad, aseguran que se pueda llegar a grandes profundidades. Para iniciar la subida o maniobrar en altura dentro del agua se utiliza este depósito interior de agua de lastre. Se ha elegido este sistema debido a que los motores eléctricos que moverían unas hélices para el movimiento en vertical tendrían un consumo mayor que el de la bomba de alta presión (Situada en el exterior) que se utilizará para extraer el agua del depósito de agua de lastre interior. Esta bomba ha de poder proporcionar una presión mayor que la debida a la profundidad a la que se encuentre el submarino y a la vez resistir sin deteriorarse esta presión exterior. Una vez en la superficie, el agua del depósito de lastre exterior se extrae mediante aire comprimido.

Para la comunicación con el exterior se utiliza un sistema de transmisión mediante ondas sonoras similar al utilizado por los delfines (En cuanto al principio físico se refiere). Este equipo debido a su frecuencia tiene una baja capacidad para la transmisión de datos.

España tiene 4.000 km de costa y a pesar de antecedentes históricos como los de Narcís Monturiol o Isaac Peral, la tecnología submarina civil es prácticamente inexistente. El Ictineu 3 será el noveno del mundo en capacidad de inmersión. Con la carrera para la búsqueda de materias primas en el fondo del mar en marcha, el Ictineu 3 puede ser para Catalunya el primer eslabón de un sector de alto valor añadido y gran potencial de crecimiento hoy inexistente, además de un estímulo para el desarrollo tecnológico y mejora de la competitividad de otros sectores industriales. El casco de presión es el más moderno del mundo, de un acero superior al titanio que ha costado dos años de diseño y cálculo y 22 meses más de fabricación. Esta pieza clave ya ha superado las certificaciones más exigentes que realiza la alemana Germanischer Lloyd, lo cual supone un gran salto hacia la fecha de finalización del submarino y las pruebas de flotabilidad y navegación, que se estima será en otoño de mismo año.

El proyecto utiliza por primera vez en el mundo en un submarino de estas características innovaciones como el uso de la fibra de carbono en elementos estructurales, o las baterías de ion-litio, similares a las de un teléfono móvil, que permiten algo tan básico en un submarino como la reducción de peso y espacio.

Cabe recordar que mientras en el mundo la demanda de materias primas aumenta y su disponibilidad disminuye, las mayores reservas minerales de la tierra se encuentran inalteradas en el fondo del mar. Pero la carrera mundial de las primeras potencias para su exploración ya ha comenzado. La canadiense Nautilus Minerals ya tiene permiso para explotar una mina de cobre submarina en Papúa Nueva Guinea y espera empezar a producir en el 2013 y China terminó su primer sumergible tripulado de gran profundidad a finales del año pasado. Según la revista británica Underwater Contractor International, el volumen de negocio de la tecnología submarina en el mundo se sitúa este año alrededor de los 46.000 millones de euros. En el Reino Unido, por ejemplo, uno de los países más avanzados en este campo, el sector crece a un ritmo del 30% anual.

El equipo de ICTENEU Submarinos SL ha conseguido entre capital privado, subvenciones, préstamos públicos y privados, la cantidad de 1.919.500 € para la construcción del ICTINEU 3. Pero no es suficiente, queda un 18% del presupuesto por cubrir. Por este motivo el equipo del ICTINEU 3, ha puesto en marcha una campaña de suscripción popular dirigida a personas y empresas, con el lema "Patrocina el ICTINEU 3 por 50 € y pon tu nombre al carenado". Esta iniciativa también se ha abierto para las empresas, con la cantidad mínima de 1.000 €, o el correspondiente con especies, y el nombre más grande. A partir de 10.000€, también figurará el logotipo.

En estos momentos la empresa busca también estudiantes de formación profesional, de las ramas de electrónica, para hacer las prácticas de sus estudios haciendo comprobaciones y montaje de los equipos del submarino.