viernes, 2 de junio de 2017

Cinco energías del futuro que cambiarán el mundo


El mundo se enfrenta en los próximos años a una revolución energética. Cinco energías del futuro podrían acabar con las guerras por los recursos y con la contaminación.
Uno de los mayores retos a los que se enfrenta la humanidad es cómo resolver el problema de la energía. Actualmente la producción de electricidad es cara, ineficiente y por lo general, produce deshechos perjudiciales para el medio ambiente y las personas. Pese a los grandes avances tecnológicos en los últimos años, millones de personas no tienen acceso a la electricidad. Además, la obtención y el control de los recursos energéticos es la causa principal de guerras y conflictos armados en muchos países del mundo. La única solución sería obtener una fuente de energía barata, ilimitada y no contaminante a la que todo el mundo tuviera acceso. La pregunta por tanto es: ¿existe alguna alternativa?

Estas son las cinco energías del futuro que están llamadas a cambiar el mundo:

-Hidrógeno
El hidrógeno es el elemento químico más ligero y puede comportarse como un gas o un líquido dependiendo de las condiciones ambientales. Actualmente existen motores bastante desarrollados y eficientes que utilizan hidrógeno para funcionar. Los hay de dos tipos: de combustión y de pila de combustible. En el primer tipo se quema el hidrógeno de la misma manera que se quema la gasolina en un motor tradicional. En el segundo tipo, el hidrógeno se usa para producir electricidad y de esta manera mover el motor del coche. Este tipo de motor se considera de 'cero emisiones' ya que el único subproducto derivado de su uso es agua.

Pero hay un problema para usar este tipo de combustible, y es la obtención del mismo. Aunque el hidrógeno es el elemento químico más abundante del Universo, en la Tierra es bastante escaso, con lo que hay que producirlo. A día de hoy el proceso de obtención sigue siendo bastante caro (ya sea mediante procesos químicos o mediante la electrólisis del agua), pero la constante investigación en este campo está abaratando los costes significativamente. Ya hay algunos coches que funcionan con hidrógeno, pero su uso no está extendido. No obstante, si el precio del petróleo sigue subiendo, es posible que en poco tiempo el hidrógeno se convierta en el combustible de referencia en el mundo.

-Biocombustibles
Los combustibles generados de algunos vegetales son ya una realidad. Funcionan en la mayoría de motores actuales (en el caso de los biodiesel) y producen entre un 20% y un 40% menos de gases contaminantes. Para producirlos se usan plantas como el maíz o el azúcar. Su nivel de desarrollo es alto, y ya se comercializa como una alternativa viable, menos contaminante y cuya producción es prácticamente ilimitada, al poder renovar las plantaciones y ampliarlas en caso de que sea necesario.

En este caso el coste de producción de estos biocombustibles no es excesivamente alto, pero presentan un gran inconveniente que lo hace incluso más perjudicial que los combustibles fósiles tradicionales. La materia prima es alimento, como el maíz, y la producción simultánea para consumo humano y para combustible hace que el precio del primer tipo se vea afectado. Hay muchos países (sobre todo estados del Tercer Mundo) que han tenido problemas de abastecimiento a causa del aumento de los precios de estos cereales. Si la producción de combustible afecta a la alimentación de millones de personas, no es una alternativa viable.

Pero hay una manera de continuar el proceso sin perjudicar a ninguno de los dos lados. Generar combustible de plantas no aptas para consumo humano, como por ejemplo, un tipo de algas con las que ya se está experimentando en Japón. La facilidad para producirlas y el hecho de que no afecte al precio de los alimentos, lo convierte en una alternativa muy sólida de cara al futuro.

-Placas solares de alto rendimiento
Pese a que la energía solar es ya una realidad y está relativamente consolidada, aún le queda mucho camino por recorrer. Las placas fotovoltáicas, el método más extendido para obtener energía eléctrica a partir del sol, tienen un rendimiento muy pobre, entre un 10% y un 15% de la radiación solar es transformada en electricidad. Esta es la causa principal de que este tipo de obtención de energía sea todavía muy cara.

No obstante, sigue siendo una alternativa de futuro. Exceptuando el proceso de construcción de los paneles, la energía solar no provoca gases ni subproductos contaminantes, con lo que es una buena opción desde el punto de vista ecológico. Hay muchas investigaciones que están centradas en cómo incrementar el rendimiento de los paneles. En países con una mayoría de horas de sol (que incluye la mayor parte de los países subdesarrollados), un sistema más eficiente de estaciones solares sería suficiente para su propio abastecimiento, con el consiguiente beneficio económico, social y medioambiental.

-Torio
Las actuales centrales nucleares suelen utilizar como combustible el uranio o el plutonio. Estos dos elementos son altamente radiactivos y su tratamiento es muy peligroso. Pero ha surgido una alternativa que podría suponer toda una revolución, el Torio. Este material tiene un potencial energético 40 veces mayor que el uranio y su peligrosidad es mucho más baja. Además, al contrario de lo que ocurre con los combustibles nucleares actuales, el Torio es muy abundante en la naturaleza y puede utilizarse en su totalidad para esta tarea.

El Torio ya se está considerando para nuevas centrales eléctricas, y el avance de las investigaciones con este material están muy avanzadas. Quizá en algunos años se pueda empezar a hablar de una nueva revolución energética.

-Fusión Nuclear
La energía de fisión nuclear (las centrales nucleares de toda la vida) son un método bastante eficiente y efectivo para la producción de energía eléctrica. No produce gases de efecto invernadero, se puede controlar la cantidad de energía que se quiere generar y es relativamente barata. Por contra tenemos los efectos de sobra conocidos, los desechos nucleares radiactivos. Por eso las investigaciones más esperanzadoras apuestan por la energía de fusión, un método que podría salvar al planeta de su destrucción a causa de la contaminación.

El proceso es sencillo de explicar pero complicado de implementar. Mediante dos átomos de masa similar (suele usarse tritio y deuterio), se induce una fusión de sus núcleos, de manera que se genere un solo átomo más pesado. El resultado es la generación de una gran cantidad de energía partiendo de muy pocos recursos. Además no hay ningún deshecho peligroso para el medio ambiente como sucede con la fisión nuclear o las centrales térmicas.

Este sería el método ideal para producir energía, ya que es muy barato y apenas tiene desventajas. Por ello en 1986 nació el proyecto ITER, una unión transnacional para construir un reactor de fusión experimental que sirva de prototipo para los futuros generadores comerciales. La fusión nuclear ya se ha podido realizar con éxito, pero hasta este momento la energía necesaria para hacerlo funcionar, sigue siendo menor que la energía que se extrae del proceso, con lo que sigue sin ser viable a corto plazo. Se estima que en unos 20 o 30 años podrían empezar a funcionar los primeros reactores.

El futuro a corto plazo


Mientras esperamos a que la fusión nuclear nos provea de una fuente de energía prácticamente ilimitada y muy barata, tendremos que conformarnos con los procesos tradicionales. A corto plazo lo más sensato es apostar por las renovables y mantener (sino aumentar) la investigación y el desarrollo en las mismas. La energía es el gran reto de la humanidad del siglo XXI, y de nuestro éxito en este campo dependerá, en gran parte, nuestra supervivencia futura.

Curiosidades

¿Se puede escapar de la gravedad de la Tierra?

La única manera de escapar de la gravedad de la Tierra es situándose en su centro. De esta manera, ésta, nos atraerá en todas sus direcciones y se compensarán estas atracciones entre sí. Esto no sería posible en la realidad ya que, debido a que está en pleno proceso de enfriamiento, su centro es líquido (material fundido).


¿Cuánto de lejos debemos situarnos para que no pesemos?

Un matemático diría que en el infinito. Esto quiere decir que en ningún sitio. Mientras más lejos estemos pesamos pero nunca valdrá cero. También es verdad que, para que por ejemplo una piedra, la atracción gravitatoria se puede considerar casi nula a varios metros de ella. Matemáticamente cuando R tiende a infinito F tiende a cero pero no hay ningún valor de R que haga que F sea cero.


¿Por qué la luna no cae?

En realidad la Luna cae aproximadamente 0,125 cm cada segundo. Mientras la Luna cae la Tierra se va curvando con la misma rapidez con que lo que hace la trayectoria de la Luna. La Luna, debido a su inercia, tiende a alejarse de la Tierra según una línea recta cuya dirección viene dada por su velocidad. El planeta, por otro lado, la atrae debido al peso del satélite. Ambos efectos se contrarrestan. La Luna no se va por la tangente y la Tierra no puede hacer impacto sobre ella. Se dice, entonces, que el satélite está en órbita. Casi idéntico a cuando hacemos girar una piedra atada a una cuerda alrededor nuestro. Ahora, es la cuerda la que mantiene la masa a igual distancia de la mano pues, al tensarse, tira de la piedra hacia el centro de giro.





¿Qué ocurriría si aumentase si aumentase o disminuyese la velocidad de la Luna?

Se podría pensar que la La luna está en equilibrio inestable en su órbita, es decir, que si aumentamos o disminuimos la velocidad de ésta, se saldrá de su trayectoria y la perderíamos o nos estrellaríamos contra ella. Siempre que la variación de la velocidad no sea extremadamente grande, el satélite modificará la trayectoria que ahora será más achatada, elíptica, pero permanecería girando alrededor de la Tierra. En el supuesto concreto de disminuir su impulso, pasaría más cerca y las mareas marinas sería mucho más problemáticas.


















viernes, 3 de marzo de 2017

3 Curiosidades Físicas

1. La relatividad hace que los viajeros del espacio rejuvenezcan (un poco).

      La velocidad y la gravedad tienen un efecto sobre la velocidad del tiempo, cuanto más aumenta, más lento pasa el tiempo. Los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS)- que se encuentran en gravedad reducida si los comparamos con las personas de la Tierra, pero que viajan a un mayor velocidad alrededor de la misma- experimentan el tiempo de una forma más lenta.



 2. Sin E=MC2, el GPS no funcionaría correctamente.

Los sistemas de navegación por satélite están basados en una serie de satélites geoestacionarios para señalizar la localización, intercambiando datos por ondas de radio. Debido a la teoría de la relatividad, la velocidad a la que avanzan los relojes a bordo de los satélites es aproximadamente de 38 nanosegundos más rápida que los relojes de la tierra. Cada vez que se envían datos al dispositivo receptor, se debe aplicar un cálculo para corregir los tiempos entre los 20-30 nanosegundos requeridos de exactitud. Sin esto, el GPS perdería unos 7 km de precisión cada día.



3. Ve rápido y ganarás masa

   La relatividad explica que la masa y la energía son equivalentes, lo que se traduce que a medida que se agrega energía para mover un objeto (aumentar su velocidad) entonces aumenta la masa del objeto. A velocidad " normal" este aumento en la masa es muy insignificante, pero a medida que nos aproximamos a la velocidad de la luz, la masa comienza a aumentar de forma drástica. Los aviones y los coches no se hacen más pesados porque este incremento en la masa es temporal.











sábado, 18 de febrero de 2017

El maglev, un tren que vuela a 600 kilometros por hora

Los maglev se cuentan entre los medios de transporte más seguros y rápidos de la tierra, un hecho muy importante de la tecnología y la física más moderna. ¿Cómo funcionan? ¿Qué velocidad pueden alcanzar? ¿Son seguros?
Gracias al transporte por levitación magnética (o cuántica), una increíble forma de usar lo que sabemos sobre los superconductores, podemos alcanzar hasta los 603 km/h. Hablamos, por supuesto, de un maglev, un tren movido gracias a estos efectos físicos. En concreto, del Shinkasen L0, el maglev japonés que ha batido el máximo récord de velocidad. Con semejante artilugio, el transporte se convierte en algo casi instantáneo, pudiendo recorrer enormes distancias en apenas un rato. Y ¿Es peligroso? ¿Cómo hace el tren para coger semejante velocidad? ¿Hay otros medios más rápidos de transporte? Hoy hablamos de ello:

¿Qué es un maglev?
Un maglev no es otra cosa que un vehículo sobre un raíl (un tren, vamos) que emplea algunas propiedades magnéticas y cuánticas para levitar. El tren flota sin tocar nada en absoluto de la vía o el suelo. De esta manera se reduce enormemente la resistencia por fricción, uno de los principales problemas para alcanzar la alta velocidad. Además, usa el sistema magnético para tomar impulso, de manera que puede llegar a conseguir una velocidad sencillamente increíble. Los maglev son capaces de superar, con creces, la velocidad de los actuales trenes bala, los cuales recorren Europa de punta a punta. Por ejemplo, el AVE español no pasa de los 305 km/h mientras que el maglev chino, viaja a una velocidad rutinaria de 450 km/h. La línea japonesa del Shinkasen, la que ha batido el récord actual, es todavía pequeña pero pretende alargarse por todo el país.
Además, cuanto más grande sea, las posibilidades de alcanzar una mayor velocidad aumentan. También, debido a su diseño, según va más rápido, el maglev es más estable, convirtiéndose en uno de los medios de transporte más seguros del mundo. Los maglev tienen intención de sustituir a los trenes bala en largas distancias. Incluso son capaces de competir con los aviones, debido a su comodidad y velocidad, además de su coste. Aunque no es nada pequeño, y obviando la inversión inicial de infraestructura, la activación de un maglev es relativamente más barata que el consumo de combustible de un avión, aunque el mantenimiento de las instalaciones también puede resultar más caro. Los maglev se cuentan entre los vehículos más rápidos sobre la faz de la tierra y aún no han alcanzado su tope.  A día de hoy solo unos pocos maglev están activos formalmente: en Japón y China; aunque otros han funcionado a lo largo de los años y hay muchos proyectos de implementación.

¿Cómo funciona la levitación magnética?
Esta es la base de los maglev. El tren se somete a un fuerte campo magnético (unas 100.000 veces más potente que el de la tierra), originado por imanes de superconducción. El campo magnético, aunque potentísimo, solo afecta a la parte de sustentación del vehículo y a los raíles, los cuales inducen y controlan, en los verdaderos maglev, la velocidad, dirección y levitación del vehículo. La misma tecnología de los maglev se emplea también en otros trenes que usan ruedas como guía, pero estos híbridos no se consideran maglev. Y es que los maglev literalmente flotan a unos 10 centímetros de cualquier superficie. No pueden separarse mucho más ya que el efecto se disipa rápidamente con la distancia. Sin embargo, podríamos comprobar con nuestras manos que el enorme y pesado tren está completamente en el aire. Con los imanes, como decíamos, podemos inducir al tren a que viaje hacia una dirección u otra, usando la atracción y repulsión controlada de los campos magnéticos. Es muy parecido a cuando tratamos de unir dos imanes.
Pero alcanzar 600 km/h tiene una serie de inconvenientes. Cualquier vehículo que no esté diseñado para viajar a esa velocidad descarrilaría sin remedio. Por ello, los maglev de China y Japón están especialmente diseñados para aprovechar el aerodinamismo y el comportamiento de los fluidos, que a cierta velocidad cambian por completo de comportamiento, para ser cada vez más estables según aumentan su velocidad. De esta manera, el tren nunca se saldrá de la vía ya que el empuje del aire y los raíles lo "bloquean" en su posición.
En teoría, los maglev son capaces de alcanzar los 6.440 km/h y superarlo (más de 10 veces el récord actual), usando un tubo de vacío. La mayor parte de energía, como en todo medio de transporte, se usa para romper con la fricción que reduce la velocidad del vehículo. En un tubo de vacío esta fricción se reduce a prácticamente 0, por lo que las posibilidades son impresionantes. Eso sí, tanto los superconductores como el mantenimiento de toda la instalación es carísimo. Esta es la principal razón por la cual no se han extendido los maglev rápidamente. Aunque, admitámoslo, a la velocidad que avanzamos tecnológicamente, solo es una cuestión de tiempo que lo hagan.



lunes, 30 de enero de 2017

¿Por qué lloramos cuando cortamos cebolla?


   Cuando cortamos cebolla, en realidad estamos cortando las células eucariotas que componen este vegetal. Principalmente se libera agua pero también otras sustancias como aminoácidos sulfóxidos, alinasa (enzima) o la sintasa del factor lacrimógeno. Se producen varias reacciones químicas a partir de estas sustancias:


    ➤ Formación de acido 1-propenilsufénico mediante la reacción química de trans-(+)S-(1-propenil)-L-Cisteína sulfóxido con la enzima alinasa.
     

     ➤ Reaccióm del ácido 1-propenilsulfénico con la sintasa para generar syn-poropanotia-S-óxido

   Este compuesto se vuelve volátil y llega hasta nuestros ojos donde se mezcla con la zona acuosa de estos y se forma una disolución. Se produce esta reacción química:

    ➤ Reacción del syn-propanotial-S-óxido con el agua de los ojos para formar una pequeña parte de ácido sulfúrico que será responsable de la irritación que notamos:



A partir de este momento, entrarían en funcionamiento los mecanismos de defensa de nuestro organismo y el cerebro emitiría una señal a los conductos lacrimales para producir más lágrimas para que diluyan ese ácido sulfúrico y consigan eliminarlo.

domingo, 27 de noviembre de 2016

Potasio y agua


El potasio es bastante reactivo y  reacciona violentamente con el agua para crear hidróxido de potasio (una base fuerte) e hidrógeno. La reacción es muy exotérmica, y el calor enciende el hidrógeno, haciendo una gran explosión. Se puede comprobar su basicidad añadiendo fenolftaleina (indicador de pH) que se torna rosa en presencia de un medio básico.

 Fórmula:               2K+ 2H2O   →  2KOH+H2
     

sábado, 26 de noviembre de 2016

¿Se pega el pegamento en el tubo, en el bote o donde quiera que venga envasado?


 No, no lo hace. Espera  a que volvamos a desenroscar el tapón, lo utilicemos y volvamos a taparlo hasta que de nuevo lo volvamos a necesitar.