Clasificación de los seres vivos (por fuente de energía, fuente de carbono y por necesidad de oxígeno)

1. INTRODUCCIÓN

Existen diversas clasificaciones para organizar la materia “viva”. Una de las más básicas y fundamentales consiste en clasificar los organismos en función de su fuente de energía, de su fuente de carbono y de su necesidad o no de oxígeno. A continuación analizaremos cada una de ellas y al final del artículo, a modo de resumen, podrán encontrar una tabla esquemática que resume muy brevemente cada una de las clasificaciones.

2. CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS (FUENTE ENERGÉTICA)

• Fotótrofos: organismos cuya fuente energética es la LUZ.
• Quimiótrofos: organismos cuya fuente energética se deriva de COMPUESTOS QUÍMICOS.

3. CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS (OBTENCIÓN DE CARBONO)

• Autótrofos: organismos cuya fuente de carbono la obtienen del CO2 del ambiente.
• Heterótrofos: organismos cuya fuente de carbono la obtienen de otros COMPUESTOS ORGÁNICOS.

4. CLASIFICACIÓN DE LOS SERES VIVOS (NECESIDAD DE OXÍGENO)

• Aerobios estrictos: organismos que dependen del oxígeno, pero que no pueden sobrevivir a altas concentraciones de este.
• Anaerobios estrictos: organismos que no pueden sobrevivir o desarrollarse en presencia de oxígeno.
• Anaerobios facultativos: organismos que pueden desarrollarse y sobrevivir tanto en ausencia como en presencia de oxígeno.

5. ANEXO

 

Tabla 1. Clasificación de los seres vivos en función de su fuente energética, de carbono y de su necesidad de oxígeno

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Saber Práctico

¿Qué pasa en tu cerebro cuando te aburres?

Teresa Belta y Esther Priyadharshini, de la Universidad de East Anglia (Reino Unido), han demostrado que estar siempre ocupados, sobre todo durante la infancia, impide desarrollar la imaginación. Por el contrario, aburrirse y no hacer nada es positivo para el cerebro. Mientras contemplamos las musarañas y permanecemos desocupados se activan unos circuitos neuronales que forman la llamada “red por defecto”, descubierta en 2011 por Raichel y Shculman. Al parecer esta red es la que nos hace soñar despiertos, se ocupa de conectar experiencias y lecciones aprendidas en el pasado con planes futuros, crea narraciones sobre nuestra propia vida encadenando los recuerdos y da alas a la imaginación. No en vano, entre el 60 y el 80% de la energía del cerebro se dedica “solamente” a mantener la conexión entre neuronas.

Por cierto, que hay que tener en cuenta que si bostezamos espontáneamente no es por aburrimiento, ni tampoco a causa del hambre, como se suele pensar. Según ha demostrado un estudio de la Universidad de Princeton (EE UU) lo más probable es que tengamos la “sesera” demasiado caliente, ya que a nivel biológico el bostezo es un mecanismo que sirve para enfriar el cerebro.

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Muy Interesante

La internet de las cosas muertas

Smart App-artamento, un proyecto para controlar los servicios del hogar a través de una tableta.

Hace calor. El refrigerador regula su temperatura para asegurarse que las bebidas estén frías para cuando llegues a casa, en 30 minutos.

La televisión descarga tu episodio favorito y lo tiene listo para cuando enciendas el televisor. La vasija con agua para el perro se vuelve a llenar después de que tu mascota la ha vaciado.

Tú no estás haciendo nada. Internet lo está haciendo todo por ti.

Hace algunas semanas hablamos de la clic internet de las cosas vivas, una propuesta para 'hackear a la naturaleza' haciendo uso de las propiedades de la red. Hoy hablaremos de su opuesto: la internet de los objetos o de las cosas muertas.

La "internet of things" o IoT (como se le conoce en inglés) es un término que data de 1999 y que se refiere al concepto de que los objetos de casas, oficinas o ciudades puedan hablar entre sí a través de una conexión a internet.

Sus usos -más allá de las anécdotas personales relatadas arriba- pueden tener un fuerte impacto en políticas públicas.

Imagina por ejemplo una ciudad con electricidad inteligente. La compañía que provee el servicio registra a través de medidores especiales cuando estás en casa, cuando usas más electricidad y regula el suministro de esa manera. Así se ahorra energía, recursos y dineros. Todos ganan.

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BBC Ciencia

¿Se hará realidad el sueño de la fusión nuclear?

SOBRE LA FUSIÓN 

• Es el proceso que enciende las estrellas, incluyendo al Sol.

• Un litro de agua contiene suficiente deuterio para producir -al fusionarse con tritio- el equivalente energético a 500 litros de gasolina.

• Una central de energía de fusión de 1.500MW consumiría unos 600g de tritio y 400g de deuterio al día.

• El primer uso a gran escala de la fusión fue la detonación de la bomba de hidrógeno Ivy Mike, realizada por el ejército de Estados Unidos el 1ro de noviembre de 1952.

• El diseño de ITER incluye un tokamak, que es la palabra rusa para designar la cámara magnética con forma de anillo.

• El campo magnético deberá contener plasma a 150 millones de grados, la temperatura necesaria para el proceso de fusión.

• Estados Unidos es socio de ITER, pero también está financiando el proyecto National Ignition Facility, que utiliza láser para calentar y comprimir el hidrógeno al punto de fusión.

• Corea del Sur, otro miembro de ITER, está inviertiendo U$941 millones en un prototipo de tecnología de fusión, K-DEMO, que podría ser el primero en generar energía eléctrica.

• Los críticos se oponen a que se siga investigando la energía nuclear y cuestionan los probables altos costos que tendrá su uso comercial.

La construcción del reactor ITER es todo un desafío tecnológico.

La apuesta más grande del mundo por desarrollar energía a partir de la fusión nuclear avanza a paso lento en el sur de Francia.

El proyecto del Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER, por sus siglas en inglés), ubicado en Cadarache, en Provenza, comienza a recibir los primeros componentes necesarios (hacen falta alrededor de un millón) para su reactor experimental.

Pero su construcción lleva dos años de retraso, obstaculizada por el aumento masivo de los costos y largas postergaciones.

Al colisionar los átomos de deuterio y el tritio, dos formas de hidrógeno, liberan gran cantidad de energía.

"No escondemos nada, es muy frustrante", le dice a la BBC David Campbell, subdirector del proyecto ITER.

"Ahora estamos haciendo todo lo que podemos para recuperar tiempo. El proyecto es tan inspirador que da la energía para continuar. Todos queremos energía de fusión lo antes posible".
Superados los problemas de diseño iniciales y las dificultades de coordinación para este proyecto internacional único, ahora hay un poco más de confianza en los plazos.

La energía del Sol

Desde la década de los años 50, la fusión ha alimentado el sueño de une energía casi ilimitada –imitando el proceso de la bola de fuego que enciende el sol– a partir de dos formas de hidrógeno fácilmente disponibles.

El gran atractivo de la energía de fusión incluye la combinación de un combustible económico, relativamente poco desperdicio radiactivo y cero emisiones de gases de efecto invernadero.

Pero los desafíos técnicos son inmensos: no sólo es difícil controlar un proceso tan extremo, también lo es diseñar formas de extraer energía.

Y eso es lo que pondrá a prueba el reactor ITER, conocido como "tokamak" (acrónimo de la expresión rusa para decir "cámara toroidal con bobinas magnéticas"), que está basado en el diseño de JET, un proyecto piloto europeo con base en Reino Unido.

 

Desviador

La idea es crear un plasma de gas supercaliente que alcance temperaturas de más de 200 millones de grados centígrados, el calor necesario para forzar a los átomos de deuterio y tritio a fusionarse y liberar energía.

El proceso tendrá lugar dentro de un gigantesco campo magnético con forma de anillo, la única manera de contener un calor tan extremo.

La planta de JET consiguió reacciones de fusión en estallidos cortos, pero requirió el uso de más energía de la que era capaz de producir.

El reactor ITER es mucho más grande y está diseñado para generar 10 veces más energía (500 MW) que la que va a consumir.

Vea la galería

La iniciativa une el impulso científico y político de los gobiernos de la Unión Europea –que financia casi la mitad de su costo– junto con los de China, India, Japón, Corea del Sur y Estados Unidos.

El presupuesto total se calcula en unos U$20.000 millones, aunque la cifra exacta no está disponible debido a que muchas de las contribuciones no son en efectivo, sino en equipamiento y tecnología.

Complicaciones y retrasos

Pero la innovadora estructura de ITER ha causado fricciones y retrasos, sobre todo en su fase inicial.

Cada socio tuvo que crear primero un organismo local para lidiar con el abastecimiento de componentes dentro de cada país, y no fueron pocas las complicaciones para importarlos.

Los retrasos aumentaron con las disputas por el acceso a las sedes de producción en los países participantes. Como cada parte debe cumplir con requisitos extremadamente específicos, los inspectores de ITER y las autoridades nucleares francesas tuvieron que negociar las visitas a compañías que no estaban habituadas al escrutinio ajeno.

El resultado es que aunque se ha acordado un calendario para el traslado de los elementos clave, se asume que aún habrá más demoras.

Por eso, el edificio principal que albergará al tokamak fue adaptado para dejar los espacios necesarios para que los componentes que llegarán más tarde sean añadidos sin causar demasiados problemas.

La ruta desde los puertos hasta el emplazamiento tuvo que ser reforzada para soportar el traslado de cargas de hasta 600 toneladas, y esta tarea también ha sido más lenta de lo esperado.

Según el plan inicial, se esperaba conseguir el primer plasma a mediados de la pasada década.

Después de una restructuración, se fijó una nueva fecha límite para noviembre de 2020, pero esto también se ha puesto en duda.

Los encargados de ITER dicen que están haciendo turnos dobles para acelerar el ritmo de construcción, pero aun así se considera que incluso comenzar a operar en 2021 es un desafío.

Ken Blacker es el hombre encargado de coordinar el ensamblaje del reactor.

"Ahora hemos empezado de verdad", le cuenta a la BBC. "La producción industrial está avanzando así que el calendario es mucho más certero y se han resuelto muchos desafíos técnicos".

"Pero ITER es increíblemente complicado. Las piezas se están haciendo en varias partes del mundo y se transportarán hasta aquí".

"Tendremos que organizar su llegada y construir paso a paso, cada cosa debe llegar en el orden correcto, y eso es realmente crucial".

40, 50 o 60 años

La secuencia de llegada de grandes componentes es una cuestión fundamental, pero también lo es que los componentes en sí mismos tengan la suficiente calidad como para que el sistema funcione.

Los 28 imanes que crearán el campo magnético contenedor del plasma deben ser fabricados con un nivel de exactitud muy exigente. Y cada parte debe ser estructuralmente firme, luego será soldada con las demás para asegurar un vacío totalmente hermético, sin el cual no se puede mantener el plasma.
Un solo fallo podría poner en peligro todo el proyecto.

Asumiendo que ITER lograra producir más energía de la que consume, el siguiente paso será que los socios internacionales avancen con un proyecto de demostración tecnológica que ponga a prueba los componentes y sistemas necesarios para hacer un reactor comercial.

Irónicamente, cuánto más se progresa, más evidente se hace la enormidad del desafío que supone crear un reactor de fusión para comercializar.

El año pasado le pregunté a un panel de expertos cuándo estará disponible en el mercado el primer reactor de fusión capaz de abastecer de energía las redes eléctricas.

Unos pocos dijeron que eso podría ocurrir en los próximos 40 años, pero la mayoría dijo que llevará otros 50 o incluso 60 años.

Aunque en ITER se trabaja a destajo, la energía de fusión aún sigue siendo un sueño.

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BBC Ciencia

¿Por qué quedamos inconscientes al golpearnos la cabeza?

El efecto de un pequeño impacto en el cerebro es apenas un poco menos dramático que lo que esperas que le pase a tu computador si uno lo tira desde dos metros de altura. Lo increíble es que la gente se recupere tan rápidamente.

La sacudida física daña las células de las paredes del cerebro y estira los axones que conectan las neuronas, desestabilizando el flujo normal de los neurotransmisores y causando un escape de iones de potasio de las células y un ingreso de iones de calcio.

Esto desencadena una demanda repentina de energía química, que al cerebro le queda difícil proveer, especialmente si ha habido pérdida de sangre.

Como resultado, al cerebro se le puede agotar la energía y se apaga, desencadenando la inconciencia.

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BBC Ciencia

Los molinos que quitan la sed en la sierra ecuatoriana

A principios de 2013 el Ministerio de Electricidad y Energía Renovable de Ecuador presentó un Atlas Eólico.

"Es una ilusión de niño, siempre quise tener un molino de viento y ya lo tengo. Al menos para esta cosa puedo morir tranquilo", suspira el francés Christopher Vercoutere, quien lleva 40 años viviendo en Ecuador.

A su lado asiente en silencio Agustín Seminario, el ingeniero que siete años atrás construyó su primer molino, ése que disfruta Vercoutere en su campo, el mismo que tímidamente comienza a moverse como si lo empujaran el francés y el ecuatoriano con la mirada.

El molino de Vercoutere se encuentra en la comunidad de San Roque, provincia de Imbabura, en el norte de la región Sierra, una de las zonas del Ecuador que más sufre para regar sus sembradíos.

"Vivimos en una zona que no tiene acceso a la energía. Si bien es cierto que la electricidad llega a la casa, no llega a las fuentes de agua. Incluso en una gran hacienda que tenga electricidad, ésta llega solo a la casa de la hacienda", explica Seminario, quien estudió ingeniería mecánica en Quito.

Aunque ha llevado sus molinos por todas las provincias serranas, desde Carchi hasta Azuay, Seminario se mueve en un mercado dominado por bombas que funcionan a gasolina o a diesel debido al bajo precio de estos combustibles, pero su apuesta por la generosidad de los vientos ha calado también en Quito.

Un atlas de vientos

A comienzo de este año, el Ministerio de Electricidad y Energía Renovable de Ecuador presentó su Atlas Eólico, para identificar las zonas del país donde este recurso puede ser aprovechado para la generación de electricidad y diversificar la matriz energética.

"La participación de la energía eólica en la matriz de producción eléctrica hasta la fecha es marginal"

Esteban Albornoz, ministro de Electricidad y Energía Renovable de Ecuador.

"La participación de la energía eólica en la matriz de producción eléctrica hasta la fecha es marginal, con tan solo 16,5 MW en el territorio continental correspondientes al proyecto Villonaco que entró en operación en enero de 2013", dijo a BBC Mundo el ministro Esteban Albornoz y agregó:

"La información contenida en el Atlas Eólico, sumada a los incentivos que se vienen implementando a nivel regulatorio, establecen condiciones propicias para el desarrollo de nuevos proyectos eólicos de iniciativa pública y privada, que contribuirán al abastecimiento de la demanda y al desplazamiento de energía térmica que consume combustibles fósiles".

Pero los subsidios oficiales a estos combustibles han alejado del mercado a otros amantes de los molinos de viento como el ingeniero mecánico Marcos Cabrera, quien comenzó a construirlos como hobby en la provincia del Azuay, en el sur de la Sierra ecuatoriana, seis años atrás.

"La idea nació cuando un amigo me preguntó si le podría hacer un molino de viento y yo por alegrarlo le hice uno de adorno. Luego los fabriqué como negocio, pero hoy en día ya casi estoy retirándome de esta actividad porque la energía en Ecuador, el gas y la electricidad, es muy baratas y las posibilidades de hacer negocios son bien escasas".

Por eso, los artesanos de los molinos de viento han tenido que encontrarles nuevas funciones a las aspas de estos gigantes imaginados por Cervantes: bombear agua ya no es su única misión, sino oxigenarla.

Agua estancada 

Los molinos de viento ya no sólo bombean el agua, sino que también la oxigenan.

Inspirado por los molinos levantados en las zonas rurales del Ecuador por una misión internacional en la década del 60, Agustín Seminario comenzó a investigar cómo construirlos y cómo comercializarlos.

"Vi molinos de la Misión Andina que habían durado desde el año 65 y todavía seguían, aunque ya no bombeaban. Entonces fui a un molino, me subí, tomé fotos de sus partes, y dije 'esto ya está inventado, lo que hay que hacer es adaptarse a lo que tenemos acá'".

El principal inconveniente que enfrentó era el costo de cada uno de los cuatro piñones que movían estos molinos, que puede variar de 200 a 300 dólares, pero por fortuna, uno de sus trabajadores sugirió utilizar los piñones de una moto, mucho más baratos, y el invento funcionó.

Pero no todos los campesinos ubicados en la ladera del volcán Imbabura necesitaban bombear agua de pozos cavados en la tierra, algunos requerían hacer algo con el agua caída del cielo.

"Nosotros plantamos papa, zanahoria y hierva para el ganado pero para riego no hay nada de agua, solo esperamos a la lluvia en abril y mayo que son aguas medias duras, por eso hicieron esos reservorios", dice a BBC Mundo Luis Rosales, cuidador de unos de los campos de la comunidad Cerotal, ubicada a 3.200 metros de altura.

Fabricar piscinas para almacenar el agua pareció ser la mejor solución, pero los campesinos pronto descubrieron el agua estancada por mucho tiempo pierde el oxígeno y se pudre… y ahí entraron los molinos.

Otro sabor

"En Estados Unidos se diseñó un molino que en lugar de llevar una bomba de agua tenía un compresor, entonces el aire que es comprimido se inyecta debajo del agua y comienzan a salir burbujas como si estuviera hirviendo", cuenta el ingeniero Seminario, quien comenzó a reproducir este modelo en Ecuador.

"Lo interesante de esta agua es que es muy agradable para tomar porque no tiene gusto a cloro"

Christopher Vercoutere

Al oxigenar los reservorios se eliminan las algas y se prolonga la vida útil del agua que pueden beber los animales.

Mientras los animales sacian su sed en los molinos ideados para oxigenar el agua, los hombres que aman los molinos en la sierra ecuatoriana disfrutan del agua que bombean de los pozos estas máquinas inventadas hace siglos.

"Todo el mundo piensa hoy en día que el agua tiene que ser suministrada por redes, pero no se puede comparar a nivel de sabor del agua entubada con esta agua", dice el francés Vercoutere.

"Lo interesante de esta agua es que es muy agradable para tomar porque no tiene gusto a cloro. Es algo que me ha sobrado de niño, porque en cada persona hay algo de niño que hay que tratar de guardar", concluye.

Tomado de BBC Ciencia

¿Por qué produce electricidad una placa solar?

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Vídeo: Mario Viciosa | Daniel Izeddin | Madrid

La energía fotovoltaica es la energía del futuro. Tenemos energía del Sol para que 50.000 veces la población actual del planeta viva como vivíamos los españoles en 2006.

Las células de una placa solar son de muy diversos materiales y formas, pero básicamente de silicio (poli)cristalino. Este silicio (arena de playa fundida y solidificada lentamente para formar un cristal muy puro) se dopa con muy pequeñas cantidades de galio y arsénico, exactamente como los transistores que a miles de millones están en los ordenadores, teléfonos móviles y otros aparatos.

Antonio Ruiz de Elvira, catedrático de Física de la Universidad de Alcalá de Henares, nos los explica desde Cosmocaixa, el museo de la ciencia de la Obra Social La Caixa.

La introducción de otros metales en la red cristalina del silicio cambia la disposición de los electrones de sus átomos en la red: es como sentar a alguien muy grueso en una fila de sillas. En esta nueva disposición la luz de la frecuencia adecuada proporciona energía, al hacer oscilar al electrón con mayor amplitud hasta que el electrón salta lejos del núcleo de su átomo y llega a la banda de conducción.

Un símil burdo pero ilustrativo es un almendro a orillas de un río: Si agitamos (la luz) con fuerza las almendras, éstas caen al río que se las lleva. El árbol es el átomo, los electrones que se mueven por los cables son el río de corriente eléctrica que enciende las bombillas o mueve los motores de los aparatos de casa.

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El Mundo Ciencia

Agua contaminada en los pozos cercanos al 'fracking'

El 'fracking' es ya uno de los temas más polémicos de la escena energética española incluso antes de haberse perforado un solo pozo ni siquiera para la investigación de su potencial en el territorio nacional. Pero el interés mostrado por algunas autonomías como País Vasco y por el ministro de Industria, Energía y Turismo, José Manuel Soria, y la prohibición de este tipo de extracción de gas natural en otras regiones como Cantabria han situado esta técnica en boca de todos.

No obstante, es EEUU el país que tiene experiencia en esta nueva forma de extraer gas para la que hay que romper estratos rocosos de pizarra en el subsuelo, usando agua a presión mezclada con arena y sustancias químicas contaminantes. Y es allí donde se están estudiando en detalle los riesgos ambientales, geológicos y para la salud pública que puede implicar. El último de ellos se acaba de publicar en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences' (PNAS) y revisa precisamente una de las mayores amenazas para la salud pública: la contaminación de las aguas subterráneas para consumo humano.

El equipo de investigadores de la Universidad de Duke que firma el trabajo analizó 81 nuevos pozos de agua cercanos a puntos de extracción de gas con la técnica de 'fracking' y añadió esos resultados a los que ya se habían realizado previamente en otros 60 pozos. Las principales conclusiones a las que llegaron es que la concentración de gas metano en el agua de consumo humano era seis veces mayor de lo normal y la de etano llegaba a ser hasta 23 veces superior en los pozos situados a un kilómetro de la prospección.

Todos los puntos analizados estaban situados en el noreste de Pennsylvania, en un yacimiento de gas de pizarra llamado Marcellus. La contaminación de las aguas subterráneas con metano es algo que ya se había demostrado con anterioridad y que otros estudios aseguraban que era producida por causas naturales. Pero, según el autor principal, Robert Jackson, los resultados sobre el etano y el propano (encontrado también en 10 de los pozos analizados) son "nuevos y muy difíciles de refutar".

La polémica está servida

"No hay una fuente biológica de etano y propano en la región que estudiamos y el gas de Marcellus es rico en ambos gases", explica Jackson. Los investigadores, además, realizaron análisis isotópicos de los átomos de carbono para comprobar la procedencia de los gases encontrados. "Los datos sobre el metano, el propano y el etano y las nuevas evidencias obtenidas de los isótopos de los hidrocarburos y del helio sugieren que las perforaciones han afectado al agua de algunas viviendas cercanas", asegura el investigador del departamento de ciencias ambientales de la Universidad de Duke (EEUU).

"En una minoría de casos, el gas incluso se parece mucho al de Marcellus, probablemente debido a una construcción defectuosa del pozo", dice Jackson. Sin embargo, desde Shale Gas España, la plataforma que aúna a las empresas interesadas en extraer este combustible en España, dudan de la fiabilidad de los resultados obtenidos por Jackson y su grupo. "Que hayan encontrado estos gases en aguas de pozos de agua no demuestra nada. En esa zona de Pennsylvania hay contaminación de las aguas de forma natural porque estos gases están a muy poca profundidad y están realmente mezclados", explica Rafael López, geólogo de Shale Gas España.

Según este portavoz de la industria del 'fracking', para saber realmente si la contaminación tiene que ver con este método de extracción habría que hacer muchas más pruebas geológicas. En su opinión aún hace falta mucha más investigación para "llegar al fondo del asunto".

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El Mundo Ciencia

¿Por qué necesitamos un martillo para clavar un clavo?

Para clavar un clavo es mucho más efectivo un golpe seco con un martillo que apretar sobre él, ni siquiera con la fuerza de varias personas. Esto es algo por todos sabido, pero… ¿conoce el curioso el porqué?

Si empujamos sobre la cabeza del clavo, aunque lo hagamos con mucha fuerza, esta de diluye en el tiempo.

Es decir, distribuimos la energía de nuestro empujón a lo largo de un número indeterminado de segundos.

En cambio, si utilizamos un martillo, toda la fuerza aplicada en el martillazo, áunque menor que la de varias personas empujando, es suficiente para lograr que el clavo se introduzca en, por ejemplo, un taco de madera.

Y esto es así, porque el clavo recibe un mayor impulso, pues toda esa fuerza se aplica en un instante, en un periodo muy corto de tiempo. De tal manera que casi toda la energía cinética del martillo en movimiento se traslada a la cabeza del clavo, en lo que llamamos una colisión elástica.

Entendamos por una colisión perfectamente elástica el choque entre dos o más cuerpos que no sufren deformaciones permanentes debido al impacto, en la que se conserva la energía cinética del sistema y en la que no hay intercambio de masa entre los cuerpos que colisionan.

Un martillazo no es perfectamente elástico porque la cabeza del clavo se deforma, se pierde energía en forma de calor y quizá una pizca de metal del clavo quede enganchado en el martillo o viceversa, pero sí podríamos calificarlo de elástico.

Y una vez recibido el impacto… ¿por qué se introduce el clavo? ¿por qué no se parte o hace rebotar el martillo o…?

La fuerza y la comsiguiente deformación del metal se originan en la cabeza del clavo, pero se propagan a lo largo del cuerpo del clavo como onda de presión hasta alcanzar la punta.

La presión es una magnitud que viene dada por la fuerva dividida por el área. Es decir, una misma fuerza aplicada sobre un superficie más pequeña tendrá mayor presión.

Y esto es lo que ocurre aquí. La superficie de la punta es mucho menor que la de la cabeza, y en la punta la presión se hace mayor, facilitando de esta manera su penetración en la madera.

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Saber Curioso

Estas son las baldosas inteligentes ¡que generan electricidad!

Recuerdan el video de los ochentas de Billie Jean, donde Michael Jackson circula pór una vereda y a medida que camina va iluminado el piso...

Pues bien esata utopía ahora esto YA es realidad:

 
Instalación de las baldosas inteligentes en Londres 2012. | Pavegen

Un día cualquiera en la estación londinense de Victoria. Más de 15.000 personas en una hora. Caminando a todo tren y pisando con fuerza sobre las baldosas. ¡Tiene que haber una forma de capturar esa energía y convertirla en electricidad!

Laurence Kemball-Cook. | C. F.

Toda gran idea tiene su momento eureka, y el de Laurence Kemball-Cook ocurrió cuando estaba aún estudiando diseño industrial en la Universidad de Loughborough. Su paso por una compañía eléctrica le sirvió para familiarizarse con las limitaciones de la energía solar y eólica en la iluminación urbana, y para comprender mejor los secretos de la eficiencia. Pero la lámpara se le encendió un día de la manera más prosaica, mientras contemplaba el trasiego incesante de la estación.

Y así, con 50 libras y un ordenador portátil, comenzó en 2009 la odisea de Pavegen, a la búsqueda de la baldosa inteligente, que se hunde apenas cinco milímetros, suficiente para generar ocho vatios de energía con cada pisada gracias al uso de materiales piezoeléctricos.

Iluminar las calles a nuestro paso

A sus 26 años, con jornadas extenuantes de 22 horas y 25 descargas eléctricas hasta llegar al prototipo, Kemball-Cook se ha convertido en un referente mundial en la captura de la energía cinética. "Nuestra meta es producir electricidad allá donde se necesita", asegura el fundador de Pavegen en la sede londinense de la compañía, junto a la estación de King's Cross. "En unos años seremos capaces de iluminar las calles a nuestro paso, o lograr que un estadio de fútbol sea autosuficiente, o comprobar la salida de nuestro tren en un tablero electrónico alimentado por nuestras propias pisadas".

De momento, unas 176 baldosas de Pavegen alfombraron recientemente el maratón de París, con el objetivo de llegar a los siete kilovatios/hora. En los accesos al Parque Olímpico de Londres se capturaron el pasado verano más de 12 millones de pisadas que produjeron 72 millones de julios (suficientes para cargar 10.000 teléfonos móviles durante una hora). Durante la Hora de la Tierra de este año, más de 40 baldosas inteligentes iluminaron el mayor escenario flotante en la Marina Bay de Singapur. El sistema ha estado también provisionalmente instalado en la estación de West Ham en Londres. En varias escuelas británicas y en las primeras oficinas se ha probado ya el potencial de la tecnología limpia en zonas de tránsito. "Nuestro auténtico reto ahora es reducir el precio de la baldosa para posibilitar su implantación a gran escala y poder llevarla a las ciudades de todo el mundo", recalca Kemball-Cook, que aún recuerda su paso por Madrid en el Keep Walking Project de Johnnie Walker, en una instalación provisional en el edificio de Telefónica.

Los eventos forman parte de la fase divulgativa de Pavegen, que sin embargo calienta motores para el gran salto cualitativo. La inversión de más de 230 millones de euros a través de Renaissance Capital Partners y London Business Angels ha dado alas a la start up británica, que ha tendido las redes a EEUU y planea su expansión por Europa.

Las icónicas baldosas de Pavegen, con una luminaria central que se enciende con el 5% de la energía generada por la pisada, han dejado paso a una versión menos llamativa y más resistente, capaz de adaptarse a todo tipo de suelo. Aunque el interior de la baldosa sigue siendo "secreto industrial", Kemball-Cook asegura que la base son los neumáticos de camiones y el hormigón polímero, y que más del 60% de los materiales son reciclados. "Somos una tecnología limpia en todos los sentidos", sostiene el joven emprendedor. "Y nuestra visión encaja con el concepto de la ciudad inteligente y baja en carbono del futuro: la electricidad se generará donde se necesite y se valorará más que nunca la eficiencia".

"Lo que estamos viendo no es más que la punta del iceberg", asegura Kemball-Cook, entusiasmado por el interés creciente de los inversores y de la instituciones. "El futuro de las ciudades está en los coches eléctricos, y el rodamiento de los neumáticos se convertirá con el tiempo en un generador de energía". De momento, nos quedamos con las pisadas, unas 4.000 por cabeza y por día.

Tomado de:

El Mundo Ciencia

Girobuses: cuando recargaban autobuses "dándoles cuerda"

Hay muchas formas de almacenar energía, aunque la más común es en forma química o electroquímica. Son las usadas en el combustible de los vehículos de combustión interna o en las baterías del móvil, por ejemplo. Otros tipos de almacenamiento son la energía potencial (en centrales hidroeléctricas), energía elástica (los muelles de un reloj de cuerda), etc.

A lo largo de la historia ha habido alternativas de lo más curiosas para intentar mover nuestros vehículos de forma económica y sostenible explotando distintas fuentes de energía, como en el ejemplo que os traigo hoy: autobuses que andan con energía cinética guardada en un volante de inercia.

¿Qué es un volante de inercia? Es tan simple como una rueda diseñada para girar con el mínimo rozamiento posible. El tipo de energía que almacena es del tipo cinético: se recarga empujándola de alguna forma para que gire cada vez más rápido. Como la energía cinética rotacional es:

se ve que a mayor velocidad (ω) mayor la energía almacenada. El otro parámetro (I_x) depende de la forma física que tenga el volante.

Uno de los diseños más fáciles de entender consiste en un motor eléctrico acoplado al disco del volante de inercia. Aplicando electricidad se recarga el volante al hacerlo girar cada vez más rápido. Al desconectar la alimentación, el mismo motor puede actuar de generador y vuelve a convertir el movimiento del volante en corriente eléctrica, frenando más al disco cuanta más corriente se extraiga.

Os dejo un vídeo de un sistema inercial casero que demuestra este concepto, reutilizando un motor (brushless) de un ventilador de PC. Primero se aplica tensión para almacenar la energía y luego se extrae para dar alimentación a un LED:

 En la práctica, el límite de este tipo de "baterías cinéticas" está limitado por cuestiones de seguridad por un lado (¿te fiarías de llevar en tu coche un pesado disco girando a alta velocidad?) y por tiempo de almacenamiento, ya que cualquier rozamiento por pequeño que sea va disipando la valiosa energía en inútil calor.

Prototipos desarollados por la NASA han alcanzado 41.000rpm (es decir, ¡unas 683 vueltas por segundo!), pero incluso con suspensión magnética del rotor para limitar el rozamiento dentro de un compartimento al vacío, a las pocas horas se acaba disipando gran parte de la energía en forma de calor. En un vehículo real se tendría el inconveniente adicional de que el movimiento provocaría un rozamiento extra, debido al efecto giroscópico.




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Ciencia Explicada

¿Por qué nos empuja el viento?

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Vídeo: Mario Viciosa | Daniel Izeddin |

El aire, invisible, ejerce fuerzas tremendas. Mueve barcos, olas, molinos, y llega a causar destrucción generalizada. ¿Cuáles son los mecanismos del viento?

Desde el museo de la ciencia de la Obra Social La Caixa de Alcobendas, Cosmocaixa, El profesor Antonio Ruiz de Elvira explica que, como en una pelota al rebotar, la fuerza es la interacción de unos cuerpos con otros que hace cambiar sus velocidades, que produce aceleración. Si cambian dirección y sentido de un objeto que se mueve, es porque otro objeto produce sobre él una fuerza, y consecuentemente, el primero produce otra fuerza de la misma magnitud sobre el segundo.

Las moléculas de nitrógeno, oxígeno, vapor de agua y otros gases (es decir, el aire) cuando chocan y rebotan sobre los objetos, producen fuerzas sobre ellos. Si los módulos de las velocidades de esas moléculas son altos, y en las otras caras de los objetos las velocidades son bajas, las fuerzas llegan a ser enormes.

Dependiendo de las diferencias de presión sobre el objeto, este se moverá de manera irregular, como el paraguas descontrolado ante los cambios de dirección y presión del viento en un temporal.

Tomado de:

El Mundo Ciencia

Un hito en la búsqueda de materia oscura

Experimento AMS instalado en la Estación Espacial. | ESA

El Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha logrado un hito en la investigacion de la materia oscura gracias a uno de sus experimentos -el Espectrómetro Magnético Alfa (AMS)-, que ha medido en el espacio un exceso de positrones (anti-electrones) en el flujo de rayos cósmicos.

Los primeros resultados del AMS en poco más de un año de recolección de información se han presentado en un seminario del CERN y los responsables del experimento destacaron que se trata de la medición de positrones de rayos cósmicos más precisa que se ha realizado hasta ahora.

"En los próximos meses, seremos capaces de decir de manera concluyente si estos positrones son la señal de la material oscura o si tienen algún otro origen", afirmó el portavoz del AMS, Samuel Ting.

Los resultados sugieren que el AMS ha detectado un nuevo fenómeno, pero no está claro si los positrones provienen de una colisión de partículas de energía oscura, o de estrellas en nuestra galaxia que producen antimateria.

La materia oscura es uno de los mayores misterios de la física y representa un cuarto de la masa de energía del universo, pero hasta ahora ha sido imposible detectarla. La única manera de observarla ha sido de forma indirecta, a través de su interacción con la materia visible.

Detectores de partículas

El AMS está localizado en la Estación Espacial Internacional desde hace trece meses, periodo en el cual ha analizado 25.000 millones de rayos cósmicos primarios. Lo más importante es que de esa cantidad, unos 6.800 millones han sido identificados sin equívoco como electrones y su equivalente en la antimateria, los positrones.

El AMS es el espectrómetro más poderoso y sensible jamás enviado al espacio exterior y desde que empezó a funcionar ha medido un total de 30.000 millones de rayos cósmicos a energías que llegan a billones de electronvoltios.

El sofisticado instrumento está dotado de detectores de partículas que recogen e identifican las cargas cósmicas que pasan a través de él desde los lugares más recónditos del espacio, gracias al imán gigante y a la matriz de precisión con que cuenta.

Los rayos cósmicos están cargados con partículas de muy altas energías que penetran el espacio y el AMS está diseñado para poder estudiarlas antes de que interactúen con la atmósfera de la Tierra, lo que las altera.

La búsqueda de la materia oscura tiene lugar en varios experimentos paralelos, que se localizan en el espacio, así como en instrumentos localizados en laboratorios subterráneos, como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que también ha sido desarrollado y es gestionado por el CERN.

Fuente:

El Mundo Ciencia

Batería del celular: ¿Hay que descargarla completamente antes de recargarla?

En nuestro servicio de consultoría energética gratuita recibimos habitualmente preguntas sobre la batería del móvil: ¿Es necesario descargarla totalmente antes de volver a cargarla? ¿Puedo cargarla durante un rato sin llegar al 100%? ¿Puedo utilizarla para calzar la mesa de la cocina?… Por ello vamos a intentar despejar todas estas dudas en este post.

En primer lugar, si estamos hablando de baterías de móviles u otros gadgets similares, a no ser que sigas usando un Motorola StarTAC, seguramente utilices una batería de Ion Litio (no confundir con LiPo). Este tipo de baterías tienen algunas ventajas que hacen que sean las más usadas hoy en día para este tipo de dispositivos.

Una de las más importantes características de las baterías de Ion Litio es que no tienen efecto memoria, por lo tanto no es necesario descargarlas completamente antes de volver a cargarlas. Tampoco es imprescindible cargarlas siempre al 100%, esta creencia fue posiblemente heredada de las baterías de NiMH (Níquel e Hidruro metálico) y NiCd (Níquel Cadmio), las cuales sí tenían efecto memoria y podían perder vida útil si no las tratábamos con cuidado.

Aún así, sí es conveniente una descarga/carga completa cada cierto tiempo para este tipo de baterías, uno de los motivos es que de esta forma nuestro teléfono “re-aprende” donde está el 0% de la batería y la indicación de nivel de carga será más precisa. Seguro que alguna vez te ha sucedido que la última “rayita” de tu móvil aguanta mucho más que las otras, prueba a dejar que se descargue hasta apagarse y luego cárgalo al 100%, de esta forma tendrás una indicación más real aunque la duración de la batería será la misma.

Otro dato importante es que si vamos a almacenar la batería durante un largo periodo de tiempo, la mejor opción es hacerlo con un nivel de carga cercano al 40%, y siempre en lugares donde la temperatura no alcance valores muy elevados, alrededor de 15ºC sería lo ideal. La descarga de una batería de Ion Litio almacenada puede estar en torno al 6% mensual, aunque depende mucho de las condiciones y del tipo de batería.

Para los más listos de la clase: Otra de las grandes ventajas de las baterías de Ion Litio es que su nivel de descarga depende linealmente de la tensión (voltaje) a la que se encuentran, esto hace muy sencillo conocer el estado de la batería con bastante precisión.

Si tienes dudas a la hora de utilizar un cargador que has encontrado “por ahí” y no tienes claro si cargará tu teléfono o quemarás tu casa, puedes consultar nuestro post: “¿Puedo intercambiar los cargadores de mis gadgets si usan la misma clavija?“.

Tomado de:

Nergiza

"Energía y Potencia" para dummies

Energía y potencia son dos conceptos que hemos utilizado infinidad de veces en Nergiza, aunque parecen dos definiciones sencillas, nos hemos dado cuenta que incluso los medios de comunicación las confunden, así que vamos a tratar de explicarlos de forma que todo el mundo los pueda entender.

Lea el artículo completo en:

Nergiza

El efecto Casimir: explicación con vídeos

Hace ya más de medio siglo que Casimir postuló la existencia de una fuerza de atracción a distancias muy cortas, para objetos separados por menos de una micra. Desde entonces, la fuerza ha sido más que verificada experimentalmente.

Esta pequeña esfera de 0.1mm se usó para medir experimentalmente la atracción debida al efecto Casimir en 1998. (fuente)

El origen de esta misteriosa fuerza no tiene nada que ver ni con la gravedad ni la electricidad estática, sino con la teoría cuántica que dice que un campo de fuerzas, como el electromagnético, no puede ser totalmente nulo en ningún punto del espacio: el espacio está permeado por una energía mínima, la energía del vacío, o energía del punto cero.

La fuerza (en pico Newtons) entre una esfera y un plano se deja de sentir cuando se alejan unos ~0.0003mm. (Fuente)

¿Cómo se llega a generar una fuerza a partir de esta energía del vacío?

La explicación sin fórmulas es relativamente sencilla: la energía del punto cero de cualquier sistema cuántico implica que siempre existirán ondas. Para un péndulo de un reloj de pared, significa que aunque parezca que está totalmente inmóvil, en realidad debe estar oscilando muy poquito, pero no cero. Según la física cuántica, un péndulo no puede pararse del todo.

Con las ondas electromagnéticas en el espacio vacío ocurre algo parecido: si colocamos dos placas muy cerca, como en la figura, aparecerán ondas de distintas frecuencias debido a esta energía del vacío. Pero en el espacio entre las placas, las condiciones de contorno no permiten que se generen las mismas ondas que en las caras exteriores. Esta diferencia provoca una diferencia en las presiones internas y externas, haciendo que las placas se atraigan (¡la presión puede llegar a ser tan alta como la de una atmósfera terrestre!).

Representación artística del efecto Casimir (Fuente)

Equivalentes didácticos

El siguiente vídeo ilustra un símil del efecto Casimir con placas metálicas de un buen tamaño, nada de micras. Para que la escala se mantenga, se usan ondas también más grandes que las electromagnéticas: ondas de sonido. Reproduciendo un sonido de ruido (lo más parecido a partículas virtuales que aparecen al azar en el vacío), las ondas de sonido "grandes" no caben en los espacios entre las placas, creando una minúscula diferencia de presión, pero suficiente como para hacer que se atraigan:

  Y en este otro vídeo, se sigue la misma idea pero empleando ondas en un líquido en lugar de en el aire. Espero que os guste:

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Fuente:

Ciencia Explicada

La química de los fuegos artificiales

 

Estos días se celebran las Fallas. Esta celebración festiva se caracteriza por los monumentos, los petardos y el fuego. Les mascletaes y castillos de fuegos artificiales llenan el cielo de luz y ruido.

Existe una interesante química detrás de los fuegos artificiales. Qué es un petardo? Por qué explotan? A que se debe el color?

Un petardo es algo tan sencillo como un explosivo. Está compuesto por una carcasa de cartón, pólvora y una mecha que actúa como detonador. Cuando encendemos la mecha y el fuego llega a la pólvora, esta prende rápidamente y al encontrarse encapsulada en la carcasa de cartón aumenta la presión rápidamente provocando una explosión. 

La pólvora negra está compuesta por una parte oxidante (Nitratos) que generan oxígeno para la combustión y una parte reductora (carbono y azufre) que actúa como combustible.

A diferencia de los petardos pequeños que se usan en la calle estarían los de mayor poder detonante como son los de los castillos de fuegos artificiales. La principal diferencia radica precisamente en la cantidad de material detonante que contienen en su interior , por su elevación, explosión en el aire y por el color.

El mecanismo mediante el cual se eleva es mediante un disparador. Se trata de un tubo en el que se coloca en su interior una carga y el petardo. La carga explota provocando que el petardo salga disparado al cielo con la mecha prendida, de manera que puede detonar.

Otra característica y tal vez la más importante son los colores que se observan. Se trata de pura química !!! 

A la mezcla de pólvora hay que añadir sales metálicas o incluso directamente metales. Un resumen ilustrativo de los colores y las sustancias responsables podría ser:

Color	Elemento	Descripción del elemento	Sal responsable
Plata	Al-Ti-Mg	Aluminio, Titanio y Magnesio	Al, Ti, Mg
Rojo	Li-Sr	Litio y Estroncio	Li2CO3, SrCO3, Sr(NO3)2, SrC2O4·H2O
Naranja	Ca	Calcio	CaCl2, CaSO4·xH2O, CaCO3
Amarillo	Na	Sodio	NaNO3, Na3AlF6, Na2C2O4, NaHCO3, NaCl
Dorado	Fe-Ti-C	Hierro, carbono y Titanio	Fe, C, Aleación de Fe-Ti
Azul	Cu	Cobre	CuCl, CuSO4·5H2O
Violeta	Sr-Cu	Mezcla de Estroncio y cobre	Mezcla de compuestos de Rojo y Azul
Verde	Ba	Bario	BaCl2, Ba(NO3)2, Ba(ClO3)2, BaCO3
Blanco	Al-Mg-Ba	Aluminio, Magnesio y Bario	Al, Mg, BaO

Esta mezcla de sustancias alcanza una elevada temperatura provocando que los electrones de las capas externas de los elementos metálicos se exciten. Que un electrón se excite tiene como resultado el salto a un nivel superior de energía. Es decir, El electrón mucho más energético debido al calor no puede mantenerse en su nivel fundamental y “salta” a un nivel superior de energía. Este proceso no es “natural” por lo que pasado un determinado tiempo el electrón vuelve a su estado energético liberando parte de la energía que había absorbido en forma de radiación. 

La radiación emitida tiene un color característico en función del elemento metálico. Cuanto más energético es el salto, más cerca de los colores azules y en el caso de que el salto sea poco energético estará próximo a los colores rojizos.

Para terminar con los petardos me gustaría hablar de los que no necesitan de una mecha para explotar. Las famosas bombitas o como llamamos en valencià “tró de bac”. 

Si no tienen mecha y por tanto no se encienden, Cómo pueden explotar?

Se trata de un mecanismo mecánico puro y duro. A diferencia de los petardos descritos con anterioridad estos no necesitan de una mecha y combustión para detonarse. En este caso se trata de piedras.

A una mezcla de explosiva se le suman piedrecitas que empaquetado y lanzado contra el suelo se provoca la explosión. 

Así pues cuando vean castillos de fuegos artificiales piensen en pequeños cristales de sales metálicas que se queman y provocan colores!

Por último un pequeño experimento sencillo muy vistoso que les puede aclarar lo de los colores. Cojan un poco de sal, la mínima cantidad y enciendan la encimera. Con mucha precaución espolvoréenla por encima del fuego y observen la llama...Efectivamente se vuelve de color amarillo-naranja ! con unas pinzas de cocina cogemos un trozo de alambre de cobre y lo calentamos en la encimera hasta que el metal se vuelva rojo vivo. La llama que quedará por la parte superior será de color verde !!! 

El hecho de que al añadir el cobre de un color verde y no azul es por el hecho de que estamos colocando un metal y no la sal metálica que se muestra en la tabla.

Fuentes: 

- "La química de los fuegos artificiales" Antonio José Sanchez http://www.cvatocha.com/documentos/quimica/fuegos.pdf

- "Petardos" Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Petardo

Fuente:

El Alquimista Cormelius