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23 de noviembre de 2014

Crean el generador eléctrico más pequeño y delgado del mundo

Por primera vez, un equipo de científicos del Georgia Institute of Technology y de la Universidad de Columbia (EEUU) ha logrado demostrar las propiedades piezoeléctricas de un material tan flexible como el grafeno, generando corriente eléctrica mediante deformaciones mecánicas en disulfuro de molibdeno (MoS2), lo que ha dado como resultado el generador eléctrico más fino que se ha logrado hasta ahora.

El estudio, que ha sido publicado en la revista Nature, explica que este material (que se encuentra en la naturaleza en el mineral molibdenita) podría utilizarse para fabricar generadores eléctricos microscópicos que podrían introducirse en la ropa, transformando la energía de nuestros movimientos en electricidad, pudiendo cargar así dispositivos médicos, sensores portátiles y, por supuesto, el móvil.

“Lo realmente interesante es que hemos descubierto que un material como el MoS2, que no es piezoeléctrico en forma bruta [tridimensional], puede convertirse en piezoeléctrico cuando se reduce a una capa de grosor atómico [bidimensional]”, afirma Lei Wang, coautor del estudio.

Esta nueva generación de materiales del futuro podría tener multitud de aplicaciones interesantes y llamativas, como la citada posibilidad de producir electricidad sin necesidad de contar con una fuente externa (mediante la energía de nuestro movimiento corporal) o el diseño de células fotovoltaicas altamente eficientes que fuesen capaces de absorber un rango muy amplio de energía solar.

Fuente:

Muy Interesante

25 de septiembre de 2013

Documental: Tras las huellas de Michael Faraday

Mi nombre es Javier Galeano, y en el otoño de 2008 tuve la fortuna de recibir financiación para grabar un documental sobre Michael Faraday. Esto me dio la oportunidad de aprender muchas cosas sobre este gran científico experimental inglés y además me permitió visitar los lugares importantes en su vida. El documental muestra la visita de un profesor de física algo despistado, que al estilo del programa televisivo “Planeta Finito”, viaja por el Londres de Michael Faraday.

En esta entrada me gustaría compartir cómo se hizo este documental y esos lugares londinenses que nos permitirán “Seguir las huellas de Michael Faraday”.


¿Por qué?

Comenzaré respondiendo a tres porqués básicos del documental: ¿por qué hacer divulgación científica? ¿por qué hacer un documental? y ¿por qué sobre Michael Faraday?

Lea el artículo completo y vea el documental en: NAUKAS.

11 de julio de 2012

Un tejido 'inteligente' para cargar el móvil con la ropa

Los investigadores durante el experimento. | University of South Carolina
Los investigadores durante el experimento. | University of South Carolina
Un equipo de científicos de la Universidad de Carolina del Sur ha conseguido convertir prendas en dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica. Este avance podría sentar las bases para que en un futuro próximo la ropa pudiera cargar teléfonos móviles, tabletas y otros dispositivos.

El experimento, liderado por los profesores Xiaodong Li y Lihong Bao, puede suponer un gran salto adelante en el desarrollo de tecnologías que permitan a las personas incorporar la electrónica a su vestimenta.

Los investigadores, cuyo trabajo se acaba de publicar en la revista 'Advanced Material Journal', usaron una simple camiseta que empaparon con una solución de fluoruro, la secaron y la calentaron a altas temperaturas. De esta manera, convirtieron la celulosa del tejido en carbono, pero sin que el material perdiera su flexibilidad.

Los científicos descubrieron además que usando pequeñas partes de la tela como electrodos, el material actúa como una batería eléctrica. A esas fibras las revistieron con óxido de manganeso, mejorando su rendimiento. "Esto creó un supergenerador de alto rendimiento", dijo el Profesor Li, en declaraciones a la BBC.

Estos materiales, además, acreditaron su elevada resistencia. Durante el experimento, los científicos probaron miles de veces a cargar y descargar el generador, y su rendimiento apenas disminuyó un 5%.

Este último avance nos acerca a un desarrollo para las tecnologías nunca visto antes. El profesor Li no duda de que este avance es inminente: "Vestimos tejidos en nuestra ropa todos los días. Un día, nuestras prendas podrían desempeñar más funciones: por ejemplo, almacenar energía eléctrica que permita cargar un teléfono móvil o el Ipad".

De hecho, Li predice que "pronto veremos en el mercado teléfonos y ordenadores portátiles enrrollables, pero para que esto sea posible necesitaremos dispositivos flexibles para almacenar energía". El científico está convencido de que la tecnología que acaba de desarrollar servirá para lograr este objetivo.

Fuente:

El Mundo Ciencia

11 de diciembre de 2009

El primer aerogenerador eólico flotante



Viernes, 11 de diciembre de 2009

El primer aerogenerador eólico flotante del mundo

Un gran molino de viento destaca en el horizonte, flotando en el mar, a unos 12 kilómetros de la costa suroeste de Noruega. Es el Hywind, el primer aerogenerador flotante que se instala en el mundo en mar abierto.


De momento es un prototipo para verificar la tecnología. "Está calculado para aguantar olas de hasta 30 metros de altura", explicó Oistein Johannessen, de la empresa StatoilHydro, en el barco que se ha aproximado a la instalación. "Aquí el fondo del mar está a unos 220 metros, pero puede instalarse en aguas de hasta 700 metros de profundidad. El aerogenerador está flotando y amarrado con tres tensores al fondo", añade. El molino, según los ingenieros, se balancea en el mar, pero no se hunde: su línea de flotación siempre está en el mismo nivel.




El Hywind es un cilindro de 200 metros, con la mitad emergida y tres palas de 42 metros de longitud en su extremo más alto y otros 100 metros sumergidos, con ocho de diámetro, que hace de lastre. El enorme molino, de 5.300 metros cúbicos y 138 toneladas de peso, está amarrado con tres cables al fondo marino. Se instaló en el mar del Norte el pasado verano, y en otoño se ha empezado a tomar datos de su funcionamiento, generando 2,6 megavatios, añade Johannessen, durante una visita al Hywind patrocinada por el Gobierno noruego. Las futuras instalaciones operativas de este tipo estarán unidas a tierra por cables submarinos para transportar la electricidad generada.

En medio del mar, sin puntos de referencia, no se aprecia el tamaño del molino de alta tecnología hasta que el barco no se coloca a su lado. Alrededor no hay más que agua. "Ésa es su gran ventaja, al no estar cerca de la costa no plantea problemas medioambientales a la fauna, ni estorba a los pescadores de la zona ni a los vecinos que puedan protestar por el impacto visual o el ruido de los aerogeneradores convencionales", destaca el representante de StatoilHydro. Además, los vientos son más fuertes y más constantes en mar abierto que en la costa.



El Hywind es producto de una alianza tecnológica entre la empresa alemana Siemens, que aporta el aerogenerador, y la experiencia noruega en el desarrollo y explotación de plataformas de gas y petróleo flotantes en mar abierto, comenta Borge Rygh Sivertsen, responsable de los proyectos de nuevas energías de StatoilHydro, en su sede de Stanvanger (suroeste de Noruega). La botadura de la turbina en el mar fue una compleja operación realizada a principios del verano con buques y grúas que fueron montando las grandes piezas que la componen (los varios segmentos del cilindro primero y las palas después).

Antes de pasar a la turbina real a escala ya industrial, los ingenieros diseñaron y probaron un modelo de tres metros de alto en un estanque de ensayos para estudiar factores esenciales como su flotabilidad y su respuesta al oleaje.

Desde luego es más costoso este aerogenerador (el Hywind ha costado unos 40 millones de euros) que uno convencional en tierra o fijado en aguas costeras, pero los expertos recuerdan que éste es un prototipo y que si los ensayos validan esta tecnología, se abaratará y ofrecerá muchas ventajas para producir energía eólica. De momento, está previsto tomar todos los datos posibles del funcionamiento del molino noruego durante dos años. Si todo sale como está previsto, el siguiente paso, afirman los expertos, será crear parques eólicos de molinos flotantes en el océano.

Fuente:

El País (España)

Vista al mar

10 de septiembre de 2009

Experimentos: Generador Eléctrico

Viernes, 11 de septiembre de 2009

Experimentos: Generador Eléctrico

Ya tratamos, hace aproximadamente un año, sobre los motores y los generadores eléctricos, si desea puede ingresar a nuestros archivos al final de la página. Pero un repaso a nadie le cae nada mal.


¿Qué es un generador eléctrico?

La definición más sencilla sería: Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica.

Si esto les parece corot entonces que tal: Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes.



El dinamo fue el primer generador eléctrico apto para uso industrial. La primera dinamo, basada en los principios de Faraday, fue construida en 1832 (ver modeo arriba) por el fabricante francés de herramientas Hipólito Pixii.

La fuerza electromotriz

Una característica de cada generador es su fuerza electromotriz (F.E.M.), definida como el trabajo que el generador realiza para pasar la unidad de carga positiva del polo negativo al positivo por el interior del generador.

La F.E.M. se mide en voltios y en el caso del circuito de la figura de arriba, sería igual a la tensión E, mientras que la diferencia de potencial entre los puntos a y b, Va-b, es dependiente de la carga Rc.

La F.E.M. y la diferencia de potencial coinciden en valor en ausencia de carga, ya que en este caso, al ser I = 0 no hay caída de tensión en Ri y por tanto Va-b = E.

Michael Faraday

Michael Faraday (1791 - 1867) fue un físico y químico briténico.



Conocido principalmente por su descubrimiento de la inducción electromagnética, que ha permitido la construcción de generadores y motores eléctricos, por lo que es considerado como el verdadero fundador del electromagnetismo.

La inducción elctromagnética

Si movemos el imán en las proximidades de la bobina, observamos cómo el amperímetro detecta una corriente eléctrica.

Si movemos la bobina conectada al circuito en las proximidades del imán, observamos cómo el amperímetro detecta una corriente eléctrica.

Faraday concluyó que para que se genere una corriente eléctrica en la bobina, es necesario que exista un movimiento relativo entre la bobina y el imán.

Si se mueve la bobina hacia el imán, hay una variación en el campo magnético en el circuito, pues el campo magnético es más intenso cerca del imán; si se mueve el imán hacia la bobina, el campo magnético también varía.

A la corriente generada se le llama corriente inducida y, al fenómeno, se le denomina inducción electromagnética.

Se obtiene energía eléctrica como consecuencia del movimiento del imán con respecto a la bobina o de la bobina con respecto al imán.

La inducción electromagnética es el fundamento de los generadores de corriente eléctrica, como son la dinamo y el alternador.



En comclusión la electricidad puede generar magnetismo. Y una fuerza magnética puede generar electricidad.

Veamos:



Quedaban pendientes los experimentos del generador eléctrico, aquí los tienen:

Generador y foco led

Con un par de imanes redondos, de bocinas, un tubo de PVC, un embobinado se puede iluminar un diodo led de 1,5 voltios. Esta es la manera:



El video no es de gran calidad, lo admito. Pero en este otro video se puede ver la elaboración del generador casero con mayor detalle, pero con imágens fijas.



Otro generador eléctrico

Si no encuentra imanes circulares puede crear un generador con imanes rectangulares, alambre de cobre, cartón y un clavo. No se precisan muchas explicaciones `pues el video es bastante explícito:



No es algo sorprendente, pero sirve para ilustrar los princios básicos de un generdor.

Lea los archivos de Conocer Ciencia:

Los motores más sencillos de hacer (noviembre de 2008)

Faraday descubrió el generador eléctrico y Henry el motor eléctrico (agosto de 2008)

Hasta pronto:

Leonardo Sánchez Coello
conocerciencia@yahoo.es

17 de junio de 2009

Diseñan un motor cuántico ¡formado sólo por dos átomos!

Jueves, 18 de junio de 2009

¿Qué es un motor eléctrico?

Es importante comprender como funciona un motor eléctrico para saborear mejor el artículo de hoy. Ante todo es importante saber que un motor es una máquina que transforma energía eléctrica en energía mecanica ¿y que es la energía mecánica?, pues simplemente queremos decir que el motor transforma la energía eléctrica en movimiento, o sea los motores pueden mover muchas cosas desde ventiladores hasta aeroplanos, desde juguetes hasta maquinarias de excavación.

¿Cómo funciona un motor eléctrico?

Para entender cómo funciona un motor eléctrico, la clave es entender cómo funciona un imán. Un imán es la base de un motor eléctrico. Puede entender cómo funciona un motor si se imagina el siguiente escenario. Digamos que usted creó un imán simple envolviendo 100 veces alambre alrededor de un tornillo y conectándolo a una batería. En tornillo se convertirá en un imán y tendrá un polo norte y sur mientras la batería esté conectada.

Ahora digamos que usted toma el tornillo imán, coloca un eje en la mitad, y lo suspende en la mitad de la herradura del imán como se muestra en la figura siguiente. Si usted fuera a atar una batería al imán de tal forma que el extremo norte del tornillo que se muestra, la ley básica del magnetismo le dirá que pasará: el polo norte del imán será repelido del extremo norte de la herradura del imán y atraída al extremo sur de la herradura del imán. El exremo sur del imán será repelido de forma similar. El tornillo se movería una media vuelta y se colocaría en la posición mostrada.

Puede ver que este movimiento de media-vuelta es simple y obvio porque naturalmente los imanes se atraen y repelen uno al otro. La clave para un motor eléctrico es entonces ir al paso uno así que, al momento en que ese movimiento de media vuelta se complete, el campo del electroimán cambie. El cambio hace que el electroimán haga otra media vuelta. Usted cambia el campo magnético simplemente cambiando la dirección del flujo de electrones en el alambre (se logra esto moviendo la batería). Si el campo del electroimán cambia justo en el momento de cada media vuelta, el motor eléctrico girará libremente.

¿Cómo construir un motor eléctrico?

Ahora te invitamos a crear un motor, es muy sencillo, sñolo dale click a este enlace: Taller: ¿Cómo hacer un motor eléctrico? Fuente: SalonHogar



En este video se ve, de manera sencilla y con materiales económicos, la construcción del motor eléctrico:



Si deseas conocer un poco de historia no te puedes perder esta biografía de Faraday, ¿quién era él?, pues era un fanático de los imanes, y además refelexionaba mucho sobre la relación entre los imanes y la electricidad. Se considera a Michael Faraday el creador del generador eléctrico.



Y también es sumamente interesante conocer la vida de Joseph Henry, el auténtico creador del motor eléctrico. Inclusive el podría haber sido el padre del generador, pero nunca gustó de patentar sus ideas, el creía que la ciencia debía de estar al servicio de la Humanidad.



¿Qué es un generador eléctrico?

Recordemos que dijimos al principio que un motor eléctrico convierte la energía eléctrica en energía mecánica. Y un generador eléctrico realiza el proceso inverso, o sea convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Su mismo nombre lo indica el generador genera energía eléctrica. Para finalizar los dejo con un video, es la explicación más didáctica que he podido encontrara al respecto.



Un grupo de físicos de la Universidad de Augsburgo, en Alemania, ha diseñado un motor que está formado por sólo dos átomos ultra-fríos que se moverían atrapados dentro de un anillo de luz láser. Aunque todavía este motor existe únicamente como idea, los científicos aseguran que hoy día ya se podría fabricar. Por otro lado, su funcionamiento ha sido demostrado mediante complejos cálculos. Físicos y otros científicos señalan el interés de la idea, aunque aún quedan grandes cuestiones por resolver, entre ellas, las de su aplicación práctica.

Por Yaiza Martínez.

Motor cuántico atómico formado por dos átomos ultra-fríos atrapados en un entramado ótpico con forma de anillo. El átomo con la flecha estaría cargado magnéticamente. Fuente: Physical Review Letters.

El primer motor eléctrico de la historia fue creado hace cerca de dos siglos y, en las últimas décadas, científicos e ingenieros han trabajado para construir motores cada vez más pequeños.

Ahora, un equipo de físicos teóricos ha ideado una versión del clásico motor eléctrico giratorio… fabricada con tan sólo dos átomos.

Según se explica en la revista Science, este motor consistiría en un anillo de luz portador de dos átomos ultra-fríos. Sus creadores aseguran que la máquina cuántica podría fabricarse ya en la actualidad, incluso a pesar de que ni siquiera ellos pueden explicar del todo su funcionamiento.

Átomos atrapados en luz

A escala macroscópica, un motor eléctrico rotatorio es una máquina que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Estas máquinas se componen principalmente de dos partes: un estator o parte fija, que da soporte mecánico, y un rotor.

Los físicos Alexey Ponomarev, Peter Hänggi y Stanislav Denisov, de la Universidad de Augsburgo, en Alemania, han ideado el equivalente atómico o de mecánica cuántica de un motor de este tipo.

Su máquina consistiría en una serie de puntos de luz láser que formarían un círculo. Estos puntos de luz láser atraparían en su interior dos átomos ultra-fríos.

Según explica la revista Futura-Sciences, atrapar átomos ultra-fríos usando fotones (las partículas elementales de la luz) es una técnica bien conocida, por ejemplo, para fabricar relojes atómicos, cuyo funcionamiento se basa en la frecuencia de una vibración atómica.

Sin embargo, hasta ahora nadie había imaginado que este sistema pudiera ser utilizado también para generar un trabajo mecánico.

Portador e iniciador

Los átomos ultra-fríos atrapados por la luz serían dos átomos distintos. El primero de ellos, al que los físicos han bautizado como “portador” perdería un electrón y, por tanto, quedaría cargado eléctricamente. Es decir, sería “portador” de una corriente.

El segundo átomo, que sería neutro, por tanto, carecería de carga eléctrica serviría como “iniciador” o “arrancador” cuántico, explican los físicos en un artículo aparecido en Physical Review Letters.

En un motor eléctrico convencional, es la corriente eléctrica la que genera el movimiento de éste. En el caso del motor atómico, los científicos planean aplicar al sistema compuesto por estos átomos y la luz láser un campo eléctrico perpendicular al plano del anillo luminoso para poner el motor “en marcha”.

Dicho campo eléctrico provocaría inicialmente el movimiento del átomo “portador” pero, como nos encontramos en el nivel cuántico de la materia, éste no se movería siguiendo la trayectoria circular que pudiera seguir, por ejemplo, una bola.

Al ser una partícula cuántica, el movimiento del átomo “portador” debería ser considerado como una onda, es decir, que su posición vendría descrita sólo por la probabilidad.

Empujón atómico

Pero para que el átomo “portador” llegue a moverse se necesita no sólo este campo eléctrico, sino también el átomo “iniciador”.

Según explican los físicos, al aplicar el campo magnético al sistema, incidirían sobre éste ondas de igual fuerza que girarían alrededor del anillo en dos direcciones. La simetría de dichas ondas en un sentido u otro, provocaría que el movimiento global del átomo “portador” fuera igual a cero o nulo.

Por eso es necesario el segundo átomo, el “iniciador”, para que el “portador” se mueva. Este átomo sería el que permitiese el movimiento. Al no tener carga eléctrica alguna, provocaría una asimetría en las ondas energéticas, y funcionaría como un “empujón” para el “portador”.

Por último, para que el motor no sólo empiece a moverse sino también siga girando, el campo magnético aplicado debería oscilar según un patrón específico.

Esto que parece tan complicado funciona perfectamente en los cálculos realizados por los físicos, y todo a pesar de que incluso ellos reconocen no comprender completamente el papel del átomo “iniciador” en el proceso descrito.

Interés y aplicaciones

Según Sergej Flach, un físico del Instituto Max Planck de Alemania, teóricamente este desarrollo es muy interesante, aunque experimentalmente aún queden grandes cuestiones por resolver.

Para Roland Ketzmerick, otro físico teórico de la Universidad Técnica de Dresden, la idea del motor de dos átomos y luz está relacionada con largas configuraciones a modo de cadena de luz y átomos denominadas ratchets cuánticas. Ketzmerick señala el gran atractivo del diseño.

¿Pero para qué podría servir un motor tan pequeño? De momento para nada, publica Futura-Science. Sin embargo, su fabricación resulta de gran interés tanto en el plano teórico como en el plano experimental.

Fuente:

Tendencias 21

2 de noviembre de 2008

Experimentos: Motor Eléctrico

Experimentos: Motor Eléctrico

Construya su propio motor eléctrico con sólo una pila, imanes, imperdibles (alfileres de gancho) y un poco de alambre de cobre. Toma sólo un minuto para construir, pero le mantendrá hipnotizados durante horas. Una manera excelente, sencilla y divertida de comprender el funcionamiento de un motor eléctrico.



Bien, si usted pensó que este experimento es sencillo pues... ¡se equivocó! Esxiste una manera mucho más sencilla de crear un motro eléctrico: se denomina un motor homopolar debido a que el campo magnético no cambiar de dirección. Es probablemente el más simple de motor que usted posiblemente puede hacer.



Si el tema le interesa entonces usted tiene que conocer la vida y obra de Michael Faraday y de Joseph Henry:

Biografías: Michael Faraday y Joseph Henry

Además en el enlace encontrará otros experimentos.

Saludos:

Leonardo Sánchez Coello
Profesor de Educación Primaria
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