Antes de entrar directamente en el tema, nos hemos propuesto repasar, a modo de resumen, todas y cada una de las alternativas energéticas correspondientes a la Oceanografia física, con sus características típicas y su relación intrínseca:
Marea barométrica:
Es la mas intrascendente de todas, causada por la variación de la presión atmosférica terrestre, cuyo valor normal es, expresado en metros de columna de agua, 10, 33; como consecuencia de la densidad variable del aire provocada por la diferencia de temperatura ambiente tiene como limites máximo y mínimo 5,25 % del valor promedio, con lo cual se puede esperar una marea barométrica baja 0,54 metros inferior a la normal y 0,54 superior cuando la presión atmosférica este en su máximo valor. La diferencia total, 1,08 m. es del mismo orden que la gravitatoria simple de pleno océano, aunque presenta con ella diferencias muy notorias. A diferencia de la gravitatoria, previsible, y sistemática, es absolutamente circunstancial. Localizada en un lugar cualquiera de la tierra acompaña a la misma en su rotación mientras persistan las diferencias de presión.
Energia de las Olas
También fija, en cuanto se refiere al acompañamiento de la rotación terrestre, tenemos la energía de las olas, cuya causa son los vientos, a los que acompañan en cuanto a dirección y energía, Junto a la barometrica, ambas se suman algebraicamente con la marea gravitatoria que como ya hemos visto, va tomando valores desde la bajamar hasta la pleamar en la medida que nuestro planeta recorre las 24,8 horas diarias del giro total.
Energia de las Mareas
En la gravitatoria, erróneamente imputada a la atracción mutua entre tierra luna y sol, la causa es la rotación terrestre quien suministra el movimiento relativo necesario para transformar la fuerza gravitatoria en energía. Sin rotación terrestre no hay energía en juego. Solo existencia de fuerzas. Otra característica destacable es la dirección de la marea. Aunque resulte obvio, la barométrica, al ser fija no tiene dirección. No ocurre lo mismo con la gravitacional, cuya dirección es ecuatorial y su sentido relativo de avance el contrario al del giro de la tierra que se desplaza en la dirección contraria a la de las agujas del reloj vista desde el polo norte.
Como conclusión, independientes de la rotación terrestre son la barométrica y la undimotriz. Bajo el punto de vista energético comparativamente, la más trascendente es la undimotriz que aventaja a la mareomotriz entre 10000 a 14000 veces mas para la misma altura.
De las tres alternativas prestemos atención que la única vinculada a la rotación terrestre es la mareomotriz . Las otras dos la acompañan, como así también los
Tsunamis o Maremotos
Tsunami es una palabra compuesta del idioma japonés cuya traducción al español es “Ola de puerto” y que fue adoptada internacionalmente a falta de una palabra inglesa que representara el fenómeno. En idioma español la mas aproximada es maremoto. Se le llama así a una onda marina cuyo origen es una perturbación de gran magnitud, generalmente ocasionada por movimientos sísmicos (terremotos). Sin embargo no es limitativo y también puede ser, por ejemplo, la caída de un meteorito en pleno océano. Realmente no es mi especialidad la sismografía razón por la cual prefiero tratar de trasmitir el fenómeno partiendo de la caída de un meteorito, bastante mas didáctico y comprensible. Comencemos partiendo de la figura adjunta que representa el fenómeno en escala. La caída de una bolita en pleno centro del líquido contenido en un recipiente de forma circular (una palangana) produce una onda en el centro que se propaga hacia la periferia. En el caso de la figura son varias debido a que la perturbación es provocada por la repetición de la gota que genera ondas concéntricas que se alejan del centro. Las ondas se mueven con una velocidad importante pero no originan corriente de tal forma que un pequeño flotador ubicado en el trayecto de la onda no se desplazará de su posición sino que solo se moverá en el sentido vertical, subiendo y bajando. Llevado a la realidad, cualquier barco alejado de la interferencia continental no presentara absolutamente ninguna dificultad de navegación y estará excento de todo tipo de accidentes. El otro fenómeno es que en la medida que las ondas concéntricas se alejan de la perturbación, la energía se va disipando de tal forma que el aumento de superficie es inverso con de la altura de la onda. A diferencia de la onda de la marea que como ya hemos explicado tiene una única dirección ecuatorial y un solo sentido relativo, la onda del tsunami es omnidireccional y por lo tanto con un coeficiente de amortiguación respecto a la distancia muy superior al de la onda de marea a igualdad de altura. Para entenderlo mejor tomemos el ejemplo de un faro costero, una linterna de mano o un rayo láser. Con la misma energía de la lamparita de la linterna de mano pero sin la ayuda del reflector parabólico que concentra la onda luminosa jamás podremos alcanzar la misma intensidad a una distancia dada. Ni que hablar del rayo láser, hoy día utilizado como substituto de la mira óptica de las armas de guerra. Una emisión omnidireccional significa repartir la energía en una superficie esférica (3,14 x d2). Si fuera superficial, una cuarta parte (0,785 x d2) y si fuera en una sola dirección, concentrada en un solo grado de los 360, la relación seria 1440. Un faro necesitaría 1440 veces mas energía luminosa para el mismo alcance si la fuente fuese puntual. Si la concentramos de tal forma que sea visible en un plano a nivel del mar, la potencia necesaria bajaría a 360 y si la concentramos en una recta y permitimos que gire, tal cual ocurre en la realidad, la potencia necesaria será 1. De la misma forma la energía de la onda tsunamica, superficial y omnidireccional, tiene 360 veces mas amortiguación que la unidireccional de la marea, cuya dirección esta impuesta por la rotación terrestre según hemos visto cada vez que abordamos el tema. Calcular la energía de una “bolita” del peso del meteorito Hoba West hallado en Sud África y cuyo peso es de 60 toneladas es para mi bastante mas fácil que decir que un movimiento sísmico de 9 de la escala Richter tiene una potencia equivalente a 9,12. 10 6 terawatios seg, tema que dejamos para el el final. Para dar una idea de la energia del meteoro cayendo, supongamos que las 60 toneladas caen de 10.000mts de altura. La energia son 60.000 kgr por 10.000 mts, lo que en Kilogrametros son 600 millones y 1635 en Kw hora. Y en potencia, sabiendo que tarda 45 segundos en llegar al suelo desde los 10.000 metros de altura, tiene una potencia de 130 Mega watios. (Notas hablando de elefantes y potencia y energia que forman parte del blog)
Llamemos E a la energía de la perturbación provocada del ejemplo. Suponiendo que toda esa energía se transforme en energía hídrica dando origen a una onda marina de simetría polar, y llamando e1 y e2 a las energías específicas correspondientes a las distancias R1 y R2 desde el epicentro,
Se tiene que E= e1. S1 = e2. S2 donde S1 y S2 son las superficies de los círculos concéntricos a las distancias R1 y R2 .De la igualdad surge que
Y siendo e = K.h 2
Para el caso concreto de Sendai si a 130 Km la onda tuvo una altura de 10 metros, a 1300 Km la altura será 1 metro.
Creo que a esta altura nadie discute que en un movimiento telúrico los daños originados son los del terremoto propiamente dicho, a lo que se refiere la escala de Richter, y los secundarios provocados por los tsunamis emergentes de la misma causa. No obstante las consecuencias derivadas de ambas alternativas ponderadas cuantitativamente tampoco creo que dan lugar a discusión. Los temblores recientes en Japón son lo suficientemente elocuentes como para ratificar que los desastres propios del temblor han sido de mucho menor cuantía que los derivados del tsunami. Las imágenes televisivas lo demuestran y las satelitales antes y después son categóricas al respecto. Pensar en enfrentar a la naturaleza, evitando, reduciendo, mitigando los efectos de los movimientos telúricos es algo impensado, mas aun teniendo en cuenta que los desplazamientos son una respuesta natural y necesaria para un equilibrio paulatino frente a un estallido total de nuestro planeta. Lo que es realmente preocupante es el problema del tsunami, como muchas de las cosas que ocurren en nuestro planeta como por ejemplo el agujero de ozono, el efecto invernadero, o el “haz lo que yo digo pero no lo que yo hago” etc. Para quienes vivimos en las costas orientales, indiscutibles interferencias continentales para las ondas de las mareas, nos resulta sorprendente la preocupación de los países ubicados en las costas occidentales a mas de 10.000 Km. de distancia del epicentro, acerca de la contribución de apenas uno o dos metros de los resabios de la onda madre del tsunami de 10 mts o también de las devastadoras consecuencias de una onda de 10 metros originada a 130 Km de Sendai, resultado de la subestimación de posibles movimientos telúricos capaces de incrementar las mareas costeras habituales inferiores a los 2 o 3 mts de altura repetidas durante 170 años pero suficiente estimulo como para ganarle un valioso espacio al mar sin importar que el Pacifico es propenso a repetidos movimientos teluricos.¿Acaso las mareas costeras de 10 a12 metros repetidas 60 días al mes y 12 meses por año no son lo suficientemente convincentes como para que nadie intente usurpar terrenos a los 1500 a 5000 m que el mar durante el reflujo deja libres por el corto tiempo entre la bajamar y la pleamar?.Toda la costa occidental americana desde Chile hasta California vivió pendiente y hasta hubo algunas evacuaciones y accidentes por apenas 1 a tres metros de contribución del tsunami Japonés.
Punta Quilla (Rio Santa Cruz) a los 50 º de lat S. tiene habituales pleamares de 12,3 metros, en sicigias equinocciales de perigeo, 11,9 mts en sicigias de perigeo y medias de 11,0 . Punta Loyola para las mismas condiciones, 12,2 mts , 11,9 y 10,9. Esta condición es repetitiva desde hace millones de años y se presenta dos veces al día. Si tomamos un frente costero de 11 Km que corresponde al area urbana de Sendai , la potencia equivalente de una marea de Punta Loyola es de 1.200 Giga watios , casi 10 veces mas que los 130 hipoteticos de la perturbación meteorica del ejemplo.
Una vez mas la información periodística confunde a la opinión pública mal interpretando los datos correctos suministrados por los expertos o bien acudiendo a fuentes que no tienen claro lo mas elemental. Se hace hincapié , por ejemplo, en la velocidad de propagación del tsunami mencionando los 800 Km/hora como una característica destacada cuando es totalmente intrascendente y lo que importa es el crecimiento de la altura de la onda , que en Km /hora son solo 0,02. Por minuto ascenderá 33 cm, o 5,5 mm por segundo casi imperceptible a la vista. Ademas, comparado con la velocidad de la onda mareomotriz, los 800 son menos de la mitad que la de la onda de marea, del orden de 1666 Km/hora o menos de la cuarta parte de la velocidad relativa entre el encuentro de marea costera retornante y la arribante.
Cualquier embarcación, desde un kayak individual hasta un petrolero de 400.000 toneladas de porte bruto, ni siquiera detectará la onda por mas inercia que tenga. Transcurrirán 30 minutos para que el nivel del mar suba los 10 metros tan temidos y a menos que el barco sea un laboratorio Oceanográfico, el Capitan solo se enterara por la radio que su barco esta flotando sobre una onda tsunamica. Todo lo contrario, a su arribo costero la interferencia continental provocara un caos, por ejemplo, en todos aquellos lugares hasta una distancia L que resulta de dividir la altura de la onda por la pendiente costera. Como ejemplo los 10 metros obligan a efectuar una evacuación a todos los habitantes residentes dentro de los 10 Km costeros para una pendiente del 0,001 pero siempre y cuando dispongan de tiempo para hacerlo, cosa de difícil materialización si se trata de los 9,75 minutos disponibles en Sendai. Esta es una prueba que el problema, mas que imputable a la naturaleza es responsabilidad del ser humano incapaz de escuchar las advertencias que cada tanto le hace llegar.
Los alertas.
Bajo el punto de vista de seguridad existen dos tipos de alertas. El preventivo y el de emergencia. En casos como el que nos ocupa creo que el de emergencia debería ser olvidado. ¿Cuántas replicas hubo después del sismo de 8,9? ¿Qué garantía hay de que en cualquiera de ellas el epicentro no tenga lugar entre 200 a 500 Km pero del lado occidental de la isla, en donde están ubicadas el resto de los centrales nucleares en las mismas condiciones que las 4 del lado oriental? El preventivo debería estar en manos de los organismos internacionales concientes de que existe una posibilidad, aunque remota, de invasión del océano en sitios poblados ubicados a un nivel inferior a un maremoto. Deberia al menos impedirse que la instalacion de las centrales tenga posibilidad de existencia dentro de esos limites. El alerta de emergencia no siempre es factible. Sendai lo demuestra . En menos de 10 minutos nada puede hacerse.
El tsunami de Sendai
En realidad el terremoto cuyo epicentro se encuentra ubicado a 130 Km al este de Sendai ha provocado tres catástrofes:
1 Los daños del movimiento sísmico propiamente dicho
2 Los daños inherentes al maremoto
3 Los vinculados a la destrucción de las centrales nucleares
Cuantitativamente, la importancia de las perdidas materiales y humanas, contrariamente a lo que podría suponerse, son menores en el primer caso frente a los siguientes, con un aspecto sumamente preocupante, ya que las ultimas dos, a diferencia con la primera podrían haber sido evitadas. Me atrevo a decir que el tsunami ha sido responsable en mas de un noventa por ciento de las perdidas hasta el día de la fecha en relación con la destrucción material y humana. Nadie duda que la zona del Pacifico es propensa a sufrir movimientos sísmicos. El solo hecho de construir todas las edificaciones antisísmicas significa admitir la eventualidad que los temblores se presentan esporádicamente .y nadie duda tampoco que la aplicación del concepto antisísmico es efectivo en un porcentaje tan alto que se lo puede considerar un éxito de la tecnología moderna. Sin embargo toda la atención prestada en este sentido ha sido desvirtuada en tanto se trate de efectos secundarios de los temblores terrestres. Los maremotos son ondas oceánicas generadas como consecuencia de la liberación energética de los movimientos telúricos cuando los epicentros de los mismos se originan en el fondo marino. La onda es gigantesca, llegando a superar en el foco los 20 metros de altura, y se traslada
Con simetría polar, en todas las direcciones.
En la medida que se aleja del epicentro disminuye su altura en función de la superficie del círculo abarcado por la distancia a la cual se quiere medir el efecto del tsunami. Partiendo de los datos del temblor con epicentro a 130 Km al este de Sendai , hemos graficado, manteniendo los valores energéticos constantes , las alturas resultantes ( en ordenadas) para las distintas distancias (en abcisas) al foco del movimiento.
Se trata de un juego de hipérbolas con valores relativos obtenidos como base el tsunami de Sendai, a 130 Km del epicentro con una ola de altura 10 mts. Las dos restantes corresponden a la misma altura pero a 65 y 500 Km del origen. Tratándose de una hipérbola si nos acercamos al foco del movimiento, es decir al cero de la distancia, la altura de la onda tiende a infinito. Ejemplo si la distancia hubiese sido 50 Km la altura de la onda correspondiente es 30 mts
El problema ahora consiste en la verificación de las alturas de la onda con respecto a la existente en la costa, que obra como una interferencia a la llegada de la onda. Si la costa en consideración no recibió en 170 años ninguna onda de 10 metros de altura, nadie reconoció durante ese periodo la posibilidad que se presentara semejante catástrofe y por supuesto que hasta se construyeron ciudades cuya altura sobre el nivel del mar es menor a los 10 metros. La naturaleza no molestó al ser humano para que asi fuera pero se lo advirtió en esos 170 años. También se lo advierte dos veces al día en la costa Patagónica Argentina con posibilidades de ser “usurpados “dos o tres mil metros de costa por apenas un par de horas. Desde el Golfo de San Matías al extremo sur de Tierra del Fuego en 2400 Km de costa son conocidas las mareas dobles de mas de 12 metros de Pta Quilla, Pta Loyola, San Sebastián, Estrecho de Magallanes, y con los 10 mts de Sendai, Pto San Antonio, Fondeadero San Román, Caleta la Misión.
El GPS y las vistas satelitales son herramientas de incalculable valor para poder asegurar que no es precisamente Sendai el lugar adecuado para construir una ciudad, establecer una playa de estacionamiento de vehículos en
espera de ser embarcados para exportación, un puerto con muelles 10 metros
por debajo de lo previsto, etc. Menos aun respecto a las Centrales nucleares de Fukushima.I- Daiich y II Daini , Onagawa y Tökai. Construidas sobre la costa oriental con habituales pleamares del orden de 1,35 mts, una inesperada onda después de 40 años de funcionamiento impecable se introduce en la sala de control, en la de maquinas, en lo baños,… en toda la central. En esas condiciones es ingenuo esperar que las bombas de enfriamiento de emergencia puedan seguir cumpliendo con su función. En definitiva el problema no fueron los 9 grados Ritchter sino las consecuencias oceánicas que acarreo la Ola inesperada e ignorada durante 170 años
Nueve mts de altura tiene el techo parabólico de nuestro taller, ubicado en Necochea a solo 2000 mts del litoral Atlántico Imaginemos lo que ocurriria si desde la playa ingresara una Ola de la altura del techo: inmediato accionamiento de todas las protecciones contra los cortocircuitos de toda la instalación eléctrica sumergida 8 metros en el agua, Desde ya que la evacuación seria imposible. A 130 Km de la costa y a 800 Km/hora la onda hubiese tardado 9,75 minutos , tiempo suficiente como para ingresar todos nosotros en la lista de “desaparecidos”, incluyendo el galpón , que un cuarto de hora atrás habría resistido los sacudones del temblor de grado 9 en la escala Richter o el equivalente en la de Mercalli. Todo es cierto… escalofriante…tenebroso…
Ahora, ¿Qué pasa si cambiamos la onda del maremoto por una de la misma altura pero proveniente de la marea costera repetitiva 10 veces al mes desde hace millones de años en Punta Quilla? Sin duda ocurrirá exactamente lo mismo. Para las dos la energía especifica será la misma, e =0.51 x h2 Y si la longitud de la onda es igual también será el valor absoluto de la energía por metro de ancho o frente. Además si la velocidad de desplazamiento es similar, la potencia será la misma o a lo sumo un poco mayor ya que la velocidad del maremoto del 11 de marzo fue de 800 Km /hora y la de la marea para esa zona es 1070 Km/hora. Realmente entonces, ¿cual es el problema? Jamás en los 130 años de vida de Necochea, aun con la suma de las tres ondas, la barométrica, la gravitacional y las olas, nunca se supero la altura de la vereda costera, nuestra Avenida 2. Tampoco hemos conocido referencias que el Océano Atlántico sea propenso a movimientos telúricos. Tanto los 10 metros del terremoto del Japón, como los 10 a 12 de la marea diaria de Punta Quilla serian catastróficos para nuestra ciudad. Para Punta Quilla, en cambio los 1,77 mts máximos necochenses son insignificantes, pero tampoco les preocupan los 12,5 propios ya que solo inundan las mismas zonas desde hace millones de años, no solo advirtiendo sino también impidiendo que en el transcurso de 6 horas alguien pueda llegar a establecerse. Obvio, esas 6 horas no son lo mismo que los 150 años del “cinturón de fuego” del Océano Pacifico.
En la copia del mapa físico del Japón se encuentran destacados con distintos matices de color verde la pendiente costera. A mayor ancho del verde, menor pendiente y por lo tanto mas posibilidades de avance de la ola de 10 metros.
Con los medios que hoy contamos es muy fácil advertir, en solo media hora de observación de Internet, que no son precisamente costas abruptas, acantiladas, sino todo lo contrario, sugieren intervención del ser humano y nos traen reminiscencias de los pólder neerlandeses. Las imágenes televisivas nos eximen de todo comentario. Los malecones costeros jamás fueron pensados para esa contingencia y son superados por la ola tanto de ida como de regreso por casas, automóviles, trenes, barcos, etc. muchos de los cuales quedaron como constancia apoyados en techos o puentes. Observese como Arahama y el Aeropuerto quedan dentro de la zona de los 10 metros .
Es posible que algunos comentarios no resulten claros a los lectores que acuden por primera vez al blog .Les recomendamos a todos ellos leer previamente los temas vinculados a la energia mareomotriz y undimotriz enfocados bajo el punto de vista ondulatorio. Como garantia les ofrecemos la visita diaria de mas de 300 interesados de distintas Universidades del mundo a los cuales les estamos eternamente agradecidos.Tengo que confesar que nunca imagine la asidua concurrencia de paises cuya lengua es un verdadero obstáculo para este acercamiento. La reiteración de las visitas nos confirma el interes y el acuerdo con nuestros puntos de vista y nos obliga a mantener ese casi inexplicable esfuerzo en superar las dificultades de la Torre de Babel.
Sismografía – Escala Richter
Hemos tratado de extractar los datos mas confiables relacionados en forma directa con la energía en correspondencia con los números de la escala sin entrar en el mecanismo del sismógrafo en si y la interpretación de los gráficos que nada contribuyen a nuestro objetivo. Lo mas destacado que hemos encontrado al respecto es la correspondencia entre el número de la escala y la energía del movimiento telúrico expresada en julios
Dando valores de 1 a 10 a M hemos despejado los valores de E y en un papel semilogaritmico hemos graficado la recta que la representa. A efectos de ahorrarles tiempo, a continuación mostramos una tabla de equivalencias de unidades hasta ahora poco usadas en nuestras notas:
Observemos que a los 130 megawatios seg de la energía de 60 toneladas cayendo desde 10000 mts les corresponde 2,5 puntos de la escala de Richter.
Como segunda alternativa hemos construido un segundo grafico de mucha mayor precisión con la sola idea de desvirtuar falsas explicaciones que abundan en Internet relacionadas con la escala de Richter. Existen desde aquellas que dicen que la energía de cada numero de Richter duplica a la anterior, o que la decuplica, caso de un “experto en matemáticas” ex comentarista deportivo. Que quede claro que pasar de un numero al siguiente implica multiplicar por 32,70 la energía precedente, fácilmente demostrable partiendo o bien del M1 que corresponde a 170 gramos de TNT (tri nitro tolueno) y multiplicándolo 8 veces por 32,70 o bien partiendo del M9 con 240 millones de toneladas y dividiéndolo 8 veces por los mismos 32,70. Con el objeto de reducir espacio hemos utilizado el mismo papel logarítmico para representar la escala desde el 9 al 2, dividiéndolo en tres partes, a saber:
Con color rojo desde M9 al M6, en azul del M6 al M4 y con verde para el M2 y M3
Partiendo de los datos originales, a saber:
Energia del M9 de la escala = 240 millones de ton.de TNT
Energia de M2 = 6 Kgr de TNT
Con idéntico procedimiento calculemos la energía para los decimos de M
Valor que multiplicado 10 veces por si mismo arroja como resultado los 32,70 correspondiente al salto entre cada uno de los valores enteros de M.
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Recomendamos el ingreso a Google indicando el tema de interes seguido de enrique nielsen. Ej.: energia solar enrique nielsen
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Ing. Enrique O.Nielsen
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