martes, 27 de agosto de 2013

Soplido vs Aliento, ¿Por qué podemos expulsar aire frío y caliente por la boca?

martes, 27 de agosto de 2013
Probemos una cosa sencilla, colocamos una mano a unos 10 centímetros de la boca y soplamos. El resultado es un aire fresco sobre nuestra mano, ¿verdad? Ahora lo repetimos pero expulsando el aliento. ¿aire cálido? Efectivamente.

¿A qué se debe este cambio en la temperatura si el aire sale de la misma boca?

Algo tan obvio de probar tiene una explicación un poco más compleja que vamos a intentar explicar.

Si dejamos salir el aliento sin más, su temperatura será aproximadamente la del cuerpo humano, es decir, unos 36º y por tanto lo notaremos caliente, esta es la parte fácil. En cambio, cuando soplamos hacemos que el aíre que está en nuestra boca pase por la estrecha abertura de nuestros labios y eso hace que se enfríe ¿por qué? La culpa la tienen cuatro señores: Venturi, Bernoulli, Joule y Thomson.

Todos sabemos que los labios al soplar representan un estrechamiento, por lo que el aire se ve obligado a salir por una abertura mucho más estrecha . Pues bien, un señor llamado Giovanni Battista Venturi demostró en 1797 que si un gas va por un tubo y, de repente, este tubo se hace más estrecho, esto aumenta la velocidad del gas. 

Por tanto, ahora tenemos un aumento de velocidad. En un gas en movimiento, mayor velocidad implica menor presión (y viceversa) como demostró el señor Daniel Bernoulli en 1739. Este es el mismo principio que permite volar a los aviones o hacer subir el humo en las chimeneas.

Ahora sabemos que el aire del soplido lleva menor presión. En 1852, James Prescott Joule y William Thomson, demostraron que presión y temperatura son directamente proporcionales en un gas. Si acercamos un globo a un mechero, el globo explotará porque el aumento de temperatura hace que suba la presión del gas contra las paredes. De igual modo un descenso de la presión como el producido en el aire de un soplido al pasar por nuestro labios se traduce en una disminución de la temperatura y por tanto el aire del soplido es más frío.

¿Curioso verdad? Pues este ballesterismo se lo debemos a mi amiga Beatriz C. o 'Bea mamá', que llevaba tiempo queriendo proponerme este tema y que me ha hecho tener que soplarme la mano y echarme el aliento para demostrármelo. Muchas gracias.

Fuentes: 

http://www.lorem-ipsum.es/blogs/hal9000/?p=36
http://www.20minutos.es/noticia/415362/0/aliento/soplido/explicacion/



sábado, 6 de noviembre de 2010

¿Por qué se dice "hace demasiado frío para que nieve"?

sábado, 6 de noviembre de 2010
Esta frase parece incoherente... ¿No tiene que hacer frío para que nieve? En efecto, para que se produzca una nevada, es imprescindible que haga frío, siempre que la definición de frío "se corresponda con la que usan la mayoría de los pueblos que viven en latitudes medias de la Tierra. 

El problema radica en que la atmósfera debe albergar humedad para producir nieve, y el aire gélido contiene muy poca humedad. En cuanto la temperatura a ras de suelo desciende por debajo de unos 25º C bajo cero, las precipitaciones de nieve se tornan muy improbables en casi todos los lugares. De hecho hay una temperatura, próxima a los 40º C bajo cero, a partir de la cual (hacia abajo) ya no se produce ninguna nevada.


Cuanto más caliente está el aire, más agua es capaz de retener. Por eso, cuando viene una corriente de aire que ha pasado sobre un mar caliente, llega cargada de agua y al enfriarse en el continente se producen fuertes lluvias.

Por contra, si el aire está muy frío apenas puede soportar vapor de agua y es muy seco. Por eso, los lugares más secos del planeta son los próximos a los polos. No deja de ser sorprendente: el suelo es de agua, pero el aire es muy seco. Muy seco. 

Como consecuencia, si miramos una tabla de precipitaciones en distintos lugares del mundo observaremos que las precipitaciones en el Ártico y en el Antártico, en sus respectivos inviernos, son muy escasas.

Imagen: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Windbuchencom.jpg



viernes, 1 de octubre de 2010

Llamadas Tierra-Aire, Aire-Tierra. ¿Cómo funcionan en España?

viernes, 1 de octubre de 2010
Seguramente, son muchas las veces las que te habría gustado coger en pleno vuelo tu teléfono móvil para hacer una llamada necesaria o enviar algún mensaje de texto que te urgía mandar. Pues a partir de ahora, cuando subas en avión, se terminaron las incesantes advertencias protocolarias de «está terminantemente prohibido encender o hablar por el teléfono móvil en pleno vuelo » o «el teléfono no pueden encenderlo hasta el momento de salir del avión, no antes» a las que asistías en cada vuelo como si de un ritual se tratase.

Precedentes

La Unión Europea aprobó en abril de 2008 las normas que permitían la utilización del teléfono móvil a bordo de los aviones en las mismas condiciones en los 27 Estados miembros, tanto para efectuar y recibir llamadas como para enviar o recibir mensajes de texto de manera segura durante los vuelos. Las reglas tienen armonizadas la concesión de licencias y los requisitos técnicos para la prestación de este servicio, independientemente de las fronteras que se atraviesen.

¿Cuál es la situación actual en España?

Más de 2 años después de la aprobación europea, el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio aprobó el día 14 de julio de 2010 la normativa en forma de orden Ministerial que permitía la adopción del estándar MCA (Mobile Communication on Aircraft) en aviones operando en el espacio aéreo español.

El estándar MCA permite el uso de los terminales de los usuarios mientras dura el vuelo. Ya no será necesario usar los teléfonos satélite que ofrecen algunas compañías aéreas y que venían a costar la nada despreciable cantidad de 10 euros por minuto.

En la actualidad, la única operadora española que ofrece este servicio en algunos vuelos es Vodafone, que tiene un acuerdo con la operadora OnAir para la gestión de estas llamadas. El acuerdo incluye algunos de los vuelos de largo recorrido de las compañías British Airways, TAP (Portugal), Royal Jordanian Airlines, Wataniya Airways, Qatar Airways, Oman Air y Saudi Arabian Airlines.

¿Cuál es su coste?

El coste de las llamadas en los vuelos que permitan estos servicios, que depende de que los aviones estén equipados para utilizar el sistema MCA, es de 2 euros de establecimiento de llamada (2,32 euros con IVA) y 4 euros por minuto (4,72 euros con IVA). Este es el precio tanto de las llamadas realizadas como de las recibidas. Por su parte, sólo se cobra el envío de mensajes de texto (SMS), no su recepción, con un precio de 1,5 euros por mensaje (1,77 con IVA).

¿Cómo funciona el sistema MCA?

En la siguiente imagen podemos ver un esquema que resume todo el sistema MCA



Los principales componentes del sistema son:

  • Una picocelda que da servicio a toda la cabina de pasajeros.
  • La NCU o Network Control Unit que se encarga de impedir que los móviles embarcados traten de comunicarse con las redes terrestres, lo que podría causarles problemas, dada la velocidad del avión. Esto se consigue por medio de la emisión de un cierto nivel de ruido electromagnético en las bandas en las que potencialmente operan las redes terrestres (es decir, no sólo GSM1800 sino también GSM900 y otras). La NCU se encarga, junto con la picocelda de que los móviles emitan a la mínima potencia posible.
  • El AGS (Aircraft GSM Server) se encarga de integrar todos los componentes embarcados así como de permitir a la tripulación controlar el sistema mediante una consola.
  • El AGS está en contacto con el módem que se encarga de lanzar las comunicaciones al satélite, quien a su vez las devuelve a tierra para su progreso como una llamada normal a partir de ahí. A modo de ejemplo, OnAir usará los servicios de Inmarsat para establecer este enlace.
Fuentes:
http://www.elpais.com
http://www.lacofa.es
http://www.elperiodico.com
http://www.easyviajar.com



lunes, 30 de agosto de 2010

¿Cuál es el secreto del acero inoxidable?

lunes, 30 de agosto de 2010
Esta es otra de las pequeñas cuestiones de la vida cotidiana que poca gente conoce su respuesta a pesar de que cada vez es más típico encontrarse electrodomésticos y utensilios de este tipo en sus hogares.

¿Por qué no se oxida?

Pues como muchos pensaréis, es debido a su composición, diferente a la del acero común. El acero inoxidable se compone de hierro, cromo, manganeso, silicio, carbono y, en muchos casos, cantidades significativas de níquel y molibdeno. Estos elementos reaccionan con el oxígeno del agua y del aire para formar una película muy fina y estable que consta de productos de la corrosión tales como los óxidos metálicos y los hidróxidos.

El secreto se encuentra en uno de esos elementos, el cromo. Este elemento desempeña un papel muy importante en la reacción con el oxígeno para formar esta película de productos de la corrosión. De hecho, todos los aceros inoxidables, por definición, contienen al menos un 10% de cromo.

Esta película estable evita la corrosión adicional porque actúa como una barrera que impide el acceso del oxígeno y el agua hasta la capa de metal subyacente. Como la película se forma con tanta facilidad y de una manera tan compacta, unas pocas capas atómicas ya reducen el grado de corrosión a unos niveles muy bajos. Además, como esta película es mucho más delgada que la longitud de onda de la luz, cuesta verla sin usar instrumentos modernos, por lo tanto, aunque el acero experimente cierta corrosión a un nivel atómico, parece no estar oxidado.

Por el contrario, el acero común reacciona con el oxígeno del agua y forma una película bastante inestable de óxido o hidróxido de hierro que crece con el paso del tiempo y con la exposición al agua y al aire. Como tal, esta película recibe también el nombre de herrumbre u orín, y adquiere un grosor suficiente como para tornarse visible con facilidad poco después de entrar en contacto con el agua y el aire.



jueves, 5 de agosto de 2010

¿Qué es y a quién se debe el concepto de sensación térmica?

jueves, 5 de agosto de 2010
Muchas veces, viendo el tiempo en la tele, el meteorólogo nos advierte de que tal día vamos a llegar a una determinada temperatura pero que la sensación térmica será de X ºC. Hoy intentaremos explicar de una forma sencilla el por qué se decidió utilizar estas dos medidas y quien está detrás de su descubrimiento.

¿Por qué necesitamos estas dos medidas?

Pues bien, lo primero que hay que mencionar es que la temperatura del aire exterior es pocas veces un indicador seguro y de confianza para determinar el frío que una persona puede sentir, si está expuesto al aire libre. Existen otros parámetros meteorológicos que influyen como son la velocidad del viento, la radiación y la humedad relativa, por lo que se hizo necesaria otro tipo de medición, la sensación térmica. Por lo tanto, podemos hacer una primera definición de sensación térmica como el grado de incomodidad que un ser humano siente, como resultado de la combinación de la temperatura y el viento en invierno y de la temperatura, la humedad y el viento en verano.

Los dos factores que nos hacen "sentir frío" son la diferencia térmica entre la piel y el medio ambiente y la velocidad del viento.

La razón de por qué el viento nos hace sentir frío es muy simple ya que, cuanto más rápido se mueve el viento, más calor atrae, por lo que si tu piel se encuentra expuesta, el cuerpo se enfría mucho antes que si no estuviera en contacto.

Por poner un ejemplo muy simple, imaginaros que os encontráis varias personas en una casa en pleno verano y no hay quien pare dentro, hace un calor infernal. Uno de vosotros decide encender un ventilador que apunta directamente a su cara. ¿Qué ocurre? En principio, la temperatura no ha variado, todos seguís sudando como pollos pero el listillo del ventilador tiene una "sensación térmica" mucho más placentera, ya que el aire del ventilador al rozar su cuerpo atrae el calor de la piel y se siente más cómodo y fresco. En cuanto algún gracioso lo apague, volverá a la cruda realidad y la sensación de calor será la misma que el resto de la gente.

En verano, cuando la humedad es elevada, el valor de la sensación térmica excede al de la temperatura del aire. En este caso, la sensación térmica cuantifica la dificultad que el organismo encuentra para disipar el calor producido por le metabolismo interno y la incomodidad asociada con una humedad excesiva.

Cuando la temperatura de la piel es menor que 39ºC, el viento disminuye la sensación térmica. En cambio, si la temperatura supera los 39ºC, la aumenta.

¿A quién debemos la idea del cálculo de sensación térmica?

Nos tenemos que remontar al año 1940. el explorador y geógrafo norteamericano Paul Siple se encontraba con su compañero explorador Charles Passel en una expedición en la Antártida. Ellos fueron los que realizaron los primeros avances en la investigación de sensación térmica, ya que Siple y Passel dejaban botellas de agua fuera de la cabaña en su estación base y medían el tiempo que tardaba en agua en congelarse en condiciones de viento diferentes. Después de tomar cientos de lecturas, la pareja pudo tomar una primera idea de lo rápidamente que se perdía el calor en diferentes velocidades del viento.

Cuando Siple y Passe hicieron su investigación, en realidad no estaba tratando de desarrollar una temperatura equivalente para que los meteorólogos pudieran anunciarlas. De hecho, su medida original expresaba la pérdida de calor en una unidad mucho menos conocida para el público: vatios por metro cuadrado.

La idea de expresar las sensaciones térmicas en términos de un equivalente de la temperatura no llegó hasta 30 años más tarde, en 1970, cuando muchos meteorólogos comenzaron a traducir sensaciones térmicas en equivalentes de temperatura con el fin de darles a los espectadores un término más familiar.

¿Podemos calcular manualmente la sensación térmica?

La respuesta es afirmativa, si se da el caso de tener en tu poder una calculadora, un termómetro y un anemómetro. Una vez hemos reunido los tres aparatos, procederíamos a resolver la siguiente fórmula:

Sensación térmica (WindChill) = -0.04544 [(10.45 + 10 * RAIZ (V) - V) * (33 - T)] + 33

donde T es la temperatura en ºC y V, la velocidad del viento en km/h.

Os dejo una tablas de correspondencias de sensaciones térmicas entre temperatura/velocidad del viento y temperatura/humedad relativa por si queréis echarle un vistazo. (Pinchad para verlas en su tamaño original).


En el caso del verano, la sensación térmica recibe el nombre de Heat Index, en vez de Wind Chill, que se refiere sólo a medias y bajas temperaturas afectadas por la velocidad del viento.


Si además de la humedad tenemos como condicionante la velocidad del viento, debemos aplicar a la sensación térmica resultante de la tabla anterior los valores de esta nueva tabla.


Fuentes:



martes, 6 de julio de 2010

Bucear y volar en avión: El orden sí altera el producto

martes, 6 de julio de 2010
Ayer, hablando con una amiga que venía de bucear de Formentera me enteré de un hecho que me pareció muy curioso: Después de realizar una inmersión, se recomienda esperar unas 24 horas antes de coger un avión, ¿Por qué? Eso mismo me pregunté yo y decidí investigarlo.

La clave se encuentra en que el 79% del aire que respiramos es nitrógeno y, aunque no lo percibimos, este gas se encuentra disuelto en la sangre y tejidos de nuestro cuerpo. Mientras la presión atmosférica que nos rodea se mantenga sin cambios, el equilibrio entre el gas disuelto en el cuerpo y el del ambiente, permanece.

Tan pronto cambiamos la presión ambiental, ya sea ascendiendo en avión o incluso en automóvil, la presión ambiental se reduce y nuestro cuerpo responde liberando nitrógeno por medio de la respiración, debido a que nuestro cuerpo contiene mayor cantidad de este gas que al aire circundante.

Si permanecemos determinado tiempo a esta mayor altitud, llegará un momento en que nuevamente el flujo de nitrógeno se equilibre. En el sentido inverso, ocurre exactamente lo opuesto. Cuando descendemos, la presión atmosférica aumenta y el cuerpo absorbe gradualmente nitrógeno tendiendo siempre al equilibrio.

En el caso de los buzos, debido a que durante una inmersión la presión atmosférica se multiplica rápidamente y el nitrógeno se absorbe de acuerdo a dos factores: La profundidad de la inmersión y la duración de la misma

La cantidad de nitrógeno es tal, que el ascenso a la superficie debe ser muy lento y controlado, de modo que el cuerpo tenga oportunidad de liberar el nitrógeno acumulado durante el buceo.

Pero eso no es todo, una vez en superficie el cuerpo del buzo aún contiene un importante residuo de nitrógeno acumulado, y por lo tanto su situación es muy diferente a la de una persona que no haya buceado. Este residuo de nitrógeno toma varias horas en abandonar el cuerpo del buzo hasta alcanzar nuevamente su equilibrio e igualar la situación de alguien que no haya buceado.

¿Qué sucedería si un buzo recién salido del agua aborda un vuelo en jet, que aún con la cabina presurizada tiene una presión ambiental menor a la del nivel del mar?

Las probabilidades de que esta persona sufra un “accidente por descompresión” son considerables, debido a que la presión circundante en un avión haría que el nitrógeno que estaba disuelto en su sangre y tejidos forme burbujas, las cuales se convierten en tapones en el torrente sanguíneo causando graves lesiones en el cuerpo del buzo.

Es por esta razón por la que el día que se practica buceo (no afecta si realizamos snorkel), debemos abstenernos de tomar un avión o sujetarnos a cambios de altitud superiores a los 300 metros. Lo ideal es esperar al día siguiente para dar tiempo a que nuestro cuerpo libere, gradual y ordenadamente, el nitrógeno residual acumulado durante la inmersión.

Lo opuesto, es decir, volar e inmediatamente bucear, sí es posible, ya que el cuerpo viene de un ambiente de menor presión (el avión) al nivel del mar y por tanto está libre de residuo y puede ser sometido a incrementos en la presión ambiental sin problema alguno.

Muchas gracias Beatriz G.S. por hacerme pensar un día más y no dejar que me acostara sin saber algo nuevo.




viernes, 2 de julio de 2010

Las claves de un gran invento (II): La caja negra

viernes, 2 de julio de 2010
Hoy vamos a intentar explicar de una forma sencilla las claves de este revolucionario invento, para saber realmente qué es una caja negra y cuál es su funcionamiento.

La primera caja negra data de 1956 por el australiano Dr. David Warren tras una serie de fatídicos accidentes con el De Havilland DH106 Comet. El doctor estuvo implicado en las investigaciones sobre los siniestros acometidos en 1954 y que no habían sobrevivido ningún miembro de la tripulación. Muchos misterios rodeaban los accidente y se le ocurrió que con algún tipo de artilugio grabando algunos datos sería más fácil resolver los accidentes.

¿De qué color es la caja negra?

Esta pregunta tan trivial es en realidad un pregunta trampa, ya que realmente las cajas negras del avión son ¡de color naranja!, reciben el nombre de cajas negras por el color con el que suelen encontrarse por el efecto del fuego en los accidentes.

¿Por qué llevar una caja negra?

Para esto tenemos una respuesta rápida, y es en efecto la funcionalidad básica de una caja negra. En caso de accidente, la caja negra ayudará a esclarecer sus causas, así como posibles soluciones a los problemas detectados por los datos que nos indique.

¿Cómo puede ayudarnos?

La caja negra registra todos los datos del vuelo, así como funcionamiento y anomalías de los sistemas principales del avión y las grabaciones en cabina de los pilotos y ocupantes en ese momento.

¿Dónde se instala?

Deben instalarse en el lugar del avión donde tenga más posibilidades de salir bien parada: lejos de depósitos y conducciones de combustible, en el extremo contrario del punto más típico de primer impacto (áreas frontales), apartadas de los cilindros de presión, etc. El lugar más típico es dentro del fuerte “enrejado” estructural que sostiene los timones de cola.

¿En que consiste?

La caja negra no es un objeto en sí mismo, sino que es un sistema que contiene dos aparatos.

El primero es el denominado CVR (Cabin Voice Recorder), que se encarga de registrar las conversaciones de los pilotos, así como el sonido ambiente de la cabina y las comunicaciones que se hacen a través de los micrófonos. Para grabarlo se utiliza una cinta magnetofónica que graba los últimos 30 minutos de conversación, grabando de nuevo sobre sí mismo. En los sistemas digitales más modernos se puede almacenar hasta 2 horas.

El segundo es el llamado FDR (Flight Date Recorder), encargado de recopilar, dependiendo del avión, entre 18 y más de 1000 parámetros de vuelo, como la velocidad, rumbo, altitud, estado del tren de aterrizaje, sistema hidráulico, etc. En total, debe poder almacenar 25 horas seguidas de datos de vuelo.

¿Cuál es el futuro del sistema?

En la actualidad se ensaya un nuevo sistema de registro on line, que consiste en la trasmisión de todos los datos obtenidos del vuelo vía internet a centros de control en tierra para preservar la evidencia de vuelo y evitar se pierda información valiosa en la investigación de accidentes aéreos.

Si queréis tener una poco más de información o dejo una pequeña aplicación flash donde lo explica con más detalle.

Si no se visualiza correctamente, podéis verlo pinchando aquí









Fuentes:



jueves, 24 de junio de 2010

¿Por qué el pegamento no se pega a su propio recipiente?

jueves, 24 de junio de 2010
Existen cientos de fenómenos triviales que no nos paramos a pensar porque los tenemos asumidos. Esto mismo pensé yo cuando me plantearon la cuestión de por qué el pegamento que consigue pegar "casi todo" no se adhiere a su propio recipiente.
Lo primero que se me vino a la cabeza fue el material del propio frasco, pero éste no tiene nada de especial, salvo que lo protege de la humedad, ¿será esta la clave? Vamos a verlo.

La explicación es más sencilla de lo que creemos aunque para conocerla tenemos que saber que existen, principalmente, dos tipos de pegamentos. Por un lado están los pegamentos que contienen disolventes muy potentes, como la cola o el pegamento imedio y por otro, se encuentran los pegamentos extrafuertes llamados "de cianocrilato", como el SuperGlue o SuperTite.

Lo que tienen en común todas las familias de pegamentos es que en su frasco original cerrado, ¡no tienen poder adhesivo! y su razón es que necesitan de un agente externo para actuar.

En el caso de los primeros pegamentos, con fuertes disolventes, sólo pueden actúar cuando entran en contacto con el aire, ya que el disolvente se evapora y la parte activa del pegamento se seca produciendo el pegado.
Para el caso de los cianocrilatos, es diferente su comportamiento. Estos pegamentos extrafuertes actúan al entrar en contacto con el agua, que inicia en ellos una reacción que los hace endurecer. En este caso, el simple contacto con el vapor de agua que contiene nuestra atmósfera es suficiente para que se producta la reacción.

Por todo ello, podemos adivinar porque es tan importante dejar bien cerrados todos los botes, ya que una vez cerrados, la humedad y el aire que contiene el bote es mínimo para producir reacción alguna, y por lo tanto, el pegamento estará a nuestra disposición para su próximo uso.




 
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