DERESU-111

Superman puede ayudarnos a visualizar un efecto (o potencia instalada) de algunos pocos kilowatts. El puede también ayudarnos a  visualizar un método práctico de convertir las Energías renovables de Chile, utilizando Agua.

La primera revista de Superman que se publicó en el mundo hace más de 70 años, tenía la siguiente portada:

El Número 1 de Superman apareció en EE.UU. en junio de 1938 y ahí se vé como el héroe del planeta Krypton levanta un automóvil con la mayor facilidad. También se vé que esa primera revista costaba 10 centavos de dólar.

El vehículo verde (el mismo color de la kryptonita) me recuerda a uno de los primeros autos que le ví a mi padre, aunque el color de su Ford era marrón (café) claro y su modelo era probablemente de los años 40 o 50.

La curvatura trasera recuerda además a los antiguos Volvo PV 444, fabricados entre 1944 y 1957.

==========

1500 kg promedio

Considerando que la revista es de 1938, he encontrado que un Modelo Ford V-8 1938-1939, versión Standard pesaba 1380 kg, mientras uno Cabriolet pesaba 1620 kg. El promedio de esos dos pesos equivale a 1500 kg.

==========

VW Escarabajo y 1 tonelada

El Volkswagen tipo 1 o Escarabajo ("Fusca" para los brasileños) se fabricó desde 1938 hasta 2003. Leo que el modelo de 1967 pesaba 840 kg. El famoso diseño tiene también más de 70 años.

Por lo tanto, si imaginamos uno de esos autos con dos personas que pesan 80 kg cada una (el chofer y un pasajero), se llega a 840 + 160 -- > 1000 kg -- > 1 tonelada.

No importa que los pasajeros pesen algo menos o algo más, ya que se trata de una aproximación destinada a "visualizar" Efecto, Potencia, Trabajo y Energía.

Curiosamente en el mismo año 1938 surgió la primera revista de Superman y el primer VW Escarabajo. Yo los utilizo a ambos como ejemplos prácticos, más de 70 años después, debido a que ambos fenómenos son bien conocidos.

==========

Flexiones de medio metro promedio

Esta figura de un hombre levantando pesas, permite imaginar lo que significa subir y bajar pesos de ese tipo, flexionando brazos y piernas, de tal forma que la diferencia entre la altura máxima y la mínima que se llega con las pesas, alcance a medio metro (0,5 m) en promedio:

Podemos suponer que la estatura del deportista está entre 1,70 m y 1,90 m. Subir y bajar las pesas en una diferencia neta de 0,5 m con la ayuda de flexiones de brazos y piernas, equivaldría a algo menos de un tercio de la estatura del atleta.

==========

Christopher Reeve (1973-2004)

El actor que personificó a Superman tenía una estatura de 1,93 m. En ese caso el medio metro es un poco más que la cuarta parte de la estatura de ese conocido actor.

==========

1 tonelada, 1 segundo y medio metro

Tomando una huincha de medir o una regla graduada en cm, es posible visualizar con exactitud lo largo que es medio metro.

Imaginando un antiguo Volkswagen Escarabajo, conocido mundialmente, es posible pensarlo con dos personas y pesando cerca de 1000 kg, o aproximadamente una tonelada.

Mirando el segundero del reloj, es posible sentir el ritmo con que un segundo es reemplazado por el siguiente.

Tiempo, Masa (Peso) y Largo (Distancia) son entonces perfectamente "visibles" si es que se asocian con un Volkswagen Tipo 1, una huincha de medir y un reloj con segundero.

==========

Potencia (Efecto) de 4 kW

La siguiente fórmula simplificada aparece en mis escritos "Simple sobre Potencia hidroeléctrica" (26.04.09) y "Agua convierte Energía via Deresu-111" (28.04.09):

P = F x 8 x A

Ambos artículos se encuentran en este archivo y son ubicables presionando sobre Abril 2009 en la columna de la derecha.

Esas letras tienen el siguiente simbolismo:

P = Potencia en kW
F = Flujo o caudal del agua, en metros cúbicos por segundo
8 = Aceleración de la Gravedad (9,8 m/s²), multiplicada por varios factores de rendimiento
A = Altura neta del agua, en metros

Si suponemos un flujo de agua de 1 m3 cayendo cada segundo desde medio metro de altura neta, el resultado sería:

P = 1 x 8 x 0,5 -- > 4 kW

Yo podría poner el signo igual ( = ), pero más adecuado sería el signo de aproximación (en forma de dos ondas paralelas). Para ser algo práctico utilicé una flecha para indicar que se trata de "alrededor de" 4 kW.

P = 4 kW
F = 1 m3/s ( 1 metro cúbico de agua cayendo cada segundo)
8 = G (gravitación 9,8 m/s²) menos pérdidas
A = 0,5 m

==========

Superman levanta 1 m3 de agua o un VW Fusca

En el párrafo anterior podemos ver que si 1 m3 de agua cae cada segundo desde una altura neta de medio metro, su efecto equivale a 4 kW, cuando el agua pasa por una turbina.

Si lograsemos reemplazar esa agua cayendo, por una misma cantidad de agua subiendo, estaríamos elevando 1 m3 de agua cada segundo a una altura neta de 0,5 metro. Ahí volveríamos a acumular una energía potencial en un estanque superior, la que que sería capaz de generar 4 kW de electricidad, si es que esa agua volviese a caer.

Un volúmen de 1 metro cúbico de agua tiene un peso de 1000 kg. Hay pequeñísimas variaciones dependiendo de la temperatura del agua, que hace variar su densidad. La máxima densidad del agua ocurre a 4 grados Celsius.

Cualquier mecanismo (tipo bomba de agua, ascensor, tornillo de Arquímides, rueda de agua u otro), que levante 1 m3 de agua cada segundo a una altura neta de 0,5 m, valiendose de la fuerza de Superman, estaría recolocando agua suficiente para mantener funcionando una centralita hídrica de 4 kW.

1 m3 de agua pesa casi lo mismo que un VW tipo 1, con dos personas.

Ahora podemos imaginar a Superman levantando en medio metro (0,5 m) una plataforma que soporta un VW Escarabajo de una tonelada. Al llegar al tope, Superman suelta el VW que cae en medio metro. Enseguida vuelve a subir la plataforma en medio metro, de tal forma que el vehículo alcanza su posición superior una vez cada segundo. El héroe de Krypton tendría que mover el VW muy rápidamente, pero sabemos que él es capaz de lograr alta velocidad.

Los pasajeros quedarían mareados en poco tiempo con ese movimiento, pero la imaginación nos permite pensar en un auto que pesa 1 tonelada, estando vacío. La asociación con el VW es solamente para tener una somera idea sobre el tipo de vehículo en que podríamos pensar.

Puse recién una imágen que es asociable con mi artículo anterior "Conversión de Movimientos y Deresu-111" en este mismo archivo, donde mostré un paquete de leche de 1 kg, levantado por la fuerza de un brazo común.

Aquí he reemplazado 1 kg de leche por 1 tonelada de Volkswagen. La fuerza de un brazo cualquiera la he reemplazado aquí por la fuerza de Superman.

Si Superman levanta el VW (1000 kg) en medio metro y luego lo deja caer, para volver a levantarlo nuevamente, una vez cada segundo, entonces ese trabajo equivaldría a un efecto resultante de 4 kW. Ese esfuerzo podría mover una biela y una excéntrica, lo que mediante una rueda volante y una caja de engranajes podría lograr la velocidad angular (torque) necesaria(o) para mover un pequeño generador eléctrico.

==========

Pérdidas

Subir una masa (peso) de 1 tonelada, cada segundo, hasta una altura neta de 0,5 m, requiere un efecto que se puede calcular con la siguiente fórmula:

P = M x G x A

Esas letras tienen el siguiente simbolismo:

P = Potencia en kW
M = Masa que se levanta, en toneladas por segundo
F = Aceleración de la Gravedad (9,8 m/s²)
A = Altura neta de la elevación, en metros

Con los datos de Volkswagen tenemos que se trata de 1 tonelada que se levanta cada segundo a una altura neta de 0,5 m. Ahí el resultado sería:

P = 1 x 9,8 x 0,5 = 4,9 kW

Más arriba vimos que si la misma masa de agua, de 1 m3 o una tonelada, cae cada segundo desde una altura neta de 0,5 m, se logra un efecto de 4 kW.

Aquí vemos que para elevar el agua (1 tonelada) necesitamos 4,9 kW, mientras cuando el agua cae y pasa por una turbina solo se logra un efecto aproximado de 4 kW. El efecto de la caída del agua es solo un 82% del afecto de la subida.

Ello se debe a la conversión hidroeléctrica es afectada por pérdidas de energía en la turbina, la caja de cambios y el generador. Todos esos factores de rendimiento yo los he simplificado en la fórmula utilizada en mis escritos "Simple sobre Potencia hidroeléctrica" (26.04.09) y "Agua convierte Energía via Deresu-111" (28.04.09), que se encuentran en el archivo de Deresu-111. Ahí escribí:

P = F x 8 x A

Ese 8 equivale a la aceleración de la fuerza de Gravedad (9,8 m/s²), modificada por los rendimientos totales aproximados de 82%. Es decir 9,8 x 0,82 -- > 8

==========
 

Plataforma, Excéntrica, Turbina

Al mirar la ilustración anterior donde Superman se apresta a levantar un VW, vemos que aparte del vehículo se hace necesario levantar la plataforma misma. Esta tiene su propia masa y ese peso sería posible compensar con algún mecanismo similar al de los ascensores, donde hay unos bloques de metal de contrapeso. El ascensor cuelga de cables desde una rueda giratoria desde lo alto del edificio, mientras contrapesos equivalentes cuelgan de los mismos cables, pero desde el lado contrario de la rueda.

La rueda excéntrica de la figura y el mecanismo de biela y pistón, producen también pérdidas de energía, que pueden considerarse como analogías de las pérdidas producidas en una turbina y una caja de cambios.

Todo esto lleva a que muchos mecanismos de conversión necesitan ser movidos, en el momento en que se transforma un tipo de energía en otro, lo cual se contabiliza como pérdidas de energía. Aquí agrego una ilustración que muestra a Superman acercándose a toda velocidad, hasta la manivela de un tornillo de Arquímides. Así como el super héroe sería capaz de levantar muchos m3 de agua haciendo girar el tornillo, las fuerzas de la naturaleza podrían realizar el mismo trabajo:

Es necesario entonces hacer algunas abstracciones con la figura que incluye a Superman y al VW, como por ejemplo que el peso de la plataforma no se tome en cuenta y que tanto la caída del auto como su nueva levantada fuese posible realizar en un segundo. La finalidad de la ilustración es mostrar un posible mecanismo de conversión, pero el tiempo, la masa y la distancia al levantar son solo teóricos. En la práctica se producirían pérdidas y el procedimiento demoraría algo más.

==========

Energía, Agua y Deresu-111

Con la ayuda de Superman y de un "Fusquinha" VW es posible imaginar entonces, un efecto de 4 kW.

Si Superman levanta 1 Volkswagen tipo 1 con dos personas, a medio metro de altura neta, cada segundo, requeriría de 3600 segundos haciendo la misma cosa, para que sea posible generar 4 kWh de electricidad (1 hora = 60 minutos x 60 segundos -- > 3600 segundos)

Superman tendría que seguir haciendo la misma rutina de levantar y soltar el auto una vez por segundo, durante las 24 horas del dia y durante los 365 dias del año, para realizar un trabajo equivalente al de una mini centralita hidroeléctrica de solo 4 kW.

Es evidente que Superman se aburriría tarde o temprano. Además, por muy Superman que sea, también necesita detenerse para comer y para dormir.

Yo cuento con que un ser ficticio, creado por la fantasía humana, como Superman, podrá ayudarnos a apreciar la enorme cantidad de energía inagotable que ya llegó a Chile. Si lograsemos resolver partes del problema de la Energía via mi propuesta Deresu-111, podríamos resolver al mismo tiempo partes del problema del Agua.

Deresu-111 implica que "vale la pena" transportar Agua a lo largo y ancho de todo Chile, ya que de esa forma convertiríamos Energía al mismo tiempo.

Superman lo está mostrando en este artículo. Solo necesitamos imaginar que olas, mareas, sol, geotermia, biogas y muchas otras formas renovables de energías toman el lugar de Superman, para que un producto de nuestra fantasía e imaginación comience a parecer realizable en la práctica.

Tengo la intención de valerme de esta metáfora sobre Superman, para continuar describiendo Deresu-111. El futuro dirá si conseguimos pasar del dicho al hecho, via "Círculos de Estudios" y Cooperativas sobre A&E.

Me parece importante señalar que el mecanismo de la biela y excéntrica es solamente una forma de mostrar el efecto de subir y bajar una masa (peso), que podría ser sólida (como un VW) o líquida (como Agua). En la práctica hay muchos otros mecanismos diversos para levantar agua o masas sólidas.

Además de lo existente, yo considero que hay aún más mecanismos potenciales para elevar Agua, que en realidad serán inventados en el futuro. Yo espero que varios de esos inventores futuros sean chilenos.

- Mi propuesta Deresu-111 asocia Agua con Energías renovables (A&E).

- Mi propuesta sobre "Círculos de Estudios" aspira a estimular el surgimiento de innovadores chilenos en A&E.

- Mi propuesta relacionada con "Cooperativas sobre A&E" aspira a establecer organizaciones de productores y de consumidores de Agua purificada y de Energías renovables en todas las regiones de Chile.

Salvo error u omisión.

Cordiales saludos
Rafael Meza