Otros violaron primero la 1ª ley de la termodinámica

 
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  Sistema de bombeo de líquidos conocido desde las fuentes de Versalles
   
  Otro sistema basado en la gravedad terrestre y la presión atmosférica. Ya conocido desde hace tiempo, cuando se necesitaba bombear grandes cantidades de agua para fuentes y surtidores, pero sin máquinas con energía externa, solo existía la energía animal y esta no era suficiente o rentable. Pero con este truco, se podía volver a recuperar la altura del agua y recuperarla al depósito en nuevo ciclo sin necesidad de energía o mecanismos.
   
 
Esta sección está dividida en estas páginas:
Generador Hidraúlico   Primer modelo de sistemas de producción eléctrica.
Fuente de Herón.   Aplicando los principios de los sabios griegos del siglo III ac. Un sistema sencillo y económico.
Gen. Hídricos cartas de los lectores. Opiniones e inquitetudes de los visitantes.


   
 
   
 
  • Otros se nos adelantaron, pero no se dieron cuenta
   
  25-V-2002: Es curioso la cantidad de cachivaches que hay por ahí, y que pueden burlar las leyes de la naturaleza. Casualmente, hoy he leído la Nueva España, periódico Asturiano. Y en la sección infantil, había una descripción sobre cómo hacer un surtidor infinito, que podemos usar en lugar de los hidráulicos de nuestro ejemplo. El tal juego, no era mas que un bote con agua con dos pajitas, estando la parte que sobresale de las pajitas al sumergida en el bol. En el interior del tarro, las pajitas una está totalmente sumergida, y la otra sobresale un poco del agua.
Al volcar el tarro, y sumergir las pajitas en el bol, hace que la fuerza de la gravedad vacíe agua del tarro hacia el bol por la pajita sumergida. Pero al hacer esto, crea un vacío y una diferencia de presión. De este modo consigue succionar agua del bol por la pajita que está al aire, introduciendo nueva agua al tarro para completar la presión.
No lo he probado, algún día lo haré, según la Nueva España, es un juego de niños 8-). El nuevo sistema, sería mas barato, pero me temo que algo mas limitado, menos potente. Y tal vez podrían fundirse, o utilizar ambos conceptos, en el mecanismo. Eso si, nos falta añadir las turbinas generadoras (al tubo de caída del agua) para poder generar nueva energía de la nada.
 
 

12-XII-2002: Este tipo de diseño, no es nada novedoso, nosotros, lo aprendimos de un diseño de surtidor publicado en la Nueva España, como pasatiempo para niños.
Nosotros, hemos añadido una turbina al sistema, para producir energía eléctrica, aprovechando el chorro descendiente.

   
 

Los mayores problemas, son de presión, pues ese es el truco para su funcionamiento. Por gravedad, el agua cae y empuja la turbina que mueve un generador ó dinamo (acoplado directamente a la turbina).
Esta agua, pasa a bol que recoge el agua.
Al caer el agua del primer tubo, se genera un vacío en el interior del tarro superior, que produce se absorba agua por el tubo de subida.

Puede utilizar, macarrones de polioletano créo que se dice. Nótese el diámetro inferior de la parte superior de la conducción, así como su acodamiento. Con esto, ganamos presión por el simple peso del agua. A mas altura, mas presión, que si es excesiva, romperá el tubo.
En su extremo, está estrechado, para obtener una mayor presión de salida.
Cuando sale de este tubo, entra en uno mayor, en forma de chollo que no toca las paredes del tubo, y que cae sobre la turbina. Como si fuese una presa de las de ahora. Aquí la fuerza del agua, se gana por la caída del agua.
Aunque el primer tubo, es capaz de generar mas potencia, esta tiene un límite, que no tiene el segundo, y que es la resistencia a la presión de las paredes del tubo.

Otras resistencias a tener en cuenta, son las del tarro superior, cerrado herméticamente. Si el caudal es excesivo, se puede romper por diferencia de presión. Lo que es un problema para modelos grandes -se puede usar mi método alternativo, invirtiendo los factores, estando el depósito enterrado, es mas fácil combatir excesiva presión hacia el exterior. En este caso, la presión se produce hacia el interior. El recipiente inferior, puede estar cerrado con un tapón, y un tubíto para que entre el aire.

Si se lo monta, igual hasta lo sacan en la televisión.

   
 

Es muy sencillo y barato de hacer. Y su mayor problema, es que no se puede hacer en gran tamaño para ganar potencia. Pero es debido a la deficiente tecnología que conocemos, no a que tenga límite de producción de energía.

Nota para experimentos caseros: Respondiendo a una carta de un lector, decíamos que para la altura máxima, necesitabamos tener al menos 1 metro de altura de agua en el depósito -redondeando-. Si probamos la altura máxima con menos de esa cantidad. Salvo se diseñe un desague troncónico. No va a funcionar.
Si tomamos un bote de mermelada, solo podremos alcanzar una altura proporcional a la altura del recipiente.
Si el tarro tiene poco mas de 10 cm de altura, la máxima altura de la entrada, debe de estar a 8 m max * 0,1 m = 80 Centímetros.

Una solución para ganar altura, sería además del tarro -de mas capacidad- un macarrón de salida de 1m. Con lo que podríamos subir como máximo hasta 7m con cada bomba. Vamos a dejarlo en 6 a la orilla del mar, y 5 a mas de 500 m de altura. Encadenándo sistemas, podremos alcanzar la altura deseada con el flujo de agua requerido.

Explicación científica:
Dividamos el experimento en dos partes. Separemos la subida de la bajada de agua, y considerémoslos de forma independiente.

  • Tenemos por un lado el experimento de Torricelli. La presión atmosférica eleva una columna de agua con el vacío en su extremo hasta una altura de 8m. Eso creo que nadie lo discuta.
  • En la otra parte del experimento, tenemos un depósito con parte de agua, parte de vacío o de la nada, y una presión atmosférica exterior de una atmósfera. Si la presión ejercida por el agua es superior a la atmosférica, el agua, tiene que salir del depósito. Y así seguirá hasta que disminuya el nivel del agua y empiece a entrar aire exterior -es un proceso de burbujeo en donde entra aire/sale agua, según se igualen las presiones de la atmósfera libre de líquido-
    Aunque se necesitase una mayor cantidad de agua que un metro. Estrechando la salida de forma cónica, sabemos que el agua adquiere mas presión, por lo que necesitaría menos altura de caida. Por tanto, habrá una ganancia en nuestro favor.

Motivo. En el experimento de torrichelli, el agua no tiene diferencia de potencial respecto al suelo. En el desague, si que hay una diferencia de potencial gravitatorio respecto al suelo (y el aire que este caso, está en el suelo, y tiene menos densidad -el aire se despalza en favor del aire-). Por tanto, en el primer caso, no interviene la constante g de atracción terrestre. En el segundo caso, al existir diferencia de potencial, entra en juego el valor de g de 9,8 que multiplica la fuerza del agua del depósito -al estar en movimiento de caida libre, posee una aceleración de 9,8 m/s. Por eso solo necesitamos 1m de agua de salida. -suponemos igual presión en todos los puntos del chorro de salida- La sección, y su superficie, puede que sea importante. Solución adicional para que no se cuele agua. Usar un dipensador de chollos a presión como los de los fregaderos o duchas.
Si la salida y entrada estuvieran sumergidas en el recipiente abierto (el mismo u otro con agua), las columnas de agua, igualarían su altura -anécdota-
La presión de salida del agua, sería: la presión de la altura de agua - una atmósfera - vacío, o presión atmosférica, cómo se desee-- Con un metro y la altura máxima, la presión / velocidad de salida, va a ser baja. Disminuyendo la altura, aumentando la columna de agua de desagüe, o estrechando las tuberías cónicamente tenemos mas presión / flujo de salida.

Como conclusión, obtenemos 8-1m de desnivel a nuestro favor. Podemos bombear agua a 7 metros al flujo deseado sin consumo externo de energía. Añadiendo sistemas cada 7 metros, podremos aumentar la altura de la caida. La altura del suelo, determina la altura máxima del sistema decreciendo a mayor altitud -fluctuaciones de la presión por supuesto afectan a la altura máxima, en cualquier caso, estará dentro de unos márgenes que determinan la altura del suelo-

Puede experimentar con una botella llena de agua. Si la sumerje en agua, esta, no se vacía. Si la saca del agua, hay un primer momento en que el agua cae sin que entre aire, para rápidamente borbotear. La tubería de subida, permite mantener el nivel de agua para mantener las presiones.

Revisando por internet, veo que 10,3 metros de agua equivalen a una atmósfera de presión. Por tanto, el límite máximo teórico estará en unos 10m.
En un lado, vemos que la presión, viene determinada por normal, o peso del agua. En la otra parte, tenemos que resulta que no casi existe fuerza normal, porque el agua no se apoya en nada -en el aire-. Al no haber fuerza de reacción sobre la normal, tenemos una buena cantidad de energía no neutralizada que utilizamos para caer al suelo. Ese es nuestro beneficio. -Si el aire fuese mas consistente, ejercería mas fuerza normal sobre al agua que cae, y por tanto el rendimiento.

Espero no haber cometido muchas burradas físicas, y que esta explicación sirva para todos sin usar ni una sola fórmula.
Para quien proteste. La oficina de patentes americana, no obliga a presentar prototipo. Solo es necesario un diseño que pueda funcionar para patentarlo. Yo no voy a gastar ni un duro para que ustedes se aprovechen. Si se quieren aprovechar, corran la voz.

 
 

13-XII-2002: Si alguien desea construirse este aparato para si, no hace falta que sea transparente. Es decir, puede usted usar tubería de pvc de fontanería. El segundo tubo, no hace falta, siempre y cuando no haya viento. Si lo ponemos, debemos de dejar un respiradero en la parte donde se acopla con el tubo estrecho de donde sale el agua a presión. Y el de subida, tiene que ser capaz de arrojar el mismo caudal que el de bajada del agua.

Sus mayores problemas, van a estar en las juntas. Si lo quiere usted utilizar, no para adornar si no para producir energía eléctrica de verdad, tendrá que poner especial atención al refuerzo del sistema, deberá de aumentar el caudal, aumentando la capacidad de los depósitos, sección de las tuberías, y refuerzo de la turbina.
Para el modelo de demostración, el elemento mas débil, la junta entre el estrechamiento y el tubo de bajada, seguramene necesitará un elemento consistente que soporte una abrazadera. Puede integrar la válvula de apertura en esta pieza.
Selle usted los elementos con silicona aplicada desde el interior. Si la silicona no aguanta, porque ha hecho usted un aparato muy grande, necesitará otras soluciones. Como exposi o juntas especiales.

La dinamo no hace falta conectarlo directamente a la turbina, podemos utilizar correas y transmisiones, y lo consideramos necesario. El tipo de dinamo, dependerá de la potencia de agua de salida. Yo opino, que con 4-5 metros caída, y un centímetro de diámetro de salida, se puede generar la misma potencia que un grupo electrógeno pequeño. De ahí podemos obtener el generador, o uno similar. Una dinamo de bicicleta, no daría suficiente potencia, y se quemaría fácilmente. Pero para el modelo de demostración, es sencillo tomar una dinamo de bici y cambiar el elemento tractor por unas aspas horizontales que se pueden adquirir fácilmente como repuestos de otros aparatos.
La turbina, dependerá de la fuerza del agua de la caída. Les recomiendo una metálica, que le advierto con el tiempo deberá de cambiar.

La bombilla es simbólica. Y puede usted poner mas de una, si tiene suficiente potencia. Además deberá de incluir algún tipo de circuito para estabilizar la tensión y regular su voltaje. Para un modelo tan sencillo, se lo puede diseñar un amigo. Puede rectificar la corriente con dos diodos, e incluir un circuito regulador TL, parecido a un transistor. Y unos condensadores, o un circuito TL si solo piensa utilizar alterna. Y si se desea, esta corriente se puede transformar.
Por último, deberá de añadir llaves a los tubos de subida y bajada de agua -en un modelo pequeño, basta con cortar el de bajada., para iniciar y detener el procedimiento.

Debe de tener usted en cuenta, que al aumentar la sección de salida de agua, aumentará la presión que deberá de soportar el bote superior, que puede sustituir por un bidón, o una pota de acero -pota grande-
A medida que aumenta la altura de la caída de agua, deberán de incrementar el diámetro del tubo de salida, para que corra con fluidez, de lo contrario, se "atascará" el agua, correrá mal.

Tenga en cuenta además que al incrementar la longitud de las resistencias, disminuye la capacidad para resistir presiones, pues debemos de sumar los problemas de tensión y peso de la tubería.
El tubo por donde suba el agua, debería de inclinado, para que al agua el cueste menos trabajo subir. Y si puede, que su base sea mas ancha que su boca. De esta forma, al agua le cuesta menos trabajo ascender.

 
 

Como anécdota, el sistema hidráulico original, se me ocurrió viendo un reportaje de acueductos en el canal de historia, en donde se mostraba cómo las tuberías subían y bajaban. Entonces me dije, ¿por qué no utilizar las bajadas del agua para producir energía?. Y por supuesto ¿Cómo simplificarlo?

Desde luego, esto se puede adaptar a las presas existentes, para recuperar el agua, utilizando buenas tuberías y cúpulas de acero. De todas formas no resulta rentable, porque es mas barato construir nuestros generadores ilimitados de motor eléctrico. Lo cierto, es que ya pueden decir que es una barbaridad y un salvajismo construir presas de producción de energía eléctrica. Y a quien le preocupe el agua y la ecología, con estos dispositivos, podrá depurar todo el océano si quiere y le dejan.

Esta animación que mostramos, sería la versión optimizada del sistema, por si a alguien se le quiere hacérselo en serio sin reparar gastos. Esta forma, facilita su colocación en las paredes de un edificio, pudiendo ponerse la otra tubería, la que carga el agua, en cualquier otra posición del perímetro del depósito.

Este consta de las tuberías, llaves el depósito, y un dispositivo de purga de aire para facilitar la carga. Sigan las fases para ver el modo de operación. Y que llaves hay que cerrar en cada momento. Cada imagen dura 20 segundos.

Se nos olvidó en la imagen explicar, que es preferible abrir primero la llave del depósito para arrancar, y después la del tubo por el que sube el agua. Hay que sincronizar los elementos en cascada, pero no es algo demasiado crítico, hay muchos seg. de margen

 
 

6-VIII-2003: Acabamos de recordar, los experimentos de Galileo y Torrichelli sobre la presión atmosférica. Estos experimentos, surgen por la necesidad de bombear agua a determinada altura, con dispositivos de succión. La intentar bombear determinada columna de agua. La presión inferior de esta columna, ha de ser menor que la presión atmosférica. Si la presión es superior, no se produce succión.
Es decir, el sistema no funciona para mas de unos 8 metros de altura. Eso tal como lo hemos dibujado. Solución.

El tubo por el que sube el agua, se divide en otros tantos sistemas como sea necesario (altura/6), acortando el tubo de bajada, de modo que cada tramo de subida, no tenga una altura desde el bol anterior hasta el depósito superior posterior a los 6 metros.

Acortamos el tubo de vaciado del depósito, y a este último, contiene el tubo de subida del siguiente sistema de bombeo. Aquí, no vamos a producir energía, solo a bombear agua hasta la altura deseada. En vez de subir 60 metros, subimos 10 metros con 6 sistemas de bombeo basados en el mismo principio.

11-IXI-2003: Recordando el modelo nº1, en el que especulábamos que la circulación de agua por un tubo, sería suficiente para merecer la pena utilizar un generador. Podemos construir un dispositivo de solo 8 metros, pero con molinetes semi encastrados en los tubos de subida y bajada del agua, que accionen pequeñas dinamos. El dispositivo así sería "portable".
En este modelo, la tubería es mejor que sea rectangular, y cuanto mas sección tenga mejor. Pues aumenta la cantidad de agua que circula por la tubería, su velocidad, y por ende su fuerza y potencia.
También se puede aplicar junto con el sistema original de presión de un único molinete, pero sería mas caro de mantener para una comparativamente poca capacidad de generación. Y posiblemente encarecería demasiado una gran instalación de gran altura, donde obtendría mejor rendimiento.

 
 

29-VIII-2003: Viendo un reportaje del canal de historia, nos hemos enterado, que estos conocimientos, son datables en la época del ilustre matemático, y sobre todo inventor de mecanismos Herón de Alenjandría (10?-75? DC). El utilizaba los principios de nuestros gen. hidráulicos, tanto el primero, vamos a llamarlo de compresión. Como el segundo vamos a llamarlo de depresión o vacío.
Utilizaba ambos métodos, para dotar de energía a los refinados complicados autómatismos, como fuentes, dispensadores de agua, puertas automáticas, y otros muchos sistemas mas complejos combinación de muchos conocimientos.
Al igual que la máquina de vapor que inventó como un despertador, no supo o no pudo darle mas aplicación práctica industrial a sus inventos.
Por una parte, la diferencia tecnología con nuestros días, le hubiese permitido construir mecanismo mas compactos y potentes que los por el diseñados, permitiendo su uso en la producción industrial.
Por ejemplo, el utilizaba poleas y cuerdas en vez de hidráulicos para un modelo parecido a nuestro ejemplo de tres depósitos para generar energía. Por una parte los materiales empleados, no le permitían grandes potencias. Y además, al no poder transportar la energía, solo servía para accionar mecanismos inmóviles. Como podrían ser un molino o el martillo de una fragua. Tal vez por el coste del mecanismo, o la falta de necesidad productiva de esa maquinaria, o por desconocimiento o desinterés por este tipo de labores, nunca fueron aplicados. Resultaba mas barato utilizar un burro, o la fuerza de la caida de agua de un río que construir este tipo de mecanismos, y mantener su funcionamiento. Y al estar cubiertas las necesidades de producción, no sería necesaria la adaptación y uso de estos sistemas. Nosotros, que conocemos y controlamos la electricidad, podemos aprovecharnos de ello. Cosa que el no pudo.
La cantidad de mecanismos geniales que ilustraban el documental, hace que les recomiendo a todos que se documenten al respecto, mas en la red, existe poca documentación al respecto, principalmente sobre sus trabajos matemáticos. Así que tendrá que ser por otro medio.
Además de recomendarles que se vean si tienen oportunidad el reportaje, de la serie descubrimientos históricos "robótica". Quiero protestar, porque los mecanismos que a mi me interesan, se muestran pero no se explica su funcionamiento como en el caso de mecanismos menos violadores de las leyes de la energía. ¿Será casualidad?.
Tal vez a Herón, si le crean. Y fráncamente, era tan genial como ninguno lo seremos jamás.

   
 
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