miércoles, 12 de junio de 2013

De energía hidrotérmica y calamares gigantes



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En 1972, ano de publicación de “El viento del sol”, de Arthur C. Clarke, había pasado más de un siglo desde que Rudolf Emanuel Clausius, físico alemán, enunciara el segundo principio de la Termodinámica. No obstante, eso no impidió que en el relato “Criaturas abisales”, inluído en la obra del  afamado escritor, el “Proyecto de Energía Trinco” tuviera lugar. 

El ingente proyecto de ingeniería encargado por los rusos para obtener energía se basa, según el autor, en la diferencia de temperaturas entre el agua del mar a grandes profundidades (foco frío) y un “estanque solar” a mayor temperatura situado en la superficie (foco caliente). En contra del principio termodinámico enunciado por Clausius, el calor no fluye del foco caliente al frío en el relato, sino que fluye del frío al caliente, como se pone de manifiesto cuando Klaus, en las profundidades, es impulsado en sentido ascendente por corrientes de agua caliente “que intentan compensar la diferencia de temperaturas”. Todo esto mientras producimos energía! No es pues, de extranar, que hasta los luminosos calamares gigantes que visitan la instalación se muestren “curiosos” ante semejante logro de la ingeniería.

Arthur C. Clarke, para ayudarnos a entender el proceso, nos cuenta que “desde hace más de un centenar de anos se sabe que en muchos materiales se establece una corriente eléctrica cuando se calienta uno de sus extremos y se enfría el otro”. El Proyecto Trinco no sería más que una aplicación práctica de dicho fenómeno. Clarke tiene razón a medias. Los “materiales” de los que habla han de ser dos metales o semiconductores distintos unidos por dos juntas a diferente temperatura para que en el circuito formado se establezca una diferencia de potencial. Se refiere al efecto Seebeck, combinación del efecto Peltier y el efecto Thompson. El efecto Peltier, por su parte, hace referencia a la absorción/generación de calor en cada una de las uniones del circuito formado por los dos metales, cuando a través de ellas circula corriente. Thompson explicó que en cada una de las ramas del circuito se absorbe/genera calor al circular corriente a su través y estar sus extremos a distinta temperatura. La aplicación más extendida del efecto Seebeck la constituyen los termopares, “elementos primarios” de uso extendidísimo en industria para la medida de la temperatura. 

Hoy en día existen aplicaciones de la “energía hidrotérmica“ de la que nos habla el relato, dentro del campo de la energía geotérmica, pero se basan en aprovechar la energía del agua situada en capas profundas, en la corteza terrestre, a gran presión y temperatura, nada que ver con el “frío abisal” que nos presentan como fuente de energía para el futuro. 

Por otra parte, no tienen ningún sentido instalaciones como la que nos describe el autor en este tipo de aplicaciones. Clarke nos habla de una enorme “parrilla” similar a un radiador de un coche sumergida en el fondo del mar. En realidad está haciendo clara referencia a un cambiador de calor, de extendidísimo uso en industria. Pues bien, los cambiadores de calor se usan para la transferencia de calor entre dos fluidos separados por una barrera que favorezca en proceso y lo haga lo más eficaz posible (aumentando la superficie de “contacto” entre ellos, por ejemplo). Exactamente qué fluidos se ponen “en contacto” en el proyecto Trinco? Acaso el agua caliente procedente del estanque solar (que en su “camino” al fondo del mar perdería parte de su calor) con el agua fría del fondo? Entonces qué se pretende, favorecer el equilibrio térmico y calendar el agua del fondo del mar u obtener energía aprovechando la “lejanía” de nuestro sistema de dicho equilibrio? Un cambiador de calor sólo sería necesario en la superficie para "captar" el calor de la corriente caliente y por ejemplo, producir vapor para mover una turbina. Ninguna de estas contradicciones se explican en el  relato.

El hecho de que “incluso en los trópicos, el agua de mar, situada a una milla de profundidad, se encuentra térmicamente casi en el punto de congelación”, también es algo más que discutible. El ingeniero Klaus apunta que el estanque solar (foco caliente) se encuentra a 200°F, y que su sección, situada en la parte fría del sistema, se encuentra a 3000 pies de profundidad y es “150 grados más fría”. Si se habla otra vez de grados Fahrenheit, como sería lógico suponer, el foco frío estaría a unos 50°F, es decir, 10°C, bastante lejos del “punto” de congelación del agua. Más aún teniendo en cuenta que dicho “punto” se da a la presión atmosférica, que a 3000 pies tenemos una presión de aproximadamente 92 bar (suponiendo que aproximadamente 10m de profundidad suponen 1 bar, y que la presión es la suma de la presión hidrostática o de la columna de agua más la atmosférica), y que un aumento de presión “rebaja” el punto de congelación, si bien es cierto que para intervalos de presión moderados no se observa gran variación. El agua en las profundidades estará aún más lejos de la congelación a la presión a la que se encuentre debido a que es agua de mar, con sales en suspensión, lo que disminuye aún más su temperatura de congelación (recordemos lo que pasa con la nieve de las carreteras al echar sal).

Otro detalle que se le pasa a Clarke por alto es la peculiaridad del agua como sustancia, de que su densidad disminuya de 4 a 0°C, así, el agua al solidificarse se “expande” y se hace menos densa (razón por la que el hielo flota en el mar). Si el agua del fondo estuviese próxima a la congelación, inmediatamente dicha masa de agua “migraría” a la superficie. El agua se congela de arriba a abajo, y no al revés, ya que es arriba donde la presión es menor y se favorece dicha “expansión”.

No hubiera venido mal que el espabilado Joe hubiera advertido a Klaus y al equipo de los sin sentidos de su instalación, además de de la existencia de gigantes criaturas abisales.

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