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El volcán que puede detener el colapso de la Ciudad de México

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La zona metropolitana de la Ciudad de México consume 50,000 litros de agua por segundo y se hunde 2.5 centímetros al mes. Un ingeniero mexicano quiere utilizar la energía debajo del volcán Popocatépetl para salvar a la ciudad del colapso por la extracción de agua. Éste podría ser el proyecto pionero en el uso de energía geotérmica en el país. 

Este texto se publicó originalmente el 4 de septiembre.

En 1980, Manuel Frías se encontraba en la Unión Soviética cuando informó a los ingenieros militares del Partido Comunista que su nueva presa hidroeléctrica tenía un error: olvidaron que era una zona sísmica con posibles deslaves. El entonces delegado de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) señaló este riesgo en los planos. La respuesta de los militares fue de silencio total. Su traductor temía lo peor; el mejor escenario era una prisión en Siberia.

Antes de llegar al aeropuerto, agentes del gobierno le pidieron que los acompañara. Entonces, el Ministerio de Energía le entregó un reconocimiento por su diagnóstico, que salvaría vidas, energía y dinero para el bloque soviético.

Hoy, este ingeniero industrial egresado del Instituto Politécnico Nacional (IPN) quiere corregir otro problema hidráulico: el hundimiento de la Ciudad de México, pues la extracción de agua subterránea ha puesto en jaque a la zona metropolitana. ¿Cómo piensa resolverlo? Con ayuda del volcán Popocatépetl.

Popocatepetl
Popocatepetl

No, no se trata de un cuento de ciencia ficción. Con el potencial de energía geotérmica del volcán —es decir, el calor interno a través del vapor—, Frías quiere salvar al valle de México de su colapso. Los primeros síntomas ya son evidentes:  socavones y grietas en múltiples puntos de la ciudad, así como los cortes constantes del sistema de abastecimiento de agua.

La Energía geotérmica es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El término “geotérmico” viene del griego geo (Tierra), y thermos (calor); literalmente “calor de la Tierra”. Este calor interno calienta hasta las capas de agua más profundas: al ascender, el agua caliente o el vapor producen manifestaciones, como los géiseres o las fuentes termales, utilizadas para calefacción desde la época de los romanos. Hoy en día, los progresos en los métodos de perforación y bombeo permiten explotar la energía geotérmica en numerosos lugares del mundo.

LAS NECESIDADES DE AGUA DE LA CIUDAD DE MÉXICO

En primer lugar, la necesidad de agua en la ciudad es gigantesca. Para abastecer a los 20 millones de habitantes en la zona metropolitana se extraen 50,000 litros por segundo del manto acuífero.

HUNDIMIENTO DE LA CIUDAD DE MÉXICO

Hundimiento_Santa_Fe-1
Hundimiento_Santa_Fe-1

La consecuencia de esta extracción subterránea es que la ciudad se hunde 2.5 centímetros mensuales, según datos la Agencia Espacial Europea (ESA), presentados en diciembre de 2014.

Imagen: Agencia Espacial Europea (ESA).En rojo, el hundimiento mensual de la Ciudad de México.

Hundimiento de la Ciudad de Mexico
Hundimiento de la Ciudad de Mexico

LOS PROBLEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA A LA CIUDAD DE MÉXICO

Frías no sólo está consciente de la vigencia del problema; también sabe que empeorará frente a los proyectos de infraestructura de la ciudad. Con el Nuevo Aeropuerto Internacional de México, la necesidad de agua será enorme: esta obra atenderá a más de 50 millones de pasajeros al año.

Incluso, Frías asegura que los problemas estructurales de la Línea 12 del Metro están íntimamente vinculados al consumo de agua de los habitantes de la ciudad.

“No es que esté mal diseñada o sean los rieles; el problema está abajo. Esa zona del oriente, de Mixcoac a Tláhuac, se hunde un milímetro diario. Y luego, el tren va elevado.  Por ello, con la extracción, toda la infraestructura se deforma”, dice Frías en entrevista.

DOS PROYECTOS PARA EL PLAN DE RESCATE

Para detener el hundimiento de la ciudad, su plan de rescate consiste en dos proyectos que van de la mano. El primero comienza con la construcción de la presa Amacuzac-Valle de México (ChAVM) en el río Chuazingo, con cuatro plantas de bombeo que enviarían el líquido vital a la ciudad en un acueducto de más de 100 kilómetros.

erupcion del Popocatepetl y nubes
erupcion del Popocatepetl y nubes

Las condiciones climáticas de lluvia constante de la zona, que se genera por el vapor del volcán, permitirían que se recargue la cuenca de la presa. De esta forma, en lugar de extraer agua del manto de la ciudad, Frías propone transportarla desde la presa y terminar con el ciclo de extracción subterránea, que no cuenta con el tiempo para reponerse.

Pero las plantas requieren una cantidad de energía eléctrica de proporciones industriales. Ahí inicia la segunda etapa del plan: el Proyecto Geotérmico Popocatépetl (PGT) México-Puebla.

Cholula Puebla Iglesia Virgen de los Remedios y Popocatepetl
Cholula Puebla Iglesia Virgen de los Remedios y Popocatepetl

LA SOLUCIÓN ESTÁ BAJO EL VOLCÁN

El proyecto pretende captar el vapor de alta presión debajo del Popocatépetl y transformarlo en electricidad, con ayuda de tres turbogeneradores, ubicados a cuatro kilómetros del cráter.

El sistema que utilizan las plantas convencionales se basa en transformar petróleo o gas en vapor que activa sus turbinas, explica Frías. Su proyecto funciona bajo el mismo principio, pero sin necesidad de hidrocarburos ni las emisiones de contaminantes.

Popocatepetl exhalando vapor
Popocatepetl exhalando vapor

Para conseguir el vapor se utilizarían pozos direccionales, como  los que se emplean en la industria petrolera. Los primeros 100 metros van en forma vertical, y luego cambian su dirección en forma horizontal, hasta llegar a los yacimientos de la chimenea volcánica, explica Frías. “Es como si extrajéramos hidrocarburos, pero vamos por el vapor de agua.”

Popocatepetl exhalando vapor
Popocatepetl exhalando vapor

El proyecto  se coordinaría con la Universidad Nacional Autónoma de Morelos, con la cual colaboró Frías en la investigación del PGT. Para la construcción de las turbinas generadoras, Frías estima una inversión inicial de 200 mdd, y para la presa se necesitarían entre 2,000 y 3,000 mdd.

Frías estima que la energía eléctrica que se produciría sería capaz de abastecer, por lo menos, a 50% de la zona metropolitana. La capacidad de producción eléctrica del PGT sería de 7,440 gigavatios-hora anuales, similares a lo que produce la Central  Nuclear Laguna Verde. Con esta energía también podrían sustituirse 12.4 millones de barriles de crudo, 1,715 millones de metros cúbicos de gas natural o 3.72 toneladas de carbón. 

LOS RETOS DE TRABAJAR CON DON GOYO (EL POPOCATÉPETL)

México tiene un potencial muy importante en energía geotérmica (entre el cuarto y sexto lugar a nivel mundial), además de una ventaja sobre la gran preocupación de las energías renovables y su integración a las redes de electricidad: la no intermitencia —es decir, que  la producción de energía geotérmica no se interrumpe—, comenta la directora y fundadora del Instituto Global para la Sostenibilidad EGADE Business School del Tecnológico de Monterrey, Isabel Studer Noguez.

geotermia-calor
geotermia-calor

Pero tiene otros frenos. “La energía  se genera en el lugar donde está, y difícilmente se puede mover. Para eso necesitas líneas de transmisión, de distribución”, reconoce la académica.

Las proyecciones del gobierno tampoco parecen tan alentadoras para aprovechar la energía del Popocatépetl. La estimación de capacidad instalada de energía geotérmica para 2028 será apenas de 338 megavatios, sólo 2% de las energías renovables, según datos de la Secretaría de Energía (Sener).

Además, la energía geotérmica implica una generación limitada comparada con los recursos de energía solar y de viento en México, advierte Studer.

Actividad-del-volcán-Popocatépetl
Actividad-del-volcán-Popocatépetl

También está el temor de una posible erupción, inevitable frente a cualquier volcán activo. Los académicos han vigilado los efectos de una manifestación violenta, indicados en el mapa de peligros volcánicos del Popocatépetl, publicado por el Instituto de Geofísica de la UNAM.

Pero las manifestaciones del volcán indican que probablemente su actividad se mantendrá dentro del rango que ha tenido, “que se caracteriza por exhalaciones moderadas”, detalla el Centro Nacional  de Prevención de Desastres (Cenapred) en su sitio web.

“La probabilidad de que la actividad se mantenga dentro del rango actual por algunos años y eventualmente desaparezca se estima mayor a 90%”, calcula el organismo.

Frías admite que existen molestias por el volcán, como la ceniza, temblores y evacuaciones ante las alertas del gobierno, pero una erupción de tintes cinematográficos está lejos de ocurrir. “Lo que debe preocuparles es la enorme cantidad de agua que está evaporando, que le está haciendo competencia a los humanos.”

Cenizas provenientes del Popocatepetl
Cenizas provenientes del Popocatepetl

MÉXICO COMO PIONERO EN ENERGÍA VOLCÁNICA

Mientras tanto, Frías y la universidad esperan una resolución gubernamental, que debe llegar antes de que termine el mes, y se abra en el Congreso el debate de la Ley de Transición Energética.

Frías asegura que ha consultado a las grandes firmas petroleras del mundo para este proyecto: Halliburton, Petrobras, Pemex y British Petroleum. “Todos me respondieron.” Incluso, Frías dice que Halliburton lo invitó a Estados Unidos para exponer su proyecto, pero él declinó la invitación, pues “sólo buscaba una opinión técnica”: su objetivo primordial es que México sea pionero y potencia en generar energía geotérmica desde un volcán.

“Vamos a aprovecharla con ingenio, inteligencia y audacia para salvar el principal centro político, económico y social de la nación.”

Ver también:

http://www.24-horas.mx/islandia-aprende-a-generar-energia-geotermica-de-un-volcan/

Islandia aprende a generar energia geotermica de un volcan
Islandia aprende a generar energia geotermica de un volcan

 

Fuentes:

http://www.forbes.com.mx/el-volcan-que-puede-detener-el-colapso-de-la-ciudad-de-mexico/?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+ForbesMexico+%28Forbes+México%29&ref=yfp

http://jfblueplanet.blogspot.mx/2011/06/energia-alternativa-geotermia.html

PILARES DE LA CREACIÓN, FOTOS DEL TELESCOPIO ESPACIAL HUBBLE

El telescopio Hubble: Los Pilares de la creación son también los Pilares de la destrucción

7 de enero de 2015: A pesar de que el Telescopio Espacial Hubble (Hubble Space Telescope, en idioma inglés), de la NASA, ha tomado muchas imágenes impresionantes del universo, una fotografía se destaca del resto: la vista icónica de los llamados “Pilares de la creación”. La asombrosa foto, tomada en 1995, reveló detalles nunca antes vistos de tres columnas gigantes de gas frío bañadas por la luz ultravioleta abrasadora de un grupo de estrellas jóvenes y masivas en una pequeña región de la Nebulosa del Águila (Eagle Nebula, en idioma inglés), o M16.

Para celebrar su próximo vigésimo quinto aniversario, en abril, el telescopio Hubble volvió a visitar los famosos pilares, proporcionando así a los astrónomos una visión más nítida y más amplia. Aunque la imagen original fue bautizada como los Pilares de la creación, la nueva imagen sugiere que también son los “pilares de la destrucción”.

splashUsando el Telescopio Espacial Hubble, de la NASA, astrónomos han montado una fotografía más grande y más nítida de los icónicos “Pilares de la creación” de la Nebulosa del Águila. Crédito: NASA/ESA/Equipo Hubble Heritage (STScI/AURA)/J. Hester, P. Scowen (Universidad Estatal de Arizona)

“Estoy impresionado por lo transitorias que son estas estructuras”, explica Paul Scowen, de la Universidad Estatal de Arizona, en Tempe. “Se están esfumando activamente delante de nuestros propios ojos. La fantasmal bruma azulada que rodea los bordes densos de los pilares es material que se calienta y se evapora hacia el espacio. Hemos capturado estos pilares en un momento muy singular y de corta duración en su evolución”. Scowen y el astrónomo Jeff Hester, quienes anteriormente pertenecieron a la Universidad Estatal de Arizona (Arizona State University, en idioma inglés), lideraron las observaciones originales de la Nebulosa del Águila que llevó a cabo el telescopio Hubble.

Las imágenes originales de 1995 fueron tomadas en luz visible. La nueva imagen incluye también luz del infrarrojo cercano. La vista infrarroja hace que los pilares parezcan espeluznantes y tenues siluetas que contrastan con un fondo de innumerables estrellas. Eso se debe a que la luz infrarroja penetra en gran parte del gas y del polvo, con excepción de las regiones más densas de los pilares. Las estrellas recién nacidas se pueden ver escondidas dentro de los pilares.

La imagen infrarroja muestra que los extremos de los pilares son densos nudos de polvo y gas. Hacen sombra al gas que se encuentra debajo de ellos, manteniéndolo así frío y creando las estructuras largas, con forma de columna. El material ubicado entre los pilares hace mucho tiempo fue evaporado por la radiación ionizante que proviene del cúmulo central de estrellas situado por encima de los pilares.

Auroras Underfoot (signup)

En el borde superior del pilar izquierdo, un fragmento gaseoso ha sido calentado y vuela lejos de la estructura, subrayando de este modo la naturaleza violenta de las regiones donde se forman estrellas. “Estos pilares representan un proceso muy dinámico y activo”, dijo Scowen. “El gas no se calienta de manera pasiva y se va flotando suavemente hacia el espacio. Los pilares gaseosos, en realidad, se están ionizando, en lo que constituye un proceso mediante el cual los electrones pierden átomos y se calientan debido a la radiación de las estrellas masivas. Y luego son erosionados por los fuertes vientos y la lluvia de partículas cargadas que provienen de las estrellas, las que literalmente están puliendo las cimas de estos pilares”.

Cuando Scowen y Hester utilizaron el telescopio Hubble con el fin de llevar a cabo las observaciones iniciales de la Nebulosa del Águila, en el año 1995, los astrónomos habían visto las estructuras parecidas a pilares en imágenes tomadas desde la Tierra, pero no en detalle. Ellos sabían que los procesos físicos no son exclusivos de la Nebulosa del Águila ya que el nacimiento de las estrellas se lleva a cabo en todo el universo. Pero, a una distancia de solamente 6.500 años luz, M16 es el ejemplo más dramático y más cercano; algo de lo que el equipo pronto se percató.

Mientras Scowen juntaba las fotografías del Águila provistas por el telescopio Hubble, quedó asombrado por lo que vio. “Llamé a Jeff Hester por teléfono y le dije: ‘Tiene que venir a ver esto ahora’”, recordó Scowen. “Pusimos las fotografías sobre la mesa y no podíamos contener la emoción con todo el increíble detalle que estábamos viendo por primera vez”.

Las primeras características que llamaron la atención al equipo en 1995 fueron las serpentinas de gas que aparentemente se alejaban flotando de las columnas. Los astrónomos habían debatido previamente cuál sería el efecto de las estrellas masivas cercanas sobre el gas circundante en las “guarderías estelares”. “Hay solamente una cosa que puede iluminar un vecindario como este: las estrellas masivas que emanan suficiente potencia en luz ultravioleta como para ionizar las nubes de gas y hacerlas brillar”, señaló Scowen. “Las regiones nebulosas de formación estelar como M16 son los carteles de neón interestelar que dicen: ‘Acabamos de hacer un montón de estrellas masivas aquí’. Esta fue la primera vez que obtuvimos evidencia observacional directa de que estábamos viendo realmente el proceso de erosión, no sólo la radiación sino la remoción mecánica en capas del gas de las columnas”.

Al comparar las imágenes de 1995 y de 2014, los astrónomos también notaron un alargamiento de una característica estrecha, similar a un chorro, que puede haber sido expulsada de una estrella en reciente formación. El chorro se parece a un chorro de agua de una manguera de jardín. En los 19 años transcurridos, este chorro se ha alargado más en el espacio; se ha extendido a través de aproximadamente otros 97 mil millones de kilómetros (60 mil millones de millas), a una velocidad estimada de alrededor de 724.000 kilómetros por hora (450.000 millas por hora).

Nuestro Sol probablemente se originó en una región de formación estelar turbulenta similar a esta. Existe evidencia de que el sistema solar en formación fue salpicado con una metralla radiactiva de una supernova cercana. Eso significa que nuestro Sol se formó como parte de un cúmulo que incluyó a estrellas lo suficientemente masivas como para producir potentes radiaciones ionizantes, tal como se ve en la Nebulosa del Águila. “Esa es la única forma en la que una nebulosa de la cual nació el Sol pudo haber estado expuesta a una supernova tan rápidamente, en el corto período de tiempo que representa, porque las supernovas sólo provienen de las estrellas masivas y esas estrellas únicamente viven unas pocas decenas de millones de años”, explicó Scowen. “Eso significa que cuando se ve el medio ambiente de la Nebulosa del Águila o de otras regiones de formación estelar, se está viendo exactamente el tipo de medio ambiente en el que se formó nuestro Sol”.

Más información (en inglés y español):

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la Agencia Espacial Europea (European Space Agency, en idioma inglés). El Centro Goddard para Vuelos Espaciales (Goddard Space Flight Center, en idioma inglés), de la NASA, ubicado en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (Space Telescope Science Institute o STScI, por su sigla en idioma inglés), ubicado en Baltimore, lleva a cabo las operaciones de ciencia del telescopio Hubble. El STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (Association of Universities for Research in Astronomy, Inc.), en Washington.

La NASA está explorando nuestro sistema solar y más allá de él con el fin de entender el universo y nuestro lugar dentro de él. Buscamos descubrir los secretos de nuestro universo, sus orígenes y su evolución, y queremos buscar vida entre las estrellas. El anuncio de hoy comparte el descubrimiento de nuestro siempre cambiante cosmos y nos lleva a estar más cerca de descubrir si estamos solos en el universo.

Fuente:

http://ciencia.nasa.gov/ciencias-especiales/07jan_pillarsofcreation/

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Aprovecho para compartirles un óleo que pinté hace mucho, de otra foto del telescopio Hubble.

Galaxias muy lejanas
Galaxias muy lejanas

NOTICIAS DE LA NASA: cómo cobra vida un cometa

Rosetta observa cómo cobra vida un cometa

 

24 de junio de 2014: Una nave espacial de la Tierra está a punto de hacer algo que ninguna nave espacial ha hecho antes: orbitar un cometa y descender en su superficie.

En este preciso momento, la sonda Rosetta, de la Agencia Espacial Europea (European Space Agency o ESA, por su sigla en idioma inglés), está lanzándose hacia el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. La misión de la nave espacial es estudiar el cometa de cerca, a medida que se transforma y deja de ser una calma perlita de hielo y roca, congelada hasta solidificarse debido a que ha pasado años en el espacio profundo, para convertirse en una dínamo que el Sol calienta y del cual emanan chorros de gas y polvo hacia una cola que se desarrolla de manera impresionante.

Noticia de último momento: La metamorfosis ha comenzado.

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En un nuevo video de ScienceCast se adelanta la misión de Rosetta al cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Reproducir el video (en idioma inglés)

“El cometa 67P está cobrando vida”, dice Claudia Alexander, una científica del proyecto Rosetta E.E.U.U., en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory o JPL, por su sigla en idioma inglés). “Y está más activo que lo que esperaba”.

Lanzada en el año 2004, Rosetta ha pasado los últimos años en “hibernación”, mientras se encaminaba hacia el cometa a través del sistema solar. En enero de 2014, con su destino a la vista, Rosetta despertó y encendió sus cámaras. Al principio, el cometa parecía ser un agujerito sin dimensiones, inactivo, excepto por su tranquilo movimiento a través del espacio. Luego, el 4 de mayo, una brillante nube apareció alrededor del núcleo.

Auroras Underfoot (signup)

“Está comenzando a verse como un cometa real”, dice Holger Sierks, del Instituto Max Planck para la Investigación sobre el Sistema Solar (Max Planck Institute for Solar System Research, en idioma inglés), en Alemania, donde se construyó la cámara científica OSIRIS, de Rosetta. “Es difícil de creer”, señala, “que, dentro de apenas pocos meses, Rosetta se encontrará ubicada dentro de las profundidades de esta nube de polvo y estará en camino hacia el origen de la actividad del cometa”.

Algunas naves espaciales de la NASA, de la ESA y de otras agencias espaciales ya han volado cerca de ciertos cometas. Un ejército completo de naves espaciales visitó el cometa Halley a mediados de la década de 1980, en lo que fue un suceso internacional que todavía se considera un punto de referencia en el ámbito de la investigación sobre los cometas. Entre otros ejemplos para destacar se incluye a la misión Stardust (Polvo de Estrellas, en idioma español), de la NASA, que voló a través de la cola del cometa Wild en el año 2004 y que dos años después trajo las muestras a la Tierra; y la nave espacial Deep Impact (Impacto Profundo, en idioma español), que en 2005 dejó caer un proyectil sobre el cometa 9P/Tempel, produciendo un hoyo en su núcleo que permitió a los investigadores observar el interior.

Los sobrevuelos brindan información, pero Rosetta hará mucho más que eso.

“Un sobrevuelo es apenas un tentador vistazo de un cometa en una etapa de su evolución”, destaca Alexander. “Rosetta es diferente. Orbitará 67P durante 17 meses. Veremos evolucionar a este cometa justo frente a nuestros ojos mientras lo acompañamos en su camino de ida y vuelta desde el Sol”.

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Primer plano del cometa 67P/C-G, el 30 de abril de 2014.Crédito:ESA/ Rosetta/ MPS por el equipo de OSIRIS, MPS/ UPD / LAM/ IAA/ SSO/ INTA/ UPM/ DASP/ IDA

El momento más emocionante de la misión probablemente se produzca en noviembre, cuando un módulo de descenso construido en Europa baje desde la nave espacial y se pose sobre la superficie del cometa. El módulo de descenso se denomina “Philae” por una isla del Nilo, el sitio donde hay un obelisco que ayudó a descifrar (¡sí, adivinó!) la Piedra de Rosetta.

Como los cometas tienen escasa gravedad, el módulo de descenso se anclará con arpones. “Quizás sus patas se entierren en algo crujiente como el permafrost, o quizás lo hagan en algo sólido como una roca”, especula Alexander.

Una vez que esté sujeto, el módulo iniciará un estudio de primera mano, sin precedentes, del núcleo de un cometa, mientras Rosetta continuará monitorizando los desarrollos de los procesos desde arriba.

A pesar de que Rosetta es una misión europea, la NASA ha contribuido con algunos importantes instrumentos para la nave espacial, y los científicos estadounidenses están tan ansiosos como sus colegas europeos por el arribo de Rosetta. Las fotografías tomadas recientemente han ayudado a los controladores de la misión a localizar a 67P y a comenzar una serie de maniobras que lentamente alinearán a la nave espacial con el cometa justo a tiempo para un encuentro que tendrá lugar en agosto.

“Nuestro objetivo está adelante”, afirma Alexander, “¡y Rosetta lo está alcanzando!”

FUENTE:

http://ciencia.nasa.gov/ciencias-especiales/03jun_rosetta/