L'art d'esmolar ferramentes (I)

Esmolar una ferramenta és retornar-li el tall una vegada s'hi ha desgastat a causa del fregament amb les partícules que s'intenta separar amb l'acció de tallar amb dita ferramenta. El procediment de l'esmolat no és en absolut difícil, encara que puga paréixer molt laboriós. Esmolar una ferramenta és un procés prou senzill que no exigeix coneixements extensos del tema i pot ser realitzat per qualsevol amb un mínim de destresa i el material adequat en un temps raonable. Convé dir també que l'acció d'esmolar constituïx una de les destreses bàsiques a l'hora de mantenir ferramentes, ja siguen aquestes ganivets, destrals o navalles de barber.

Començaré parlant dels materials més comuns en la fabricació de les ferramentes, entre els quals podem distingir els materials metàl·lics i els materials ceràmics, de recent incorporació al món de la ferramenta i amb propietats especials que excedixen àmpliament el propòsit d'aquest post. Pel que fa als metalls, podem diferenciar entre dos tipus bàsics, els acers i el ferro. L'acer es defineix com una aleació de ferro amb altres elements, principalment carboni, manganés, vanadi, crom, sofre i fòsfor, entre altres. Aquesta gama d'aleacions té diferents propietats en funció dels elements que són agregats a la dita aleació. El ferro en el seu estat normal té una gran maleabilitat i resistència, i aquestes propietats poden ser modificades per tractaments tèrmics del material per tal d'afavorir unes front a les altres.

Les ferramentes d'ús més comú estan elaborades en acers, dels quals la majoria són inoxidables, és a dir, contenen almenys un 14% de crom en l'aleació, oferint una gran durabilitat i resistència enfront dels atacs químics i físics, com colps o desgast per fricció, propietats que són prioritàries a l'hora d'adquirir la ferramenta.

En el procés de fabricació d'aquesta classe de ferramentes, se'ls forma el que anomenem tall , que no és res més que la confluència de les dues cares de les quals consta la ferramenta. Aquestes cares es formen quasi sempre per eliminació de material, de tal manera que hi queda un perfil que podem catalogar segons la forma dins les quatre variants més comunes:
- Pla
- Convex
- Còncau
- en mitja V
Cal esmentar ací que ens encontrem en un món real tridimensional en el qual les interseccions entre dos plànols tenen un espessor, i no són una simple línia en el seu sentit matemàtic. Com més fina siga aquesta intersecció entre els plànols, més tallarà la ferramenta, encara que això implica un major desgast, com comentaré més avant.

Amb l'ús, aquest tall comença a fer-s'hi més ample, i empitjora de forma dramàtica la capacitat de tall de la ferramenta, fins al punt en que no és apta per a seguir desenvolupant la funció per a la qual va ser dissenyada. És en aquest punt on cal considerar la possibilitat de renovar aquest tall per mitjà de l'esmolat. Ací en teniu un exemple d'una ferramenta amb el tall desgastat:
Ara que ja en sabem un poc més de les aleacions i els materials dels quals es composen les ferramentes més comunes, podem continuar parlant dels procediments d'esmolat que més convenen a cada tipus de ferramenta, tenint en compte la forma del perfil d'aquesta i el material de la qual està fabricada.

En el cas de ferro o acers tous, és a dir, aquells que una llima convencional pot marcar quan actua sobre ells, l'esmolat pot ser realitzat amb una llima o amb una pedra d'esmolar de gra bast. Aquest és el cas de la majoria de destrals i útils de fuster. En el cas d'acers inoxidables mitjans i durs, convé usar una pedra d'esmolar, ja que la llima no té efecte sobre ells.

A continuació explicaré en detall el procediment que cal seguir per tal d'esmolar una ferramenta fabricada amb acer mitjà o dur i retornar-la al seu estat operatiu. En funció del perfil de la ferramenta utilitzarem un o altre mètode.

En cas que la ferramenta tinga un perfil pla, el mètode d'esmolar és el següent:
- Triar els angles als quals esmolarem la ferramenta tenint en compte l'ús que li donarem.
- Preparar el material abrasiu, típicament la pedra d'esmolar de gra bast.
- Desgastar un primer pla a l'angle primari (veure taula d'angles al final de l'article) en els dos costats de la ferramenta fins que conseguim una rebarba al tall al costat contrari al qual estem desgastant, movent la ferramenta en cercles, amb un moviment de traslació o qualsevol altra combinació, mantenint l'angle constant, ja que ens facilitarà posteriors esmolats.
- Canviar a la pedra d'esmolar de gra fi.
- Desgastar el segon pla a l'angle secundari exercint molt poca pressió sobre la fulla de la ferramenta, per tal d'eliminar la rebarba creada en els passos anteriors. El moviment de la fulla en aquest pas ha de ser perpendicular a la pedra, amb l'angle secundari fixat i sempre portant el llom de la fulla cap a la persona que està esmolant, i mai com si anàrem a tallar la pedra.
- Comprovar si la ferramenta talla correctament, per exemple tallant tires de paper sense excercir pressió sobre la fulla. Una ferramenta ben esmolada tallarà el paper sense esforç i sense deixar fibres arrancades en passar. El millor mètode és provar directament sobre el material que hem de tallar habitualment amb la ferramenta. Si aquest material és fibrós i el moviment a l'hora de tallar-lo és de traslació perpendicular, convé deixar sense polir el tall per tal que tinga un micro-serrat que ajudarà a l'acció de tallar, mentre que si el material que hem de tallar és dur, polirem el tall amb ajuda d'una pedra de gra ultra-fi o amb pasta de polir.
Amb aquest mètode s'aconseguix una gran capacitat de tall amb una durabilitat molt elevada en suportar la majoria de la pressió de tall el pla primari, més gros i menys delicat que el secundari.

El procediment és aquest:
Fer lliscar la ferramenta a l'angle primari per tal d'obtenir el pla primari mostrat en la següent il·lustració. En aquest procés es produirà una deformació en el material que constitueix el tall:




Posteriorment, canviarem l'angle al denominat angle secundari, i obtindrem així el pla secundari, que serà el que realment afrontarà el material a tallar.


Aquest és el resultat del tall obtingut amb el mètode descrit en aquest post. Es tracta d'un tall format per dos plànols, el primari inclinat 10º i el secundari 15º, una elecció perfecta per a un ganivet de cuina, per exemple.

Els esmolats convexos o còncaus són més difícils de realitzar amb una pedra d'esmolar plana, i cal recórrer a superfícies toves recobertes amb materials abrasius(una espuma recoberta de paper de vidre), o a pedres d'esmolar circulars motoritzades(esmoladores amb motor).

L'esmolat d'una ferramenta amb perfil en mitja-V es realitza igual que en el cas del perfil pla, encara que només cal desgastar un dels dos costats de la ferramenta, i eliminar la rebarba creada amb ajuda de passades planes sobre la pedra d'esmolar. Aquest perfil és poc comú, i només es troba en fulles molt dures, sovint recobertes amb materials ceràmics o carburs metàl·lics.

També existeixen fulles a les quals se'ls afegixen dents per tal d'afavorir el tall sobre materials amb cobertes dures en respecte al seu interior, com per exemple els ganivets de tallar pa. L'esmolat en aquests casos es realitza desgastant la ferramenta com en el cas de la mitja-V però amb només un angle, sovint poc agut, per tal de millorar la durabilitat.

Els angles més comuns segons l'ús són:
Fulles d'afaitar: Primari 5º i secundari 10º
Ganivets de cuina: Primari 10º i secundari 15º
Ferramentes de mà i útils de fuster: primari 15º, secundari 20º
Destrals: Primari 20º, secundari 25-30º
En el cas que l'ús normal de la ferramenta esmolada produïsca danys a la fulla, o no estiga ben definit l'ús que se li donarà a la ferramenta convé augmentar els angles en 5-10º per tal de compensar aquest efecte.

Una vegada hem format el nou tall, podem mantenir-lo entre esmolats amb l'ús de la xaira, un estri cilíndric amb ranures tallades en la seua superfície que retorna el tall a la seva posició natural. L'ús correcte d'aquest estri consisteix en recolzar-lo sobre un suport i fer lliscar la fulla de la ferramenta a un angle lleugerament major que el secundari al llarg de tota la extensió d'aquesta.

Recordeu sempre que una ferramenta mal esmolada és més perillosa que una ben esmolada, ja que sovint hem d'exercir una força major per tal de tallar la mateixa quantitat de material.

Aquí us deixo un vídeo del resultat d'aplicar el mètode d'esmolat descrit en aquest post a una ferramenta, en concret una navalla de tipus suís tallant una fulla de paper de 80 g/m^2 en una direcció distinta a la del gra:


Si us ha quedat algun dubte o voleu més informació sobre aquest tema, podeu deixar el vostre comentari a continuació.

Producció d'electricitat

Aquests darrers dies s'està parlant molt del cost de l'energia elèctrica, en part per l'augment de les tarifes d'aquest servei que ha esdevingut bàsic als nostres dies, i que sovint usem sense un criteri ben definit. Aprofitant aquesta discussió popular, també s'ha proposat si és realment viable la instal·lació de centenars de milers de metres quadrats de plaques solars o milers de generadors eòlics per tal de produir aquest bé que usem amb tanta llibertat. Com sempre, s'ha obert també el debat sobre la viabilitat de les centrals nuclears, que certs grups consideren com un avantatge front a altres tipus d'energies de tipus renovable.

Doncs bé, en aquest post intentaré analitzar els diferents tipus de generadors elèctrics que hi tenim disponibles hui en dia, citant els avantatges però també els inconvenients de cada tipus.

Primerament, m'agradaria diferenciar entre els diversos tipus de dispositius generadors, dels quals jo entenc que hi ha quatre tipus:
- Solar
- Tèrmica
- Hidràulica
- Nuclear

Del primer tipus en podem dir que és un dels mètodes de producció d'energia que menys contamina i que té un major aprofitament dels recursos naturals, com és la llum solar, que posseix grans quantitats d'energia. En contra d'aquest sistema cal nomenar el seu escàs rendiment, que fa que s'hi hagen d'instalar extensions enormes de plaques solars per tal d'abastir molt poc de consum. Aquest és un dels seus inconvenients més poderosos, mentre que l'altre n'és l'elevada inversió que hi cal dedicar per tal de muntar aquestos enormes "horts solars".

Pel que fa a l'electricitat d'origen tèrmic, cal esmentar que aquest és un dels mètodes més contaminants, però el seu rendiment és prou elevat i el preu per kilovat-hora és menor que amb altres sistemes de generació. Les despeses inicials es mantenen en uns nivells intermedis en comparació amb la instalació solar o les centrals hidràuliques o nuclears, encara que imposen un impacte ambiental molt elevat que s'ha d'assumir, tant per la contaminació que desprenen en cremar el combustible que usen com en la obtenció d'aquest combustible, que pot ser carbó, o residus del refinat del petroli cru, gasos i altres substàncies volàtils.

L'electricitat d'origen hidràulic, ja siga per generadors eòlics o per plantes hidroelèctriques, resulta molt complicada de produir i depén en gran mesura del temps atmosfèric. A més, exigeix inversions molt importants en el moment de la seua construcció i al llarg de tota la seua vida útil per evitar perills de trencament dels embassaments, que porten conseqüències nefastes: Presa de Tous. També s'ha nomenat com a inconvenient dels generadors eòlics l'efecte que tenen sobre les poblacions d'aus, a vegades protegides, que hi ha en la zona, que moren com a conseqüència dels xocs amb les pales del generador.

De l'energia nuclear podem dir que és un dels més eficients mètodes de producció, amb preus per kilovat-hora mínims i una producció de residus infinitesimal comparada amb altres mètodes de generació, encara que els residus produits pels reactors de fissió convencionals contenen partícules radioactives de llarga vida, que són perillosos durant molt de temps i han de ser emmagatzemats convenientment sota terra en condicions molt estrictes. Convé recordar també que la seguritat de les instalacions nuclears preocupa, ja que en cas de fusió del nucli (veure Txernòbil) la contaminació alliberada a l'ambient arriba a nivells letals i ocasiona perjudicis a llarg termini. La seua construcció comporta inversions fortíssimes, així com el seu manteniment, però la seua capacitat de producció d'electricitat és enorme comparada amb els altres sistemes. Els problemes de contaminació de l'energia nuclear podrien solucionar-se si s'adopta finalment els reactors de fusió, en els quals s'uneixen dos àtoms petits per tal de formar-ne un major, amb despreniment d'energia en forma de calor, que s'aprofita per tal de fer girar els alternadors.

Carregadors de piles (II)

Des que em vaig anar informant sobre la química associada a les piles tradicionals, és a dir, les no-recarregables, he anat investigant i fent petites experiències amb circuits electrònics per tal d'intentar revertir la reacció d'aquestes piles, de recarregar-les químicament.
Com és natural, he anat provant molts dispositius que es poden trobar a Internet, entre ells els que vaig deixar com a links en el post corresponent, i vaig anar descobrint que molts tenen un rendiment molt pobre o nul, i convé millorar el circuit o començar amb un altre sistema.
Cal dir que tot el que descriuré a continuació correspon a observacions experimentals meues, que no tenen una validesa científica universal (ni ho pretenen) i són difícilment reproduïbles, però poden servir per tal d'il·lustrar el concepte i fomentar investigacions més serioses sobre el tema.

En primer lloc, parlaré del primer dispositiu que vaig trobar en la meua recerca prèvia a Internet. Aquest circuit es pot trobar a la pàgina: Afroman's guide to recharging alkaline batteries. Com podeu observar, el circuit és extremadament fàcil de construir, així que em vaig disposar a replicar-lo a casa i a provar els seus efectes sobre les piles, en concret sobre les piles alcalines, ja que pareix que les piles salines presenten majors dificultats pel que fa a la seua recàrrega. Del rendiment del circuit esmentat puc dir que deixa molt que desitjar, ja que es produeix un intens calfament del transistor utilitzat, possiblement degut a la corrent que subministra a la pila, així com dels altres components i de la pila que intentem recarregar. Els resultats en quant a càrrega recuperada a la pila són molt pobres, amb una recuperació molt baixa de càrrega en relació al temps invertit en la seua càrrega. Per tant, no recomane aquest circuit a qui intente recarregar piles alcalines, encara que podeu provar amb lleugeres modificacions per tal d'aumentar el rendiment.

Un altre dispositiu és el següent: i-Hacked. Amb aquest dispositiu, que consisteix en una font de corrent constant, vaig obtindre resultats parcials, possiblement degut a un error en el disseny del circuit o a una resistència massa baixa que implica una corrent de càrrega massa elevada. Amb aquest circuit vaig obtindre una càrrega parcial de les piles, encara que sofreixen un calfament prou important, factor que caldria evitar, ja que és un evident signe de que la càrrega no s'hi està produint, i la pila es comporta com una resistència en aquesta configuració.

L'últim dispositiu que he provat és el que descriu la Wikipedia en alemany i la pàgina de SM0VPO sobre les piles alcalines, amb una lleugera modificació:
Cal afegir que aquest circuit s'ha de muntar de manera que es carreguen un nombre parell de piles a la vegada, per a evitar l'aparició de corrent directa al transformador. La tensió d'eixida d'aquest és de 6 VCA. Aquest circuit m'ha donat molts bons resultats, i anime a qui vulga investigar un poc a començar amb aquest disseny. No provoca calfaments en la pila, encara que les resistències es calfen lleugerament. El seu funcionament es basa en un cicle de càrrega i descàrrega continu que em va impressionar per la seua simplicitat i alta eficiència. El carregador força la corrent a entrar a la pila un 80% del temps, i descarrega la pila un 20% del temps aproximadament, el que fa que s'aconseguisca una càrrega completa i un bon rendiment de la pila recarregada. La forma d'ona del carregador és aquesta:
Si algú té més idees pel que fa a la recàrrega de les piles alcalines, els comentaris seran ben rebuts.

Matemàtica i història de la rellotgeria

Després d'alguns dies sense posts i a petició d'un amic simpatitzant de la matemàtica, intentaré resumir en aquest post la matemàtica que s'amaga i sovint passa desapercebuda a l'usuari final.
La rellotgeria utilitza moltes vegades desenvolupaments matemàtics que no són coneguts pel usuari final de la peça que s'està construint, però ofereixen grans avantatges en el rendiment d'aquesta.
Per tal de quantificar el temps des de l'antiguitat s'han usat mètodes matemàtics per tal d'establir la forma dels recipients en els rellotges d'aigua o d'arena, així com en els de sol, els sistemes més bàsics per tal de determinar la durada del dia. Posteriorment aquests sistemes han anat perfeccionant-se i han donat lloc a la rellotgeria mecànica, basada en la regularitat d'un fenomen d'oscilació, com per exemple un pèndol, aplicat per primera vegada per Christiaan Huygens el 1656. Aquest científic va aprofitar el coneixement descrit per Galileu en quant al període i estabilitat d'oscilació dels pèndols i el va aplicar a la rellotgeria per tal d'obtindre rellotges extremadament precisos a la seva època, que van ser utilitzats pels mariners per tal de saber la seva posició a la mar, un dels grans reptes a l'època.

Posteriorment es va descobrir la regularitat de les oscilacions dels molls gràcies a les investigacions de Robert Hooke. Amb el pas del temps, es va popularitzar l'ús d'aquestos molls per tal d'alleugerir els rellotges i fer-los més portàtils i menys sensibles a les variacions de temperatura.
En aquest camp, s'han provat molts dissenys de l'espiral, una de les parts més importants del rellotge mecànic. Els models que actualment s'utilitzen són derivats de les espirals teòriques descrites per Arquimedes i Fermat, així com evolucions d'aquestes, com la espiral Bréguet. Aquests dissenys permeten millorar l'isocronisme del sistema i d'aquesta forma millorar la precisió global del rellotge a diferents estats de càrrega, posicions i temperatures.

Més tard es van aplicar els descobriments que havien tingut lloc en el camp de la piezoelectricitat, és a dir, la electricitat generada per compressió de certs materials. Es va descobrir que el quars era un bon candidat i es van fabricar cristals d'aquest material. Aquests cristals oscilen a una freqüència determinada quan són excitats, i per tant, es pot dividir aquesta freqüència per tal de fer funcionar un motor que faça moure les busques del rellotge. És la invenció del rellotge d'oscilador de quars, amb precisions de centèsimes de segon al dia.
La freqüència a la que oscil·len els cristals també té una relació amb la matemàtica, ja que és la freqüència natural de resonància, és a dir, aquella en què tots els àtoms que integren el cristal vibren, coincidint per tant aquestes vibracions en amplitud i fase, i amplificant-se per addició.
Més tard es va desenvolupar el rellotge atòmic, basat en la resonància de molècules com l'amoníac en dispositius coneguts com a màsers (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation), que permeten quantificar aquest nombre d'oscilacions a la freqüència de resonància i mostrar l'hora amb imprecisions de 1 segon cada 300.000 anys.
L'últim rellotge atòmic construit ha sigut el NIST-F1, basat en les transicions hiperfines (oscilacions en resonància) del Cesi-133, un isòtop de l'element alcalí que oscila a 9.192.631.770 Hz. Aquest rellotge té una imprecisió de 1 segon cada 60 milions d'anys, i és el que serveix de rellotge patró en freqüència i temps per a tot el món.
Si voleu més informació sobre els rellotges atòmics i els patrons de freqüència, ací teniu un link: NIST. Cal afegir que la medida patró de longitud es defineix a partir de la mesura del temps: 1 metre és la distància que recorre la llum en el buit en 1/299.792.458 segons, definint-se aquest com 9.192.631.770 períodes d'oscilació de la transició entre els dos nivells hiperfins de l'isòtop Cesi-133 en el seu estat fonamental.