RECICLAR BATERIAS DE LITIO...CADA VEZ CON MÁS URGENCIA

Casi nadie ignora que hoy en día es bastante elevado el número de dispositivos electrónicos portátiles como teléfonos móviles, tablets, etc. a nivel mundial...cada vez estos equipos son reemplazados por sus mismos usuarios con ritmo pasmoso.  Los equipos en desuso o malogrados son ya procesados en empresas especializadas del rubro del reciclaje, pero esto aún no se hace a gran escala a nivel mundial sino básicamente en los países más industrializados. El artículo de este mes busca ser un minúsculo aporte que contribuya a crear conciencia de que está también en nuestras manos el brindar un paliativo al problema de marras. De todos los dispositivos, nos centraremos en su esencia: las baterías.

¿Sabes que una vez que les has dado de baja puedes volverlas a emplear con un poco de imaginación siempre y cuando no estén "hinchadas" u "oxidadas"?...pues es cierto. Existe una gran cantidad de proyectos electrónicos interesantes (todos relacionados con el bajo consumo o el ahorro de energía) en los que es posible emplear estas baterías junto a paneles solares, incluyendo el accionamiento de micromotores para pequeños robots.  Puedes apreciar aquí algunos ejemplos

Micromotor accionado por energía solar

Luz de emergencia accionada por energía solar

Estos proyectos pueden ser de gran interés para los niveles básicos escolares, donde los profesores pueden y deben marcar la pauta en este sentido, dando a entender a los pupilos que la tecnología es mucho más que el disfrute frívolo...es también poner la mano en ella y crear, innovar, perfeccionar.

Cualquier interesado en proyectos de este tipo que requiera alguna asesoría en particular, puede ponerse en contacto conmigo vía mensaje privado en nuestra página de Facebook o al correo aljepague5@gmail.com

Gustoso responderé cualquier inquietud. Nos vemos la próxima.

YA NO LO BUSQUEN...¡CONSTRÚYANLO!

Megaestructura espacial tipo "planeta" (Imágen artística de "Mecánica Popular")

El sugerente título del artículo del mes está inspirado en un lamentable acontecimiento descubierto a inicios del presente año: Próxima B, candidato de peso a ser "la segunda tierra" y a "tan sólo un añito luz" de nuestro malquerido mundo, era brutalmente azotado por una descomunal llamarada proveniente de su estrella que pudo haber aniquilado cualquier hipotética atmósfera y/o potencial forma de vida en dicho planeta, dolió doblemente el saber que ello demoró un año en saberse debido a la distancia. VER VÍDEO AL RESPECTO
Quienes ya hablaban del "primer épico viaje interestelar del ser humano" debieron sentirse algo así como al descubrir la infidelidad de la pareja en vísperas de la boda, sin lugar a dudas.

Digamos las cosas con franqueza...¿existirá en algún lugar del Universo otro "hogar ideal" para el ser humano?, hasta donde sabemos no lo hay cerca ni relativamente cerca. Aún el planeta en que habitamos dista mucho de ser el sitio perfecto. ¿Se podrá acaso revertir el cambio climático a muy largo plazo o impedir siquiera los terremotos u otras catástrofes naturales?, ¿se podrá evitar que nuestro Sol llegue a su fin y con él este planeta como lo conocemos?. Es triste decirlo pero...

¿Donde está entonces la solución y con ella la tan voceada "salvación de la especie humana"?. Pues en las manos del hombre mismo y su capacidad de edificación:  los planetas perfectos serán construidos por los seres humanos, planetas en los que podrá regular la gravedad, la producción de agua y oxígeno a su voluntad y teniendo a los planetas "hostiles", asteroides, etc. que la madre naturaleza nos ha regalado como fuentes de materia prima: Marte es un ejemplo, fuente de metales pesados como hierro y aluminio y a las estrellas como fuente de energía básica.
Hoy en día existen construcciones espaciales que orbitan la tierra, como es el caso de la estación internacional.

Estación Espacial Internacional (Wikipedia)- Actual habitáculo humano en el espacio que orbita la tierra. 

Las estaciones a las que me refiero han de ser mucho mayores en dimensiones, tecnologías y prestaciones diversas (contar con atmósfera por ejemplo) Verdaderas megaestructuras o "planetas artificiales" que ya no orbitarán la Tierra sino las estrellas, aprovechando la gravedad de estas tal y como ahora lo hacen los satélites y la misma estación espacial internacional con la gravedad de este planeta.

Planeta artificial orbitando una estrella - representación artística de Mecánica Popular

Esta tecnología sin duda elevará la civilización humana al Nivel 2 en la famosa escala de Kardashov, según la cual lo seres aprovecharán energéticamente a sus sistema planetario en conjunto. El tiempo y los recursos actuales deben entonces invertirse en desarrollar estas estructuras que orbiten a nuestro Sol en vez de estar buscando aquí y más allá el "mundo perfecto". El hombre dejó las cavernas para empezar a construir sus propios hogares, aprovechando la naturaleza en su beneficio. Así se deberá proceder en el futuro con el Universo.  

Datos  interesantes: Según la fórmula de la primera velocidad cósmica, un cuerpo necesita adquirir una velocidad de aproximadamente 8 km/s  para convertirse en "satélite terrestre", es decir, dar vueltas alrededor de la tierra. Esto ya se viene empleando. 
Si aplicamos la misma fórmula con la masa y radio del sol, obtendremos una velocidad aproximada de 436 km/s  para convertir un cuerpo en un nuevo "planeta" del Sistema Solar.  Es sin duda una velocidad tremenda...¡pero es el 0,15% aprox. de la velocidad de la luz!. ¿Por qué entonces perder tiempo y recursos buscando otra Tierra que ha de estar tan lejos cuando el hombre mismo podría construir su propio planeta?. Vuelvo entonces a sugerir...¡ya no lo busquen más!...¡busquen construir uno!.

CALDEROS DE BIOMASA... UNA GRAN ALTERNATIVA ENERGÉTICA PARA SECTORES RURALES LATINOAMERICANOS

En el presente blog, desde sus orígenes, le hemos venido dando importancia y considerable espacio a los temas energéticos, muy en especial aquellos que pueden tener aplicación directa en los sectores más deprimidos económicamente de países como el mío, que es el Perú, pero también para otros del ámbito latinoamericano. De esta manera se le ha dado y se le sigue dando espacio al Biogas, pero en esta ocasión trataremos otro tema interesante:  los calderos de biomasa, que aprovechan directamente los desechos orgánicos sin necesidad de un proceso químico para obtener otro combustible.

Caldero acuotubular de lecho fluidizado

Ya existen estos dispositivos y son bastante empleados por algunas industrias como la "azucarera" que procesa el bagazo de caña como biomasa. Los calderos empleados son conocidos como "de lecho fluidizado". Los calderos de biomasa domésticos también existen a nivel comercial en algunos países, y se les emplea en calefacción, a nivel comercial también está disponible el combustible en forma de "pellets" a partir de restos de madera o desechos vegetales secos.

Al igual que el biogas, la tecnología de la biomasa nos acompaña ya desde hace muchísimo tiempo, es decir desde las más remotas culturas. Hoy en día es incluso empleado en los sectores rurales, el problema de estos últimos se da en que la biomasa es procesada o quemada en fogones, constituyendo por ende una fuente de contaminación y peligro para la salud. Es allí donde los calderos han de jugar un rol de primera línea, ya que serán los dispositivos que busquen resolver buena parte de los problemas que se han mencionado, que se constituyan como una alternativa energética para zonas de bajo nivel socio-económico.

Residuos de madera, hojas, restos vegetales secos, estiércol seco de ganado, residuos de papel de industrias gráficas, residuos de procesos en industrias de alimentos, basura orgánica,...toda una laguna de opciones para combustibles pueden y deben ser aprovechados.. 

Aprovechamiento directo de la biomasa en un caldero doméstico

Diseño preliminar de un caldero de biomasa doméstico de acero

En momentos tan difíciles para el Sur de este país, donde las bajas temperaturas vienen ocasionando daños bastante considerables a la población, la agricultura y la ganadería, los calderos de biomasa se convierten en una alternativa particularmente notable por su factibilidad económica, la facilidad de instalación, operación y mantenimiento, así como por el relativamente pequeño espacio que estos dispositivos requieren, para suministrar dos elementos vitales para la supervivencia en las condiciones en que se viven,  me refiero al agua caliente y la calefacción de ambientes. 

Propondremos más adelante algunos referentes para el óptimo diseño de estas calderas. Muchas gracias por su atención.

EL AGUA...UNA MIRADA AL FUTURO

De un tiempo a esta parte es ya harto conocido el tema del "Calentamiento Global" y los múltiples problemas que viene acarreando al mundo en que nos ha tocado vivir, pero ninguno de ellos ha tenido mayor impacto, publicidad, o kilométricas (y aparentemente vanas) discusiones como es el relacionado al agua que sostiene la vida humana. Derretidos los grandes glaciares y nevados que principalmente alimentan los cauces de los ríos, estos han de mermar en sus caudales, reducir e inclusive desaparecer lagos y lagunas de agua dulce, afectar incluso a las aguas subterráneas...y por ende, al abastecimiento de "líquido elemento" a pueblos y ciudades enteras. Todo ello es ya de dominio público...inclusive el hecho de que las miradas se vuelcan ahora hacia el agua de los mares como una fuente alternativa, además del "reciclado" de aguas servidas. Lo que poco se publicita es el hecho de que esta "agua potable" proveniente del agua marina o del reciclaje es, de lejos, mucho más costosa que la obtenida del procesamiento ordinario de aguas de ríos o lagunas. El presente artículo viene a ser una suerte de "revisión sumaria" de las tecnologías actuales y las más novedosas hasta la fecha en lo concerniente a la obtención de agua potable a partir del agua marina, discutiendo sus ventajas y desventajas. 

Plantas Desalinizadoras (PTAPs) y Plantas de Tratamiento de aguas residuales (PTAR's)
En nuestro país (Perú) existe ya una veintena de proyectos (ejecutados o por ejecutar) sobre las primeras y cerca de 30 del segundo tipo. Las primeras, como sabemos, buscan la conversión de aguas marinas en potables, mientras que las segundas buscan "rescatar" aguas de efluentes.
La desalinización se basa en el proceso de "OSMOSIS INVERSA" (filtrado a través de membranas), que es el más empleado en la actualidad y  ya se va por el medio siglo de existencia.

Desalinizadora industrial por Osmosis Inversa

No obstante sus grandes ventajas (que incluyen la eficiencia del filtrado y la alta eliminación de microorganismos), presenta a sus vez muchos inconvenientes, siendo el factor costo y pérdidas: 1 por cada galón de agua producida a partir de la ósmosis inversa, de 3 a 5 galones se pierden, la necesidad de constante reemplazo de las membranas. Esto hace el proceso un poco caro.

El tratamiento de aguas residuales se efectúa más con miras a obtener un agua apta para la agricultura, pero también es factible hacerla "potable" o "apta para el consumo humano" mediante procesos físico-químicos análogos a la "Osmosis":

PTAR para agua de alcantarillado

Potabilización de aguas residuales

Como se comprenderá, este proceso puede ser tan o más costoso que el desalinizado por "Osmosis Inversa".

LAS NUEVAS TECNOLOGÍAS
Contrariamente a lo que pueda suponerse, hay y seguirán habiendo innovaciones para los procesos de desalinizado y/o reciclado de aguas: desde optimización de las membranas empleadas, hasta métodos de "filtrado biológico", uso de la energía solar y la nanotecnología. Ya en el artículo de NOVIEMBRE DEL 2015 citamos una de ellas. Mencionemos algunas otras bastante interesantes:

Nanotecnología: 
En 2014, la Universidad Tecnológica Nanyang de Nano Sun de Singapur desarrolló una membrana de filtración de agua multifuncional. Esta última tecnología de filtro de agua utiliza nanotecnología de dióxido de titanio en lugar de las membranas de filtración de agua basadas en polímeros habituales. Suena científico para los ciudadanos comunes como nosotros, pero en pocas palabras, mata las bacterias y descompone los compuestos orgánicos utilizando los rayos ultravioleta o, más comúnmente, como el sol. Además, afirma ser respetuoso con el medio ambiente ya que reduce la bioincrustación o la acumulación de microorganismos que generalmente crecen en superficies mojadas.
Puede Ud. revisar LA INFORMACIÓN DETALLADA.

Energía Solar:
Una de las técnicas de tratamiento del agua para usar el sol, Anne Morrisey y su equipo en la Universidad de la Ciudad de Dublín anunció que han desarrollado un nuevo proceso para purificar el agua. Con la luz del sol como uno de sus principales "operarios" en el proceso, también utiliza TiO2 y grafeno.
Puede Ud. revisar LA INFORMACIÓN DETALLADA

Filtrado biológíco: 
Que se lleva a cabo por medio de la Euglena (alga), que es un organismo acuático que absorbe los contaminantes del agua. Con esta característica, la empresa Noble Purification (EEUU) ha desarrollado un sistema de filtración para tratar el agua. Este descubrimiento de tecnología de tratamiento de agua utiliza algas controladas para florecer en aguas residuales, que luego absorberán las toxinas en el agua.
Puede Ud. revisar LA INFORMACIÓN DETALLADA

Los principales inconvenientes de todos estos procesos novedosos son el requerimiento de una "alta especialización" para el óptimo manipuleo y el más doloroso de todos: el factor costo, muy en especial lo referido a la nanotecnología, lo cual es un gran problema para los países del aún vigente "tercer mundo".
Como se ve, hay un largo camino recorrido en esto de solucionar el problema de obtener agua para satisfacer la demanda humana, pero aún falta muchísimo para alcanzar objetivos concretos.

AHORRO ENERGÉTICO EN EQUIPOS DE AIRE ACONDICIONADO TIPO CHILLER

De un tiempo a esta parte, los generadores de agua helada más conocidos como "chillers" han visto incrementada su popularidad en nuestro medio (refiriéndome al Perú, muy particularmente a la ciudad de Lima) donde el "cambio climático" está llevando las temperaturas de verano e invierno a extremos casi sin precedentes históricos. Los proyectistas y propietarios de edificios nuevos en la ciudad, sean empresariales o complejos residenciales, tienen la disyuntiva de elegir entre adquirir un elevado número de equipos convencionales de aire acondicionado y adquirir uno de estos famosos equipos, haciendo la comparación costo-beneficio de ambas alternativas, tanto en lo técnico como en lo económico.

Lamentablemente el factor costo siempre será un enemigo duro de vencer para los equipos chiller, muy en especial lo que se refiere a consumo de energía eléctrica. Es sobre esto último que en el presente artículo buscaremos brindar algunos alcances, a modo de sugerencias, con miras a buscar el mejor rendimiento de los equipos ya existentes, que son numerosos...¿y por qué no? despertar mayor entusiasmo e interés por esta maravillosa alternativa en acondicionamiento de aire.

Ajuste de la temperatura del agua de condensación 

La temperatura de entrada del agua de enfriamiento a los chillers tiene gran influencia en la eficiencia global del sistema. Una disminución en la temperatura del agua reduce la temperatura de condensación, y por tanto, disminuye el consumo de potencia del compresor. En general, por cada grado centígrado(°C) de disminución en la temperatura de condensación la eficiencia del chiller aumenta un 2% aproximadamente. Hay que tomar en consideración que si la temperatura en el condensador es muy baja se puede afectar la capacidad máxima del chiller, la cual está limitada por la diferencia de presión requerida para hacer circular la masa de refrigerante necesaria a través del condensador y el dispositivo de expansión. 

Ajuste de la temperatura del agua helada 

Una de las variables que mayor influencia tiene sobre el consumo de energía de un sistema de climatización todo agua es la temperatura del agua helada que sale del chiller y se distribuye a las áreas y locales a climatizar. Es práctica común elevar la temperatura del agua helada para ahorrar energía en los periodos de menor carga de enfriamiento o de temperaturas exteriores más bajas; sin embargo, el uso de esta estrategia requiere un especial cuidado debido a que un excesivo aumento en la temperatura de suministro del agua helada puede provocar que no se alcancen las condiciones de temperatura y humedad del aire en los locales climatizados, afectando las condiciones de confort en ellos. Generalmente, la aplicación de este método se realiza empíricamente por el personal de operación, no logrando el aprovechamiento máximo del ahorro de energía alcanzable con el control operacional de esta variable en las diferentes condiciones climatológicas y de ocupación del hotel, o en otros casos afectando las condiciones de confort. En el Manual Sociedad Norteamericana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeración y Climatización (ASHRAE), Sección 40.14 (ASHRAE), se recomienda un método empírico para establecer la temperatura del agua helada, el cual en esencia consiste en monitorear la posición de las válvulas que controlan el flujo de agua en algunas manejadoras de aire representativas, e ir aumentando la temperatura del agua helada hasta que estas válvulas alcancen la posición de completamente abiertas. Este método garantiza que no se afecte el confort, pero no asegura que el consumo de energía sea mínimo, ya que considera solo el efecto de la temperatura del agua helada sobre la potencia consumida por el compresor, sin tener en cuenta el incremento del tiempo de operación del sistema. Esta estrategia, sin dudas, provoca una reducción significativa en el consumo del chiller.

DISEÑO MECÁNICO DE FAJAS TRANSPORTADORAS (CUARTA PARTE)

SELECCIÓN DE RODILLOS: Ya en el primer artículo hemos indicado una somera explicación tanto de los tipos como de la importancia de estos dispositivos para las fajas transportadoras en general. Nos corresponde ahora hablar sobre la selección, para lo cual nos basaremos en las tablas CEMA respectivas y también en el catálogo LINK BELT actual. 

Tanto la clasificación CEMA como el diámetro recomendado según el servicio solicitado pueden condensarse en la siguiente tabla, la primera de nuestro artículo: 

Lo próximo será el espaciado, basándonos en lo siguiente: 

Luego, para la selección de los rodillos más convenientes se procederá previamente con el cálculo de la carga ajustada basándonos en los siguientes criterios:

Carga del Rodillo Real = IL = (Wb + Wm) Si
Carga Ajustada = AL Donde AL = (IL x K1 x K2 x K3 x K4) + IML
Wb = Peso de la Faja (lbs por pie)
 Wm = Peso del Material (lbs por pie)
 Si = Espaciamiento del Rodillo (pie)
 K1 = Factor de Ajuste por Tamaño de Trozo
 K2 = Factor de Medio Ambient y de Mantenimiento
 K3 = Factor de Servicio
 K4 = Factor de Corrección de la Velocidad de la faja
 IML = Fuerza Debido a la Desviación por la Altura del Rodillo

Este IML responde a la desviación o desalineamiento del rodillo y deberá calculare así:

Los demás factores responden a las tablas siguientes:

Calcule la carga ajustada, AL, con la información anterior. Si AL es menor que la Carga Real del Rodillo, IL, iguale AL a IL igual. No use un valor de Carga Ajustada que sea menor que la Carga Real del Rodillo. Usando AL, seleccione el valor de rodillo apropiado con las Tabla 5-8 a la 5-12. Si el producto de K1 x K2 x K3 x K4 es menor que 1, debe usarse un valor de 1.

POTENCIA DE ACCIONAMIENTO: El caballaje (HP) requerido para el diseño de la transmisión de la faja, se calculará a partir de la velocidad de la faja (discutida en el artículo anterior) y de la tensión efectiva de esta misma, a la que denominaremos "Te" y calcularemos de manera independiente y mediante parámetros auxiliares que serán someramente expuestos:

Para determinar la tensión efectiva, Te, es necesario identificar y evaluar cada una de las fuerzas individuales que actúan en la faja transportadora y que contribuyen a la tensión requerida para el accionamiento de la faja mediante la polea motriz.

La resistencia de rotación del rodillo y la resistencia a la flexión de la faja se incrementa cuando se trabaja en climas fríos (esto es muy particularmente aplicable a la industria minera de nuestro país). En climas sumamente fríos el lubricante apropiado para los rodillos debe ser usado para prevenir la resistencia excesiva a la rotación del rodillo.

Este es el factor de temperatura:

Todas las imágenes serán subidas a nuestra página de Facebook para su mejor comprensión. Con esto estamos concluyendo la serie relativa a diseño de fajas transportadoras. Cualquier interesado en un proyecto en particular puede contactar conmigo vía la página de Facebook o al correo: aljepague5@gmail.com

CAMIÓN ELÉCTRICO TESLA ¿MUCHO RUIDO Y POCAS NUECES?

Fue presentado con bombos y platillos en noviembre del año pasado pero se tendría que esperar dos años más para supuestamente "verlo en total acción" en EEUU.  Me refiero al SEMI TESLA, que resulta ser el camión eléctrico de alto tonelaje líder del mundo, que dejaría muy atrás a otros fabricantes que ya llevaban la delantera en este negocio, como Daimler y Toyota. 

Las ventajas de este vehículo han sido tremendamente publicitadas, como el hecho de poder transportar hasta 40 toneladas de peso bruto (incluyendo el peso del vehículo); casi 500 km de autonomía con carga hasta 800 km en vacío, acelerar hasta los 100 km/h en sólo 5 segundos y el bajo coeficiente de arrastre Cd, es decir, más eficiente que algunos modelos de autos deportivos.

Si se hace una comparación "ligera" de tecnologías conocidas hoy en día para estos vehículos de transporte, pues resulta que el SEMI TESLA termina llevándose la palma en cuanto a prestaciones generales.

En el aspecto constructivo de este vehículo se tiene una tracción completamente eléctrica basada en cuatro motores montados sobre los dos ejes traseros, lo cual no es novedoso y tampoco lo es, en apariencia, el sistema de baterías, tal como puede verse someramente en el mini-vídeo publicitario: 

Publicaciones especializadas, como es el caso de "Mecánica Popular" no han escatimado elogios tanto al producto como a su creador Elon Reeve Musk, hablando de las "incomparables posibilidades" que se abren para el sector de transporte a gran escala... a tal punto que, sin esperar la salida formal al mercado de este camión, muchos gigantes de los alimentos, como es el caso de PEPSICO en EEUU mismo, ya hayan hecho pedidos adelantados de más de 200 unidades. He ahí el negocio... pero, ¿donde se encuentra el gato encerrado de todo esto?, pues  una publicación no especializada como es "Forbes" ha sido más bien crítica y bien fundamentada respecto a este vehículo.

Indica que, a diferencia de los vehículos de lujo de Tesla, que se venden en función de su prestigio y rendimiento de marca, la compañía tendrá que ofrecer un argumento económico convincente para que los operadores de flotas adopten su camión semi, dados los bajos márgenes en el negocio de transporte por carretera. Creemos que hay tres factores amplios que determinarán cómo Tesla compite contra los camiones basados en motores diesel, es decir, la capacidad de carga, el alcance y el costo. Tesla dice que el camión es capaz de transportar un peso bruto (incluido el peso del vehículo) de aproximadamente 40 toneladas. Si bien esto está en línea con otros camiones y el límite federal de EE. UU., El peso de la batería del camión Tesla podría ser significativo, lo que podría obstaculizar la carga útil del vehículo (capacidad de carga). Por ejemplo, investigadores de la Universidad Carnegie Mellon estimaron que un camión eléctrico con un alcance de 600 millas requeriría una batería de 14 toneladas. Tesla dice que el camión tendrá un alcance de 500 millas con una sola carga, que es una cifra que supera el 80% de los viajes comerciales. En comparación, algunos camiones diesel pueden llegar a 900 millas en un solo tanque. La compañía también dice que el camión puede recargarse hasta por 400 millas de alcance en 30 minutos, a través de sus mega cargadores especializados. Aunque el tiempo de carga es impresionante, todavía es más alto que el tiempo de reabastecimiento de combustible para los camiones diesel, y Tesla todavía tendrá que invertir en la construcción de una red expansiva de estaciones de carga.  Es decir que, en cuanto a superar problemas técnicos, aún se tiene un largo trecho por recorrer, pero quizás lo más doloroso de todo sea el elevado costo inicial del vehículo: el modelo más modesto a US $ 150000 contra los US $ 120000 del mejor camión diesel. 

Será muy difícil que los camiones eléctricos  incursionen de manera "masiva" en el transporte pesado. Que ya se los vea en flotas lecheras, reciclaje y/o recojo de basura, etc. en algunos países desarrollados, no significa alentar grandes esperanzas en este sentido. La misma empresa Tesla, que el año pasado (y pese a la "maravilla" presentada) ha triplicado sus pérdidas financieras, la friolera de aproximadamente US$ 2500000, nos da la mejor evidencia. Como dicen, una golondrina no hace un verano.