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En Naukas: la historia marcada por la resistencia aerodinámica

Mi última colaboración en Naukas habla de historia, física, una pincelada de Formula1 y algo más. Si no queréis perdérosla, seguid leyendo:




La historia de las civilizaciones, imperios y países ha sido forjada a lo largo de los siglos a base de batallas y luchas por el poder político y militar. El desenlace de ellas no sólo se medía en función de la cantidad de recursos humanos y económicos de cada bando, sino que la balanza se decantaba en función de parámetros como estrategia, liderazgo, tecnología, posición sobre el terreno u otros factores que bien podían depender del azar.

Corrían los años 1750-1760 cuando para un entonces, un reconocido y prestigioso John Wilkinson patentó una máquina que sorprendió a todos: una taladradora. Realmente, no sólo se trataba de una máquina capaz de perforar, sino que lo conseguía con unas superficies interiores de un acabado superficial muy superior a los de la época, lo cual permitió a una de las máquinas que tiró de la revolución industrial, la máquina de vapor, poder mejorarse. James Watt en vano había intentado conseguir acabados de buena calidad mediante hierro forjado, el cual es un procedimiento en el que el metal es calentado y sometido a golpes repetitivos. Esta aportación tecnológica de Wilkinson permitió instalar las primeras máquinas de vapor en el mercado. Pero no sólo la industria se interesó por uno de los mejores industriales de la época, sino que Wilkinson revolucionó toda la artillería a partir de entonces. Claro, principalmente la inglesa. Esto se consiguió a través de la empresa Bersham.

Y quien sea consciente de las fechas y la historia, se habrá dado cuenta de que en aquella época se produjo una de las batallas más celebres de la época que resolvió la hegemonía de los mares: la batalla de Trafalgar (1805), en ella todos los cañones ingleses usaban la tecnología del protagonista del artículo lo cual les dio una gran ventaja tecnológica frente a la armada española, ¿cómo se explica?


El interior de los cañones españoles y sus correspondientes balas no conocían las excelencias del acabado superficial de la taladradora de Wilkinson. Esto se traducía en unas tolerancias geométricas muy malas, es decir, ni las balas de cañón salían perfectamente esféricas, ni los interiores de los cañones eran totalmente lisos. En cambio, todo lo contrario ocurriría con la artillería anglosajona, donde la mayoría de cañones de la armada inglesa fueron construidos por Bersham. Pero como esto es un post de divulgación científica, vamos a demostrarlo:

Para imaginar el aumento de potencia de unos cañones y otros, pensemos en que un cañón es un cilindro (mismo diámetro al comienzo que al final: sí, he dicho que es una suposición para facilitar los cálculos). Supongamos un diámetro interior de 17cm. El caso de las distintas calidades y acabados entre los distintos bandos lo vamos a representar mediante una esfera de cañón de 16 cm de diámetro para el caso español, y de 17 cm exactos de diámetro para el contrario.

A la hora de cargar el cañón, en el caso español queda medio centímetro de holgura entre el hueco del cañón y la bala (suponiendo que ambos objetos están centrados). En el caso inglés, no queda nada de hueco.

Es decir, en el caso inglés, toda la energía que proporciona la pólvora se invierte en impulsar al proyectil. En el otro bando, parte se pierde por la estrecha holgura y el resto también se usa para estampar la bola contra el casco contrario. Lo que se escapa por el hueco es la caída de presión, y con cálculos sencillos a partir de la ecuación de Darcy-Weisbach se podría calcular, aunque haría más tedioso el artículo.



Donde hf es la pérdida de carga; f es el coeficiente de fricción hidráulico; L es la distancia del cilindro; Rh es el radio hidráulico; v es la velocidad del fluido; g es la gravedad. En el proceso de obtener estos valores, también nos veríamos en la necesidad de calcular el número de Reynolds del sistema, la viscosidad dinámica del aire o el coeficiente de fricción hidráulica.

Por lo tanto, esta genial idea del industrial Wilkinson, fue uno de los factores que contribuyó a ganar la épica Batalla de Trafalgar. Contribuyeron otros muchos, y para ello os recomiendo leer este completo artículo.

Este principio ha sido aplicado a multitud de otras aplicaciones, entre ellas, una de las más espectaculares y conocida es el efecto suelo de los Formula1, donde se intenta que la distancia entre el fondo del coche y el asfalto sea lo mínimo posible para que el bólido se pegue al suelo y su paso por curva sea más rápido. Es decir, se consigue que la resistencia aerodinámica sea mejor. Y fue esa característica la que ayudó a ganar la épica batalla de Trafalgar.



Déficit de tarifa explicado para niños

Hoy traigo un interesante vídeo explicando el déficit de tarifa eléctrica que tenemos en este país. Se está hablando sobre este tema últimamente muy a menudo, y es un argumento muy recurrente a la hora de hablar de energías renovables, continuidad de lo nuclear, y subidas del recibo de la luz.

El vídeo explica perfectamente, sin entrar en tecnicismos, lo mal que se ha hecho la gestión del pago por la energía eléctrica.


Además, os recomiendo echar un vistazo al canal del autor, Paul Borons, donde hay otros interesantes vídeos explicados con un lenguaje muy asequible.

Por otro lado, si queréis estar al día de las últimas noticias en este aspecto, os recomiendo seguir al experto en esta materia @fdezordonez.



En Naukas: El día que Audi se tropezó con la máquina del tiempo


Hoy toca entrada dedicada a una tecnología de la automoción muy marketizada, y salgo en defensa de una de los fabricantes de automoción que a mí más me gustan. Lo podéis leer en Naukas, aquí:





De vez en cuando en la trepidante industria de automoción aparecen novedades que marcan un antes y un después en el mercado, y a partir de ahí toda la competencia intenta imitar a la empresa pionera.

Una de las tecnologías que sonarán bastante fuerte en los próximos años será la denominada drive-by-wire, lo que se podría traducir de manera cutre como conducir por cable. Esta novedad sirve para crear una comunicación entre elementos de dirección y movimiento del vehículo de manera (in)alámbrica, prescindiendo de los tradicionales elementos mecánicos, como la columna de dirección. Hay 3 tipos de sistemas drive-by-wire: de dirección, de aceleración y de frenado. Los dos últimos ya están implantados en vehículos comerciales, mientras que el primero lo hará en 2013.

Esto aporta una serie de ventajas en la conducción y en la seguridad del pasajero:

- Un mayor sincronismo entre el giro del volante, las ruedas y la respuesta de los pedales, sin que le afecten el rozamiento del asfalto
- La ausencia de vibraciones en la dirección, ya que las ruedas no tienen elementos mecánicos a través de los cuales los puedan transmitir.
- Unas trayectorias más definidas
- Mejora en la seguridad, sobre todo en los impactos frontales.

La tecnología drive-by-wire no proviene del mundo de las cuatro ruedas, sino del mundo de la aviación, donde existe el análogo fly-by-wire, el cual consiste en el control de algunos elementos de las alas de manera inalámbrica.

Pero un momento, ¿qué tiene que ver Audi en todo esto? Se ha dicho de la empresa de Ingolstadt que llegó a desarrollar el sistema drive-by-wire en los 80, concretamente en el modelo Audi 5000…. ¡por error! (fuente)

De hecho este artículo tuvo bastante ruido en la red. Esta es una foto de la criatura:



¿Qué ocurrió en realidad? Algo que casi manda a la marca de los cuatro aros a la quiebra. En aquella época, se realizó un informe en el que por problemas de comportamiento del modelo, se le relacionó con 700 accidentes y 6 muertes. Se alegaban aceleraciones no intencionadas, que el coche casi tuviera consciencia propia y acelerase sin consentimiento del conductor.

Las autoridades no se podían quedar de brazos cruzados y Audi tampoco. El organismo regulador correspondiente en Estados Unidos es la NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration) e inmediatamente investigó los hechos y su conclusión fue sorprendente: dio la razón a Audi y determinó que los problemas de aceleración eran confusiones de los conductores con los pedales.  (informe)

Es decir, se dijo en su momento que Audi había desarrollado la tecnología de throttle-by-wire sin querer (que pasó a llamarse comercialmente Electronic Throttle Control, Control Electrónico del Acelerador). Pero realmente, este sistema no entró en el mercado hasta 1988 de la mano de BMW, y ahora es habitual en muchos modelos del panorama automovilístico.

Sin embargo, han seguido siendo habituales los problemas de aceleración no intencionada, según está indicado en la entrada de la Wikipedia. El último y caso más sonado ha sido el de Toyota, que sí que tenía ETC, y que mandó a revisión urgentemente a miles de vehículos, y alegó problemas en los pedales y en las moquetas. Se siguió diciendo que el problema era de la tecnología drive-by-wire (mejor dicho, throttle-by-wire). De hecho, de nuevo la investigación de la autoridad competente no menciona razones electrónicas ni problemas de drive-by-wire.

Esto saca los colores, y mucho, a los distintos fabricantes de automóviles, de la misma persona que vende un artículo a un cliente, y tiene que pedir que se lo devuelva por estar defectuoso. No sólo ha habido problemas en la industria de automoción de este estilo, ¿o ya se ha olvidado la famosa prueba del alce fallida del Mercedes Clase A?

Pero volvamos al sistema drive-by-wire: otro sistema que actualmente ya existe es el brake-by-wire (comercialmente denominado Electronically Controlled Brake, Control Electrónico de Frenado), en el cual Toyota también es protagonista porque fue el primer fabricante que lo sacó al mercado.

Finalmente, el primero en anunciar la incorporación del steer-by-wire a sus coches de serie ha sido Nissan. No inventa nada, sino que es capaz de desarrollar este sistema de manera industrial en sus modelos. Gráficamente, se puede representar de la siguiente manera:



Y en este vídeo, lo explican:



¿Por qué tantos problemas con esta tecnología? Porque requiere un control de movimiento del vehículo avanzado y requiere ciertos algoritmos y una gran cantidad de gestión de la información. En este vídeo, un profesor estadounidense demuestra lo fácil que un sistema throttle-by-wire puede fallar. En esa línea, en los próximos años se masificará la tecnología FlexRay, la cual será la encargada de la gestión de señales eléctricas e informáticas en el vehículo, sustituyendo al tradicional CAN-BUS de información.

Sin embargo, no me gustaría cerrar el artículo sin antes afirmar que resulta todavía preocupante el tratamiento y escaso rigor en ocasiones que hacen los medios de información sobre noticias científicas y tecnológicas. Esto induce a error sobre qué es novedad, desarrollo y puede llegar a usarse en contra del consumidor final.


ACTUALIZACIÓN (15 enero)
Tal y como apuntaba Fernando González, a quien podéis escuchar en el recomendable programa Vuelta Rápida GT, esta tecnología tiene una proyección hacia el driverless system.



(LHD y RHD: Left/right hand drive)


ACTUALIZACIÓN II (20 enero)
Por otro lado, la normativa europea vigente ahora mismo no permite la total desconexión de ruedas y volante, tal y como lo dicen las Directivas 70/156/CEE, 74/150/CEE92/61/CEEInfiniti sólo va a colocar un sistema intermedio entre cremallera de dirección y rueda para permitir cierta regulación, pero se mantiene la conexión física volante-cremallera-ruedas. Si la articulación intermedia falla, se queda fija.

Esto lo compartió @guillealfonsin conmigo, director del blog http://es.autoblog.com/.

McDonald’s como sensor económico


La empresa de hamburguesas y comida rápida, es la séptima empresa con mejor imagen de marca. De hecho, ocasionalmente ha conseguido llegar con su Happy Meal y otros productos a donde Estados Unidos con otros medios no ha conseguido llegar, como a países en conflicto bélico. El mejor enlace para ver en qué países está presente la M dorada es éste.

Es tal su presencia en la geografía internacional, que existe un indicador económico no científico con su nombre. Estamos hablando del Índice Big Mac, o en su denominación original, Big Mac Index. La hamburguesa Big Mac, como su nombre indica, es la hamburguesa grande la multinacional. 


En cuanto al índice, se trata de un parámetro creado por The Economist en el cual se basa para medir las devaluaciones de unas divisas frente a otras y conocer el poder adquisitivo de cada país. La manera de medirlo es mediante la comparación de cuánto cuesta un Big Mac en cada país. Por ejemplo, ahora mismo esta hamburguesa cuesta 4,33$ en Estados Unidos, y al cambio actual, 2,29$ en Rusia (75 rublos), lo cual implica que un dólar compra muchos McDonalds en éste último, y que la moneda está barata. Y si hacemos lo mismo a lo largo del tiempo con otras divisas, se puede ver su evolución y tratar de descubrir cómo de sana está su economía a grandes rasgos (fuente). El Big Mac Index se creó en 1986 y en la página http://bigmacindex.org/ podéis encontrar los resultados desde entonces hasta nuestros días.

Este estudio es posible gracias a que la receta de las hamburguesas en el panorama mundial varía muy poco, y prácticamente se compra el mismo producto en un país que en otro. La teoría económica en la que se basa este parámetro es la de la paridad de poder adquisitivo. Básicamente esta teoría, con origen en Salamanca, sostiene que los tipos de cambio entre las diversas monedas deben ser tales que permita que una moneda tenga el mismo poder adquisitivo en cualquier parte del mundo. Es decir, habla de la calidad de vida de las poblaciones en función de su producto interior bruto per cápita. Toma conceptos de inflación, y en ocasiones los gobiernos han sido muy intervencionistas para mantener este equilibrio económico (fuente). Se trata de comparar el poder adquisitivo de los distintos países teniendo en cuenta una moneda común y eliminando la diferencia de precios entre países (normalmente un producto es más caro en un país desarrollado que en uno que no lo está).

Las instituciones públicas realizan este estudio teniendo en cuenta productos de alimentación de uso diario, como la cesta de la compra; y eso es lo que lo relaciona con el Índice Big Mac, que The Economist lo considera un producto de consumo habitual. Para conocer un poco más de esta teoría (PPA) y ver comparaciones entre países, os recomiendo este enlace, en el que el INE compara a distintos países de la UE. 

Personalmente me llama la atención que sea el Big Mac el índice elegido, y no de otros productos alimenticios más extendidos, como la Coca-Cola, que cuenta con más presencia internacional a través de distintas marcas derivadas.

 
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