Pintando temperaturas

Recientemente tuve que hacer un viaje para realizar un estudio con una cámara termográfica, la cual es la responsable de hacer una fotografía donde se aprecian qué partes están más calientes y cuáles más frías (dicho de manera bastante incorrecta). Para los que veis Formula1, estoy hablando de cámaras así:

En la foto, claramente se ve que los neumáticos están muy calientes, mientras que la carrocería y restos de parte del motor apenas se colorean debido a la alta velocidad de los coches y su enfriamiento por convección.

Una cámara termográfica mide la radiación infrarroja emitida por un objeto. El hecho de que la radiación es una función de la temperatura superficial del objeto hace posible que la cámara termográfica pueda medir y mostrar esa temperatura. - See more at: http://www.nivelatermografia.net/blog/tecnicas-de-medicion-termografica-midiendo-la-emisividad/#sthash.YLHj05WY.dpuf

Una cámara térmica mide la radiación infrarroja emitida por un objeto. El hecho de que esa radiación sea una función de la temperatura, permite a la cámara poder calcular dichas temperaturas. Sin embargo, no es tan simple como sacar una foto y ya está. La razón es que la temperatura también depende del factor de emisividad del objeto (este factor se usa para calcular cuánta energía emite un cuerpo simplemente por el hecho de estar a una temperatura superior a 0K).

Y además también influye en la foto la humedad relativa del ambiente, la temperatura, la luz, y la distancia entre objeto y cámara. Por lo tanto, antes de realizar cada sesión de fotos en una cámara de estas características, se hace necesario compensar los efectos que he citado para obtener una foto en condiciones.

Sigamos con el texto, a ver si explico a dónde quiero llegar. A continuación os dejo una fotografía térmica realizada en la pared exterior de una casa reciente:

Esta casa tiene una capa fina que asemeja a la piedra. Esa parte está pintada en rojo-anaranjada. La temperatura ambiente es de 33ºC, y la cámara ha dibujado la imagen según una escala de temperaturas entre 35,3 y 25,4. La emisividad es 0,81 (emisividad de la mampostería). 

Lo que se ve en azul es la estructura interna de la casa, los forjados. Es decir, estamos consiguiendo ver formas que están tapadas, aspectos ocultos de un cuerpo. Y precisamente esto es uno de los aspectos interesantes de esta cámara.

Realizar una foto de una fachada con una cámara térmica no es baladí, y hay algunas directrices claras a tener en cuenta: 

- las 12 del mediodía de un día de verano en un sitio soleado es el peor momento. En situaciones así hay mucho sol, y su calor y energía distorsiona los resultados de la foto.

- Si realizamos la foto de una pared, se requiere que entre la pared interior y exterior haya un gradiente de temperaturas de 15º como mínimo, ya que si no la calidad de la foto es muy pobre.

- en las fotos conviene que haya objetos de varias temperaturas. Si todos tienen aproximadamente la misma temperatura, la foto será bastante mala. 

Eso último se ve precisamente en la siguiente foto. Se trata de una pared interior de una vivienda. La pared está pintada, como todas las viviendas. Aún así, fijaos que la cámara es capaz de mostrarnos los ladrillos y que hemos encuadrado en la imagen el hombro de una persona para que haya un mayor contraste:

Este tipo de herramientas es habitual para poder detectar en un edificio dónde está el trozo de cable o circuito defectuoso, o fugas de agua que haya detrás de alguna pared.

Siguiendo con el razonamiento de estas imágenes, acudí al Monasterio de Guadalupe (Extremadura) para comprobar si lo mismo que ocurre con las viviendas modernas se puede obtener con el patrimonio. Es decir, intentar captar con la cámara térmica detalles constructivos que hayan quedado tapados bajo reformas y capas de pintura en la pared a lo largo de los años. Este tipo de estudios no se ha realizado con mucha frecuencia en patrimonio.

Sin embargo, mi gozo en un pozo, y las conclusiones del modesto estudio es que la cámara térmica no es la herramienta más adecuada para este tipo de tareas. Os dejo un par de ejemplos donde sí que se aprecian detalles, pero mucho menos que en la vivienda. La razón es que las paredes son demasiado gruesas.

 

Para terminar, la cámara no tiene un aspecto convencional:

 

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¿Cuántos satélites hacen falta para geoposicionar un objeto?

Si preguntáis a alguien de vuestro entorno cuántos satélites GPS son necesarios para geoposicionar vuestra posición en el mapa, lo más probable es que os responda que 3, y que la posición se obtiene a través de la triangulación (no triangularización, eso se hace con matrices). Los satélites que están en el espacio envían señales electromagnéticas al receptor que podáis llevar en vuestro coche o teléfono móvil. Funcionaría así:

- el satélite A dice que estáis a 500km de un punto X (creáis una circunferencia con centro en X)

- el satélite B afirma que estáis a 300km de otro punto Y (a continuación, realizáis otra circunferencia con centro en Y y ese radio). Ahora mismo las circunferencias intersectan en 2 puntos.

- el satélite C dice que la distancia es de 400 km del punto Z. (gracias a esta última tercera circunferencia, sabéis en cuál de lo dos puntos anteriores estáis).

De hecho, un satélite no dice circunferencias en el plano, sino esferas en el espacio, por lo que todo lo dicho con las señales A, B y C habría que hacerlo con esferas, y 3 esferas en el espacio intersectan en 2 puntos, tal y como aparece en la imagen un poco más abajo.

Bien, todo lo anterior sería cierto si tanto los satélites como el receptor de la señal estuviesen perfectamente sincronizados... y no lo están. Los satélites sí que incorporan relojes atómicos perfectamente sincronizados y muy estables, pero cada uno de ellos cuesta entre 50.000 y 100.000$. Nos crearían una ruina si todos los receptores de GPS tuvieran que llevar ese reloj. Afortunadamente, los diseñadores de este sistema llegaron a una solución económica y muy ingeniosa, basada en la incorporación de un cuarto satélite para localizarnos completamente en un mapa.

Un receptor calcula la distancia a la que se encuentra de un satélite en concreto midiendo el tiempo que ha tardado en llegar la señal, y dado que la velocidad de esa señal es la de la luz, un error de 1 milésima de segundo puede dar lugar a un error geográfico de más de 300 km. El receptor que tenéis en el móvil o coche lleva un reloj de cuarzo probablemente, ¿Qué ocurre entonces? Tres esferas, aunque incorrectas, van a intersectar sin problemas en dos puntos. El cuarto satélite nos sacará de dudas de en cuál de esos dos puntos tenemos que fijarnos, pero esas 4 esferas incorrectas no intersectarán exactamente en un único punto. Todas las distancias serán proporcionalmente incorrectas. Vuestro reloj de cuarzo lo sabe, y lo que hace es calcular un único factor que restándoselo a todos los satélites, daría una posición exacta: la interesección exacta de esas 4 circunferencias.

Esa información de cálculo la proporcionan los datos llamados almanaque y efemérides. Estos datos son continuamente enviados por los satélites GPS y el receptor los almacena.

El almanaque contiene información sobre qué satélites son visibles en cada instante. Sin embargo, este dato no es suficiente para calcular la corrección de la señal de posicionamiento. El almanaque se recibe aproximadamente cada 15 minutos.

El dato definitivo lo proporciona la efemérides, que arroja la información precisa sobre las órbitas de los satélites, el cual no es un dato particularmente complejo. El dato se actualiza cada 2 horas y tiene una validez en el tiempo de unas 4.

Fuentes ampliadas
1, 2, 3, 4 y 5

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En Naukas: las consecuencias de que los Formula1 no corran con las ruedas de los Picapiedra

A continuación os dejo mi última colaboración en Naukas. En él colaboraron varias personas, como @genfe, @shumyagain, @winfieldf1 y @white_f1, aunque no los haya puesto a todos en las fuentes. Muchas gracias a todos por los comentarios. Podéis ver el artículo original aquí:

La Fórmula1 ha pasado a ser una competición de gestionar neumáticos

Esta frase la dijo el dueño de Red Bull hace unos meses en tono crítico sobre la influencia que tiene este elemento del coche en los monoplazas. Sin embargo, cuando más ruido han hecho los medios de comunicación y los aficionados ha sido tras el GP de Silverstone, en el que hubo hasta 4 reventones de neumáticos en 4 equipos distintos.

En este artículo, vamos a dejar a un lado las polémicas y tratar de explicar por qué hubo este problema:

El neumático que estalló en los 4 casos fue el trasero izquierdo. La razón para ello es que en el circuito inglés es el que más sufre. Además, tal y como expliqué en este otro artículo de Naukas, los equipos corren con las ruedas hacia adentro, patizambos. Técnicamente a esto se le denomina camber negativo y suele requerir presiones de rueda un poco bajas. Esto provoca que el borde de la rueda sufra más que lo que debiera. El hecho de que tenga poca presión en los neumáticos y ese ángulo de caída permite que la superficie de contacto entre la goma y el asfalto sea grande, lo cual le aporta más tracción y más estabilidad en curva. Al tomar las curvas, las fuerzas laterales a las que se ve sometido el neumático le dan una ganancia de camber positiva, es decir, las ruedas se ponen un poco más rectas.

Además, en los últimos días hemos sabido que otra de las causas de los reventones ha sido que las escuderías cambian los neumáticos de lado. Es decir, el neumático derecho al principio desgasta su lado interior; si a continuación se cambia y se pone en el lado izquierdo, desgastará su otro lado interior. Es una técnica extendida entre todas las escuderías. Sin embargo, la estructura de las gomas Pirelli de este año es asimétrica. ¡Qué mala suerte! Los dos flancos de los neumáticos no tienen las mismas propiedades. En la siguiente foto se ve claramente por dónde se rompen:

Ante todo esto, la FIA ha decidido intervenir y en Nürburgring especificó las condiciones de ángulo y presión máximos y mínimos y la prohibición de cambiar los neumáticos de lado.

Al apoyar sobre el borde, el gradiente de temperatura que tenemos es éste (no es un Formula1, pero el principio se aplica). ¿Y cuál es la razón última para tener que calentar los neumáticos? La clave está en la adherencia. Los neumáticos tienen una ventana de valores en la cual funcionan bien, entre unos 80º y 100º (aquí @white_f1 me ha hecho una pequeña puntualización, y es que en el GP de Alemania de este fin de semana se ha visto que la temperatura ideal era entorno a 111ºC). Sin embargo, si la temperatura se queda por debajo, la adherencia es mala. Por encima, el neumático puede empezar a sufrir ampollas o blistering.

¿Qué cambios se van a aplicar a partir de ahora? Pirelli en Alemania llevó neumáticos con cinturón de kevlar, y a partir de Hungría, una nueva gama completa basándose en características de 2012 y 2013. El año pasado, la estructura era de kevlar, el cual es un material más ligero con un valor de calor específico mayor que el del acero. Hasta Silverstone, la estructura ha sido de acero. ¿Y eso que implica?

La energía que acumula una rueda sobre todo es su energía cinética, cuya fórmula es:

donde I es el momento de inercia y proporcional a la masa; w es la velocidad de giro. El nuevo neumático pesa unos 700gr menos, con lo que la energía que debido a la fricción se transformará en calor, ahora va a ser menor. Es decir, costará más calentar el neumático, algo que es de vital importancia en este deporte.

¿Pero por qué es necesario ese fenómeno que Lobato ha hecho famoso? ¿Por qué hay que calentar los neumáticos? Para conseguir grip, y el proceso de conseguirlo es uno de los fenómenos más complicados de predecir y modelar en el mundo del motorsport. El proceso de adherencia básicamente se compone de la superposición de un fenómeno físico y químico. Es en esta segunda parte en la que es de vital importancia tener una temperatura suficientemente alta.

De manera simplificada, la parte física es la que hace que el neumático se deforme y adapte a las irregularidades de la carretera, tal y como se ve en este vídeo con el ángulo de deriva, por ejemplo. Esta es la razón para zigzaguear tanto en la vuelta de formación. El neumático está compuesto por caucho (polímeros), y la viscoelastividad es algo intrínseco a las moléculas de alto peso molecular (polímeros). No podemos considerar el neumático un elemento perfectamente elástico, ya que según la teoría de la elasticidad, el neumático se deformaría y volvería a su estado original y temperatura original, pero no es el caso, ya que el neumático sí que se calienta. Si vemos un gráfico tensión-deformación de un material elástico frente a un viscoelástico, tendremos esto:

El valor del coeficiente de fricción depende de la temperatura y del comportamiento viscoelástico. A mayor velocidad, se genera más temperatura, pero como norma general, se puede decir que hay un valor máximo de coeficiente de fricción a una temperatura. A la adherencia que produce esta aportación del neumático se le denomina adhesión.

Entonces, una vez conseguido el calor, vamos con la química: tal y como hemos mencionado, la mayoría del neumático son cadenas de polímeros, concretamente cauchos. En las gomas conviven tanto el caucho natural como otros sintéticos, entre los que se encuentra el copolímero estireno-butadieno, polibutadieno, bromobutilo, silicatos y otras sustancias.

La goma en su estado y temperatura normal es muy blanda. Por ejemplo, en el caucho natural, la temperatura de transición vítrea es -5ºC. Por debajo de ella, el caucho se vuelve cada vez más quebradizo y frágil. Sin embargo, por encima de esa temperatura de referencia, el caucho tiene un comportamiento parecido al de la plastilina, tendiendo a viscoso cuanto más alta sea la temperatura ya que esta particular sustancia está formada por cadenas de polímeros a las que el calor dota de mucha movilidad. Por esa razón, en los neumáticos se añade sulfuro para unir esas cadenas de polímeros, reducir su movilidad y dotar al material de más consistencia. Este proceso con el sulfuro también se denomina vulcanizado.

Sin embargo, durante la carrera las ruedas reciben más calor mediante las frenadas y deformaciones del neumático. En ese momento, los monómeros tienen aún más movilidad y el material empieza a reorganizarse, pero esta nueva estructuración implica que el material se degrada. Este proceso de reconfiguración no es nada predecible ni fácil de hacerlo inteligente. De ahí que sea tan difícil calcular el desgaste de los neumáticos. Si el calor es demasiado, la degradación empezará a ser mecánica, en la que se desprenden trozos de material, las famosas virutas de goma.

Cuando el material empieza a calentarse sin excederse, el caucho se hace más blando y esponjoso, y es esta característica la que hace que se adapte mejor a las rugosidades de la carretera y dote al coche de más agarre. A este proceso se le conoce como indentación. Junto a la adhesión, conforman la adherencia total del zapato del coche.

Sin embargo, todo esto es variable en función de la temperatura variable de la pista, la goma depositada sobre ella, la temperatura ambiente, el desgaste de neumático, si hay un coche delante muy cerca o de si la pista está húmeda.

A continuación, pasaré a terminar las polémicas que surgieron hace unos 4 meses sobre los Pirelli, en el que la noticia más sonada era que el fabricante endurecerá sus neumáticos ante la presión de Red Bull, ya que parecía que el equipo austríaco destrozaba los neumáticos si eran muy blandos. Y la noticia realmente estaba mal contada: a la complejidad de los neumáticos de este año en cuanto a materiales, temperaturas, presiones y ángulos, hemos de añadir que tienen un perfil aerodinámico que afecta al flujo del aire, y tal y como explicaron en esta web. Este detalle sobre todo ha influido en que este año hace que llegue aire sucio al difusor. Es un efecto conocido como tyre-squirt. En otras palabras, algunos equipos cuya dependencia del difusor para crear carga aerodinámica era grande, se veían perjudicados.

Se pueden contar más cosas de este complejo mundo de gomas, como el proceso de abrasión, la influencia aerodinámica en estos elementos, el desgaste o las simulaciones en el túnel del viento, pero eso ya quedará para otra ocasión.

Fuente 1, 2, 3, 4 y @elbuhodelblog


ACTUALIZACIÓN (27 agosto 2013)
La fricción de los polímeros está fuertemente relacionado a su comportamiento viscoelástico. La fricción sube hasta un determinado valor máximo, seguido del descenso de ese coeficiente de fricción. Esto es debido a la elasticidad de las cadenas de polímeros.

El artículo de Grosch (1963) fue el primero que realizó un análisis de este fenómeno y afirmó que la fricción es un fenómeno derivado de la energía disipada por el neumático al eliminar sus pequeñas impurezas de la superficie. (Grosch indicated that friction is due to energy dissipated when rubber is compressed and released by asperities)

Fuente

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¿Cómo llevan la información las ondas?

Hace unos meses, coincidí con uno de los protagonistas de esta entrada de blog en la discusión sobre qué magnitudes físicas se varían en las ondas para transmitir la información. Es decir, por ejemplo en WiFi, ¿qué ocurre en la onda para saber si está cifrado o no? @aberiain es ingeniero de telecomunicaciones y recientemente ha defendido su tesis en el campo de RFID, y autor de gran parte de esta entrada. Ante la pregunta planteada en este artículo, dio la siguiente respuesta a continuación de la imagen. Es una explicación simplificada para que se entienda, ya que la transmisión real involucra detalles más complejos. Que la disfrutéis:

Cuando queremos emitir algo (supongamos una palabra digital), utilizamos ondas sinusoidales que modificamos de manera que sus características físicas cambian dependiendo de si queremos emitir un ‘1’ o un ‘0’. Dependiendo del tipo de modificación que hagamos en la onda tendremos una modulación en fase, amplitud o frecuencia. De esta forma, una vez que hemos definido el tipo de modulación, una ristra de ‘1’ y ‘0’ definirá una señal modulada de unas determinadas características en el tiempo. Por supuesto, a cada señal modulada le corresponde una única serie de bits, pero si observamos ristras lo suficientemente grandes, a modo macroscópico (por ejemplo viendo el espectro de frecuencial de la señal mediante transformadas de Fourier) la señal modulada tendrá siempre características físicas similares.

Si ahora introducimos una codificación sencilla, como ésta se aplica a nivel digital y no afecta a la modulación, podemos decir que a nivel macroscópico no seremos capaces de diferenciar una señal codificada de una no codificada.

A modo de ejemplo:

Supongamos que queremos emitir la palabra ‘0101’ con una modulación en fase, de manera que:

‘0’=A·cos (αt)

‘1’=A·cos(αt+π/2)

Por definirlo de alguna manera, el receptor y el emisor quedamos en que cada bit se emitirá durante 2 ciclos. Por lo tanto, el emisor emitirá 2 ciclos de A·cos (αt) seguido de 2 ciclos de A·cos(αt+π/2) seguido de 2 ciclos de A·cos(αt) seguido de 2 ciclos de A·cos(αt+π/2). El receptor, como sabe previo a la comunicación tanto la modulación como la emisión de dos ciclos, puede recuperar sin problemas el 0101.

Ahora añadimos una codificación simple. Supongamos que para codificar el 0101 le sumamos (bit por bit y sin arrastrar) una clave de 4 bits que comparte emisor y receptor. Por ejemplo el 1100. De esta manera, lo que emitiremos será 1001. Es decir 2 ciclos de Acos(αt+π/2) seguido de 2 ciclos de Acos(αt+π/2) seguido de 2 ciclos de Acos(αt) seguido de 2 ciclos de Acos(αt). El receptor recibirá y demodulará igual que ha hecho en el caso anterior la onda que le llega y obtendrá el 1001. A continuación, como ambos comparten clave, se la volverá a sumar a la palabra recibida y del 1001+1100=0101, recupera la palabra original.

Con este ejemplo vemos que por supuesto que la codificación afecta a la onda física que emites, pero la onda en sí, en general sigue siendo una onda con 1s y 0s, y no somos capaces de decir si ha sido codificada, o lo que estamos emitiendo es la información original al observar sin tener ni idea sobre cómo se está llevando la comunicación. En caso de que la comunicación siga un protocolo determinado, como es en el WiFi, y ya cada bloque que se emite tenga una cabecera donde el mismo nos diga qué estándar se está utilizando para la comunicación, se pueden utilizar métodos que, mediante prueba y error consiguen descifrar la palabra clave de codificación. ¡Pero siempre porque se tiene información exacta del protocolo y porque existe una interacción iterativa entre el router y el que intenta conseguir el código!

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En Naukas: la historia marcada por la resistencia aerodinámica

Mi última colaboración en Naukas habla de historia, física, una pincelada de Formula1 y algo más. Si no queréis perdérosla, seguid leyendo:

La historia de las civilizaciones, imperios y países ha sido forjada a lo largo de los siglos a base de batallas y luchas por el poder político y militar. El desenlace de ellas no sólo se medía en función de la cantidad de recursos humanos y económicos de cada bando, sino que la balanza se decantaba en función de parámetros como estrategia, liderazgo, tecnología, posición sobre el terreno u otros factores que bien podían depender del azar.

Corrían los años 1750-1760 cuando para un entonces, un reconocido y prestigioso John Wilkinson patentó una máquina que sorprendió a todos: una taladradora. Realmente, no sólo se trataba de una máquina capaz de perforar, sino que lo conseguía con unas superficies interiores de un acabado superficial muy superior a los de la época, lo cual permitió a una de las máquinas que tiró de la revolución industrial, la máquina de vapor, poder mejorarse. James Watt en vano había intentado conseguir acabados de buena calidad mediante hierro forjado, el cual es un procedimiento en el que el metal es calentado y sometido a golpes repetitivos. Esta aportación tecnológica de Wilkinson permitió instalar las primeras máquinas de vapor en el mercado. Pero no sólo la industria se interesó por uno de los mejores industriales de la época, sino que Wilkinson revolucionó toda la artillería a partir de entonces. Claro, principalmente la inglesa. Esto se consiguió a través de la empresa Bersham.

Y quien sea consciente de las fechas y la historia, se habrá dado cuenta de que en aquella época se produjo una de las batallas más celebres de la época que resolvió la hegemonía de los mares: la batalla de Trafalgar (1805), en ella todos los cañones ingleses usaban la tecnología del protagonista del artículo lo cual les dio una gran ventaja tecnológica frente a la armada española, ¿cómo se explica?

El interior de los cañones españoles y sus correspondientes balas no conocían las excelencias del acabado superficial de la taladradora de Wilkinson. Esto se traducía en unas tolerancias geométricas muy malas, es decir, ni las balas de cañón salían perfectamente esféricas, ni los interiores de los cañones eran totalmente lisos. En cambio, todo lo contrario ocurriría con la artillería anglosajona, donde la mayoría de cañones de la armada inglesa fueron construidos por Bersham. Pero como esto es un post de divulgación científica, vamos a demostrarlo:

Para imaginar el aumento de potencia de unos cañones y otros, pensemos en que un cañón es un cilindro (mismo diámetro al comienzo que al final: sí, he dicho que es una suposición para facilitar los cálculos). Supongamos un diámetro interior de 17cm. El caso de las distintas calidades y acabados entre los distintos bandos lo vamos a representar mediante una esfera de cañón de 16 cm de diámetro para el caso español, y de 17 cm exactos de diámetro para el contrario.

A la hora de cargar el cañón, en el caso español queda medio centímetro de holgura entre el hueco del cañón y la bala (suponiendo que ambos objetos están centrados). En el caso inglés, no queda nada de hueco.

Es decir, en el caso inglés, toda la energía que proporciona la pólvora se invierte en impulsar al proyectil. En el otro bando, parte se pierde por la estrecha holgura y el resto también se usa para estampar la bola contra el casco contrario. Lo que se escapa por el hueco es la caída de presión, y con cálculos sencillos a partir de la ecuación de Darcy-Weisbach se podría calcular, aunque haría más tedioso el artículo.

Donde hf es la pérdida de carga; f es el coeficiente de fricción hidráulico; L es la distancia del cilindro; Rh es el radio hidráulico; v es la velocidad del fluido; g es la gravedad. En el proceso de obtener estos valores, también nos veríamos en la necesidad de calcular el número de Reynolds del sistema, la viscosidad dinámica del aire o el coeficiente de fricción hidráulica.

Por lo tanto, esta genial idea del industrial Wilkinson, fue uno de los factores que contribuyó a ganar la épica Batalla de Trafalgar. Contribuyeron otros muchos, y para ello os recomiendo leer este completo artículo.

Este principio ha sido aplicado a multitud de otras aplicaciones, entre ellas, una de las más espectaculares y conocida es el efecto suelo de los Formula1, donde se intenta que la distancia entre el fondo del coche y el asfalto sea lo mínimo posible para que el bólido se pegue al suelo y su paso por curva sea más rápido. Es decir, se consigue que la resistencia aerodinámica sea mejor. Y fue esa característica la que ayudó a ganar la épica batalla de Trafalgar.

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La revolución que puede cambiar la fotografía

Esta semana se ha publicado en varias webs especializadas la noticia de una revolución en lentes fotográficas y resultados prometedores en el desarrollo de cámaras. 

Concretamente, unos investigadores de Harvard han desarrollado una lente plana que elimina distorsiones de la luz con la refracción. Vamos a intentar explicar un poco esto. Para ello, vamos a empezar por la solución al problema: la refracción es un fenómeno de la óptica totalmente conocido, y gobernados por la ley de Snell. Su dominio permite fabricar cámaras fotográficas de gran precisión, telescopios o gafas normales y corrientes. Ocurre también en el ojo humano.

La refracción es una consecuencia de una desviación del rayo de luz debido a que pasa de un medio a otro con índices de refracción distintos (aire - lente, por ejemplo), y técnicamente es un desfase en la onda.

Ahora vamos con el problema: Cuando alguien saca una fotografía a algo, las lentes curvadas pueden capturar luz desde cualquier ángulo y fijarse en un único punto, sin embargo también pueden ocurrir distorsiones como el ojo de pez. 

La luz que penetra en la lente se puede ver refractada, de manera que no se consigue la iluminación que la persona quería en un principio. Para tal fin, existen los objetivos en el que gracias a la adición de lentes conseguimos obtener una fotografía con la luz que nosotros originalmente queríamos. Y ahí empieza el gran problema que estos investigadores parece que han conseguido resolver: el hecho de tener un objetivo de 8 lentes, por ejemplo, obliga a tener unos cacharros muy grandes y nada compactados.

Lo que han hecho este equipo de la universidad de Harvard ha sido lograr una lente en la que la luz no sufre distorsiones. Es decir, no genera interferencias en el rayo, por lo tanto, con el mismo ángulo de incidencia con el que entra, sale de la lente. La luz "entra recta".

En parte se ha conseguido gracias a la geometría de la lente, pero sobre todo al recubrimiento que le han incorporado. Concretamente, se trata de una lente ultrafina de sílice recubierta por una capa de oro nanométrica. El conjunto ocupa 60 nm. 

Este recubrimiento de oro se compone de distintos anillos concéntricos de nanoantenas, que en realidad son unos nanosensores, las cuales aplican diferentes desfases a la luz, los cuales refractan el rayo de luz que llega a la lente (fuente). Los siguientes anillos coloreados muestran el grado de desfase que aplica cada anillo.

Una de las claves para haber conseguido un grosor tan reducido parece haber sido (no tengo acceso al paper) el que sea una lente de Fresnel. Es un instrumento óptico, que permite la construcción de lentes de gran apertura y una corta distancia focal sin el peso y volumen de material que debería usar en una lente de diseño convencional (http://es.wikipedia.org/wiki/Lente_de_Fresnel). La lente de Fresnel está basada en una lente plano convexa, donde a la lente original se la ha aproximado con rectángulos, y se han retirado de esta nueva lente. Lo que obtenemos es un conjunto de prismas que funcionan en conjunto para desviar la luz y formar imágenes (el foco de la lenta es la imagen de una fuente muy, muy alejada). Las lentes de Fresnel son más ligeras que sus equivalentes plano-convexas (fuente).

Se emplean en faros de automóviles, lupas, linternas… sin embargo, eso no requiere una gran precisión. Ahora, gracias al trabajo de los científicos, parece que se ha conseguido una lente lo suficientemente potente y precisa aplicable a la industria de la fotografía.

Por lo tanto, gracias a este tipo de lente plana que ha desarrollado el equipo de Harvard, se pueden llegar a conseguir objetivos mucho menores (debido a que sólo tengan una lente), y otra serie de ventajas para imágenes de gran precisión.

Si tenéis acceso, éste es el artículo completo
Aquí, en pdf.

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En Amazings: Cuando el CERN intentaba afinar sus instrumentos

De nuevo, participo en Amazings hablando del CERN. Esta vez la entrada tiene la novedad de ser un artículo realizado junto a @emulenews. Me ha gustado la experiencia, por lo que no descarto futuras colaboraciones con algún bloguero. Os dejo con la entrada, y como siempre, gracias por los comentarios.

Tras años con tu antiguo coche adquieres uno nuevo. Como conductor tienes que modificar tus hábitos para aprovechar todas las ventajas de tu nuevo vehículo. Por ejemplo, el motor no está castigado y tendrás que alargar un poco más las marchas; la sensibilidad y recorrido de los pedales será mucho menor, y mayor la respuesta del motor. Este proceso de recalibración de tus hábitos de conducción es aún más importante cuando se trata de una actividad profesional. En un equipo de Fórmula 1 hay técnicos especialistas en ayudar al piloto a adaptarse al coche de una temporada a otra. Por ejemplo, el cambio del proveedor de neumáticos en la temporada 2011, de Bridgestone a Pirelli, obligó a todos los pilotos a “recalibrar” su conducción.

Lo mismo ocurre en el mundo científico. En investigación, garantizar una gran precisión en los resultados, sobre todo en la medición de nuevos fenómenos físicos, requiere rutinas de calibración de todo el equipo y de toda la instrumentación del laboratorio. En los grandes experimentos en instalaciones como la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), cerca de Ginebra, donde trabajan equipos de miles de investigadores, esta tarea la realiza personal especializado.

Tal y como dicta el sentido común, cuanta mayor sea la ambición de resultados, mayores han de ser las garantías de que ese resultado es correcto. Por ello, para proclamar el descubrimiento de una nueva partícula se requieren cinco sigmas (una probabilidad menor de una parte en tres millones de que el resultado sea debido a ruido en los datos). Así lo estamos viviendo con el descubrimiento del bosón de Higgs; se ha proclamado el descubrimiento a cinco sigmas de una nueva partícula muy parecida al Higgs, pero no se han alcanzado aún para asegurar que se trata de la partícula predicha por la teoría.

La calibración de un gran experimento puede parecer una labor aburrida, pero muchas veces está sazonada con gran número de anécdotas y curiosidades.

La mejor ilustración son los problemas de calibración del Gran Colisionador de Electrones contra Positrones (LEP, siglas de Large Electron-Positron Collider), que ocupó entre los años de 1989 a 2000 el túnel de 27 km de circunferencia del CERN que ahora ocupa el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, siglas de Large Hadron Collider). Los interesados en más detalles sobre la historia de este experimento pueden consultar esta entrada.

En los aceleradores de partículas circulares uno de los problemas más graves es la pérdida de energía por radiación sincrotrón. Cuando una partícula cargada se mueve a velocidades ultrarrelativistas (cercanas a la velocidad de la luz) en una trayectoria circular emite un cono de radiación en la dirección tangencial a la trayectoria; el cono es más estrecho cuanto más rápida es la partícula. Esta radiación está polarizada linealmente ya que el vector de campo eléctrico de la radiación apunta en la dirección del radio de curvatura de la trayectoria (en un órbita circular, apuntará al centro de la circunferencia).

Los efectos cuánticos en la radiación sincrotrón provocan que el espín de los electrones (positrones) se reoriente en una dirección paralela (antiparalela) al campo magnético exterior, es decir, los propios electrones se “polarizan” en la dirección transversal al movimiento. En las colisiones entre electrones y positrones para controlar con precisión el perfil de la energía del haz en el punto de colisión conviene que su espín esté orientado en la dirección longitudinal, lo que se puede lograr gracias a que los campos magnéticos aplicados para curvar la trayectoria de los electrones no son homogéneos. Un control preciso de estos campos magnéticos permite compensar el efecto de la radiación sincrotrón y lograr que en los puntos de colisión las partículas reorienten sus espines en la dirección longitudinal. Se trata de un proceso muy delicado y que requiere una gran calibración de los instrumentos.

Por ejemplo, en 1992, se descubrió que la energía del haz tenía dos picos de intensidad, tal y como se demuestra en la primera gráfica. Los científicos no comprendían qué lo ocasionaba, ya que no respondía a sus cálculos teóricos. Finalmente, se descubrió que este fallo se debía a la Luna, la cual hacía que la corteza de la Tierra bajo el LEP suba unos cm, lo que provocaba que la circunferencia del túnel varíe y las partículas se desalineen del centro del túnel.

Esto equivalía a una desviación de 13 micras y 1MeV. (PÁG 9). Tan aclamado fue la solución al fallo, que tuvo una gran repercusión mediática, tal y como se ve en la imagen siguiente.

Sin embargo, las mareas no sólo eran de agua, sino también de tierra. Éstas tienen unas características distintas de las precedentes. En ellas, el Sol influye en ⅓ y la Luna en ⅔ de la fuerza total, sin embargo, no son periódicas cada 12 horas y dependen del eje de rotación de la Tierra. Se puede ver en la primera figura tras el párrafo. Como consecuencia de estos movimientos terrestres, la alteración de la señal era la que se muestra dos imágenes a continuación:

Pero hay más factores naturales además de la Luna, y no estoy hablando de algo tan improbable como un terremoto, ¡qué va! Los diseñadores del CERN se percataron de que había que calibrar el haz de energía para las ÉPOCAS LLUVIOSAS. El territorio en el que se encuentra el experimento no es que sea un desierto precisamente, sino que todos recordamos a la vaca de Milka, que vive por ahí, en verdes prados. Y para que sean del color de la esperanza, tiene que llover. Y la lluvia, también afectó a la calibración del LEP, concretamente, existía una oscilación de hasta dos milímetros (2000 veces peor que la precisión requerida).

Pero los problemas no acabaron ahí, ya que en la primavera de 1994, se detectó un exceso de 5 MeV respecto al modelo que predecían los diseñadores LEP. La gráfica exactamente era la que se muestra a continuación:

No se podía considerar ruido de señal, ya que la diferencia de energía entre el modelo predictivo y la realidad eran demasiado grandes. Más aún, la cosa se volvió misteriosa cuando se estudió más en detalle estas diferencias de señal, ya que se descubrió que no afectaban por la noche.

Sin embargo, más enigmático fue cuando a lo largo de un día completo no hubo alteración de la señal. Los científicos no pararon de comprobar los fenómenos naturales que acontecieron ese día, hasta que en noviembre de 1995 se descubrió que el responsable de este comportamiento anómalo era el tren TGV con dirección a París, el cual tuvo un día de parón en la histórica huelga francesa de 1995.

Pero ojo, no me estoy refiriendo al peso y esfuerzo mecánico que supone el paso del tren, sino el de la actividad eléctrica que provoca.

El túnel del LEP estaba afectado por un 1A de corriente continua procedente de la catenaria del tren, concretamente.

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Humidificadores de terrazas

Seguro que la mayoría de vosotros habréis visto estos días de verano un aparato como el de la siguiente fotografía en las terrazas de los bares:

Se llaman ventiladores-humidificadores, y es un producto totalmente comercial, tal y como lo demuestra el siguiente enlace. Lógicamente, su función es refrescar, y a pesar de lo que parezca, eso no lo consigue mojando a los clientes que estén en ese momento en la terraza. La explicación la encontramos en la termodinámica, tal y como se describe a continuación.

Para empezar, vamos a presentar el diagrama psicrométrico: 

Os recomiendo pinchar en la imagen para ver mejor. Este diagrama relaciona la humedad (líneas con puntos azules tienen misma humedad relativa), la entalpía, (líneas con puntos azules) y el volumen específico (líneas con puntos rojos).

Así definimos la humedad relativa: presión de vapor / presión del aire en seco.


Y por su parte, la humedad absoluta se define como w= masa del vapor / masa del aire seco.

La línea de presión que forma la envolvente de la gráfica, es la presión de saturación del aire: el agua puede ser gaseosa a cualquier temperatura, pero hay una presión en la que el gas está en equilibrio con el líquido, y esa es la presión de saturación, y la región donde tenemos aire húmedo, es por debajo de esa línea, por encima es algo así como sobresaturado. 

A continuación, también incluyo un gráfico orientativo de cómo se considera que está el aire en cada zona del diagrama.

Lo que queremos conseguir, ¿QUÉ ES? Queremos que el aire de la terraza se enfríe, y para ello estamos echándole gotas de agua. Por lo tanto, vamos a suponer que necesitamos ir de Hot Dry (en amarillo) a Warm Humid (rosa) para conseguir una sensación más agradable. En esa línea imaginaria que trazamos del amarillo al rosa, lo que estamos haciendo es bajar la temperatura, aumentar la humedad relativa. Por la pinta de las líneas en el primer diagrama, parece que lo que tenemos que recorrer es una línea de entalpía constante.

Lo que tenemos en nuestro problema es un contenido líquido (el recipiente del agua del humidificador), del que sale una pequeña cantidad de agua pulverizada. El aire y el agua al principio están en unas condiciones, sin embargo, en la pulverización, el aire está saturado.

En el siguiente dibujo tenemos las siguientes variables de entrada de nuestro sistema: T, humedad relativa y humedad absoluta.

Si en este sistema hacemos un balance de energías a partir del primer principio de la termodinámica, como el sistema es adiabático, sin trabajo y no tiene energía exterior, queda sólo el término de la entalpía.

No es el ánimo de este post desarrollar las ecuaciones, pero se demuestra que aproximadamente h1 y h2 son equivalentes. Es decir, la entalpía a la entrada y a la salida del sistema que hemos incluido en el dibujo anterior son aproximadamente iguales. Por lo tanto, podemos movernos en el diagrama psicrómetrico tal y como hemos predicho, a lo largo de una recta isoentálpica.

Cada vez que una gota de líquido se evapora, eso no es gratis, sino que enfría las gotas de alrededor, y de hecho, esa energía es la que hace que h1 y h2 no sean exactamente iguales. Tal y como cita la wikipedia básicamente, las gotas del humidificador necesitan una energía para evaporarse, y esa energía la pueden coger de las gotas de alrededor. Son ecuaciones (Clausius-Clapeyron) en las que no vamos a entrar ahora. 

Esto se puede enlazar con la sudoración típica de ambientes húmedos y costeros. Si estamos en un ambiente caluroso y seco, el cuerpo expele sudor, y éste se evapora. Esa evaporación es la que genera el enfriamiento del cuerpo. Sin embargo, en ambientes húmedos, el sudor no se evapora, por lo tanto, el cuerpo genera aún más sudor para intentar refrigerar el cuerpo.

No puedo cerrar el post sin nombrar a @tgacebo, en cuyas clases aprendí ésta y otros útiles conceptos termodinámicos, y gracias también por el tweet.

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En Amazings: Cuando el CERN compró vacas para tranquilizar a los miedosos

Hoy os traigo la última colaboración que realicé para Amazings. Por cierto, aprovecho el post para avisar de que vayáis preparando vuestras agendas para el próximo Amazings Bilbao 2012, del 28 al 29 de septiembre para el cual ya existe el programa completo y un servidor realizará una breve charla. 

Os dejo ya con el post. Como siempre, muchas gracias a los que comentaron.

En 2008, dos hombres presentaron una denuncia contra el CERN en el juzgado federal de Hawaii. Se trataba de Walter L. Wagner y Luis Sancho y clamaban que la institución científica podría destruir crear un agujero negro que destruyera el mundo. Incomprensiblemente, estas dos personas eran científicas. Obviamente, la demanda fue desestimada, tal y como se recoge en esta entrada.

Los científicos que denunciaron creían que debido a las altas energías de los choques de partículas se generarían agujeros negros, los cuales son fenómenos que ocurren en densidades de masa casi infinitas. Las partículas generadas en los choques son radiación, e incluso existía el miedo de la radiación de Hawking, el cual es un tipo de actividad generada por los agujeros negros. Sin embargo, se ha demostrado que la energía generada en estas colisiones no es la suficiente para que se den estas barbaridades (se explica en esta entrada, por ejemplo).

No obstante, como las palabras no bastaban para convencer a mucha gente, el CERN decidió tomar una medida sorprendente: adquirir vacas y ponerlas a pastar sobre el túnel!!

El argumento de que estos animales fueran la primera señal de aviso para los temerosos, en caso de que la radiación fuera realmente importante.

Ahora están tal y como se ve en esta foto:

A pesar de eso, todavía hay organizaciones ciudadanas en contra de este centro, como http://www.lhcdefense.org/.

Y no es un caso aislado, ya que lo mismo le ocurre al Fermilab donde los búfalos son uno de los mayores reclamos de este laboratorio.

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Basado en la charla del catedrático de Física, Jose Ignacio Latorre, el 23 de julio en Donostia.

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¿Qué descubrimientos o desarrollos tecnológicos causarían la misma expectación que el bosón de Higgs?

El 4 de julio pasará a la historia de la Física como el día que se confirmó la existencia del bosón de Higgs, con sus matices. Ha sido un descubrimiento sensacional en el que se han invertido miles de millones y se ha conseguido poner de acuerdo a multitud de países para realizar entre todos un experimento que lograra descubrir esta partícula. Como amante de la ciencia, ha sido un día en el que he seguido muy a gusto esta actualidad.

Sin embargo, mi formación es sobre todo técnica, no física. Y echo en falta algún tipo de descubrimiento o desarrollo tecnológico que cause la misma expectación que causaba la partícula. Me refiero a algo que la gente sepa que se está investigando y cuando por fin se logre, la comunidad científica y técnica llegue a celebrarlo. 

Una de los aspectos malos del descubrimiento de Higgs es que la gente de la calle no va a percibir, por lo menos a corto plazo, aplicaciones derivadas de este hallazgo. Pero paciencia, que el GPS ni más ni menos se basa en los dos tipos de relatividad que se formularon a principios del siglo pasado. En la tecnología lo más normal es que el nuevo desarrollo no llegue inmediatamente a la calle, pero creo que la gente lo percibe como algo más práctico que llegará tarde o temprano.

Aunque también está el caso del invento que nadie se esperaba que tuviera la gran repercusión que la historia le ha concedido, como el transistor, Internet o las ondas de radio a cargo de Hertz. 

En este post, hago una pequeña lista de grandes desarrollos o tecnologías que la humanidad está esperando que se logren, con una base eminentemente técnica. Es decir, su ciencia principal no es la física. Son sólo algunos:

- Web Semántica o la web 3.0: Actualmente estamos en la web 2.0, en la que por decirlo de una manera, los humanos entendemos la manera de comunicarse de las máquinas. Sabemos cómo manejar la web para encontrar lo que deseamos. Sin embargo, el siguiente paso es que las máquinas entiendan al ser humano, sean inteligentes. Todavía estamos muuuuy lejos y exige una gran transformación de toda la red. Uno de los trabajos de referencia son los de Douglas Lenat y el trabajo de Wolfram Alfa.

- Aviación de despegue vertical (VTOL) y de despegue y aterrizaje cortos (STOL) que sea industrializable a un precio competitivo: Son tecnologías que ya existen en forma de prototipos o incluso modelos comerciales, sin embargo será la generación de este tipo de aviones y tecnologías lo que permitirá que las personas tengan un pequeño avión particular en lugar del coche al que estamos acostumbrados hoy en día. Paralelamente, también se buscan modelos que emitan menos ruido y que contaminen menos. Para ello se está pensando en la imitación de la naturaleza, entre otras alternativas.

- Parque de vehículos totalmente autónomo: Desde hace tiempo se habla de la posibilidad de que los vehículos circulen sin la intervención del conductor (cosa que ya está avanzada), pero que absolutamente todos los vehículos funcionen así, de manera que la gran mayoría de nuestras carreteras sean como un gran Scalextric controlado por un sistema que evite las colisiones, choques de vehículos, se ocupe de enviarlo al puesto de repostaje... no es la única solución a distintos problemas de tráfico hoy en día.

- Robot humanoide: Este descubrimiento se trata de lograr una máquina que se parezca lo más posible a un ser humano a excepción de sus características metabólicas (como cicatrización, metabolismo, procesos fisiológicos como el hambre...). Se trataría de imitar a la perfección la biomecánica humana (nada sencillo) y reaccionar ante los estímulos del exterior de una manera coherente. Nunca se va a conseguir algo parecido al modelo de "Yo, robot", pero este desarrollo tecnológico pone de manifiesto que todavía queda mucho margen de maniobra en la inteligencia artificial y biomecánica, la cual contribuirá paralelamente a mejoras como prótesis o rehabilitaciones.

- Nanobots: Como su propio nombre indica, se trata de robots a escala microscópica que permitirían realizar múltiples aplicaciones, como introducirlos dentro del cuerpo humano a realizar operaciones, o formar parte de las carrocerías de vehículos que repararían automáticamente sólo la zona dañada de un golpe. Por ejemplo, ya se ha logrado el robot capaz de manipular un átomo a la vez. Aún así todavía estamos en un punto muy incipiente de esta tecnología y la microelectrónica es una tecnología relativamente reciente.

- Impresora de órganos: Hace un tiempo hablé de esto, y a día de hoy el sueño de tener órganos a la carta y fabricarlos a voluntad está todavía muy lejos.

- Reactor de torio: Tal y como pude comprobar en una breve charla con dos referentes de twitter en materia energética, @lituus y @fdezordonez, el torio lleva 60 años siendo la eterna promesa de la energía primaria. Sin embargo, no contamos con la tecnología necesaria para desarrollar un reactor que cumpla las características necesarias.

- Realidad virtual y aumentada: No voy a negar que estas dos ciencias (sí, son cosas distintas) existen y ya existen aplicaciones. Sin embargo, en plena era en la que nos intentan introducir dentro de la película con gafas 3D, en la que se intenta prescindir de un joypad tradicional gracias a mandos de la Wii con acelerómetros... un gran desarrollo para mí sería poder poder sentir un vídeojuego como si estuvieras dentro de él. Pongámonos que somos un Mario Bros, alguien como Snake, y que el entorno de nuestro alrededor se pueda convertir en el escenario que se vería desde dentro de la consola. Una vez logrado eso, también se mejoraría muuucho en realidades de simuladores de entrenamiento.

Son sólo algunas de las ideas que a mí me han venido en la cabeza para este post. Previamente, en twitter, el gran @orillacosmica me propuso los siguientes temas, entre otros que ya he citado:

- Motor scramjet eficiente

- Filete de cultivo in vitro

- Ensamblador de transferencia de energía eléctrica


Por último, mis compañeros de trabajo insisten mucho en la máquina que extrae el oro disuelto del mar, explicada aquí, aunque yo no la termino de ver.

¡Animaos los lectores a proponer más desarrollos tecnológicos que ansiéis por ver, tanto como la confirmación del bosón de Higgs! ¡Y que no sea el Ferrari F1 de cada temporada!

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Grid computing, y el CERN

Lo más normal es que a alguien hayáis oído la expresión compartir es vivir típica cuando alguien conocido os pide algo con esa graciosa frase. Yo suelo decir que además de eso, existe la expresión racanear es sobrevivir. Pero bueno, eso es filosofía barata y me voy por las ramas. Después vuelvo al compartir.

Para situarnos en el post de hoy, hay que explicar que existen multitud de investigaciones en el mundo para las cuales se necesitan muuuchas horas de ordenador de procesamiento datos y muuuuchos ordenadores. Un ejemplo claro de cuándo hace falta es por ejemplo en investigaciones en las que los algoritmos requieren mucho tiempo para converger y necesitan muchas horas de trabajo del microprocesador hasta llegar a una solución con la precisión aceptable para el investigador. Este ejemplo me costó entenderlo a mí, y es que al contrario de algoritmos que os hayan enseñado en la universidad, no todos se resuelven en una milésima de segundo, sino que hay algunos muy complejos.

Otro caso en el que son necesarias muchas horas de simulación son las simulaciones de las piezas mecánicas, es decir, simulaciones que se podrían hacer en programas como Cosmos Solidworks o Pro Engineer. Si el mallado que asignamos a la pieza es muy muy fino y sometemos a la pieza a un esfuerzo concreto, el programa tardará tiempo en calcular los esfuerzos o deformaciones que sufra cada elemento diferencial de la pieza, y en consecuencia, la pieza entera. 

No hay proyectos de investigación que sólo se dediquen a hacer estas cosas, pero es posible que sea un paso intermedio en algún cálculo. Si un proceso de estos requiere muchas horas o días de procesamiento, es posible que nos interese añadir algún otro ordenador que "ayude" en el procesamiento de estos cálculos. Entonces, algo que se puede hacer es conectar en paralelo varios ordenadores a realizar una simulación, por ejemplo. Esto se puede realizar con relativa facilidad, y aunque esto sea un poco antiguo da una idea del proceso. A este modo de trabajar se le llama grid computing.

El grid computing consiste en compartir los recursos de ordenadores, como capacidad de procesamiento y de almacenamiento, incluso entre ordenadores geográficamente distanciados. De hecho, este técnica tiene una finalidad muy parecida a la web, que nació en el CERN en los 90, sólo que el protocolo www sólo compartía información entre distintos ordenadores. De hecho, el CERN está muy interesado en el grid computing, y es que la cantidad de información que genera el LHC es E-S-P-E-C-T-A-C-U-L-A-R.

Para dar algunos datos, genera aproximadamente el 1% de toda la información de la Red, y para transportar los datos que se generan haría falta un ancho de banda de 1Gb/s. El LHC genera más o menos 15 petabyes, es decir, 15 millones de gigabyes. Casi ná. Por lo tanto, se ve necesaria una arquitectura de compartir recursos para poder procesar toda la información y cálculos para analizar los resultados que arroja este experimento, cuyos resultados se pueden seguir bastante al día en el fantástico blog de La Mula Francis.

Como consecuencia, para generar toda esta información, se crearon dos redes grid en el mundo: LHC Computing Grid (LCG) por un lado y Enabling Grids for E-sciencE (EGEE) por otro (aunque de ésta segundo hacen uso otros proyectos de investigación también). Ahí es nada. En total se reúnen más de 20.000 ordenadores que realizan unos 30.000 procesos diariamente.

Os recomiendo encarecidamente visitar esta páginas, instalaros el componente Java y ver cómo y dónde se está procesando datos del LHC. En la siguiente imagen se distingue Europa, es simplemente un pantallazo del momento en que entré yo.

También hay redes grid más pequeñas, como una que tiene el CERN y UK: gridPP. Pero bueno, para seguir aportando valor añadido al artículo, diré que he encontrado un buen artículo de cómo funciona o cómo es posible técnicamente trabajar con estos ordenadores compartidos aquí. Para dejaros con un aperitivo, la clave es usar un tipo de software especial llamado middleware, aunque también lo veréis como midware.

Por cierto, en esta página podéis ver las organizaciones que ceden sus equipos para el cálculo grid global, es decir, para que lo use quien quiera. Los usuarios particulares también pueden ceder sus recursos para estos cálculos, aunque para ello haya que cumplir un mínimo de requisitos. Si queréis información, mirad aquí.

Por cierto, para la transmisión de todos estos datos desde el CERN a los centros de procesamiento (los llamados Tier o proveedor) se usa una fibra óptica con un ancho de banda de 11 Gb/s que envía datos a los 11 principales centros de procesamiento de la red LCG, denominada LHCOPN.

Por último, un proyecto más colaborativo que éste que tiene mucho éxito es uno que contamos hace un tiempo en este blog, denominado el proyecto BOINC. 

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