Premio Nobel de Química 2017: Jacques Dubochet, Joachim Frank y Richard Henderson ganan por su técnica para observar moléculas

Los investigadores Jacques Dubochet, Joachim Frank y Richard Henderson fueron distinguidos este miércoles con el premio Nobel de Química 2017.

La Real Academia de las Ciencias de Suecia informó que el premio le fue otorgado al trío por "desarrollar la criomicroscopía electrónica para la determinación estructural en alta resolución de biomoléculas en soluciones". 

Dubochet es ciudadano suizo y trabaja en la Universidad de Lausana, Frank nació en Alemania y trabaja en la Universidad de Columbia, en Estados Unidos, y Henderson nació en Escocia y trabaja en la Universidad de Cambridge, Reino Unido.

La técnica desarrollada por el grupo simplifica el proceso para observar los bloques constitutivos de la biología.

Es un proceso que permite que las biomoléculas se congelen muy rápido, y así conserven su forma natural.

"Su uso práctico es inmenso", le explicó Frank a la televisión sueca.

Pero toma tiempo hasta que una investigación fundamental (como esta) deja sentir su impacto en la medicina, añadió el científico.

Contribución

Frank fue quien hizo la tecnología más fácil de aplicar en un marco general, procesando el material de forma que las borrosas imágenes en dos dimensiones se transformaran en claras estructuras en 3D.

 

Esta imagen de un "motor" bacteriano fue lograda con la tecnología desarrollada por el trío.

Dubochet logró enfriar el agua muy rápidamente de modo que se solidificara alrededor de la muestra biológica.

Y Henderson logró presentar la estructura de una molécula bacteriana a una resolución atómica.

Cuando le preguntaron a Frank su opinión sobre el hecho de que el premio fue para un avance tecnológico (en oposición a uno científico), Frank nuevamente puso el acento en el impacto.

"Creo que decidir entre un descubrimiento en particular y un avance tecnológico, siempre pienso que el impacto de un avance tecnológico es probablemente mucho más grande".

Uso práctico

La criomicroscopía electrónica ha sido utilizada para capturar imágenes de las "agujas" de la Salmonella para atacar a las células, de las proteínas involucradas en la resistencia a los antibióticos y en las estructuras moleculares que gobiernan el ritmo circadiano, el tema que se llevó el Nobel de Medicina de este año.

Cuando los investigadores comenzaron a sospechar que el virus del zika estaba detrás de la microencefalia en los bebés recién nacidos de Brasil, utilizaron esta técnica para visualizarlo.

En pocos meses, generaron imágenes en 3D del virus en resolución atómica, lo que le permitió a investigadores buscar blancos potenciales para los fármacos.

Nueva era

Según el comité del Nobel, el trabajo de estos investigadores "llevó la bioquímica a nueva era".

"Ya no hay más secretos, ahora podemos ver los intrincados detalles de las biomoléculas en cada rincón de nuestras células y en cada gota de nuestros fluidos corporales", dijo Sara Snogerup Linse, directora del comité. 

"Podemos entender cómo se construyen y cómo actúan, y cómo funcionan juntas en comunidades grandes. Estamos presenciando una revolución en bioquímica". 

En opinión de Allison A. Campbell, presidenta de la Sociedad Estadounidense de Química, "este descubrimiento es como el Google Earth de las moléculas, en cuanto a que nos acerca a los detalles más precisos de los átomos dentro de las proteínas".

"Entender a las proteínas en su estado original es importante en todos los campos de la ciencia, ya que están en todo organismo vivo".

"Una imagen verdaderamente vale más que mil palabras, y los descubrimientos de los laureados son invaluables para nuestra comprensión de la vida y el desarrollo de nuevas terapias". 

Los ganadores se suman así a la prestigiosa lista de 175 laureados con el Nobel de Química desde 1901.

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BBC

Muelles y embragues para caminar más ligero ahorrando energía

Una 'exopierna' biomecánica mejora la forma de andar e incluso logra reducir el consumo energético del cuerpo sin necesidad de motores.

El embrague engrana el muelle al pisar y lo libera al levantar el pie, liberando también la energía acumulada.

Los humanos necesitaron centenares de miles de años para aprender a caminar. A lo largo de la evolución, perfeccionaron sus andares en un equilibrio tan perfecto entre biomecánica y gasto energético que, sin él, aún seguirían en los árboles. Sin embargo, un grupo de investigadores ha necesitado mucho menos para, con una ingeniosa combinación de muelles y embragues, mejorar nuestra forma de caminar.

"El sistema locomotor humano ha evolucionado a lo largo de millones de años y los humanos de hoy dan centenares de millones de pasos a lo largo de su vida", dice el investigador del departamento de ingeniería mecánica de la Universidad Carnegie Mellon (EE UU), Steven Collins. La maestría alcanzada había hecho creer que cualquier cambio en el sistema musculoesquelético humano implicaría un coste metabólico, exigiendo un mayor gasto energético. Sin embargo, había "margen de mejora", añade.

Collins, junto a ingenieros de otras dos universidades estadounidenses, ha creado lo que se podría llamar una exopiernaque hace el caminar más ligero y no exige un mayor consumo energético al cuerpo, de hecho, lo reduce. El artilugio, rematado en fibra de carbono, recuerda a una férula para tratar fracturas, pero en versión futurista. Con una base para apoyar la planta del pie y dos anclajes, uno para el tobillo y el otro para la rodilla, este dispositivo biomecánico mejora los andares. Una combinación de muelle y embrague aprovecha cada paso para ayudar en la caminata. Y lo hace sin ningún tipo de motor o energía externa.

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El País

Qué es peor... ¿Echar gasolina a un motor diésel o diésel a un gasolina?

Gasolina a un diésel es peor. Al menos en cuanto al coste que tendrá la reparación. Según Francisco Javier Martos, director del departamento de Máquinas y Motores Térmicos de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Málaga: “La gasolina es menos lubricante, por lo que al echarle gasolina a un motor diésel se romperá la bomba de alta presión y el sistema de inyección. Averías ambas muy costosas. Por su parte, si echamos diésel a un motor de gasolina, se ensuciará el sistema de alimentación e inyección, lo que solo conllevaría el coste de limpiar todos estos sistemas”.

Sin embargo, para Juan José Coble Castro, profesor de la Escuela Politécnica Superior de la Universidad Nebrija: “Siempre depende de la cantidad de combustible equivocado que hayamos echado en el depósito y el tiempo que tengamos funcionando el motor sin darnos cuenta del error. Estas diferencias harán que hablemos de simple susto o de averías leves o graves según la situación”. Pero ¿qué notaremos al sufrir alguna de estas equivocaciones?

“Al echar gasóil a un vehículo de gasolina, el ratio de compresión que el motor ejerce sobre la mezcla no conseguiría su inflamación tras la emisión de la chispa por la bujía. De manera que, si el depósito estuviera completamente lleno de gasóil, el motor no arrancaría  o arancaría e inmediatamente se pararía. Pero, como lo normal es que al repostar siempre quede algo de gasolina en el depósito, el motor arrancará y funcionará de forma aparentemente normal hasta que se pare. Para solucionarlo, será necesario drenar el depósito y limpiar todas las partes del motor y del circuito hasta que no quede ni rastro de gasóil. Además, en función del tiempo que haya estado funcionando con el combustible equivocado, también habrá que revisar el estado del catalizador y comprobar si se han saturado los compuestos parafínicos del gasóil, muy perniciosos para un motor de gasolina. De todas formas, es difícil que se produzca esta equivocación pues la boca de llenado en los coches de gasolina es más pequeña que la manguera de gasóil.

Por otra parte, si echáramos gasolina a un vehículo de gasóil los problemas que nos encontraremos dependerá de la cantidad de combustible equivocado que pongamos. Al llenar con gasolina un depósito de diésel el motor arrancará y funcionará con ciertas dificultades (tirones, petardeos) pero finalmente se parará. Si funciona mucho tiempo con gasolina, el motor diésel presentará varios fallos: se estropearán los inyectores, se producirán fallos en la bomba de inyección, etc. Será necesario parar cuanto antes, denar el depósito y limpiar todas las partes del motor donde quede gasolina. Sin embargo, si no se echa mucha cantidad de gasolina, no habrá mucho problema, ya que la mezcla se quemará sin más consecuencias. Incluso, el disolvente que lleva la gasolina ayudará a limpiar el motor diésel”, explica Coble Castro.

En definitiva, como dice Jesús Casanova, catedrático de motores térmicos de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid: “En realidad es díficil decir cuál es peor de los dos ya que, en ambos casos, si se llena el depósito con el combustible equivocado, hay que vaciar el depósito y todos los conductos para poder volver a arrancar”.

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QUO

Los secretos de la Fórmula 1 para tener cremas dentales

En un deporte en el que una máquina es tan o hasta más importante que el humano que la opera los avances tecnológicos se guardan celosamente. Pero últimamente las grandes escuderías de Fórmula 1 están entreabriendo las puertas. Peter Day, de la BBC, fue al corazón de esta industria para ver qué cambió.

El ruidoso deporte de las carreras de autos tiene una audiencia global enorme, pero el grueso del trabajo que lo hace posible se lleva a cabo en el silencio de las zonas rurales de Oxfordshire y Northamptonshire en Inglaterra. Se le conoce como Motorsport Valley, o el valle del automovilismo.

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De los 11 equipos de Fórmula 1 de este año, ocho tienen su base en Reino Unido, y uno de ellos es McLaren.

La futurística sede de McLaren es un llamativo ejemplo de la ingeniería en acción. Diseñado por el arquitecto Norman Foster, es la vitrina de la empresa así como una fábrica en la que hacen los autos de carrera para F1 y el nuevo modelo de vehículo comercial.

Sus resplandecientes instalaciones se asemejan más a un hospital que a una planta automotriz.

La sede de McLaren: aquí se guardan los secretos de varias victorias.

El inmaculado lugar es tan distinto a un taller de ingeniería convencional que se necesita ayuda para entender qué está ocurriendo. Peter van Manen, director ejecutivo de McLaren Electronics, empieza por explicarme que –para los ingenieros– los autos de carreras son unas máquinas productoras de información.

"Tienen unos 120 sensores que recogen información. Durante una carrera enviamos unos 750 millones de números en tiempo real, lo que equivale al doble de números que las palabras que una persona puede pronunciar en toda la vida. Esos números van al taller y de ahí a la fábrica".

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BBC Ciencia

Londres, ¿más contaminada que Pekin?

Las altas presiones de los últimos días han sacado a relucir el "sucio secreto" de Londres, con los niveles de dióxido de nitrógeno (NO2) más altos de todas la capitales europeas, superiores incluso a los de Pekín. El récord se ha registrado en Oxford Street, con 135 microgramos por metro cúbico: cuatro veces más de los 40 microgramos recomendados por la Unión Europea (un límite superado habitualmente por otras siete ciudades británicas).

Las mediciones realizadas recientemente por expertos del Kings College a las puertas de los famosos grandes almacenes Selfridges han disparado las alarmas. El otro punto "negro" de la geografía londinense en Marylebone Road, entre el Museo de Cera de Madame Tussaud y el museo de Sherlock Holmes, donde se han medido niveles de hasta 94 microgramos de NO2 por metro cúbico.

En contraste, Pekín registró el año pasado una concentración de 56 microgramos de NO2 por metro cúbico, según datos del Ministerio de Protección del Medio Ambiente. La contaminación causada por las partículas en suspensión (otro subproducto de los procesos de combustión del tráfico) es sin embargo tres veces mayor en China.

En cualquier caso, los datos de Oxford Street, una calle con circulación restringida y dentro del perímetro del "peaje de congestión" londinense, han creado estupor entre los expertos. La circulación incesante de "black cabs" y de autobuses de dos pisos son la principal causa.

"Los motores diésel son los principales causantes del empeoramiento de la calidad del aire en Londres", sostiene David Carslaw, investigador del Kings College. "Que tengamos noticia, los niveles registrados este año en Oxford Street son los más altos de los que tenemos constancia en la larga historia de la contaminación en Londres".

El "smog" fue parte inconfundible del paisaje en el ciudad del Támeses desde la revolución industrial hasta mediados del siglo XX. En 1952, la nube contaminante conocida como el Gran Smog provocó 4.000 muertes y sirvió para impulsar la primera ley del "aire limpio" de las grandes ciudades europeas.

Se estima que el efecto combinado del N02 y las partículas en suspensión pudieron causar la muerte de 3.389 personas afectadas con enfermedades respiratorias en el 2010, según la agencia estatal Public Health England. En abril pasado, la ciudad decretó la alerta sanitaria por la alta contaminación (nivel 8, de un máximo de 10), suspendió las al aire libre en los colegios como medida preventiva y previno a las personas mayores y con problemas de asma que se quedaran en sus casas.

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El Mundo Ciencia

La historia del calentamiento global: Desde la revolución industrial hasta la actualidad

1712 – El ferretero británico Thomas Newcomen inventa el primer motor a vapor que se usa ampliamente, abriendo camino a la Revolución Industrial y al uso de carbón a gran escala. 

1800 – La población mundial llega a mil millones de personas. 

La revolución industrial impulsó el uso de carbón a gran escala.

1824 – El físico francés Joseph Fourier describe el "efecto invernadero" natural de la Tierra y escribe: "La temperatura puede aumentar por la interposición de la atmósfera, porque el calor en estado de luz encuentra menos resistencia al penetrar el aire que la que encuentra al volver al aire una vez convertido en calor no luminoso". 

1861 – El físico irlandés John Tyndall muestra que el vapor del agua y ciertos gases crean el efecto invernadero. "Este vapor acuoso es una manta más necesaria para la vida vegetal que la ropa para los hombres", concluye. Más de un siglo después, una prominente organización de investigación climática británica –el centro Tyndell– lleva su nombre en su honor. 

1886 – Karl Benz presenta su Motorwagen, considerado por muchos como el primer automóvil. 

1896 – El químico sueco Svante Arrhenius llega a la conclusión de que la combustión de carbón de la era industrial aumentará el efecto invernadero natural. Arrhenius sugiere que esto puede ser beneficioso para las futuras generaciones. Su estimación del tamaño probable del "invernadero creado por el hombre" se acerca a la de los modelos climáticos modernos: unos pocos grados Celsius por cada duplicación de CO2. 

1900 – Otro sueco, Knut Angstrom, descubre que incluso en las pequeñas concentraciones que se encuentran en la atmósfera, el CO2 absorbe partes del espectro infrarrojo. Aunque no es consciente de la importancia, Angstrom demostró que los gases presentes en pequeñas cantidades pueden producir el efecto invernadero. 

El invento de Thomas Newcomen.

1927 – Las emisiones de carbono por el uso industrial de combustibles fósiles alcanzan los mil millones de toneladas por año. 

1930 – La población mundial llega los 2 mil millones. 

1938 – El ingeniero británico Guy Callendar analiza los registros de 147 estaciones meteorológicas de todo el mundo y demuestra que la temperatura ha aumentado en los últimos 100 años. También observa que las concentraciones de CO2 han crecido en el mismo período de tiempo, y sugiere que puede ser la causa del calentamiento. El llamado "efecto Callendar" es ampliamente desestimado por los meteorólogos. 

1955 – El investigador estadounidense Glibert Plass analiza en detalle la absorción de los rayos infrarrojos de varios gases utilizando una nueva generación de equipamiento, incluyendo las primeras computadoras. Llega a la conclusión de que si se doblan las concentraciones de CO2, aumentará la temperatura en 3-4ºC. 

1957 – El oceanógrafo Roger Revelle y el químico Hans Suess, ambos estadounidenses, demuestran que el agua marina no es capaz de absorber el CO2 adicional que llega a la atmósfera, como muchos habían asumido. Revelle escribe: "Los seres humanos están haciendo un experimento geofísico a gran escala". 

1958 – Utilizando equipos desarrollados por él mismo, Charles David Keeling comienza a realizar mediciones sistemáticas del CO2 atmosférico en Mauna Loa, Hawai, y en la Antártida. En pocos años, el proyecto –que continúa hoy en día– ofrece la primera prueba inequívoca de que las concentraciones de dióxido de carbono están aumentando. 

1960 – La población mundial alcanza los 3 mil millones de habitantes. 

El francés Fourier describió el efecto invernadero natural de la atmósfera en 1824.

1965 – Un panel del Comité Asesor del presidente de Estados Unidos advierte que el efecto de invernadero es un tema de "preocupación real". 

1972 – La primera conferencia sobre medio ambiente de la ONU se lleva a cabo en Estocolmo, Suecia. El cambio climático apenas figura en la agenda, que se centra en asuntos como la polución química, las pruebas de bombas atómicas y la caza de ballenas. Como resultado se forma el Programa Medioambiental de Naciones Unidas (Unep, por sus siglas en inglés). 

1975 – La población de la Tierra llega a los 4 mil millones de personas. 

1975 – El científico estadounidense Wallace Broecker hace público el uso del término "calentamiento global" como título de un ensayo científico. 

1987 – La población mundial alcanza los 5 mil millones de personas. 

1987 – Se firma el Protocolo de Montreal, que restringe el uso de químicos que afectan a la capa de ozono. Aunque este acuerdo no tiene en cuenta el cambio climático, a la larga tiene más impacto en las emisiones de gases de efecto invernadero que el Protocolo de Kioto. 

1988 – Se forma el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) para recopilar y examinar las evidencias sobre el calentamiento global. 

1989 – Las emisiones de carbono producidas por los combustibles fósiles y la industria alcanza las 6 mil millones de toneladas al año. 

El Motorwagen de Benz es considerado el primer automóvil.

1990 – El IPCC hace su Primer Informe de Evaluación. En el concluye que las temperaturas han aumentado en entre 0,3 y 0,6 ºC en el último siglo, que las emisiones de la humanidad se están sumando al complemento natural de la atmósfera de los gases de efecto invernadero, y que se espera que ese añadido provoque calentamiento. 

1992 – En la Cumbre de la Tierra de Río de Janeiro, los gobiernos acuerdan la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (UFCCC). Su objetivo principal es "estabilizar las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera en un nivel que prevenga la peligrosa interferencia humana en el sistema climático". Los países desarrollados aceptan reducir sus emisiones a niveles de 1990. 

1995 – El segundo informe del IPCC llega a la conclusión de que las evidencias sugieren "una influencia humana" en el clima de la Tierra. Esta es la primera declaración definitiva sobre la responsabilidad humana del cambio climático. 

1997 – Se firma el Protocolo de Kioto. Las naciones desarrolladas prometen reducir sus emisiones en un promedio de 5% para el período entre 2008-2012, con grandes variaciones en las metas de cada país. El Senado de Estados Unidos declara inmediatamente que no ratificará el tratado. 

1998 – El fenómeno meteorológico conocido como El Niño se combina con el calentamiento global y provoca el año más cálido jamás registrado. 

1999 – El planeta tiene 6 mil millones de habitantes. 

Svante Arrhenius observó que las emisiones de carbono aumentan el efecto invernadero natural en 1896.

2001 – El presidente de Estados Unidos George W. Bush retira a su país del proceso de Kioto. 

2001 – El tercer informe del IPCC encuentra "nueva y más sólida evidencia" de que las emisiones humanas de gases de efecto invernadero son la causa principal del calentamiento observado en la segunda mitad del siglo XX. 

2005 – El Protocolo de Kioto se convierte en ley internacional para aquellos países que lo integran. 

2006 – El informe Stern sobre la economía del cambio climático estima que el calentamiento global podría perjudicar el Producto Bruto Interno (PBI) global en hasta un 20% si no se controla, pero afirma que el costo de frenarlo será de alrededor del 1% del PBI mundial. 

2006 – Las emisiones de carbono de la industria y los combustibles fósiles llega a los 8 mil millones de toneladas por año. 

2007 – El cuarto informe del IPCC sostiene que la posibilidad de que las emisiones humanas de gases de efecto invernaderos sean las responsables del cambio climático es del 90%. 

2007 – Al Gore, exvicepresidente estadounidense y miembro del IPCC, recibe el Premio Nobel de la Paz "por sus esfuerzos por ampliar y difundir el conocimiento sobre el cambio climático provocado por el hombre, y por crear las bases para las medidas necesarias para contrarrestar ese cambio". 

2007 – En negociaciones de la ONU en Bali, Indonesia, los gobiernos acuerdan la "Hoja de ruta de Bali", que tiene como objetivo promover un nuevo tratado global para finales de 2009. 

2008 – Tras medio siglo del comienzo de las mediciones de Mauna Loa, el proyecto Keeling muestra que las concentraciones de CO2 han crecido de 315 partes por millón (ppm) en 1958 a 380ppm en 2008. 

2008 – Dos meses antes de asumir el cargo, el presidente Barack Obama promete “comprometerse vigorosamente” con el resto del mundo para lidiar con el cambio climático. 

Nuevos datos muestran que la concentración de gases en la atmósfera crece más rápido que antes.

2009 – China supera a Estados Unidos como el mayor emisor de gases de efecto invernadero, aunque EE.UU. sigue a la cabeza en términos de emisiones per cápita. 

2009 – Piratas informáticos descargan una enorme cantidad de correos electrónicos de un servidor de la Unidad de Investigación del Clima de la Universidad de East Anglia, en Reino Unido. Más de 1.000 correos privados entre científicos todo el mundo so publicados en internet, provocando un escándalo conocido como “Climagate” y sugiriendo la manipulación de datos sobre el calentamiento global. 

2009 – Los gobiernos de 192 países acuden a la Cumbre del Clima de la ONU en Copenhagen con expectativas de alcanzar un nuevo acuerdo global, pero sólo logran hacer una polémica declaración política, el Acuerdo de Copenhagen. 

2010 – Los países industrializados comienzan a contribuir, con una inversión de US$30 mil millones en tres años, con un fondo internacional para desarrollar economías más sostenibles y buscar la adaptación al impacto del clima. 

2010 – La cumbre de la ONU en México no acaba en colapso, como se temía, sino que consigue un número de acuerdos sobre diversos temas. 

2011 – Un nuevo análisis del registro de temperaturas de la Tierra realizado por científicos preocupados por las acusaciones del llamado "Climagate" demuestra que la superficie terrestre realmente se ha calentado en el último siglo. 

2011 – La población llega a los 7 mil millones. 

2011 – Los datos muestran que las concentraciones de gases de efecto invernadero están aumentando más rápidamente que en años anteriores. 

2012 – El hielo del Ártico se retrae hasta una extensión mínima en verano de 3,41 millones de km2, un récord desde que comenzaron las mediciones satelitales en 1979. 

2013 – El Observatorio de Mauna Loa en Hawai informa que la concentración diaria de CO2 en la atmósfera ha superado las 400 partes por millón (ppm) por primera vez desde que comenzaron las mediciones en 1958. 

Fuente:

BBC Ciencia

El sueño afianza el aprendizaje motor desarrollado durante el día

El sueño afianza el aprendizaje motor desarrollado durante el día, tal y como ha evidenciado una investigación internacional liderada por la  Universidad de Brown (Estados Unidos) y publicada por la revista especializada 'Journal of Neuroscience'.

   De esta forma, este trabajo expone que, por ejemplo, si una persona toma una lección de piano antes de dormir tres horas, al despertar "tocará mejor la secuencia de notas aprendida". Por ello, tal y como recoge la Plataforma SINC, concluyen que el aprendizaje motor "se afianza en las horas de descanso".

   Según señala el autor principal del estudio e investigador postdoctoral en este centro universitario norteamericano, el doctor Masako Tamaki, hasta ahora los mecanismos de consolidación de la memoria respecto al aprendizaje motor "eran inciertos".

   Debido a ello, el experto y su equipo de investigadores han intentado averiguar la razón de este proceso, para lo cual han analizado tres tipos de imágenes del cerebro a partir de la colaboración de nueve voluntarios a los que se les escaneó el cerebro durante tres noches de sueño.

   El resultado ha sido el logro de "cuantificar con precisión los cambios producidos en ciertas ondas cerebrales y la ubicación exacta los mismos en la actividad cerebral", señalan. Precisamente, sostienen que "los más significativos" se produjeron en el área motora suplementaria.

   Estos datos fueron recogidos en el Hospital General de Massachusetts (Estados Unidos) y, posteriormente, fueron analizados en la universidad. Tras ello, han constatado que las modificaciones en las ondas cerebrales se produjeron durante la fase del sueño conocida como "de onda lenta".

Fuente:

Europa Press

Girobuses: cuando recargaban autobuses "dándoles cuerda"

Hay muchas formas de almacenar energía, aunque la más común es en forma química o electroquímica. Son las usadas en el combustible de los vehículos de combustión interna o en las baterías del móvil, por ejemplo. Otros tipos de almacenamiento son la energía potencial (en centrales hidroeléctricas), energía elástica (los muelles de un reloj de cuerda), etc.

A lo largo de la historia ha habido alternativas de lo más curiosas para intentar mover nuestros vehículos de forma económica y sostenible explotando distintas fuentes de energía, como en el ejemplo que os traigo hoy: autobuses que andan con energía cinética guardada en un volante de inercia.

¿Qué es un volante de inercia? Es tan simple como una rueda diseñada para girar con el mínimo rozamiento posible. El tipo de energía que almacena es del tipo cinético: se recarga empujándola de alguna forma para que gire cada vez más rápido. Como la energía cinética rotacional es:

se ve que a mayor velocidad (ω) mayor la energía almacenada. El otro parámetro (I_x) depende de la forma física que tenga el volante.

Uno de los diseños más fáciles de entender consiste en un motor eléctrico acoplado al disco del volante de inercia. Aplicando electricidad se recarga el volante al hacerlo girar cada vez más rápido. Al desconectar la alimentación, el mismo motor puede actuar de generador y vuelve a convertir el movimiento del volante en corriente eléctrica, frenando más al disco cuanta más corriente se extraiga.

Os dejo un vídeo de un sistema inercial casero que demuestra este concepto, reutilizando un motor (brushless) de un ventilador de PC. Primero se aplica tensión para almacenar la energía y luego se extrae para dar alimentación a un LED:

 En la práctica, el límite de este tipo de "baterías cinéticas" está limitado por cuestiones de seguridad por un lado (¿te fiarías de llevar en tu coche un pesado disco girando a alta velocidad?) y por tiempo de almacenamiento, ya que cualquier rozamiento por pequeño que sea va disipando la valiosa energía en inútil calor.

Prototipos desarollados por la NASA han alcanzado 41.000rpm (es decir, ¡unas 683 vueltas por segundo!), pero incluso con suspensión magnética del rotor para limitar el rozamiento dentro de un compartimento al vacío, a las pocas horas se acaba disipando gran parte de la energía en forma de calor. En un vehículo real se tendría el inconveniente adicional de que el movimiento provocaría un rozamiento extra, debido al efecto giroscópico.




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Ciencia Explicada

¿Por qué ya no conducimos coches de vapor?

Los británicos Bill y Rachel Rich tienen un automóvil de vapor Stanley fabricado en 1908.

Rápido, limpio y eficiente, el coche a vapor fue en un tiempo el vehículo preferido de los conductores. ¿Por qué desapareció de las carreteras?

Atrévase a mencionar los motores de vapor y la mayoría de la gente pensará en trenes, no automóviles.

Esto, sin embargo, no siempre fue así. A principios del siglo XX más de la mitad de los coches en Estados Unidos funcionaba a vapor.

Principalmente producido por las compañías estadounidenses Stanley y White, los motores de vapor tenían una serie de ventajas sobre el novedoso motor de combustión interna.

Seguro y fácil de manejar

El presidente estadounidense Theodore Roosevelt utilizaba un coche oficial a vapor de la marca White de 30 caballos de fuerza.

Eran más simples mecánicamente y producían energía continua gracias a la presión del vapor, así que no tenían necesidad de la transmisión, embrague o engranajes de un motor de combustión.

Con pocas piezas móviles, funcionaban silenciosamente y podían alimentarse con cualquier cosa que se quemara.

Producían 100% de su energía en reposo, por lo que eran fáciles de manejar y más seguros para los peatones. Podían detener su potencia en cualquier momento para reducir la velocidad más rápido que los frenos poco efectivos de entonces.

Pero los coches de vapor también tenían desventajas. Erán más complicados que sus rivales y podían llegar a pesar entre dos y tres toneladas.

Los más antiguos necesitaban grandes calderas y tanques de agua que perdían hasta 3 litros de líquido por kilómetro.

Stanley remedió esto parcialmente con la introducción de condensadores en 1915, que convertían gran parte del vapor en agua líquida antes de que pudiera escaparse. Pero incluso entonces, podía perder 0,3 litros por kilómetro.

Otro inconveniente era cuánto tardaba en aumentar la presión de vapor antes de comenzar el viaje.

El manual de uso del modelo de coche "Stanley steamer" publicado en 1918 sugería que esto podía llevar entre 10 y 15 minutos, pero con el clima frío tardaba mucho más tiempo.

El encendido también fue un problema para los vehículos propulsados por los novedosos motores de combustión. Los primeros modelos necesitaban manivelas manuales para iniciar el proceso y podía romper brazos y muñecas cuando el coche petardeaba.

Pero la invención del arranque eléctrico dio al motor de combustión interna una ventaja y permitió que las grandes compañías manufactureras invirtieran en su desarrollo.

Raros y anticuados

Los vehículos a vapor aventajaron por un tiempo a los de motores de combustión interna a comienzos del siglo XX.

En 1910, los coches con motores de combustión interna se estaban vendiendo masivamente a precios tan bajos que la pequeña industria de coches a vapor no tenía ninguna posibilidad de igualar esas cifras.

Pronto, el modelo Ford T ocupó el lugar de Stanley como el coche más popular en las carreteras estadounidenses.

Los fabricantes de automóviles de vapor se adaptaron a la marginación a la que fueron relegados, y comenzaron a comercializar sus coches como productos de lujo. Stanley anunciaba en los diarios el "suave y delicado movimiento" de su vehículo e invitaba a los lectores a "reconocer la superioridad fundamental del vapor".

Pero en 1918 el modelo "Stanley steamer" valía casi 6 veces más que el Ford T.

La compañía dejó de comercializar sus coches en 1924. Los coches de vapor ya eran considerados raros y anticuados.

Desde entonces, han desaparecido de las carreteras. Sin embargo, muchos han sido preservados por entusiastas como Alun Griffiths, secretario del Club de Coches a Vapor de Gran Bretaña, que posee un coche modelo "Stanley Steamer" del año 1916.

"Puedo escuchar el silbido que hace el viento al acariciar el capó y ningún otro ruido aparte del leve golpeteo de las bombas de agua, como si fuera el sonido del corazón de la máquina".

"Se ha dicho que los motores de vapor en general parecen vivos en comparación con otras maquinarias y yo estoy de acuerdo", dice Griffiths.

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BBC Tecnología

Carga las baterías sin enchufar el coche

Un nuevo sistema llamado inducción en carga rápida permitirá a los coches eléctricos recargar sus baterías sin necesidad de cables. Gracias a ello, la recarga del automóvil será muy cómoda para el usuario, ya que bastará situar el coche sobre la plataforma de carga sin necesidad de bajarse del mismo.

Este proceso, desarrollado por Endesa y la Fundación Circe, permitirá cargar el 80 por ciento de las baterías del coche en tan solo 15 minutos. El sistema está formado por dos bobinas eléctricamente aisladas y acopladas magnéticamente a través del aire. El emisor situado en el suelo puede transferir la energía a un receptor que se encuentra a varios centímetros de distancia, en este caso integrado en la carrocería del automóvil eléctrico. El receptor del vehículo se encarga después de transferir la energía a una batería de la que se alimenta el motor eléctrico.

Aparte de la comodidad que implica el no tener que bajarse del vehículo, se ha conseguido, mediante un sistema de apantallamiento, que la carga a esos niveles de emisión sea segura, manteniendo los niveles de emisiones por debajo del límite permitido.

La base de esta tecnología no es nueva, y ya en la antigua Grecia se comienzan a estudiar estos fenómenos para averiguar la causa del magnetismo y la electricidad estática observados en la magnetita y el ámbar. Sin embargo, tuvieron que pasar muchos siglos para poder descifrar la naturaleza de estos fenómenos y su relación entre ellos.

Ahora, esta tecnología de base deberá ser desarrollada para poder, posteriormente, incorporarse y adaptarse a las necesidades de cada caso. Por ejemplo, puede ser muy útil para la recarga de autobuses urbanos o camiones en estaciones de servicio en zonas específicas habilitadas para ello. Se podrían incluso habilitar puntos de recarga en paradas de las líneas de autobuses, que permitieran la carga parcial suficiente para recorrer la distancia entre ellas.

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Muy Interesante

El monocóptero de Papin y Rouilly

De todos los vehículos aéreos que conozco, el que hoy me ocupa es uno de los más raros y, sin duda, es de los que se adelantaron a su tiempo. Antes de describir de qué se trata quiero mostrar algunas imágenes, como puede verse a continuación, el aparato no desentonaría ni lo más mínimo en una película de ciencia ficción steampunk.


 
Monocóptero de Alphonse Papin y Didier Rouilly. Fuente.


 
Monocóptero de Alphonse Papin y Didier Rouilly. Fuente.

Bicho raro, ¿verdad? Esta máquina, un monocóptero o giróptero, fue ideada por Alphonse Papin y Didier Rouilly en Francia hacia 1914, aunque no pudieron probar el prototipo hasta pasada la Gran Guerra. Sucedió en 1915, en un lago del departamento francés de Côte-d’Or. Como puede verse en las imágenes, hay un flotador, un espacio para el piloto en el centro de gravedad de la máquina y una gran pala, que gira en torno al aparato. He aquí un extracto de la patente estadounidense 1.133.660 concedida por su “helicóptero” a Papin y Rouilly, en marzo de 1915.




El giróptero pesaba cerca de media tonelada y estaba dotado de una sola gran pala movida por un motor en estrella de 80CV que, a su vez, introducía aire en una boca posterior que ejercía de contrapeso.


 
Monocóptero de Alphonse Papin y Didier Rouilly en pruebas, 1915. Fuente: Wikipedia francesa/Archives Rouilly.

Original era bastante, ahora bien, ¿podría volar? En la prueba, aunque logró desplazarse y volar sobre la superficie del lago, se mostró como un aparato muy difícil de controlar, por lo que el piloto tuvo que abandonar la nave, que se hundió. Y ahí terminó la historia, al menos hasta ahora. La idea del monocóptero se basó desde un primer momento en el vuelo que hacen los frutos de tipo sámara y es algo que hoy día no se ha olvidado. De hecho, con los sistemas de control electrónicos actuales, se está empezando a aplicar a algunos UAV experimentales. He aquí dos vídeos [1] [2] a modo de ejemplo sobre cómo vuela un monocóptero. 

| Vía aviastar |

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Tecnología Obsoleta

MIT presenta unos robots capaces de cambiar su forma

En la segunda entrega de la saga Terminator, los protagonistas se enfrentaron a un robot bastante singular: el T-1000, un robot que era capaz de adoptar cualquier forma al modificar la posición de algunas partes de su cuerpo. Si bien estamos bastante lejos del T-1000 que nos mostraba el cine de Hollywood, parece que el MIT comienza a dar sus primeros pasos en el desarrollo de robots reconfigurables capaces de adoptar cualquier forma, una investigación que comienza a dar sus primeros frutos gracias al apoyo de DARPA.

El milli-motein, que es el nombre de este pre-robot desarrollado por el MIT, es un pequeño dispositivo con forma de oruga y realizado con anillos de metal que está inspirado en la reconfiguración de las proteínas, es decir, la capacidad de modificar su estructura y adoptar cualquier tipo de forma. Este robot, en reposo, tiene la forma de un gusano o una oruga, es decir, es totalmente recto, sin embargo, gracias a su estructura y a al pequeño motor que integra, es capaz de doblarse y adoptar distintas formas (y mantenerlas en ausencia de alimentación eléctrica).

El reto al que se enfrentaron los investigadores del MIT es bastante interesante y, seguramente, sirva como pistoletazo de salida a una nueva generación de robots mucho más flexibles y adaptables. Partiendo de un cuerpo mecanizado, los investigadores del MIT tuvieron que abordar el diseño de un nuevo tipo de motor que proporcionase versatilidad al dispositivo y pensaron en un motor electropermanente. ¿Y qué es un motor electropermanente? Un motor electro permanente está formado por un par de imanes, uno muy potente y fijo y otro algo más débil que, realmente, es un electroimán cuyo campo magnético se puede invertir jugando con la excitación eléctrica al que se somete. Dependiendo de la excitación eléctrica a la que se someta el segundo imán, el campo magnético resultante puede ser nulo o puede sumarse con la ventaja añadida que, una vez fijado el sentido en el electroimán, el conjunto puede seguir funcionando sin necesidad de alimentación eléctrica constante.



Acoplando estos pequeños electromotores en unas piezas circulares, el robot es capaz de girar estas piezas y cambiar su forma en base a las distintas excitaciones eléctricas que reciben los motores que forman la estructura de este gusano mecánico.

Si bien el concepto puede parecer algo básico, esta simplicidad da pie a los investigadores a construir sistemas mucho más complejos y, sobre la mesa, tienen ya la idea de abordar escenarios en los que varias de estas estructuras interactúen entre sí para formar estructuras mucho más complejas (acoplando varios de estos mini-robots) a la vez que exploran cómo hacer que adopten formas prefijadas cumpliendo requisitos de optimización (mínimos movimientos y mínimo consumo de energía en la reconfiguración de la forma de los robots).

La senda que dibuja el MIT, salvando las distancias, me hace recordar los Replicantes de Stargate SG-1, es decir, pequeñas piezas que se unen adoptando estructuras más complejas emulando patrones complejos algo que ya nos mostró el MIT hace unos meses en otro proyecto bastante singular en el que pequeños robots se unían para formar piezas complejas.

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ALT1040

littleBits, para aprender electrónica sin tocar un soldador

What is littleBits? from littleBits on Vimeo.

Ayah Bdeir cree que todo el mundo debería saber cómo funcionan las tripas electrónicas que dan vida a muchos de los gadgets que usamos hoy en día.

Para eso ha desarrollado littleBits, una colección de componentes electrónicos montados en pequeños circuitos impresos que encajan unos con otros gracias a imanes, lo que aparte de evitar el uso de soldadores impide conectarlos del revés.



Hay módulos que suministran electricidad, otros que actúan como entradas, otros como salidas, y otros que sirven simplemente para conectar o comunicar unos módulos con otros mediante un cable.

Lo mejor de todo es que aunque se pueden comprar los módulos ya listos para usar, sus diseños electrónicos están publicados bajo licencias Reconocimiento-CompartirIgual 3.0 España y de hardware libre, con lo que puedes descargártelo para fabricarlos tú mismo, aunque en este caso sí tendrás que echar mano de un soldador.

(Vía @manolomira)

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Microsiervos 

Atoms: Un juego de piezas de contrucción ¡para hacer cosas que hacen cosas!

Las piezas de construcción de Atoms —que son ‘compatibles’ con las piezas de Lego— tienen electrónica, sensores de luz y movimiento, emisores infrarrojos, luces, mecanismos articulados y motores que pueden controlarse manualmente mediante otras piezas que tienen acelerómetros o a través del teléfono móvil, vía Bluetooth.

Por cierto que la historia Michael Rosenblatt —quien ha ideado el juguete— recuerda mucho a la historia de la novela Microsiervos; aunque Rosenblatt en lugar de dejar Microsoft para hacer un juego de piezas de construcción en versión virtual dejó Apple para hacer un juego de piezas de construcción en el MundoReal™.

Si es que el futuro nunca es como prometen.

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Microsiervos

¿Como funciona la turbina de un avión?

¿Qué es un motor a reacción?

Un motor a reacción es una máquina que produce un empuje, realizando una serie de transformaciones termodinámicas a un fluído (aire). Para comprender mejor esto, vamos a empezar diciendo las leyes físicas que rigen el funcionamiento de un motor de reacción. Éste se basa en la 2ª y 3ª ley de Newton.

• 2ª Ley: "El aumento en la cantidad de movimiento es igual al impulso de la fuerza aplicada".

• 3ª Ley: "A toda acción le corresponde una reacción igual y de sentido contrario"

¿Qué quiere decir todo esto? 
 

La segunda ley lo que expresa, básicamente, es esto:
 

m·dV = F·dt 

esto se puede reordenar así: m·dV/dt=F, que es la clásica ecuación de m·a=F, es decir, la fuerza que le aplicas a un cuerpo es igual a su masa por la aceleración que desarrolla al aplicarle dicha fuerza.

La tercera ley se refiere a que cuando tu aplicas una fuerza a algo, ese algo te aplica a ti una fuerza igual y de sentido contrario. Un Ejemplo tangible es el del globo inflado con aire, cuando soltamos el globo el aire contenido busca salir del globo y al hacerlo lo hace con un sentido e intensidad la cual entenderemos como la acción y como hablamos anteriormente esta acción genera una reacción denomina impulso que no es otra cosa que una fuerza en sentido contrario.

Apliquemos estas dos leyes a un motor de un avión y entenderás lo que quiero decir. El motor chupa una masa de aire y lo acelera. Cuando el aire sale por detrás del motor, sale acelerado. Mira la ecuación de arriba. Si a una masa de aire la hemos acelerado, esto quiere decir que el motor está aplicando una fuerza al aire. ¿Y qué pasa según la tercera ley? Que el aire le aplica al motor una fuerza igual y en sentido contrario. Es decir, el aire sale impulsado hacia atrás y el motor hacia delante. Ahí tenemos el principio del funcionamiento de un motor de reacción.

¿Cómo hacemos para que el motor acelere el aire de la forma descrita?

Al aire hay que aplicarle una serie de transformaciones termodinámicas para conseguir que salga acelerado. Con un simple ventilador no basta, para desarrollar esa fuerza de la que hablamos, que a partir de ahora la llamaré "empuje".

El motor a reacción le aplica al fluido las mismas transformaciones que se desarrollan en un motor de explosión (el de los coches, normal y corriente), esto es: compresión, explosión/expansión.

En el cilindro de un motor de explosión, en primer lugar entra la mezcla aire combustible (en el motor de gasolina y con carburador, en el diesel no pasa así, pero eso es otro tema). Una vez que la mezcla está en el cilindro, el pistón sube comprimiéndola. Cuando el cilindro está arriba, y la mezcla bien comprimida, se enciende la bujía, que hace que la mezcla se queme. Ésta explota, y expande los gases, empujando el pistón hacia abajo. Después el pistón sube, con la válvula de escape abierta, sacando los gases. La explosión de la mezcla, al hacer bajar el pistón, y este, es la que hace que se mueva el cigüeñal, y éste ultimo hace que se muevan las ruedas (o hélice, en un avión). Si se representa en un gráfico presión-volumen, las condiciones del fluído describen una línea cerrada, y el área encerrada en la misma es el trabajo que hemos aportado al fluido.

En el reactor ocurre lo mismo: el aire entra por delante, se comprime en el compresor, se quema en la cámara de combustión y se expulsa a través de la tobera. La diferencia es que se expulsa muy rápido, y eso produce el empuje (3ª ley de Newton).

Partes de un reactor

Un reactor clásico, del tipo "turboreactor", consta de las siguientes partes (a muy grandes rasgos):

1. Compresor
2. Cámara de combustión
3. Turbina
4. Tobera

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Kiki Aviation