Imanes para limpiar derrames de crudo

Científicos británicos diseñaron una molécula que puede hacer emulsiones magnéticas, un avance con el potencial de revolucionar la industria química.

Un imán es utilizado para hacer desplazar una emulsión magnética. Foto: gentileza Julian Eastoe

Las emulsiones son mezclas de líquidos que normalmente no se mezclan, como el aceite y el agua. Son muy comunes en la industria química y también en muchos productos del día a día. La mantequilla, la margarina y la mayonesa son emulsiones.
 

La molécula desarrollada por los investigadores actúa como un emulsionante, recubriendo las partículas de crudo y permitiendo la mezcla de líquidos.
Lo crucial es que la molécula responde a campos magnéticos, por lo que podría ser utilizada para retirar el crudo tras un derrame.

El nuevo estudio es la continuación del trabajo realizado por el mismo equipo que presentó en enero el primer jabón magnético, un jabón con átomos de hierro que responde a imanes. Eso significa que tanto el jabón como los materiales que disuelve pueden ser extraídos fácilmente aplicando un campo magnético.

La tecnología descrita divulgada ahora tiene aplicaciones prácticas y puede ser utilizada en la limpieza de vertidos de petróleo, asegura Julian Eastoe, profesor de la Universidad de Bristol y coautor del trabajo.

"Con emulsiones magnéticas es posible "succionar" las gotas de crudo con un imán. Esto permite una extracción del petróleo vertido en forma mucho más eficiente que con los dispersantes normales", dijio Easton a BBC Mundo.

"Estamos haciendo emulsiones esencialmente con agua de mar y los tipos de crudos que se verían normalmente en un derrame y podemos manipularlos utilizando un campo magnético".

Moléculas magnéticas

Las nuevas moléculas podrían utilizarse para limpiar derrames de crudo.

En el corazón de ambas ideas están los llamados surfactantes o tensoactivos, sustancias que cambian la tensión superficial en la superficie de contacto entre dos líquidos insolubles uno en otro. Estos surfactantes (surfactants en inglés, abreviación de surface-active agents o agentes de acción superficial) están basados en átomos metálicos que responden a campos magnéticos.

Los surfactantes son cadenas largas de átomos. Un extremo de estas moléculas es hidrófilo, es decir tiene afinidad al agua y se acerca a ella, y el otro extremo es hidrófobo, es decir, repele el agua.
En una mezcla que incluye agua y sustancias oleosas, las moléculas rodean las burbujas de aceite, alineándose con sus extremos hidrófilos en dirección del agua.

El jabón magnético, que se ve en la foto como una gota atraída hacia un imán, fue un paso previo en la investigación.

Para lograr este efecto, Eastoe y sus colegas debieron cambiar su fórmula inicial, cambiando el componente magnético para hacerlo más activo y usando en algunos casos en lugar de hierro un elemento denominado gadolinio.

"Para hacer una emulsión es necesario mezclar aceite y agua con un estabilizador (jabón, un surfactante o un dispersante). Las emulsiones normales no son magnéticas, pero usando un surfactante magnético en lugar de un estabilizador tradicional, podemos hacer que las gotas del surfactante sean magnéticas y se adhieran a las gotas de aceite lo que explica por qué éstas también se vuelven magnéticas", explicó Eastoe.

Las moléculas magnéticas crean emulsiones aún cuando se agregan en cantidades pequeñas a surfactantes, lo que facilita sus aplicaciones industriales.

"Estamos ahora trabajando con el sector industrial para llevar esta tecnología al mercado lo antes posibles. 

Los surfactantes magnéticos podrían ser utilizados en el correr de un año y son baratos", dijo Eastoe a BBC Mundo.

El investigador también señaló que la preparación simple de las moléculas magnéticas significa que podrían utilizarse en el futuro para aplicar medicinas a sitios específicos del cuerpo humano utilizando campos magnéticos.

El estudio fue publicado en la revista Soft Matter. 

Fuente:

BBC Ciencia


Contenido relacionado

• Crean un jabón magnético que podría revolucionar la limpieza

Cómo construir un antiimán que anula el campo magnético

Investigadores de la Universitat Autónoma de Barcelona (UAB) han publicado una fórmula para construir un antiimán que anula el campo magnético y que permitiría practicar resonancias magnéticas a personas con marcapasos, así como controlar la presencia de un campo magnético en dispositivos tecnológicos.

La fórmula, publicada en 'New Journal of Physics', cumple los objetivos de que el campo magnético generado por un objeto rodeado por el antiimán no pueda salir al exterior, de que todo aquello rodeado por el antiimán esté completamente protegido de los campos exteriores y de que, además, sea indetectable.

La receta, que se puede llevar a cabo con tecnología existente, se basa en la superposición en capas de materiales con distintas propiedades magnéticas, formando lo que se conoce como metamaterial.

Consiste en una capa interna superconductora recubierta de diversas capas de un material ferromagnético, separadas por aire o por cualquier material sin propiedades magnéticas.

Los expertos han significado que este dispositivo puede tener diversas formas geométricas y puede aislar prácticamente todo el campo magnético aunque el espacio no sea completamente cerrado, lo que abre la puerta a diversas aplicaciones prácticas en medicina.

El magnetismo es clave en la ciencia y la tecnología, teniendo en cuenta que el 99% de la energía consumida se genera gracias a los campos magnéticos dentro de las turbinas de centrales térmicas, nucleares y eólicas.

Pese a que los expertos conocen bien cómo crear magnetismo, el último gran reto ha sido el de conseguir anularlo cuando es necesario

Fuente:

Europa Press

El polo Norte: ¿Geogräfico o Magnético?

Ya hemos visto las características geográficas de la zona sobre la Tierra, a la que denominamos polo Norte. Pero ¿por qué los científicos afirman que el polo Norte exacto, como un punto sobre la superficie, no existe? Resulta que cuando nos referimos al polo Norte podemos estar hablando del polo Norte geográfico o del polo Norte magnético, y cada uno está en puntos diferentes sobre la Tierra. Entonces, ¿dónde esta el verdadero Norte? Veamos qué es lo que pasa.

¿Qué es el magnetismo?

El magnetismo se puede definir como un fenómeno que ocurre a todos los átomos en desequilibrio, es decir, a aquellos que no tienen igual número de electrones y protones para contrarrestar las fuerzas electromagnéticas positivas y negativas. Un elemento en la naturaleza que contiene una cantidad considerable de átomos en desequilibrio es el hierro (Fe), por lo que la acumulación de este en un lugar puede generar un alto magnetismo a su alrededor.

Campo magnético de la Tierra

La manera más fácil de describir lo que sucede con el campo magnético de la Tierra es imaginándose que ésta funciona como un imán gigante. Todos los imanes contienen dos polos magnéticos opuestos denominados Norte y Sur, y entre ambos polos se crean líneas de fuerza que siempre van cerradas. En el caso de la Tierra, los polos Norte y Sur magnéticos no corresponden exactamente a las zonas geográficas con el mismo nombre. Se cree que el origen de estos campos magnéticos puede ser una combinación entre los efectos de la rotación y las corrientes de convección que se originan por el calor del núcleo de la Tierra.

El Norte Magnético

Hoy en día el polo Norte magnético de la Tierra se localiza a 1.600 km del polo Norte geográfico, es decir, del que hablamos en nuestro artículo anterior. Actualmente este polo magnético se encuentra en una isla denominada Bathurst en la parte septentrional de Canadá. El norte magnético es aquel que marca cualquier brújula, y si estuvieras parado justo encima de él, una brújula puesta horizontal comenzaría a dar vueltas incesantemente, mientras que una vertical marcaría hacia abajo.

Cuando el polo Norte magnético estuvo en el Sur

¡Sí! ¡El Norte estuvo alguna vez en el Sur! ¿Cómo así? Pues resulta que el campo magnético de la Tierra no siempre ha sido el mismo, y ha variado durante el curso de las eras geológicas. A esto se le llama variación secular. Según estudios realizados en rocas muy antiguas que guardan registro de la orientación magnética de la Tierra, han existido épocas en las que el magnetismo planetario se ha reducido a cero y luego se ha invertido. Es así como en algún momento, el polo Sur actual fue el Norte de nuestro planeta. Estas inversiones del campo magnético han ocurrido por lo menos veinte veces, y la más reciente fue hace 700.000 años. Se calcula que la próxima inversión del magnetismo terrestre se producirá en unos 2.000 años, ya que lentamente se ha venido reduciendo la fuerza del actual campo magnético de la Tierra.

Fuente:

DINI

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.

Biografias de la Ciencia - Faraday

View more OpenOffice presentations from Leonardo Sánchez.

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.

Biografias de la Ciencia - Joseph Henry

View more OpenOffice presentations from Leonardo Sánchez.

¿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.

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

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

Michael Faraday y Joseph Henry

Biografías:

Michael Faraday y Joseph Henry

Conocer Ciencia en la Televisión

Las vidas de M. Faraday y Joseph Henry tienen muchos elementos en común. Los dos provenían de familias muy humildes y se vieron obligados a trabajar desde muy jóvenes por lo que no pudieron seguir sus estudios. Henry fue aprendiz de relojero a los trece años (Faraday lo sería de encuadernador también a esa misma edad).

Como Faraday, Henry se interesó por el experimento de Oersted y, en 1830, descubrió el principio de la inducción electromagnética, pero tardó tanto tiempo en publicar su trabajo que el descubrimiento se le concedió a Faraday.



Faraday descubrió el generador eléctrico y Henry el motor eléctrico. Gracias a ellos tenemos electricidad en nuestros hogares y miles de maquinarias y artefactros que funcionan con la energía electrica

Conocer los invita a conocer la vida, y los descubrimientos, de estos dos grandes científicos:


Michael Faraday

Biografias de la Ciencia - Faraday

View SlideShare presentation or Upload your own. (tags: science ciencia)

Joseph Henry

Biografias de la Ciencia - Joseph Henry

View SlideShare presentation or Upload your own. (tags: science ciencia)

Ahora les presento un experimento donde se pueden realizar experiencias con imanes y con electricidad, experimentos similares a este eran realizados por Faraday y por Henry...


Y en este video usted aprenderá a construir un electroiman con un clavo, alambre de cobre y una pila de 1,5 voltios:

Build An Electromagnet! - The most popular videos are here


Esperando sus comentarios me despido:

Leonardo Sánchez Coello
Profesor de Educación Primaria