El legado de Nikola Tesla en Serbia

La Central hidroeléctrica en el río Vučjanka es la segunda , por antigüedad, construida en  Serbia, se encuentra a unos pocos kilómetros por encima de la ciudad de Vučje cerca de Leskovac, fue construida en 1903 y ha estado funcionando ininterrumpidamente desde  entonces.

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La Central hidroelectrica del rio Vucjanka, con las palas de la turbina Pelton

Reconociendo el potencial de la corriente alterna para proporcionar electricidad segura, la Sociedad Eléctrica de Leskovac se formó en 1901. Con los ojos centrados en el  río Vučjanka, el grupo reunió a 168 accionistas para recaudar capital y financiar la construcción de la central hidroeléctrica de Vučje . El equipo, que incluye la primera línea de transmisión al Reino de Serbia – de Vučje a Leskovac (16 km) – fue comprado por 152.700 dinares de la época en oro, de la empresa alemana “Siemens-Halske”, y la construcción fue encomendada a Joseph Granzan, originario de  Gran Bečkerek ( la actual Zrenjanin).

A Đorđe M. Stanojević se le considera el mayor promotor del proyecto, amigo de Nikola Tesla ya en 1894 publicó el libro “Nikola Tesla y sus inventos” siendo el primer libro sobre Tesla en Serbia y el segundo en todo el mundo, a él se le considera el padre de la electrificación de Serbia. En el patio de la central hay  una estatua dedicada a su figura y dentro de la sala de turbinas una medalla con el Premio “Tesla Spirit” otorgado por la “Tesla Science Foundation“.

La central se inauguró  el 11 de diciembre 1903 según el calendario antiguo o el 24 de diciembre siguiendo al calendario gregoriano, la fecha  pudo haberse elegido porque ese mismo día de 1877 Leskovac fue liberada de la ocupación turca-otomana. Las turbinas comenzaron a trabajar con 2 unidades hidráulicas de la marca Siemens & Halske de más de 139 kW.  En 1931 se puso en funcionamiento la tercera, de la marca sueca ASEA de 800 kW, por lo que esta planta recibió una capacidad instalada total ligeramente superior a 1 MW.

Al transmitir una corriente alterna de 50 hercios a 7000 voltios, considerablemente alta respecto a otras centrales coetáneas, la central de Vučje pudo transformar la economía regional. En aquel momento la floreciente  industria textil basada en la manufacturación del cáñamo se aprovechó de la energía suministrada por dicha central, llegando a conocerse a  Leskovac como “el pequeño Manchester”.

Hoy en día produce alrededor de cuatro millones de kilovatios-hora de electricidad al año. En 2005 la planta hidroeléctrica de Vučje, fue  incluida en la lista de hitos históricos sobre instalaciones eléctricas del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). Esta lista de “hitos” incluye sólo un puñado de instalaciones europeas, la mayoría de las cuales fueron obra de varias personas con nombres reconocibles incluso para aquellos que no tienen interés en la electricidad, incluyendo Benjamin Franklin y Guglielmo Marconi.

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Uno de sus curiosidades reside en el método en el que el agua es introducida en la central. Desde unos cientos de metros río arriba el agua se desvía por un canal excavado en la piedra de la montaña, con aproximadamente 900 metros de largo y una media de  metro y medio de profundidad, el acceso a este  canal está prohibido, pero no hay nadie que lo impida,  siendo bastante seguro la mayor parte del recorrido. En algún punto existe una barandilla de seguridad donde hay espacio para una sola persona y realmente estas en un despeñadero con una caída vertical  de 100 metros. El caudal está regulado por distintas exclusas hasta llegar a la galería de presión  situada  unos 100 metros más alta que la central desde donde se deja caer a través de una tubería de plástico blanco. Al final de la galería de presión se suministra el agua a la turbina por medio de una válvula de aguja, también llamadas inyectores, los cuales tienen forma de tobera para aumentar la velocidad del flujo que incide sobre las cucharas de la turbina tipo Pelton, que consiste en una rueda (rodete o rotor) dotada de cucharas en su periferia, las cuales están especialmente realizadas para convertir la energía de un chorro de agua que incide sobre las cucharas.

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Inicio del canal

En los alrededores de la central existe un parque recreativo que supongo que en verano tendrá visitantes, en el momento de mi visita  un hotel abandonado se derrumbaba en frente de la central y el acceso a la central estaba restringido pero aguas arriba, a unos doscientos metros, hay una preciosa cascada. Además del precioso entorno natural existe una iglesia dedicada a San Juan Bautista, en su frontispicio de puede ver la imagen de la cabeza de San Juan cortada en una bandeja de plata, en una pequeña colina del patio de la iglesia existe una inscripción en madera  donde se indica que esta zona  está enterrado el famoso guerrero local Vlajko Radenković que lucho contra el imperio otomano. En los meandros del río también se pueden visitar molinos de agua donde los autóctonos muelen el maíz, con un poco de suerte te pueden invitar a un desayuno local.

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Átomos por la paz

Aparece en mi cv  escondido entre cursos inútiles de gestión de calidad, una Licencia de operador de instalaciones radiactivas, otorgada por el Consejo de Seguridad Nuclear. Lo que daría pie para iniciar un cómic de superhéroes con superpoderes adquiridos tras la exposición accidental al Californio-252, evitando el traje de lycra marcapaquete eso sí, desgraciadamente es sólo una licencia para manejar un instrumento que mide la humedad de un suelo y su densidad. Sí pero a través de un método muy innovador y, un poco peligroso. Innovación y construcción parece un oxímoron, pero a veces te encuentras con algo interesante en ese mundo donde el hormigón, la sustancia más fea, gruesa y sucia es el rey. Lo digo desde el punto de vista de un químico, acostumbrado a las sustancias puras, cristalinas, transparentes y nobles (obviando algún derivado sulfuroso).

Este aparato, para haceros una idea buscad en google imágenes “Troxler”, se usa principalmente para controlar la calidad de ejecución en viales, carreteras, etc…in situ, rápido y  sin hacer un ensayo destructivo. Se debe controlar el grado de compactación de las sucesivas capas que forman la plataforma para evitar que el agua se infiltre y modifique el comportamiento de los suelos produciendo socavones, blandones o grietas en la vía. Para ello se debe realizar previamente un estudio geotécnico del material incluyendo el ensayo denominado Proctor que nos dará la referencia de densidad máxima que el material puede conseguir y a qué humedad óptima lo hace.

Después de esta aburrida introducción viene lo interesante, puesto que se hace con la ayuda de la temida radiactividad y sus propiedades, no mágicas, sino físicas.

radiación gamma

Para determinar la densidad se usa una fuente radiactiva de Cesio-137 de 0.3 GBequerelios que emite fotones con una longitud de onda muy corta e ionizante, concretando  radiación gamma, más enérgica que los Rayos Röntgen, mal llamados por casi todos Rayos X. La fuente es imbuida en la capa de material a estudiar mediante la realización de un agujero y la introducción de la sonda del aparato. Desde la sonda/fuente un número conocido de fotones gamma chocan con los electrones del material antes de alcanzar los dos detectores del instrumento, uno es el archifamoso detector Geiger, y el otro un detector Müller. La diferencia entre los fotones emitidos y los detectados nos da la proporción de electrones del material a estudiar a una distancia conocida, luego su densidad.

Para determinar la humedad del material se recurre a los neutrones y a una fuente radiactiva de Americio-241:Berilio de 1.48 GBequerelios. Los neutrones emitidos por esta fuente penetran en el material chocando con los átomos de Hidrógeno del agua y son termalizados, es decir, frenados. La termalización es un proceso en el que los neutrones son frenados hasta tal punto que en los choques sucesivos con Hidrógeno u otros materiales ya no pierden más velocidad. El instrumento tiene un detector de neutrones de Helio-3 muy sensible específicamente a los neutrones termalizados. Los conteos obtenidos mediante este detector son pues directamente proporcionales a la cantidad de Hidrógeno/Agua del material de estudio.

atoms for peace

En mi mente he construido una imagen medianamente clara de muchos conceptos científicamente abstractos, radiación, onda-partícula, nube de carga electrónica, vibración molecular, etc… y como siempre ando asociando todo lo que me rodea con música en este tipo de lenguaje me viene siempre al espacio sináptico la música electrónica, al fin y al cabo la música es vibración también, ya de las cuerdas de una guitarra ya de un aparato electrónico que transforma una señal digital, pero en el caso de la electrónica se asemeja más  a esas imágenes mentales.

Algunos grupos de ámbitos más orgánicos que han sabido mezclar con sabiduría alquímica las guitarras con elementos artificiosos pueden ser Primal Scream circa “Vanishing point”  y “Xtrmntr”, ejemplo de una producción de guitarras envenenadas de radiactividad, los Mogwai de “You don´t know jesus” o “Superheroes of BMX” también lanzan guitarras que aparentan llamaradas incandescentes o erupciones solares de nanoparsecs filtradas por la mano de David Fridmann. Haciendo de puente transitorio entre orgánico y artificial cuadran bien Fuck buttons,  en “Tarot sport”  también impregnan su música de centelleos fotónicos. En el mundo de la electrónica pura abundan muchos casos, por salirme un poco de los estándares del tecno ramplón, perroflauta, y chancletero que llena las discos de Ibiza y los extrarradios de Barcelona, señalaré sólo una muesca, la remezcla de James Holden del “The sky was pink” originalmente ideado por Nathan Fake. La remezcla es infinitamente mejor, por no decir que es una canción totalmente distinta y mucho más amplia de miras. El señor Holden además tuvo la exquisita idea de titular su primer disco “The idiots are wining” en referencia a los antes citados.

Alcohol.

El bebercio, el drinking, el alpiste, la priva, el tajarse, castigar el hígado, mamarse, beber el agua de los floreros, ser una esponja, mojarse los labios, ir hasta el culo, pillar una borrachera, una trompa, una cogorza, una melopea, un delirium tremens, un pedal, un pedete lúcido, tener una resaca del copón…   todos sabemos el significado de estas expresiones, bien por experiencia propia bien porque lo hemos visto cerca, en la sociedad, ya que está más que bien visto y no seré yo el que lo niegue.

Pero sabemos realmente qué nos pasa al ingerir eso brebajes, cómo se comportan dentro de tu cuerpo entrado en carnes esos gin tonics con cardamomo que degustas con pedantería o esas cervecitas que tomas al sol en la hora del aperitivo…No me a refiero a nivel corporal, todos sabemos que se nos enrojece la cara, entramos en calor inicialmente, nos desinhibimos etc… Sino a nivel biológico, celular. A nivel bioquímico, metabólico. A nivel químico, molecular. Cuáles son las reacciones que determinan el metabolismo del etanol en el cuerpo humano y lo más interesante, cuáles son sus consecuencias, es lo que voy a tratar de explicaros.

Lo intentaré hacer sencillo pero no renunciaré a usar un lenguaje técnico porque estoy un poco hastiado de que a la hora de publicar ciencia te lo den todo masticado y que, en los libros de divulgación no haya una mísera ecuación diferencial, una integral o una reacción química.

Metiéndonos en harina, el alcohol, o más precisamente el etanol (CH3CH2OH) es metabolizado rápidamente en el hígado. El proceso concreto es una reacción de oxidación a acetaldehído (CH3CHO) y posteriormente a acetato (CH3COO). A algunos os suenan las reacciones redox desde un punto de vista inorgánico y su explicación es sencilla, los átomos o iones ganan o pierden electrones reduciéndose u oxidándose, respectivamente. Cambiando su estado de oxidación (os podéis hacer una idea acordándoos de las valencias, +1, +3 etc…). En orgánica es un poco diferente, como muestran las fórmulas que están entre paréntesis el grupo alcohol (C-OH) se oxida perdiendo electrones para convertirse en aldehído (HC=O) y a su vez, éste pasa a oxidarse al ácido o su sal correspondiente (O=C-O). Para simplificar, ganar electrones es crear enlaces con Hidrógeno y oxidarse es generar dobles enlaces con Oxígeno en este caso. De forma recíproca donde hay oxidación tiene que haber átomos que se reduzcan, que ganen electrones y en metabolismo suelen ser los de  las coenzimas NAD+, NADP+ etc.. de formulación complicada por lo que las dejamos así.

Bodegas Torres, Vilafranca del Penedés

Los otros participantes indispensables son las enzimas, un tipo de proteínas que aceleran las reacciones químicas, son catalizadores porque son sustancias (el calor no lo es) que se mantienen inalterados una vez acabada la reacción y que aceleran el proceso, ofreciendo mecanismos de reacción que disminuyen la energía necesaria para realizar esta. En el caso de las enzimas una característica muy importante es su estructura cuaternaria, su forma tridimensional y en especial en su centro activo, el lugar al que se ligan los reactivos y donde se suele aplicar la simbología de una llave y una cerradura para que nos demos cuenta de la necesaria “estereoespecifidad”, de la relación unívoca entre sustrato y enzima.

Una vez presentados los protagonistas nos vamos a las células hepáticas, donde el etanol es metabolizado por tres sistemas enzimáticos distintos. En el citosol la enzima que cataliza la reacción es la Alcohol deshidrogenasa. En el retículo endoplasmático hay un sistema microsomal de oxidación del etanol (MEOS)  que involucra al grupo enzimático Citocromo P450, un tipo de monooxigenasas activas en la detoxificación de drogas ingeridas y exobióticos, se cree que esta vía se activa cuando la cantidad ingerida de alcohol es muy alta. El tercer método ocurre en el peroxisoma, la enzima Catalasa interviene junto con peróxido de hidrógeno para oxidar el alcohol a acetaldehído.

El acetaldehído producido por estas tres vías debe entrar en las mitocondrias para oxidarse mediante la Aldehído deshidrogenasa a acetato y este metabolito debe dejar el hígado para una nueva oxidación en tejidos no hepáticos, pues en el hígado no puede activarse a Coenzima A mediante el ciclo de Krebs.

La noche me confunde

Efectos bioquímicos interesantes:

La acumulación del acetaldehído se cree que es la causante de efectos perniciosos del consumo como el enrojecimiento de la piel, la resaca o las náuseas, estos síntomas son habituales en la población de Japón y China, donde el 45% de la población tiene déficit genético de Aldehído deshidrogenasa. Además este fenómeno es aprovechado en el tratamiento del alcoholismo crónico. Para prevenir su consumo se administra a alcohólicos un inhibidor de la Aldehído deshidrogenasa, el disulfiram (nombre comercial  antabus o colme) que provoca que estos efectos adversos se presenten rápidamente al beber alcohol. Los pacientes que lo toman lo saben y se someten voluntariamente, no es un medicamento que cure el alcoholismo sino un coadyuvante para evitar que consumas.

Uno de los productos de la reacción con la Alcohol deshidrogenasa es una de las coenzimas que presentábamos antes, la forma reducida NADH+H+. Su elevada concentración en el citosol provoca la inhibición del mecanismo de glucogénesis debido a un desplazamiento en el equilibrio químico hacia la formación de lactato y malato. Esto implica una bajada de los niveles de azúcar en sangre, así pues a tener en cuenta por diabéticos, el alcohol provoca hipoglucemia.

El lactato formado comparte y compite con el ácido úrico por el mecanismo de excreción en los riñones, lo que puede provocar el aumento de concentración de ácido úrico, la sal monosódica de este ácido precipita como cristales en las articulaciones, especialmente en los dedos, produciendo el proceso doloroso que habitualmente conocemos como “gota”.

El proceso metabólico que he explicado se aplica también a otro alcohol, el metílico (CH3OH). Oxidándose a formaldehído (H2C=O) y ácido fórmico (HCOOH)  estos metabolitos son mucho más peligroso para la salud humana, la intoxicación con metílico provoca problemas en la visión debido a la precipitación por desnaturalización de proteínas oculares, acidosis metabólica e incluso la muerte en un 20 por ciento de los casos.

Es muy importante controlar la destilación de bebidas alcohólicas de alta graduación porque la primera porción destilada contiene metílico y éste debe desecharse como bien saben los aguardienteros. El clásico garrafón de las noches de copas puede deberse a la adulteración con mezclas de alcohol de poca calidad, metílico o a la degradación por calor o mediante luz del propio alcohol etílico.

El tratamiento ante un intoxicación por metílico o etilenglicol (anticongelante) incluye….etanol!!! La afinidad por el etanol de la Alcohol Deshidrogenasa tiene una relación 20 a 1 frente a metanol o glicoles, por lo que para evitar la formación de los metabolitos tóxicos se debe saturar su capacidad.

Borrachos en el mundo de la música hay muchos pero tan simpáticos y feos con Shane MacGowan ninguno…

La mayoría de la información está extraída del libro “Metabolism at a glance” de J.G.Salway 1999 © Blackwell Science Ltd. recomendado por el profesor E. Quiñoá para las clases de Química biorgánica.