La palabra ecología la creó el biólogo Ernst Haeckel en 1869, con el significado del estudio de la relación entre los seres vivos, entre sí y con su hábitat. El término se publicó treinta años después. Pero desde hace pocos años, el diccionario de nuestra lengua recoge un sentido más usual de ese vocablo, que es la defensa y protección de la naturaleza y del medio ambiente. La preocupación por los efectos ambientales del desarrollo tecnológico es relativamente nueva en la historia. Siempre hubo precursores y pioneros defensores del entorno, pero es a partir de 1980 que la cuestión ambiental nos alarma a todos, quizá porque ya sufrimos consecuencias de descuidos importantes, o porque a partir de las computadoras personales e Internet, hay más información accesible.
Resumiré varias preocupaciones de raíz ambiental –muchas de ellas fundadas, otras no– asociadas con la producción y el uso de la electricidad.
RECALENTAMIENTO PLANETARIO
La mayor parte de la energía eléctrica producida en el mundo proviene de la quema de carbón, gas y petróleo, de la que resulta dióxido de carbono, gas que refuerza el efecto invernadero normal de la atmósfera.
Principales yacimientos de carbón. Los Estados Unidos, con el 5% de la población mundial, emiten el 25% del dióxido de carbono que produce el mundo.
AGRESIÓN DEL PAISAJE
Los cables subterráneos son muy caros, entonces abundan los antiestéticos y peligrosos tendidos de cables a la vista. (A veces chocan con los cables helicópteros, avionetas, planeadores y aladeltas.)
Los cables exteriores dañan doblemente el ambiente; por una parte empeoran el paisaje; por otra, cuando los voltea una tormenta, son fuentes de riesgo de electrocución.
USO DE ACEITES VENENOSOS
Algunas variedades de aceites aislantes podrían perjudicar la salud si llegasen a las aguas subterráneas, lo que ocurre cuando los transformadores que los usan tienen fugas. En nuestro país, ese líquido se terminó de retirar de servicio en 2006. La ley 25.670 establece que todo aparato que lo haya contenido debe tener un cartel que
lo indique. En el ambiente técnico es frecuente usar expresiones inglesas; en la foto, NO PCB significa, en
nuestro idioma, SIN PCB. (Los PCB son 209 sustancias químicas de la familia del policlorobifenilo, cuya fórmula es C12 H(10-n) Cln, donde n varía entre 1 y 10. Supuestamente, ese aceite no debería tomar contacto con el exterior; pero los recipientes pierden a veces, como lo delatan las manchas oscuras de polvo adherido, que se ven en algunos transformadores suburbanos. En las ciudades, los transformadores están en cámaras cerradas, algunas subterráneas. (El acrónimo PCB significa, también, printed circuit board, plaqueta de circuito impreso; eso dio origen a confusiones en trámites de importación.)
INTERFERENCIA
Las líneas en mal estado, sucias, con cables deshilachados o aisladores rotos, ionizan el aire cercano, y generan ondas que interfieren las comunicaciones.
Efecto corona, causante de interferencias, en un aislador defectuoso. El fenómeno es casi invisible; la foto se tomó de noche, en pose, y durante un minuto. El campo eléctrico de radiointerferencia tiene un nivel máximo permitido, que se mide en microvolt por metro, con un receptor.
RIESGO DE CONTAMINACIÓN RADIACTIVA
Si bien las centrales nucleares son hoy las más limpias y las menos agresivas del ambiente, la población las ve con gran reserva, sobre todo después de varios accidentes en los que se dispersaron venenos
radiactivos. También se denuncian supuestos daños causados por la mera presencia de las centrales nucleares. La cultura hostil hacia esa forma de generación aparece en sátiras y dibujos animados de países que queman mucho carbón, o donde se teme que los residuos de la industria nuclear se empleen en la fabricación de armas en su contra.
Lo que sale de las torres de enfriamiento es vapor de agua. En ningún momento los residuos se mezclan con el ambiente; son debidamente tratados y resguardados. Los grandes productores de petróleo y carbón han demonizado de tal modo a este tipo de generación que es imposible mencionarla sin generar controversia. A pesar de todo, es una de las formas de generación menos agresiva con el ambiente, la más económica y una de las más limpias
A pesar de lo que vemos en Los Simpsosns, no es tan sencillo trabajar en una planta nuclear, las mismas exigen un alto grado de preparación hasta en el más prescindible de los técnicos.
ACCIDENTES ELÉCTRICOS
Estos percances se deben considerar como un problema ambiental de la electricidad, ya que causan la muerte de humanos y animales. Son más los daños por los efectos indirectos de la electricidad (incendio, asfixia, caídas) que por el choque directo. En los inicios de la era eléctrica, en 1900, había mucha sensibilidad popular al respecto; hoy estamos más endurecidos.
EFECTOS BIOLÓGICOS DE LOS CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS
El campo eléctrico que admite la Organización Mundial de la Salud,
de 5 kV/m, en campos de frecuencia menor de 300 Hz. Hasta la misma frecuencia, el límite de inducción magnética que recomienda ese organismo es de 100 microtesla, unas cinco veces la del campo terrestre.
Para frecuencias mayores, el límite es de 5 miliwatt por centímetro cuadrado. (En frecuencias altas hay propagación de ondas, cuyos campos eléctrico y magnético máximos se vinculan por la relación E/B = c, donde c es la velocidad de la luz en el vacío. Por eso se da un único parámetro, en vez uno eléctrico y
otro magnético.)
Tanto las instalaciones de transmisión de energía, como los transformadores, transmisores, y todo artefacto eléctrico (eso incluye los teléfonos celulares) emiten radiaciones y campos que son inferiores a los límites higiénicos mencionados. Sin embargo, se oyen voces de alarma al respecto, y hay organizaciones que se oponen a los transformadores a la vis.ta, a las torres de comunicaciones, y a las líneas aéreas de transporte de energía. (Evito juzgar las protestas ecologistas; sólo ofrezco datos y conceptos científicos y técnicos –o los medios paraobtenerlos– para que cada uno, y cada una, adopte libremente su posición de conciencia.)
Efectos ambientales de la quema de combustibles fósiles
La figura revela el llamado período cálido medieval, en el año 1000, y la pequeña edad de hielo,
seis siglos después. En los últimos dos mil años, la temperatura varió medio grado arriba y abajo
del promedio. Pero si sólo se consideran los últimos cinco siglos, se aprecia un aumento grande.
Hay registros de temperatura desde la invención del termómetro, en el siglo
XVIII. Para saber cuál era la temperatura antes, se recurre a testimonios de efectos cualitativos, y más objetivamente, al estudio de los anillos de los árboles (Craig Loehle no confía en los anillos de los árboles, porque su grosor depende tanto de la temperatura, como de la radiación solar y las lluvias. Las estimaciones de ese investigador se basan en las propiedades químicas de los sedimentos) y las características químicas de los sedimentos en las cuencas.
Algunos investigadores opinan que el calentamiento global que vivimos ya ha ocurrido antes, muchas veces, y que la generación de electricidad y el uso de automóviles son relativamente inocentes en relación con ese fenómeno. Otros estudiosos –la gran mayoría– consideran que estamos frente a un fenómeno grave y nuevo, coincidente con la era industrial, y causado por la actividad humana, la cual debe cambiar, bajo la autoridad de los gobiernos y el apoyo de empresas y organizaciones, para reducir los efectos negativos que ya sufrimos.
Nivel de dióxido de carbono en la atmósfera. A partir de la Revolución Industrial del siglo XVIII,
se registra un aumento del cuarenta por ciento.
Mecanismo del efecto invernadero. La atmósfera es muy transparente a casi toda la radiación solar, llamada de onda corta; la mitad de ella visible. Cuando el Sol incide sobre el suelo, lo calienta, y la Tierra emite una radiación de onda larga, que no atraviesa la atmósfera, la que absorbe esa energía, y aumenta su temperatura.
Economía de energía eléctrica; prácticas aconsejables
Aparte de las decisiones de gobierno y del trabajo de empresas y organizaciones, los especialistas en cambios atmosféricos hacen las siguientes recomendaciones para las acciones individuales voluntarias, que podrían evitar indeseables medidas económicas disuasivas, como podrían ser los impuestos a los viajes en avión, la
prohibición de circulación de coches con una sola persona a bordo, o los aumentos en electricidad y combustibles.
• Cambiar las lámparas incandescentes por fluorescentes compactas, más conocidas
como lámparas de bajo consumo.
• Ajustar el termostato del aire acondicionado a una temperatura no muy extrema:
24 grados en verano, y 18 en invierno.
• Moderar el uso del agua caliente, y cerrarla mientras lavamos los platos, o nos
desvestimos para el baño.
• Secar la ropa al aire libre, si tenemos lugar, en vez usar el secado eléctrico.
• Comprar productos de papel reciclado, cuya fabricación demanda menos de la mitad de la energía que requiere el papel nuevo. E imprimir sólo lo necesario.
• Consumir, si hay, alimentos frescos. El envasado y el congelado son energéticamente costosos.
• Apagar los aparatos eléctricos que no se estén usando, especialmente estufas, planchas, luces intensas y televisores de tubos de rayos catódicos. En vez de dejar una luz siempre encendida de noche, ponerle un sensor pasivo infrarrojo, que la encienda sólo si alguien se acerca.
• Viajar en transporte público; preferir los coches de menor consumo. Compartir el viaje; ofrecerse a acercar a alguien. Manejar sin aceleradas ni frenadas evitables, y evitar los embotellamientos.
• Moderar los vuelos. La mitad del valor del pasaje se quema en las turbinas.
• Plantar árboles. Reponer los que derriban las tormentas. Desalentar la ocupación de plazas y espacios verdes con puestos de comercio, por ejemplo, no comprar nada ahí, o votar autoridades que les brinden espacios adecuados a los artesanos.
• Comprar artefactos que consuman poco, aunque sean más caros. Alentar el desarrollo de productos de bajo consumo.
• Se discute si la basura se debe quemar o enterrar, porque en ambos casos produce gases invernadero; dióxido de carbono en el primero, y metano en el segundo. Todo lo que podemos hacer es tratar de producir menos residuos.
Riesgos y necesidades de la electrodependencia
El ansia de la indispensable libertad hace que deploremos todo tipo de dependencia,
entre ellas la tecnológica. Pero tampoco deseamos una vida salvaje e incómoda, con hambre, enfermedades y muertes en el parto. Tratamos entonces de reducir los riesgos de falta de energía, por ejemplo con dobles líneas de alta tensión, conexiones de doble alimentación, y en anillo, para la distribución de energía, y con dos grupos electrógenos de emergencia para cada hospital o lugar crítico de salud y de vida. La figura muestra un esquema típico de distribución Llegan dos líneas de alta tensión, (lorenhey para Taringa!) que alimentan un par de transformadores. Dos conjuntos de interruptores distribuyen la energía entre las ciudades. Cuando falla una línea, o un transformador, se los desconecta, y se alimenta todo desde la otra rama, hasta que arreglen el desperfecto. Hay sistemas de doble juego de barras horizontales, por si la falla ocurriera en el propio tablero de distribución, el cual se construye de modo que un percance en una parte, no propague el daño a otras.
Salubridad
Aparte de lo dicho en relación con la emisión de gases invernadero, los aceites
contaminantes y los mínimos campos electromagnéticos, mencionaré a continuación otras cuestiones
vinculadas con la salubridad, la energía eléctrica, su producción y sus usos.
ADITIVOS DE RETARDO DE LLAMA
En la prevención de los daños por incendio, hay una oposición entre la reducción del riesgo de quemadura y la reducción del riesgo de intoxicación. En la tragedia de República de Cromagnon en el barrio de Once en Buenos Aires, a fines de 2004, nadie resultó gravemente quemado; pero sí murieron casi doscientas personas por intoxicación con los gases venenosos que despidieron los plásticos a los que se les añaden sales de bromo y otras sustancias que reducen la velocidad de propagación de la llama en caso de incendio; los mismos que se usan en la envoltura aislante de los conductores eléctricos. En ciudades de países industrializados, pero con muchas construcciones de madera y materiales combustibles, se prefiere el humo venenoso al fuego vivo. Quizás en las ciudades argentinas, en las que se emplea más el ladrillo, convenga, a la inversa, reducir las exigencias de incombustibilidad de los materiales eléctricos aislantes.
RUIDO
Los reactores, reactancias o balastos de los tubos fluorescentes grandes, o de las lámparas de mercurio, tienen una bobina con núcleo de hierro laminado que sirve para regular la corriente. (Si no estuviera el balasto, la corriente crecería hasta la destrucción de la lámpara, o hasta que actúe alguna protección, porque los gases son CTN (de coeficiente de temperatura negativo, en inglés NTC), materiales cuya resistencia disminuye al aumentar la temperatura. A la inversa, los metales sólidos aumentan su resistencia eléctrica cuando se calientan
(balasto significa carga, o contrapeso)). Cuando las chapas del núcleo se aflojan, vibran y generan un ruido molesto e insalubre. Los artefactos de arranque electrónico suelen tener núcleos de ferrita, en los que el material magnético no está dividido en láminas separadas, sino en forma de polvo disperso en cerámica maciza
y aislante; entonces no hacen ruido, aunque se aflojen sus partes. (Los núcleos magnéticos de transformadores, balastos y motores suelen estar laminados, o ser de ferritas, porque si fueran enterizos de hierro, la inducción alterna generaría en el metal fuerzas electromotrices que harían circular corrientes en remolino (eddy currents), con recalentamiento del material y pérdidas de energía.)
MERCURIO EN LAS PILAS DE BOTON
La energia que suministra una pila es insignificante frente a la que se obtiene de la red por el mismo costo. Una pila boton de 2 volt y 200 mA.h puede, en teoria, suministrar doscientos miliampere durante una hora. Eso equivale a 1 x 0,2 A x 2 V = 0,4 W.h, o 0,0004 kW.h. El precio de esa energia, si se la toma de la red, es de 600 microcentavos, o seis micropesos. La pila vale un peso (por decir algo), quince mil veces mas de lo que brinda. Sin embargo, las usamos igualmente, porque no podemos llevar un reloj pulsera o una calculadora siempre enchufados en un tomacorriente. El alto costo de la energia de las pilas se justifica por el servicio especial que brindan. El problema con ellas es que, cuando se las desecha, afectan la salubridad del medio ambiente, porque contienen mercurio, un elemento químico pesado, cuyas sales son muy tóxicas y producen enfermedades nerviosas y renales. En nuestro país hubo un caso de intoxicación grave con pañales de tela desinfectados con sales de mercurio. Medicamentos a base de mertiolato o mercurocromo o timerosal (C9H9HgNaO2S) cambiaron de fórmula y ya no usan mercurio. en nuestro país algunos municipios ya se ocupan de recoger las pilas gastadas, para asegurarles un destino alejado del agua que bebemos. En la actualidad y en nuestro país, la mayor emisión de mercurio al ambiente proviene de la incineración de residuos hospitalarios.
MERCURIO EN LAS LÁMPARAS FLUORESCENTES
Por una parte, el uso de lámparas fluorescentes compactas ahorra energía; eso hace que se quemen menos combustibles, se emitan menos gases invernadero, y se contribuya a disminuir la gravedad del cambio climático. Pero por otro lado, esas lámparas contienen mercurio, perjudicial para el medio ambiente, cuando llega al agua subterránea después de tirar a la basura esas lámparas, cuando ya no sirven.
En nuestro país, sólo unos pocos municipios tienen en marcha un sistema de recolección diferenciada de esa clase de residuos. Hay quienes, por eso, se oponen a las campañas de reducción de consumo basadas en el reemplazo de lámparas incandescentes por fluorescentes.
Energía limpia de fusión
Todavía está en fase experimental, con resultados prometedores, la obtención de energía eléctrica en centrales nucleares de fusión. En esas instalaciones se unen entre sí núcleos de deuterio, para formar núcleos de helio. El deuterio es una variedad del hidrógeno, que en vez tener un protón y un electrón, como el hidrógeno ordinario, tiene además un neutrón. Ese isótopo (Isótopo, en griego, significa en el mismo lugar. Los elementos químicos cuyos núcleos tienen igual cantidad de protones, y sólo difieren en la de neutrones, se consideran el mismo elemento químico, y ocupan la misma casilla en la tabla periódica de los elementos) del hidrógeno, está presente en el agua común, en una proporción del 0,014%. De cada siete mil átomos de hidrógeno, uno es de deuterio.
La reacción de fusión para obtener energía útil también es factible con tritio, un isótopo del hidrógeno con dos neutrones, además del protón.
La masa de un átomo de helio es un poco menor que la masa de dos átomos de deuterio. En unidades u de masa atómica (Una unidad de masa atomica es la duodecima parte de la masa de un atomo de carbono 12, y vale 1 u = 1,660 737 86 x 10e-27 kg.):
Átomo de deuterio: 2, 014102 u; el doble: 4, 028204 u
Átomo de helio: 4, 002603 u
Diferencia: 0,25501 u (más del 0,5%)
De cada 18 kilos de agua, dos son de hidrógeno, en cada uno de los cuales hay 0,00014 kg de deuterio. El medio por ciento de eso es 0,0000014 kg de materia, que convertida en energía con la célebre fórmula de Einstein E=mc², resulta de más de 10e11 joule, o watt segundo, que equivalen a 35.000 kilowatt
hora, suficientes para alimentar una casa mediana durante setenta bimestres, u once años. Y sólo con un balde de agua de la canilla.
Los residuos de esa reacción nuclear son inocuos, y se pueden ventilar a la atmósfera sin prevenciones. Pero para acercar suficientemente dos núcleos de deuterio, en contra de la formidable fuerza de repulsión eléctrica, que podríamos sentir en los dedos, hay que arrojar los núcleos unos contra otros con suficiente velocidad, y para eso hay que calentar un gas a cien millones de grados.
UN POSIBLE GENERADOR DE PLASMA
un plasma es un gas totalmente ionizado, lo que ocurre (entre otros casos), cuando se encuentra a una elevada temperatura. En esas condiciones, conduce bien la electricidad, porque está compuesto de iones libres de ambas polaridades, que reciben fuerzas de los campos eléctricos presentes.
En el reactor de cámara toroidal el plasma se encuentra en la circunferencia central del toro, donde están las flechas interiores en la imagen de arriba de la figura. Hay una bobina primaria, marcada en azul, arrollada alrededor de un núcleo paramagnético. El anillo de plasma conductor funciona como un secundario de una sola espira en cortocircuito, que se calienta para el arranque cuando se alimenta la bobina primaria con tensión alterna de alta frecuencia.
En anillo rojo (la imagen del medio) representa una de muchas bobinas alrededor del toro, que en conjunto generan una inducción en la dirección del hilo de plasma. Y así como las partículas cargadas que vienen del Sol siguen las líneas del campo magnético terrestre, la inducción de las bobinas alrededor del toro ayudan a mantener el hilo de plasma bien delgado, y alejado de las paredes, para que el plasma no se enfríe, y las paredes no se quemen. (Las flechas negras en la iamgen de abajo indican el sentido de circulación de la corriente en los anillos rojos.)
Los cables paralelos por los que circula corriente, se atraen. Por la misma razón, el hilo de plasma tiende a mantenerse unido por ese efecto de encogimiento radial. Cuando el plasma alcanza unos cien millones de grados, comienzan las reacciones de fusión, y genera energía propia que ya no viene de afuera.
Esa condición ya se alcanzó experimentalmente durante tiempos muy breves, desde hace décadas.
El calor generado en la reacción puede calentar un fluido de intercambio, para hervir agua y generar vapor que aprovechen turbinas, pero se investiga también la posibilidad de extraer directamente la energía eléctrica del propio reactor, por medios electromagnéticos y sin turbinas, si se consigue la adecuada oscilación de una
corriente en el plasma.
Hay decenas de países, cada uno con varios reactores de fusión en marcha, que procuran avanzar en el desarrollo de prototipos que funcionen de manera estable, y no por breves períodos experimentales. Se calcula que en 2020 estaría resuelta esa etapa, e iniciada la de obtención de un reactor de utilidad industrial.
Resumiré varias preocupaciones de raíz ambiental –muchas de ellas fundadas, otras no– asociadas con la producción y el uso de la electricidad.
RECALENTAMIENTO PLANETARIO
La mayor parte de la energía eléctrica producida en el mundo proviene de la quema de carbón, gas y petróleo, de la que resulta dióxido de carbono, gas que refuerza el efecto invernadero normal de la atmósfera.
Principales yacimientos de carbón. Los Estados Unidos, con el 5% de la población mundial, emiten el 25% del dióxido de carbono que produce el mundo.
AGRESIÓN DEL PAISAJE
Los cables subterráneos son muy caros, entonces abundan los antiestéticos y peligrosos tendidos de cables a la vista. (A veces chocan con los cables helicópteros, avionetas, planeadores y aladeltas.)
Los cables exteriores dañan doblemente el ambiente; por una parte empeoran el paisaje; por otra, cuando los voltea una tormenta, son fuentes de riesgo de electrocución.
USO DE ACEITES VENENOSOS
Algunas variedades de aceites aislantes podrían perjudicar la salud si llegasen a las aguas subterráneas, lo que ocurre cuando los transformadores que los usan tienen fugas. En nuestro país, ese líquido se terminó de retirar de servicio en 2006. La ley 25.670 establece que todo aparato que lo haya contenido debe tener un cartel que
lo indique. En el ambiente técnico es frecuente usar expresiones inglesas; en la foto, NO PCB significa, en
nuestro idioma, SIN PCB. (Los PCB son 209 sustancias químicas de la familia del policlorobifenilo, cuya fórmula es C12 H(10-n) Cln, donde n varía entre 1 y 10. Supuestamente, ese aceite no debería tomar contacto con el exterior; pero los recipientes pierden a veces, como lo delatan las manchas oscuras de polvo adherido, que se ven en algunos transformadores suburbanos. En las ciudades, los transformadores están en cámaras cerradas, algunas subterráneas. (El acrónimo PCB significa, también, printed circuit board, plaqueta de circuito impreso; eso dio origen a confusiones en trámites de importación.)
INTERFERENCIA
Las líneas en mal estado, sucias, con cables deshilachados o aisladores rotos, ionizan el aire cercano, y generan ondas que interfieren las comunicaciones.
Efecto corona, causante de interferencias, en un aislador defectuoso. El fenómeno es casi invisible; la foto se tomó de noche, en pose, y durante un minuto. El campo eléctrico de radiointerferencia tiene un nivel máximo permitido, que se mide en microvolt por metro, con un receptor.
RIESGO DE CONTAMINACIÓN RADIACTIVA
Si bien las centrales nucleares son hoy las más limpias y las menos agresivas del ambiente, la población las ve con gran reserva, sobre todo después de varios accidentes en los que se dispersaron venenos
radiactivos. También se denuncian supuestos daños causados por la mera presencia de las centrales nucleares. La cultura hostil hacia esa forma de generación aparece en sátiras y dibujos animados de países que queman mucho carbón, o donde se teme que los residuos de la industria nuclear se empleen en la fabricación de armas en su contra.
Lo que sale de las torres de enfriamiento es vapor de agua. En ningún momento los residuos se mezclan con el ambiente; son debidamente tratados y resguardados. Los grandes productores de petróleo y carbón han demonizado de tal modo a este tipo de generación que es imposible mencionarla sin generar controversia. A pesar de todo, es una de las formas de generación menos agresiva con el ambiente, la más económica y una de las más limpias
A pesar de lo que vemos en Los Simpsosns, no es tan sencillo trabajar en una planta nuclear, las mismas exigen un alto grado de preparación hasta en el más prescindible de los técnicos.
ACCIDENTES ELÉCTRICOS
Estos percances se deben considerar como un problema ambiental de la electricidad, ya que causan la muerte de humanos y animales. Son más los daños por los efectos indirectos de la electricidad (incendio, asfixia, caídas) que por el choque directo. En los inicios de la era eléctrica, en 1900, había mucha sensibilidad popular al respecto; hoy estamos más endurecidos.
EFECTOS BIOLÓGICOS DE LOS CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS
El campo eléctrico que admite la Organización Mundial de la Salud,
de 5 kV/m, en campos de frecuencia menor de 300 Hz. Hasta la misma frecuencia, el límite de inducción magnética que recomienda ese organismo es de 100 microtesla, unas cinco veces la del campo terrestre.
Para frecuencias mayores, el límite es de 5 miliwatt por centímetro cuadrado. (En frecuencias altas hay propagación de ondas, cuyos campos eléctrico y magnético máximos se vinculan por la relación E/B = c, donde c es la velocidad de la luz en el vacío. Por eso se da un único parámetro, en vez uno eléctrico y
otro magnético.)
Tanto las instalaciones de transmisión de energía, como los transformadores, transmisores, y todo artefacto eléctrico (eso incluye los teléfonos celulares) emiten radiaciones y campos que son inferiores a los límites higiénicos mencionados. Sin embargo, se oyen voces de alarma al respecto, y hay organizaciones que se oponen a los transformadores a la vis.ta, a las torres de comunicaciones, y a las líneas aéreas de transporte de energía. (Evito juzgar las protestas ecologistas; sólo ofrezco datos y conceptos científicos y técnicos –o los medios paraobtenerlos– para que cada uno, y cada una, adopte libremente su posición de conciencia.)
Efectos ambientales de la quema de combustibles fósiles
La figura revela el llamado período cálido medieval, en el año 1000, y la pequeña edad de hielo,
seis siglos después. En los últimos dos mil años, la temperatura varió medio grado arriba y abajo
del promedio. Pero si sólo se consideran los últimos cinco siglos, se aprecia un aumento grande.
Hay registros de temperatura desde la invención del termómetro, en el siglo
XVIII. Para saber cuál era la temperatura antes, se recurre a testimonios de efectos cualitativos, y más objetivamente, al estudio de los anillos de los árboles (Craig Loehle no confía en los anillos de los árboles, porque su grosor depende tanto de la temperatura, como de la radiación solar y las lluvias. Las estimaciones de ese investigador se basan en las propiedades químicas de los sedimentos) y las características químicas de los sedimentos en las cuencas.
Algunos investigadores opinan que el calentamiento global que vivimos ya ha ocurrido antes, muchas veces, y que la generación de electricidad y el uso de automóviles son relativamente inocentes en relación con ese fenómeno. Otros estudiosos –la gran mayoría– consideran que estamos frente a un fenómeno grave y nuevo, coincidente con la era industrial, y causado por la actividad humana, la cual debe cambiar, bajo la autoridad de los gobiernos y el apoyo de empresas y organizaciones, para reducir los efectos negativos que ya sufrimos.
Nivel de dióxido de carbono en la atmósfera. A partir de la Revolución Industrial del siglo XVIII,
se registra un aumento del cuarenta por ciento.
Mecanismo del efecto invernadero. La atmósfera es muy transparente a casi toda la radiación solar, llamada de onda corta; la mitad de ella visible. Cuando el Sol incide sobre el suelo, lo calienta, y la Tierra emite una radiación de onda larga, que no atraviesa la atmósfera, la que absorbe esa energía, y aumenta su temperatura.
Economía de energía eléctrica; prácticas aconsejables
Aparte de las decisiones de gobierno y del trabajo de empresas y organizaciones, los especialistas en cambios atmosféricos hacen las siguientes recomendaciones para las acciones individuales voluntarias, que podrían evitar indeseables medidas económicas disuasivas, como podrían ser los impuestos a los viajes en avión, la
prohibición de circulación de coches con una sola persona a bordo, o los aumentos en electricidad y combustibles.
• Cambiar las lámparas incandescentes por fluorescentes compactas, más conocidas
como lámparas de bajo consumo.
• Ajustar el termostato del aire acondicionado a una temperatura no muy extrema:
24 grados en verano, y 18 en invierno.
• Moderar el uso del agua caliente, y cerrarla mientras lavamos los platos, o nos
desvestimos para el baño.
• Secar la ropa al aire libre, si tenemos lugar, en vez usar el secado eléctrico.
• Comprar productos de papel reciclado, cuya fabricación demanda menos de la mitad de la energía que requiere el papel nuevo. E imprimir sólo lo necesario.
• Consumir, si hay, alimentos frescos. El envasado y el congelado son energéticamente costosos.
• Apagar los aparatos eléctricos que no se estén usando, especialmente estufas, planchas, luces intensas y televisores de tubos de rayos catódicos. En vez de dejar una luz siempre encendida de noche, ponerle un sensor pasivo infrarrojo, que la encienda sólo si alguien se acerca.
• Viajar en transporte público; preferir los coches de menor consumo. Compartir el viaje; ofrecerse a acercar a alguien. Manejar sin aceleradas ni frenadas evitables, y evitar los embotellamientos.
• Moderar los vuelos. La mitad del valor del pasaje se quema en las turbinas.
• Plantar árboles. Reponer los que derriban las tormentas. Desalentar la ocupación de plazas y espacios verdes con puestos de comercio, por ejemplo, no comprar nada ahí, o votar autoridades que les brinden espacios adecuados a los artesanos.
• Comprar artefactos que consuman poco, aunque sean más caros. Alentar el desarrollo de productos de bajo consumo.
• Se discute si la basura se debe quemar o enterrar, porque en ambos casos produce gases invernadero; dióxido de carbono en el primero, y metano en el segundo. Todo lo que podemos hacer es tratar de producir menos residuos.
Riesgos y necesidades de la electrodependencia
El ansia de la indispensable libertad hace que deploremos todo tipo de dependencia,
entre ellas la tecnológica. Pero tampoco deseamos una vida salvaje e incómoda, con hambre, enfermedades y muertes en el parto. Tratamos entonces de reducir los riesgos de falta de energía, por ejemplo con dobles líneas de alta tensión, conexiones de doble alimentación, y en anillo, para la distribución de energía, y con dos grupos electrógenos de emergencia para cada hospital o lugar crítico de salud y de vida. La figura muestra un esquema típico de distribución Llegan dos líneas de alta tensión, (lorenhey para Taringa!) que alimentan un par de transformadores. Dos conjuntos de interruptores distribuyen la energía entre las ciudades. Cuando falla una línea, o un transformador, se los desconecta, y se alimenta todo desde la otra rama, hasta que arreglen el desperfecto. Hay sistemas de doble juego de barras horizontales, por si la falla ocurriera en el propio tablero de distribución, el cual se construye de modo que un percance en una parte, no propague el daño a otras.
Salubridad
Aparte de lo dicho en relación con la emisión de gases invernadero, los aceites
contaminantes y los mínimos campos electromagnéticos, mencionaré a continuación otras cuestiones
vinculadas con la salubridad, la energía eléctrica, su producción y sus usos.
ADITIVOS DE RETARDO DE LLAMA
En la prevención de los daños por incendio, hay una oposición entre la reducción del riesgo de quemadura y la reducción del riesgo de intoxicación. En la tragedia de República de Cromagnon en el barrio de Once en Buenos Aires, a fines de 2004, nadie resultó gravemente quemado; pero sí murieron casi doscientas personas por intoxicación con los gases venenosos que despidieron los plásticos a los que se les añaden sales de bromo y otras sustancias que reducen la velocidad de propagación de la llama en caso de incendio; los mismos que se usan en la envoltura aislante de los conductores eléctricos. En ciudades de países industrializados, pero con muchas construcciones de madera y materiales combustibles, se prefiere el humo venenoso al fuego vivo. Quizás en las ciudades argentinas, en las que se emplea más el ladrillo, convenga, a la inversa, reducir las exigencias de incombustibilidad de los materiales eléctricos aislantes.
RUIDO
Los reactores, reactancias o balastos de los tubos fluorescentes grandes, o de las lámparas de mercurio, tienen una bobina con núcleo de hierro laminado que sirve para regular la corriente. (Si no estuviera el balasto, la corriente crecería hasta la destrucción de la lámpara, o hasta que actúe alguna protección, porque los gases son CTN (de coeficiente de temperatura negativo, en inglés NTC), materiales cuya resistencia disminuye al aumentar la temperatura. A la inversa, los metales sólidos aumentan su resistencia eléctrica cuando se calientan
(balasto significa carga, o contrapeso)). Cuando las chapas del núcleo se aflojan, vibran y generan un ruido molesto e insalubre. Los artefactos de arranque electrónico suelen tener núcleos de ferrita, en los que el material magnético no está dividido en láminas separadas, sino en forma de polvo disperso en cerámica maciza
y aislante; entonces no hacen ruido, aunque se aflojen sus partes. (Los núcleos magnéticos de transformadores, balastos y motores suelen estar laminados, o ser de ferritas, porque si fueran enterizos de hierro, la inducción alterna generaría en el metal fuerzas electromotrices que harían circular corrientes en remolino (eddy currents), con recalentamiento del material y pérdidas de energía.)
MERCURIO EN LAS PILAS DE BOTON
La energia que suministra una pila es insignificante frente a la que se obtiene de la red por el mismo costo. Una pila boton de 2 volt y 200 mA.h puede, en teoria, suministrar doscientos miliampere durante una hora. Eso equivale a 1 x 0,2 A x 2 V = 0,4 W.h, o 0,0004 kW.h. El precio de esa energia, si se la toma de la red, es de 600 microcentavos, o seis micropesos. La pila vale un peso (por decir algo), quince mil veces mas de lo que brinda. Sin embargo, las usamos igualmente, porque no podemos llevar un reloj pulsera o una calculadora siempre enchufados en un tomacorriente. El alto costo de la energia de las pilas se justifica por el servicio especial que brindan. El problema con ellas es que, cuando se las desecha, afectan la salubridad del medio ambiente, porque contienen mercurio, un elemento químico pesado, cuyas sales son muy tóxicas y producen enfermedades nerviosas y renales. En nuestro país hubo un caso de intoxicación grave con pañales de tela desinfectados con sales de mercurio. Medicamentos a base de mertiolato o mercurocromo o timerosal (C9H9HgNaO2S) cambiaron de fórmula y ya no usan mercurio. en nuestro país algunos municipios ya se ocupan de recoger las pilas gastadas, para asegurarles un destino alejado del agua que bebemos. En la actualidad y en nuestro país, la mayor emisión de mercurio al ambiente proviene de la incineración de residuos hospitalarios.
MERCURIO EN LAS LÁMPARAS FLUORESCENTES
Por una parte, el uso de lámparas fluorescentes compactas ahorra energía; eso hace que se quemen menos combustibles, se emitan menos gases invernadero, y se contribuya a disminuir la gravedad del cambio climático. Pero por otro lado, esas lámparas contienen mercurio, perjudicial para el medio ambiente, cuando llega al agua subterránea después de tirar a la basura esas lámparas, cuando ya no sirven.
En nuestro país, sólo unos pocos municipios tienen en marcha un sistema de recolección diferenciada de esa clase de residuos. Hay quienes, por eso, se oponen a las campañas de reducción de consumo basadas en el reemplazo de lámparas incandescentes por fluorescentes.
Energía limpia de fusión
Todavía está en fase experimental, con resultados prometedores, la obtención de energía eléctrica en centrales nucleares de fusión. En esas instalaciones se unen entre sí núcleos de deuterio, para formar núcleos de helio. El deuterio es una variedad del hidrógeno, que en vez tener un protón y un electrón, como el hidrógeno ordinario, tiene además un neutrón. Ese isótopo (Isótopo, en griego, significa en el mismo lugar. Los elementos químicos cuyos núcleos tienen igual cantidad de protones, y sólo difieren en la de neutrones, se consideran el mismo elemento químico, y ocupan la misma casilla en la tabla periódica de los elementos) del hidrógeno, está presente en el agua común, en una proporción del 0,014%. De cada siete mil átomos de hidrógeno, uno es de deuterio.
La reacción de fusión para obtener energía útil también es factible con tritio, un isótopo del hidrógeno con dos neutrones, además del protón.
La masa de un átomo de helio es un poco menor que la masa de dos átomos de deuterio. En unidades u de masa atómica (Una unidad de masa atomica es la duodecima parte de la masa de un atomo de carbono 12, y vale 1 u = 1,660 737 86 x 10e-27 kg.):
Átomo de deuterio: 2, 014102 u; el doble: 4, 028204 u
Átomo de helio: 4, 002603 u
Diferencia: 0,25501 u (más del 0,5%)
De cada 18 kilos de agua, dos son de hidrógeno, en cada uno de los cuales hay 0,00014 kg de deuterio. El medio por ciento de eso es 0,0000014 kg de materia, que convertida en energía con la célebre fórmula de Einstein E=mc², resulta de más de 10e11 joule, o watt segundo, que equivalen a 35.000 kilowatt
hora, suficientes para alimentar una casa mediana durante setenta bimestres, u once años. Y sólo con un balde de agua de la canilla.
Los residuos de esa reacción nuclear son inocuos, y se pueden ventilar a la atmósfera sin prevenciones. Pero para acercar suficientemente dos núcleos de deuterio, en contra de la formidable fuerza de repulsión eléctrica, que podríamos sentir en los dedos, hay que arrojar los núcleos unos contra otros con suficiente velocidad, y para eso hay que calentar un gas a cien millones de grados.
UN POSIBLE GENERADOR DE PLASMA
un plasma es un gas totalmente ionizado, lo que ocurre (entre otros casos), cuando se encuentra a una elevada temperatura. En esas condiciones, conduce bien la electricidad, porque está compuesto de iones libres de ambas polaridades, que reciben fuerzas de los campos eléctricos presentes.
En el reactor de cámara toroidal el plasma se encuentra en la circunferencia central del toro, donde están las flechas interiores en la imagen de arriba de la figura. Hay una bobina primaria, marcada en azul, arrollada alrededor de un núcleo paramagnético. El anillo de plasma conductor funciona como un secundario de una sola espira en cortocircuito, que se calienta para el arranque cuando se alimenta la bobina primaria con tensión alterna de alta frecuencia.
En anillo rojo (la imagen del medio) representa una de muchas bobinas alrededor del toro, que en conjunto generan una inducción en la dirección del hilo de plasma. Y así como las partículas cargadas que vienen del Sol siguen las líneas del campo magnético terrestre, la inducción de las bobinas alrededor del toro ayudan a mantener el hilo de plasma bien delgado, y alejado de las paredes, para que el plasma no se enfríe, y las paredes no se quemen. (Las flechas negras en la iamgen de abajo indican el sentido de circulación de la corriente en los anillos rojos.)
Los cables paralelos por los que circula corriente, se atraen. Por la misma razón, el hilo de plasma tiende a mantenerse unido por ese efecto de encogimiento radial. Cuando el plasma alcanza unos cien millones de grados, comienzan las reacciones de fusión, y genera energía propia que ya no viene de afuera.
Esa condición ya se alcanzó experimentalmente durante tiempos muy breves, desde hace décadas.
El calor generado en la reacción puede calentar un fluido de intercambio, para hervir agua y generar vapor que aprovechen turbinas, pero se investiga también la posibilidad de extraer directamente la energía eléctrica del propio reactor, por medios electromagnéticos y sin turbinas, si se consigue la adecuada oscilación de una
corriente en el plasma.
Hay decenas de países, cada uno con varios reactores de fusión en marcha, que procuran avanzar en el desarrollo de prototipos que funcionen de manera estable, y no por breves períodos experimentales. Se calcula que en 2020 estaría resuelta esa etapa, e iniciada la de obtención de un reactor de utilidad industrial.