Allmandring

Hace 4 años empezó en España la emisión de Televisión Digital Terrestre (después del intento fallido de Quiero TV), y esta primavera se realizará el apagón analógico, que cortará la televisión tal y como se ha visto desde sus orígenes.

Ha habido muchas quejas y dudas acerca de la calidad de la TDT, muchas veces debido a problemas en la instalación o en las torres emisoras, pero ahora que la tecnología está madura y podemos ver más canales y de mejor calidad que antes, resulta que un día se pone a llover y todo se estropea ¿Por qué falla tanto la TDT con el mal tiempo?

Podríamos resumir esta entrada diciendo que la TDT funciona mal porque se diseñó mal (no sólo en España, en todo el mundo funciona casi igual) y que en vez de quejarnos contratemos un servicio de ADSL o fibra óptica. Pero intentaremos ir un poco más allá.

En esta entrada quiero contribuir con una campaña para divulgar la física y acercar los fenómenos de la naturaleza al lenguaje de la calle: el Carnaval de la Física promovido por Gravedad Cero. Por ello aquí intentaremos explicar desde el punto de vista físico qué es lo que sucede. Y es que muchas veces los cortes se producen por motivos técnicos (máquinas o antenas que se averían por rayos y humedad), pero la verdad es que la TDT y la lluvia no se llevan bien, y en gran parte es por culpa de la física (o más bien, por cómo los telecos no solucionamos bien los problemas físicos de la meteorología).

Uno de las ventajas que tiene todo lo digital (más información acerca de las diferencias analógico-digital) es que las señales pueden recuperar información perdida. En el mundo analógico, si se produce degradación  (por clima, lejanía o mala calidad de antenas, etc.) la señal pierde calidad y no se puede hacer casi nada (la mejor opcion es emitir con más potencia, lo que favorece interferencias con otros servicios y puede causar efectos en la salud). El mundo digital lleva asociado corrección de errores y sistemas de modulación que permiten recuperar una señal que haya tenido muchas pérdidas. El problema… es que si estas pérdidas superan un límite, un umbral marcado en el diseño, todo el sistema se cae. Y como las telecomunicaciones se basan en un compromiso calidad-coste, cuando diseñaron la TDT se tuvo que fijar un límite determinado.

Volviendo a la física, ¿y qué es lo que produce estas pérdidas tan graves? Los culpables son una gran cantidad de fenómenos físicos:

Cuando llueve la atmósfera está cargadísima de humedad (del 100%, de hecho), y eso afecta a la constante dieléctrica y la permitividad del medio (concretamente la constante del agua es 80 veces la del aire). Es decir, que la señal de radio que nos envían le “cuesta” más llegar. En la práctica, es como si nos situáramos a una distáncia mucho mayor, y eso está claro que hace que la señal empeore más cuanto más abundante sea el aguacero.

Pero no sólo eso, también el cambio de medio dieléctrico (junto con las particulas cargadas de electricidad en las gotas de agua) alteran ligeramente la polarización de la señal. ¿Y qué es eso de la polarización? Os remito a la wikipedia para entender qué es este curioso efecto de la física electromagnética. No quisiera alargarme demasiado, simplemente decir que tanto la TV analógica como la digital se emiten con polarización horizontal (por eso las antenas se componen de filas de dipolos o “palitos” orientados de lado hacia la antena). El mal tiempo puede alterar este sentido horizontal (no cambiarlo unos grados, sino crear una dispersión, un arco de varios grados), lo que con la analógica empeoraba la señal y con la digital puede hacer que la potencia que recibimos en polarización correcta sea mucho menor, tanto como para bajar del umbral mínimo para decodificar la señal original.

También existen otros fenómenos físicos que pueden afectar a la retransmisión, como la refracción (aunque a las frecuencias de la TDT no influye mucho). Agradecería comentarios polemizando o proponiendo cuales son las causas físicas que más afectan a la señal.

Así pues, es cierto que la TDT nos trae más canales y mejor calidad… pero como todo, hay algunos inconvenientes. La mayoría de las causas físicas podrían evitarse emitiendo con mucha más potencia, pero a pesar de que los límites vigentes son muy seguros, ya hay suficiente alarma social (injustificada casi siempre), como para encima andar experimentando con qué puede soportar a largo plazo el cuerpo humano.

Actualización del 30 de noviembre: Gravedad Cero, el blog que ha promovido el Primer Carnaval de la Física para conmemorar que hoy hace 400 años que Galileo usó su telescopio para observar el cielo, ha publicado un interesante post, que incluye también los casi 50 blogs que nos hemos apuntado a esa campaña. Hay todo tipo de contribuciones interesantes, básicamente artículos explicando gracias a la física fenómenos del día a día, pero también referencias musicales y literarias.

Desertec es un consorcio que proyecta la construcción de una red de centrales solares en medio del Sahara. Se fundó hace unos años partiendo sólo de un concepto, pero tal y como informaba ayer The Guardian, ahora prometen que en 2015 ya podría estar funcionando y abasteciendo a Europa.

Centrales solares

La luz se aprovecha para producir energía de diferentes formas: fotovoltaica, termosolar, y termoeléctrica. La fotovoltaica consiste en placas de silicio que generan electricidad directamente por las propiedades de ciertos metales semiconductores. Tienen a favor una instalación sencilla y un mantenimiento casi nulo, y que el silicio es uno de los materiales más abundantes del planeta. En contra, que para mejorar su eficiencia y durabilidad necesitan de otros componentes caros, raros y de producción contaminante (Selenio, Galio, Indio, etc.). La energía termoeléctrica es la otra típica instalación de algunos hogares: placas que concentran la luz para calentar depósitos de agua.

Existen algunas grandes instalaciones para producir electricidad mediante placas fotovoltáicas, y cada vez es más usual usar la termosolar para algunas instalaciones (hospitales, colegios, etc.). Pero desde hace poco se están instalando las primeras centrales termoeléctricas, o CSP. Tienen un funcionamiento similar a cualquier central nuclear o eléctrica (de gas, carbón o petroleo). Es decir, calientan agua para generar electricidad mediante turbinas (animación en consumer.es). La ventaja es que en vez de consumir recursos naturales más o menos contaminantes, funcionan simplemente con el sol. La industria solar ha evolucionado mucho, y ahora es posible producir energía incluso de noche.

En España cada vez existen más plantas solares. Protermosolar.com va actualizando un mapa con su ubicación. La potencia que genera cada una de ellas es más bien limitada, aunque los planes existentes suman unos 2 GW (una central nuclear media de las que tenemos genera 1 GW).

El consorcio Desertec (con grandes inversores detrás, como Siemens, E.ON o Deutsche Bank) plantea la construcción de una gran red de megacentrales en el sitio del mundo donde más irradia el sol. Sus planes iniciales prevén la generación de 100 GW. El proyecto incluye también plantas desaladoras, centrales eólicas, de biomasa, y la red eléctrica necesaria para distribuir la electricidad por toda Europa.

Hay algunas dudas acerca de quién está realmente detrás de todo (¿no será otro caso Gran Scala?), y muchos detractores dudan de la viabilidad técnica y económica del proyecto. Se da también la paradoja de que cuanto más grande sea el despliegue, más económica será la electricidad obtenida, pero a la vez cuanto mayor sea la inversión, también es más cuestionable gastar tal cantidad de dinero. Actualmente se calcula una inversión inicial (para el objetivo de 100GW) de medio billón de euros (10 veces lo que ha costado el acelerador de partículas).

Todavía no se ha decidido si tirará en marcha, pero no parece tan mala idea si podemos generar la energía de 100 centrales nucleares (y a un coste menor). Se evitará además consumir una la enorme de combustible fósil o nuclear, y ayudará a vertebrar el norte de África y dotarlo de infraestructuras, agua, y trabajo para varias decenas de miles de personas.