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Cuadro en suspensión por cadenas

Nos encantan, desde el aitxitxe (abuelo, que soy yo) hasta la más pequeña nieta los juguetes que son medio puzzles, medio mágicos y con un coste de un euro. Como este "Suspension Frame" que consta de 56 piezas (incluidas tres cadenas) y que está recomendado desde los 8 años.
Lo podéis encontrar en AliExpress como Tensegrity-esculturas de bloques de construcción antigravedad para niños, bloques de construcción de equilibrio de física, Juguetes DIY para niños de hasta 8 años, con un coste desde menos de medio euro.
Torres Colón de edificio suspendido
Es un rompecabezas fácil de construir, divertido en cualquier mesa, que nos recuerda (como apuntó Aitor) a las Torres Colón de Madrid con un edificio suspendido cuya construcción de pisos creció desde arriba hacia abajo,... Pero esto será otro post sobre arquitectura, cuando empezaron la casa por el tejado, que pronto publicaremos.
Cuadro en suspensión por cadenas
Álbum de imágenes.

Motor Stirling, bicentenario pero aún vigente

Motor Stirling, centenario pero aún vigente
Álbum de imágenes y vídeos.
 
El Motor Stirling fue desarrollado por el Reverendo Robert Stirling en 1816 para hacer la competencia a la máquina de vapor, por aquel entonces sistema por excelencia. Es un motor de combustión externa y proceso adiabático, porque no requiere quemar combustible en su interior y no transfiere calor al entorno. En aquella época fue la solución para obtener un motor más eficiente y menos peligroso que la máquina de vapor.

Motor Stirling cuenta con dos focos, uno frío y otro caliente, y un gas encerrado que se expande y contrae al entrar en contacto con cada uno de los focos. 

El mecanismo es elemental: El gas aumenta de temperatura en la zona caliente y se expande empujando al pistón del cilindro. Cuando el gas pasa al lado frío se contrae impulsando nuevamente el pistón. El proceso se repite, generando un movimiento alternativo que puede producir electricidad.
  
Por alabeo del volante de inercia, no nos ha funcionado nuestro maqueta.
Ni con el calor en su base de un té recién hecho, ni con el calor de la mano.

Además de su valor histórico, es una maravilla física el Motor Stirling. Es el único capaz de aproximarse (teóricamente lo alcanza) al rendimiento máximo teórico conocido como rendimiento de Carnot, por lo que en motores térmicos de combustión externa, es la mejor opción. Conviene advertir que no serviría como motor de coche, porque aunque el aprovechamiento de la energía primaria es superior, su potencia neta es mucho menor (a igualdad de peso) y el rendimiento óptimo sólo se alcanza a pocas revoluciones. 

El ciclo Stirling real, cercano al Ciclo de Carnot, es sensible a la temperatura exterior, por lo que su eficiencia es mayor en climas fríos como durante el invierno en países nórdicos. Siempre conserva la ventaja de los motores de combustión externa, de mínimas emisiones de gases contaminantes, y la posibilidad de aceptar variadas fuentes de energía sin necesidad de combustión. 

Existe un elemento adicional al motor, llamado regenerador, que, aunque no es indispensable, obtiene mejor rendimiento. Es un intercambiador de calor interno con la función de absorber y ceder calor en las evoluciones a volumen constante del ciclo. Consiste en un medio poroso con conductividad térmica despreciable, que contiene un fluido. El regenerador divide al motor en dos zonas: una zona caliente y otra zona fría. El fluido se desplaza de la zona caliente a la fría durante los diversos ciclos de trabajo, atravesando el regenerador. 

El ciclo de trabajo del Motor Stirling se conforma mediante dos transformaciones isocóricas (calentamiento y enfriamiento a volumen constante) y dos isotermas (compresión y expansión a temperatura constante). A modo de resumen, estos son los pros y contras del Motor Stirling. 

VENTAJAS
  1. Alimentación: Este motor continúa en investigación y uso debido a la versatilidad de fuentes de energía primaria aplicada al cilindro caliente: energía solar térmica, biomasa, geotérmica,... 
  2. Rendimiento: El motor Stirling es el único que se aproxima al rendimiento máximo teórico conocido como rendimiento de Carnot. 
  3. Sostenibilidad: Se puede usar un proceso de combustión continua, si esa es la fuente, por lo cual se pueden reducir gran parte de las emisiones (NOx, hollines, hidrocarburos, …).
  4. Sencillez: La mayoría de los Motores Stirling mantienen mecanismos y juntas en el foco frío, necesitando menos lubricación y con más durabilidad. Además, los mecanismos son más simples, no necesitan válvulas, el quemador puede simplificarse y las bajas presiones, permiten usar cilindros ligeros. 
  5. Seguridad: Una máquina Stirling usa un fluido de trabajo de una única fase, manteniendo las presiones internas cercanas a la presión de diseño y por tanto se reducen los riesgos de explosión. En comparación una máquina de vapor usaba agua en líquido y vapor, por lo que un fallo en una válvula provocaría una explosión peligrosa. 
  6. Buena respuesta a las bajas temperaturas: Arrancan con facilidad, si bien despacio tras un calentamiento inicial. Funcionan mejor con temperaturas ambientales frías, en contraste con los de combustión interna, que arrancan con facilidad en temperatura templada pero dan problemas en temperaturas frías. 
  7. Versatilidad: Se construyen para un funcionamiento silencioso y sin consumo de aire para propulsión de submarinos o en el espacio con radioactividad. Se usan para bombear agua, usando el agua como refrigerante del foco frío (a menor temperatura del agua mejor funcionamiento).  Son flexibles y reversibles ofreciendo cogeneración en invierno y refrigeración en verano. 
DESVENTAJAS
  1. Alto coste: Los motores Stirling requieren  los citados intercambiadores de calor de entrada y salida, que contienen el fluido de trabajo a alta temperatura, y soportan los efectos corrosivos de la fuente de calor y la atmósfera. Esto supone el uso de materiales que encaren la máquina. 
  2. Gran tamaño: Si el motor trabaja con pequeños diferenciales térmicos su dimensión es grande, por culpa de los intercambiadores. Aumentar la diferencia de temperatura o la presión permite motores más pequeños. La disipación de calor en el foco frío es complicada porque el refrigerante se mantiene a la temperatura más baja posible para aumentar la eficiencia térmica. Esto incrementa el tamaño de los radiadores, lo que dificulta los diseños compactos. 
  3. Encendido lento: Un motor Stirling no puede arrancar instantáneamente, dado que primero debe establecerse la diferencia de temperaturas entre ambos focos. 
  4. Tipo de respuesta: Su mejor uso es para aplicaciones que requieran una potencia constante. Para ajustar el funcionamiento de un Motor Stirling se requieren mecanismos adicionales. Esto se logra con un desplazamiento del motor o la cantidad de fluido de trabajo. Su utilidad se concentra en la producción eléctrica, donde lo deseable es una potencia uniforme.
  5. Fluido a emplear: El hidrógeno por su baja viscosidad, alto calor específico y conductividad térmica es el fluido por excelencia en termodinámica y dinámica de fluidos; pero da problemas de confinamiento y difusión a través de los metales, aparte de ser inflamable. Generalmente se usa helio, con propiedades semejantes y siendo inerte. Otra opción es aire comprimido; al presentar riesgo de explosión, por el oxígeno, se elimina por combustión o se usa nitrógeno.
Vídeo del Centro Stirling de la Red Vasca de Ciencia, Tecnología e Innovación.
N. B.: La Energía Solar Fotovoltaica dejará los motores Stirling en los museos.

Copa de Pitágoras, un regalo original

Recomendamos ver primero este vídeo de la historiadora Bettany Mary Hughes.

Este vídeo casual nos ha recordado lo que puede ser un juguete, entre ciencia y broma, para nuestros nietos: Una Copa de Pitágoras. Además no es difícil encontrarlo sin acudir a los souvenirs de la Isla de Samos. Sus variantes oscilan entre los más de cien euros de los modelos mejor decorados hasta únicamente menos de 6 € en formato de taza, una sobria austeridad más acorde y que refuerza su mensaje implícito. O mejor aún, podéis imprimirla en 3D con códigos como el de este enlace.

La Copa de Pitágoras (también conocida como vaso de Tántalo,​ copa del codicioso, copa de la justicia, o i koupa tis dikaiosynis) es un recipiente para bebida que obliga al usuario a beber con moderación. Esta invención, atribuida a Pitágoras de Samos, permite llenar la copa hasta cierto nivel, y superado este límite, la copa vacía su contenido.

Se parece a una copa normal, excepto que en centro contiene una oculta estructura cilíndrica. Este cilindro se dispone sobre el tallo de la copa y el orificio que tiene este en su extremo. Este orificio comunica con un conducto que llega al extremo del conducto central, donde vuelve a bajar para terminar en un orificio en la base del interior del cáliz de la copa.

Cuando el vaso se llena, también lo hace el conducto. Mientras el nivel del líquido no supera la marca establecida en el borde (caso B en el gráfico), la copa parece normal reteniendo su contenido. Sin embargo, siguiendo el Principio de Pascal de vasos comunicantes,​ cuando el nivel de líquido supera el punto de inflexión del conducto el vaso (caso C en el gráfico), este se vacía. La presión hidrostática crea un sifón que evacúa completamente el líquido por el orificio del pie de la copa.
Normalmente, se le atribuye a Pitágoras, por lo que es un souvenir vendido en la Isla griega de Samos- La tradición dice que «Pitágoras, durante las obras de abastecimiento de aguas de Samos sobre el 530 a. C., moderó el consumo de alcohol de los trabajadores inventando la “copa justa”. Cuando el vino sobrepasa la línea, la copa se vacía por completo, por lo que se castiga la codicia.» 

Herón de Alejandría (c. 10–70 d. C.) usó las copas de Pitágoras como componentes hidráulicos en sus sistemas robóticos, y en su tratado Pneumatika describe la copa como una copa de Tántalo, siguiendo la figura de la mitología griega. Tántalo fue castigado por los dioses y tuvo que sufrir una sed eterna en medio del agua a su alcance (y el hambre eterna). 

El refrán convencional que aconseja mesura en todo, que se expresa como "la avaricia rompe el saco", podría reformularse como "la codicia vacía la copa de Pitágoras". Finalmente, un vídeo explicativo de nuestro amigo Mike.

Origami de Avión de Papel Redondo (Tubo Volador / Paper Circle Glider)

Alguna de las manualidades que preparamos en el confinamiento COVID para hacer llegar a nuestros nietos desde el balcón cuando venían a vernos.
Resulta tan paradójico como disruptiva esta innovación que convierte un tubo en un avión: Una estructura tubular que planea o vuela mejor que unas alas planas.

Teléfono de hilo para hablar con los nietos en confinamiento

Teléfono de hilo para hablar con los nietos en confinamiento
Hoy ha sido un día feliz. Nos hemos visto nietos y abuelos, aquellos desde la calle en su primer día de salida desde el 12 de marzo y nosotros desde el balcón. Primer día salida niños
Como juego hemos preparado un teléfono de hilo para hablar con los nietos en confinamiento. Dos vasos de papel, un poco de hilo (sedal o pita de pescar) y cinco minutos han bastado. Lo más difícil calcular la distancia hasta el banco y alternar entre boca y oído para comunicarse en orden. Y señalar claramente cuál es el terminal de los nietos (txikitxus) y el de los abuelos (aitxitxe y amama).
Teléfono de hilo para hablar con los nietos en confinamiento
Para concluir, el 43º Aplauso Sanitario de hoy, domingo, en Getxo. Por primera vez con niños en las calles, entre las 9 y las 21 horas. 
Hoy ha habido menos aplausos, porque se ha convocado una protesta de silencio por la falta de medios de protección para el personal sanitarioEn este enlace su van acumulando las grabaciones de horas de aplausos.

Pompas de jabón

¿Cómo hacer pompas de jabón gigantes? 

Los ingredientes necesarios son los siguientes:

  • 10 vasos de agua. Con agua del grifo es suficiente, pero si queréis que las burbujas os duren más tiempo podéis usar agua destilada.
  • 1 vaso de lavavajillas para los platos (si es uno de calidad mejor)
  • 1 vaso de cerveza (vale cualquiera, incluida sin gluten)
  • Opcional: Añadir glicerina (que tiene la ventaja que dura más tiempo el preparado) la proporción es de 8 vasos de agua, 1 vaso de lavavajillas y 1/2 vaso de glicerina).

Pero a parte de los ingredientes para hacer el “brebaje” de burbujas nos hacen faltan algunos materialesUn par de palos o ramitas que cojáis en alguna salida al bosque, un cubo no excesivamente grande e Hilo de algodón.

En resumen: Un barreño de agua de unos 4 litros. Se añade FAIRY (no otro sin marca). Se remueve todo y se suma azúcar a la mezcla. Para concluir se incorpora una lata de cualquier cerveza (de 33 cl) y un poco de glicerina.
Post que estuvo en borrador desde el 27-12-2015. 
Recuperado retrospectivamente seis años después.