Fuegos artificiales en Baikonur

Sí, el blog estaba un poco abandonado, pero no me resisto a escribir una breve reseña de lo sucedido hoy en Baikonur. 

Baikonur, 02:38 UTC del martes 2 de julio, un cohete Protón-M está listo en su rampa para colocar en órbita tres satélites Glonass-M (Glonass es el sistema ruso de posicionamiento por satélite competidor del GPS americano o del Galileo europeo). En el instante T=0 rugen los motores al ponerse en marcha, el cohete gana altura y velocidad y entonces, en un abrir y cerrar de ojos:

Una bonita bola de fuego. Una de las formas más rápidas de acabar con 200 millones de dólares, coste estimado de lanzador y carga de pago según algunas fuentes. El problema no es solo económico, el lanzador Protón utiliza como combustible UDMH (dimetilhidrazina asimétrica), un compuesto muy tóxico y altamente cancerígeno, del cual por suerte la mayor parte habrá desaparecido en la explosión y posterior incendio. 

Evidentemente es pronto para saber las causas del accidente, aunque algunos aspectos del lanzamiento llaman poderosamente la atención, en particular el hecho de que no se haya iniciado ninguna secuencia de autodestrucción una vez que el cohete se ha salido de la trayectoria y se aprecia claramente que es irrecuperable (actualizado: estos lanzadores carecen de sistema de autodestrucción). Este hecho es importante, ya que la diferencia entre explotar en el aire, o impactar con el terreno en una gran explosión puede ser lo que determine la pérdida de vidas humanas y mayores daños materiales.

Le preocupante del asunto para los amigos rusos es que desde 2010, el cohete Protón-M ha fallado en cinco ocasiones de un total de 37 lanzamientos, lo que supera ampliamente el 10% de fallos, todo una rareza en el mundo espacial. Curiosamente en uno de sus últimos fallos también trataba de poner en órbita tres satélites del sistema Glonass, que acabaron en el fondo del Pacífico por un error humano en el llenado de los tanques de combustible de la última etapa.


Una cosa si parece probable, al más puro estilo de las purgas ruso-soviéticas algún técnico y/o directivo de la compañía va a pasar una temporada de vacaciones en un sitio más bien frio cortesía del camarada Putin.


Actualizaremos cuando haya más información sobre las causas.

Suspendidos todos los vuelos del B-787

El transporte aéreo tiene fama de ser el más seguro, y eso es así por muchas y buenas razones. La última de ellas y que es motivo de esta entrada ha sido la prohibición de volar aplicada a los aviones último modelo de Boeing, el flamante 787 Dreamliner.

Una vez detectados los problemas en los aviones la autoridad del país de diseño emite lo que se conoce como directiva de aeronavegabilidad, en la que se especifican las acciones correctoras a tomar para solucionar la incidencia (puedes ver aquí la directiva). Según la misma los motivos para decretar la suspensión de vuelos han sido los recientes incidentes en los que se han visto envueltos las baterías de ion-litio de la aeronave, donde un fallo ha provocado la liberación de electrolito inflamable, daños por calor y humo en dos aeronaves. La causa de los fallos esta actualmente siendo investigada, ya que de no tomarse las medidas oportunas podrían producirse daños en sistemas y estructuras críticas, existiendo además un riesgo potencial de fuego en el compartimento eléctrico.

Sin duda ha sido un duro golpe no solo para la compañía fabricante del aparato, que ve puesto en tela de juicio su modelo más moderno, sino también para todas las líneas aéreas operadoras del aparato, que verán como sus aviones se quedan en tierra y se ven obligados a buscar opciones alternativas para cumplir con sus compromisos. Ahora bien, son las decisiones difíciles las que permiten mantener los máximos niveles de seguridad en las operaciones aéreas, y podemos estar seguros de que no volverán a volar hasta que esta seguridad esté garantizada.

Algunos mitos y realidades sobre la calidad de la educación en España

Estos días se está hablando bastante de la educación en España, más concretamente, del problema con la educación en España. Dejando a un lado el debido respeto a la constitución y las leyes educativas en todas las comunidades autónomas españolas, que merecería su propia entrada, hay unos datos que me gustaría señalar en unas pocas líneas.

Estamos acostumbrados a escuchar que el nivel educativo en España se encuentra por debajo de la media de los países desarrollados, si bien este dato es cierto en líneas generales, hay un matiz muy importante que en mi opinión debería acompañar siempre a la afirmación anterior: por desgracia, no todas las partes de España muestran ni mucho menos el mismo nivel.

Para ilustrar esta última afirmación estos son los resultados del último informa PISA disponible (2009):

PISA 2009 Ciencia

PISA 2009 Lectura

PISA 2009 Matemáticas

Los gráficos nos muestran como algunas comunidades como Castilla y León, Navarra o Madrid tienen una puntuación superior a la nota media de países como Alemania o Suecia. Y al fin y al cabo esta puntuación la han obtenido con la misma Ley General de aplicación en toda España, pero particularizada con un estilo diferente. El problema de la educación no siempre es una cuestión de fondos, es más, pocas veces es una cuestión de fondos, lo importante es tener claro que el rumbo en la escuela debe marcarlo siempre el esfuerzo, la constancia y el trabajo duro. Y no puedo terminar sin recordar el papel de las familias en la educación, en otro informe reciente publicado esta semana se indicaba que la lectura habitual en casa con los hijos mejoraba los resultados de las pruebas en más de 8 puntos en lectura, matemáticas y ciencias.

No me resisto a cerrar la entrada sin un último apunte para la reflexión. En los rankings internacionales de mejores universidades del mundo no aparece ninguna española entre las 200 primeras. En cambio hay 3 escuelas de negocios españolas entre las 20 mejores (el Instituto de Empresa es la nº 12, IESE la 14 y Esade la 19). También en España se puede hacer muy buena educación superior.

Historias de éxito de ingenieros españoles emprendedores

Si hay algo que hace falta en España (y más en los tiempos que corren) es el que la gente en general, y los universitarios en particular, tengan conciencia de las historias de éxito con protagonistas españoles. Gente que se arriesgo su tiempo y su dinero en una aventura empresarial, trabajando desde España para el mundo, y generando riqueza y puestos de trabajo. Es bueno recordar que aquí puede hacerse -y de hecho se hace- tan buena ingeniería como en cualquier otro pais del mundo. 

Es por ello que esta entrada recoge tres de las historias de éxito más importantes, ingenieros que se atrevieron a dar el salto al mundo empresarial, sirva de reconocimiento a todo su trabajo y de inspiración para los nuevos que terminan sus estudios en estos tiempos de crisis:

• GMV: Creada en 1984, por el profesor Dr. Juan José Martínez García se centro inicialmente en el sector espacial y de defensa, experimentando un fuerte desarrollo. Ya en los 90 comienzan su apuesta por la diversificación con nuevas líneas de negocio en el sector del transporte, en el de las telecomunicaciones y en la aplicación de las tecnologías de información para las administraciones públicas y empresas en general. Igualmente han experimentado un fuerte proceso de internacionalización que les ha llevado a estar presentes en Europa, América y Asia. En 2011 contaban con 1.102 empleados, 106 millones de euros de facturación y destinaban a exportación un 63% del total.

• SENER: Creada en 1956 por el ingeniero naval Enrique de Sendagorta como una empresa centrada en la ejecución de proyectos de ingeniería naval es hoy en día referente internacional en: Ingeniería Civil y Arquitectura, Ingeniería Aeroespacial, Aeronáutica y Vehículos, Sistemas de Actuación y Control, Energía y Procesos, Ingeniería Naval. Más de 2.500 profesionales y 13 oficinas distribuidas entre Argel, Argentina, Emiratos Árabes Unidos, España, Japón, México, Polonia y Portugal

• NEXT LIMIT TECHNOLOGIES: Fundada en 1998 por Victor Gonzalez y Ignacio Vargas desarrollan soluciones tecnológicas para una amplia gama de aplicaciones en el ámbito de los gráficos por ordenador, la ciencia y la ingeniería. Su producto estrella es Real Flow, pensado para recrear el comportamiento de fluidos en movimiento con un aspecto lo más real y natural posible, los resultados son ciertamente espectaculares y con ella consiguieron un Oscar al mérito técnico en 2008. 

          El siguiente video muestra los resultados en la reciente película "Lo Imposible".

Participación española en el Airbus A350XWB

El Airbus A350XWB, heredero de la familia A330, es el nuevo modelo de doble pasillo y largo alcance en fase de desarrollo. Con capacidad entre 250 y 350 pasajeros dependiendo de las variantes, incorpora toda una amplia variedad de nuevas tecnologías que le permiten reducir su consumo en torno a un 20% respecto a su predecesor. Entre estas tecnologías destacan: su estructura en materiales compuestos superior al 50% del total, su aerodinámica optimizada o los motores de última generación. Para los interesados, el precio de catálogo para las distintas versiones es actualmente de 245M (USD) para el A350-800, 277M  el A350-900 y  320M el A350-1000, superando a día de hoy la cartera de pedidos las 550 aeronaves.

El diseño de un nuevo avión es una tarea titánica, así, en el caso del A350, se espera que la inversión movilizada supere los 10.000 millones de euros. Aunque Francia y Alemania siguen siendo los países en los que se desarrollan el grueso de los trabajos, la carga de trabajo española ha crecido con respecto al anterior proyecto de desarrollo (A380) alcanzando aproximadamente un 11%.

Además de las factorías de la propia compañía EADS situadas en Getafe, Illescas y Puerto Real, en España se encuentran tres subcontratistas de primer nivel o Tier-1 en nomenclatura Airbus, estas son Alestis, Aciturri y Aernnova, cada una de las cuales participa con importantes cargas de trabajo en el desarrollo del A350:

• Alestis: cono de cola (sección 19.1) y “Belly Fairing” (carena que une el ala y el fuselaje)
• Aciturri: estabilizador vertical y estructura interna de la sección 19 (enlace)
• Aernnova: Componentes completos del estabilizador horizontal y Elevador (enlace)

Igualmente, muchas otras empresas españolas (o con oficinas en España en las que hacen el trabajo) son subcontratadas para realizar componentes o tareas de ingeniería de menor envergadura, sirvan como ejemplo CESA, SENER, o filiales españolas de multinacionales como SAFRAN, ALTRAN o ATOS ORIGIN.

Y finalmente los motores, el A350 equipará en exclusiva el motor Trent XWB de Rolls-Royce, en el que ITP asume la responsabilidad (diseño y fabricación) de la turbina de baja presión, una turbina de seis etapas que incluye las últimas tecnologías basadas en la experiencia adquirida por la compañía a través de su participación en anteriores motores de la familia Trent.

En España, EADS factura cerca de 4.500 millones de euros, exporta el 90% de esa cifra de negocio y emplea a cerca de 11.000 trabajadores, con unos 40.000 puestos de trabajo indirectos. Además, cuenta con 2.600 empresas españolas subcontratadas y dedica 500 millones de euros anuales a I+D+i.

Mecánica de fluidos, códigos CFD y OpenFOAM

La mecánica de fluidos

La mecánica de fluidos es la rama de la física que se encarga de estudiar el movimiento de los fluidos, su interacción con fuerzas y objetos, empleando para ello la herramienta universal, las matemáticas.

El movimiento de los fluidos está gobernado por las que se conocen como ecuaciones de Navier-Stokes --aunque inicialmente este nombre era únicamente atribuido a las ecuaciones de conservación de momento al final se ha acabado por aplicar al conjunto. Contraviniendo una de las normas no escritas del blog no me resisto a reproducirlas aquí.

Ecuaciones de Navier-Stokes en su forma integral

La resolución de este sistema de ecuaciones es altamente compleja, puesto que se encuentran fuertemente acopladas entre sí. De hecho uno de los problemas del milenio hace referencia a la resolución de dicho sistema asumiendo una serie de hipótesis (aquí su enunciado). Puesto que la solución analítica únicamente puede plantearse en problemas muy sencillos en los que se introducen un gran número de simplificaciones, la estrategia lógica para estudiar el comportamiento de los fluidos en un gran número de situaciones ha sido recurrir a su resolución mediante métodos o simulaciones numéricas, y es así como llegamos al siguiente apartado.

Códigos CFD

Los códigos CFD (Computational Fluid Dynamics) son una de las herramientas más comunes para estudiar el comportamiento de los fluidos en todo tipo de situaciones. La resolución de las ecuaciones mediante métodos numéricos se fundamenta en dos procedimientos: discretización del espacio (las ecuaciones se resuelven solo sobre ciertos puntos y no sobre un dominio continuo) y discretización de las ecuaciones (se convierten en operaciones más sencillas capaces de ser resueltas por el ordenador). La complejidad del problema, por la naturaleza caótica del movimiento fluido, hace que, incluso con los más potentes ordenadores existentes hoy en día, únicamente se puedan alcanzar soluciones aproximadas en la mayor parte de los casos. Por ello siempre resulta altamente recomendable contrastar las soluciones de los modelos con pruebas experimentales.

 

Ejemplo de simulación CFD, cilindro en corriente a diferentes números de Reynolds

Aun así las simulaciones de fluidos mediante códigos CFD tienen un altísimo interés en multitud de aplicaciones industriales o de investigación, ya que resultan comparativamente más económicas y rápidas que los ensayos experimentales en túneles de viento y además pueden repetirse en diferentes ubicaciones con gran facilidad. Es por ello que muchas empresas han creado departamentos específicos para la realización de simulaciones CFD, e igualmente diversas empresas se dedican en exclusiva a ofrecer servicios de simulación a otras que carecen de capacidades propias.

Ahora bien, si la simulación de fluidos tiene tanta relevancia en la industria -tendencia que seguirá al alza a medida que se incrementen sus prestaciones- ¿Qué pasa mientras tanto en la universidad? Es habitual que en los planes de estudios de titulaciones con contenidos específicos en mecánica de fluidos, las simulaciones con técnicas CFD constituyan en el mejor de los casos la parte práctica de alguna asignatura. Esta situación es una muestra del típico retraso que suele existir entre las necesidades de la industria y los conocimientos aportados en la universidad. Es cierto que la duración de los estudios es limitada, y que siempre haría falta más tiempo para poder ver todas las cosas de interés, sin embargo parece que la enseñanza de técnicas CFD está claramente infravalorada en las titulaciones universitarias.

OpenFOAM

Son muchos los códigos y programas que se han desarrollado para realizar simulaciones CFD y según su naturaleza comercial podrían clasificarse en dos grupos: códigos propietarios, que requieren el pago correspondiente por las licencias de uso; y códigos libres o abiertos que se distribuyen gratuitamente.

Mientras los códigos comerciales ofrecen una interfaz y un entorno de usuario mucho más sencillo -que permite un aprendizaje más rápido- los códigos abiertos permiten acceder al código implementado para resolver las ecuaciones y modificarlo libremente, lo cual los convierte en mucho más flexibles para ser optimizados y adaptados al problema objeto de estudio. El más importante y más ampliamente extendido de todos los códigos CFD abiertos es OpenFOAM. Aunque empezó siendo una opción minoritaria enfocada únicamente al ahorro de costes, su peso ha crecido de manera continuada y se ha popularizado no solo entre los investigadores, sino que también está haciéndose su hueco en la industria. No es un programa sencillo, y el proceso de aprendizaje puede ser muy duro si se realiza a título personal, la propia compañía ofrece cursos de iniciación alrededor del mundo (ver aquí) y algunas instituciones, por suerte la Universidad de León es una de ellas, ofrecen cursos de iniciación (ver aquí).

Importante acuerdo ITP - P&W para fabricación de componentes

La española Industria de Turbopropulsores (ITP) ha firmado recientemente un importante acuerdo con la americana Pratt & Whitney gracias al cual suministrarán estructuras y elementos externos para uno de sus más modernos motores, el Geared Turbofan™ (GTF). Se espera que durante la duración total del programa la facturación pueda superar los 2500 millones de euros.

Se trata de un contrato de gran importancia para ITP, ya que es la primera vez que participan en la construcción de un motor que equipará aviones de pasillo único, que son los que abarcan la mayor cuota de mercado. Sorprende también que en este caso no participarán en el diseño y/o fabricación de la turbina de baja presión (LPT), una de las áreas típicas de especialización de ITP que le ha proporcionado alguno de sus mayores éxitos.

El motor GTF de P&W se caracteriza por ser el primero en incluir una reductora en el eje que impulsa el Fan. De esta forma se consigue que un único eje sea capaz de impulsar a diferentes velocidades el compresor de baja y el fan, pudiendo funcionar cada uno en sus revoluciones óptimas.

En cualquier caso este contrato demuestra el buen estado de salud de la industria aeroespacial española, y que las empresas de ingeniería españolas son capaces de competir con éxito en cualquier mercado internacional. Y un breve vistazo a sus números así lo atestigua. Mi más sincera enhorabuena.