06 agosto 2009

Energía y Agua I

Vivimos tiempos de crisis económica. Los vaivenes del dinero parecen caprichosos. Sin duda el dinero es tímido, ama la seguridad; si tiene dudas, se esconde. Podríamos definir el dinero como“cualquier cosa que los miembros de una comunidad estén dispuestos a aceptar como pago de bienes y deudas”.

Si bien se asocia con billetes y monedas, en realidad es cualquier cosa que las personas estén dispuestas a aceptar como pago de bienes y deudas.

No cabe duda que la sociedad vive obsesionada por la posesión del dinero: tanto tienes, tanto vales.

Existe un aspecto de la humanidad asociado al poder y al dinero: la energía. Como en otro post escribí, la energía es “aquello que es capaz de producir un trabajo”. Como consecuencia de un trabajo, se consigue algo valorable en dinero y, por ende, poder...

No debemos de extrañarnos que la posesión de las fuentes de energía sea un objetivo de las potencias políticas actuales y futuras. Por la energía se miente, se mata, se va a la guerra. Y lo peor aún no ha comenzado. Probablemente quien esto lea en las primeras décadas del siglo XXI, tenga la suerte de no conocerlo.

A la par, han surgido movimientos ecologistas que promueven el ahorro energético, objetivo claramente encomiable. La utilización de las energías alternativas, renovables y no contaminantes es muy buena, pero... claramente insuficiente. Las energías alternativas son muy diluidas, lo que significa que se puede obtener poco rendimiento, caras... Las energías de alto rendimiento, nucleares, son constantemente atacadas, denostadas; pero están ahí y seguirán estando ahí. Recordemos que la energía nuclear tiene dos formas:

    • Fisión (la que conocemos: un átomo inestable se rompe y emite partículas y ingentes cantidades de energía; la masa final es menos que la inicial. Esa masa, m, que falta, se ha convertido en energía según la ecuación de Einstein: E = mc2 en donde c representa la velocidad de la luz.

    • Fusión: dos átomos de hidrógeno se unen para formar el elemento gaseoso más ligero que existe, helio, con gran deprendimiento energético.

Un mundo futuro no es visible sin la presencia de este tipo de energías. Cualquier gobierno que niegue su necesaria presencia futura peca de falta de realismo. El debate está servido.

Por tanto, tanto en tiempo de crisis como de bonanza económica, se impone el ahorro energético. Ahorro energético que puede instalarse en todas y cada una de las facetas de la vida diaria. Los tiempos del despilfarro energético han finalizado. Hay que ahorrar energía.

Sistemas de ahorro hay muchos, muchos...

Pero, hablemos del agua:

El agua es el elixir de la vida en el medio de los hombres y los animales. Es por eso que debo añadir aquí un par de comentarios personales sobre este costoso elemento.

Sobre sus cualidades se ha escrito ya mucho, aunque para mí continúa siendo demasiado poco. Nos referimos a él como “el líquido elemento”, pero esta nomenclatura es falsa. Químicamente el agua no es un elemento (el hierro, el azufre, el hidrógeno sí lo son) sino que es un compuesto. Compuesto con comportamientos extraños, afortunadamente (ejemplo: cualquier líquido domienza a congelarse por el fondo, el agua no. Si el agua se congelara por el fondo, la vida en los lagos ríos y mares quedaría atrapada en el hielo y desaparecería).

Sin agua no se habría originado la vida en nuestro planeta. Conocemos el agua en tres apariencias, que los físicos denominan también estados físicos: sólida en forma de hielo, líquida como el agua en su sentido propio y gaseosa en forma de vapor. Cuando hablamos del agua, generalmente nos referimos al estado líquido. Cantidades inconmensurables de agua están almacenadas en los glaciares y los polos de la Tierra en forma de hielo. Asimismo, existen permanentemente grandes cantidades de agua en forma de vapor en las nubes. Si el agua desapareciera o fuera inservible debido a una carga contaminante demasiado alta para su funcionamiento biológico, sería también el fin, como mínimo de la forma de vida más evolucionada. Debemos recordarnos siempre que el agua en la forma en que nos sirve a nosotros (líquida) sólo existe en un rango relativamente pequeño de temperaturas, concretamente entre 0 y 100 grados centígrados.

Reacciona al calor y al frío de forma excepcionalmente sensible. Además, es necesaria una presión atmosférica dominante sobre la Tierra. Si falta una sola de estas condiciones, el agua no existe en forma líquida. En ellas se incluye también su peculiaridad de seguir siempre la fuerza de la gravedad hasta llegar al lugar más profundo. El agua en la forma familiar para nosotros, es decir, líquida, siempre existe de forma transitoria. Se evapora de forma continua, incluso a

temperatura ambiente normal. Para ello, el agua necesita calor, que obtiene de su entorno más próximo. La percibimos entonces como frescor, cuando por ejemplo nos mojamos la piel o sudamos.

Cuando hacemos evaporar agua con aporte de energía, empieza a hervir. Esto ocurre, por cierto,también a temperatura ambiente, con sólo disminuir la presión atmosférica. Por tanto, en las montañas altas al hervir huevos se debe tener en cuenta que allí el agua hierve por debajo de los 100°C. Mediante una bomba de vacío de escasa calidad se puede hacer hervir agua a 4ºC, y menos, calentando el recipiente con el calor de una mano (la bomba de vacío disminuye la presión que actúa sobre el líquido y favorece el paso de las moléculas de líquido a vapor).

El enorme factor de expansión de volumen entre agua en forma líquida y vapor se utiliza para propulsar máquinas. Todos pensamos en la máquina de vapor y la locomotora. Cada central eléctrica utiliza este potente y enérgico aumento de volumen en la transformación de agua líquida en vapor de agua.. También las centrales eléctricas de gas, petróleo o carbón, incluso las nucleares, generan vapor con agua y lo utiliza n para propulsar una turbina de vapor. El vapor se condensa, con lo que vuelve a ser agua, que volverá a evaporarse.

Es muy importante la enorme capacidad de almacenamiento de calor del agua. Una determinada masa de agua absorbe casi diez veces más calor que la misma masa de hierro, para un mismo rango de temperaturas inicial y final. Se afirma incluso que 37,5 °C es donde el agua tiene una mayor capacidad calórica. Por tanto, no es accidental que la temperatura del cuerpo del hombre equivalga a este preciso valor. Este es uno de los motivos por que nuestro cuerpo contiene tanta agua. Con el paso de los años disminuye su contenido en agua y con ello por desgracia también su capacidad de regulación de la temperatura.

La naturaleza nos demuestra así a utilizar el agua como acumulador de calor, lo que imitan los ingenieros de calefacción; en este caso especialmente los especialistas en técnica solar.

¿Sabías que el agua es el único líquido que tiene un punto de anomalía (4°)? A 4 °C tiene su mayor densidad. Es por ello que en los estanques baja a la tierra. El resto del agua, como el hielo, son más ligeros y se quedan por tanto en capas sobre la tierra. Esta circunstancia permite a los peces sobrevivir a las heladas. El hielo tiene una densidad inferior, con lo que es más ligero que el agua y flota. Por ese motivo el agua que penetra en las grietas de las rocas ha hecho estallar repetidamente las rocas formando, tras miles de años, el humus que constituye ahora el suelo fértil para las plantas terrestres? Eso fue lo que hizo posible en la historia de la Tierra una vida ulterior en tierra firme.

Desde un punto de vista químico, el agua es el óxido del hidrógeno y una molécula se origina de la fusión (unión ) de dos átomos de hidrógeno con un átomo de oxígeno. La abreviatura es H2O.

También desde un punto de vista técnico, el agua establece récords. El agua pura tiene, por ejemplo, la mayor constante dieléctrica en comparación con otros líquidos. Esto significa que el agua es el mejor aislante eléctrico entre los líquidos. Estas afirmaciones seguramente hacen que se pregunte por qué el agua en combinación con aparatos eléctricos es causa de peligro de muerte.

Debemos saber al respecto que el agua en estado puro no existe en la naturaleza. En las aguas que podemos beber y están a nuestro alcance hay siempre sales y minerales disueltos. Eso es lo que crea la conductividad eléctrica, y el peligro de electrocución aumenta con la humedad.

La falta de agua causa en nuestros cuerpos perjuicios para nuestra salud en sólo tres días.

Necesitamos agua para todas nuestras necesidades de limpieza. Nos lavamos y limpiamos nuestros objetos con agua. Nos bautizamos con agua. Con agua eliminamos el fuego. Con agua preparamos nuestras comidas.

Es la bebida más simple e importante y constituye la base para todas las demás bebidas.

El agua puede hacer trabajo, transportar barcos. El agua puede arrastrarnos y aniquilarnos con una fuerza atroz, pero al mismo tiempo es muy delicada.

Dos terceras partes de nuestra Tierra están cubiertas de agua. De ellas, podemos disponer de sólo un 3 % como agua dulce potable. En un ciclo siempre perdurable, este agua se evapora, sube hacia arriba, es transportada por los vientos en forma de nubes y cae como lluvia nuevamente sobre la tierra.

Circulación del agua

Gracias a esta circulación eterna, el agua se mantiene siempre limpia y enriquecida con minerales; sólo cuando está "madura“ aparece en la superficie terrestre en forma de fuentes. Este agua de manantial es apta para el abastecimiento de los seres vivos de la Tierra y es inigualable en cuanto a calidad. Cuando hoy en día perforamos pozos profundos porque hemos contaminado las fuentes, extraemos agua muerta, excluyéndola del ciclo descrito. Este agua no es potable en toda regla y es preciso tratarla primero técnicamente. Luego es posible calcular también cuándo estas aguas producirán una saturación de contaminantes en los estratos de la Tierra y volverá a surgir el problema.

El calentamiento de la atmósfera (cambio climático) por la emisión extremadamente elevada de dióxido de carbono varía también el ciclo natural. El equilibrio entre sequía y lluvia es perturbado. De modo que, igual que la contaminación del agua nos perjudica directamente, nuestro comportamiento irreflexivo y descuidado ocasiona a menudo fuertes inundaciones.

La extracción forzada de agua en grandes cantidades es motivo además de conflictos militares.

Tarde o temprano, el hombre deberá conformarse con no consumir más de lo que nos da la naturaleza. Sangrar las reservas significa vivir de la sustancia y ésta nuevamente es finita. No sólo es válido para el agua.


Hace tiempo leí algo que me sorprendió. Versaba sobre un sistema de extracción de agua casi sin gasto energético:

Siguiente post:

Extracción de agua: El ariete hidraúlico.

Ismael

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