La energía nuclear es la energía que se libera en las reacciones nucleares. Sin embargo, también nos referimos a la energía nuclear como el aprovechamiento de dicha energía para otros fines como la obtención de energía eléctrica, térmica y/o mecánica partir de reacciones nucleares.
¿Que es la energía nuclear?
La energía nuclear es un proceso físico-químico en el que se libera gran canditad de energía(denominada energía nuclear). Explicaremos el proceso provocado en las reacciones nucleares en las que se obtiene esta energía nuclear.
Analizamos los dos métodos principales de obtención de energía nuclear:
La fisión nuclear
La fusión nuclear
fisión nuclear
La fisión nuclear és una de las dos reacciones posibles que se producen cuando trabajamos con energía nuclear.
En energía nuclear llamamos fisión nuclear a la división del núcleo de un átomo. El núcleo se convierte en diversos fragmentos con una masa casi igual a la mitad de la masa original más dos o tres neutrones.
La suma de las masas de estos fragmentos es menor que la masa original. Esta 'falta' de masas (alrededor del 0,1 por ciento de la masa original) se ha convertido en energía según la ecuación de Einstein (E=mc2). En esta ecuación E corresponde a la energía obtenida, m a la masa de la que hablamos y c és una constante, la de la velocidad de la luz: 299.792.458 m/s2. Con este valor de la constante c ya se puede ver que por poca unidad de masa que extraigamos en una fisión nuclear obtendremos grandes cantidades de energía.
La fisión nuclear puede ocurrir cuando un núcleo de un átomo pesado captura un neutrón, o puede ocurrir espontáneamente.
cadena de reacciones nucleares
Una reacción en cadena se refiere a un proceso en el que los neutrones liberados en la fisiónproduce una fisión adicional en al menos un núcleo más. Este núcleo, a su vez produce neutrones, y el proceso se repite. El proceso puede ser controlado (energía nuclear) o incontrolada (armas nucleares).
Si en cada fisión provocada por un neutrón se liberan dos neutrones más, entonces el número de fisiones se duplica en cada generación. En este caso, en 10 generaciones hay 1.024 fisiones y en 80 generaciones aproximadamente 6 x 1023fisiones.
la fusión nuclear
La fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado, liberando una gran cantidad de energía.
Un ejemplo claro lo vemos a diario en la energía solar que tiene su origen en la fusión de núcleos de hidrógeno, generándose helio y liberándose una gran cantidad de energía que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética.
Para efectuar las reacciones de fusión nuclear, se deben cumplir los siguientes requisitos:
Temperatura muy elevada para separar los electrones del núcleo y que éste se aproxime a otro venciendo las fuerzas de repulsión electrostáticas. La masa gaseosa compuesta por electrones libres y átomos altamente ionizados se denomina PLASMA.
Confinamiento necesario para mantener el plasma a elevada temperatura durante un tiempo mínimo.
Densidad del plasma suficiente para que los núcleos estén cerca unos de otros y puedan lugar a reacciones de fusión.
Los confinamientos convencionales, como las paredes de una vasija, no son factibles debido a las altas temperaturas del plasma. Por este motivo, se encuentran en desarrollo dos métodos de confinamiento:
Fusión nuclear por confinamiento inercial (FCI): Consiste en crear un medio tan denso que las partículas no tengan casi ninguna posibilidad de escapar sin chocar entre sí. Una pequeña esfera compuesta por deuterio y tritio es impactada por un haz de láser, provocándose su implosión. Así, se hace cientos de veces más densa y explosiona bajo los efectos de la reacción de fusión nuclear.
Fusión nuclear por confinamiento magnético (FCM): Las partículas eléctricamente cargadas del plasma son atrapadas en un espacio reducido por la acción de un campo magnético. El dispositivo más desarrollado tiene forma toroidal y se denomina TOKAMAK.
La energía eólica es la que se obtiene por medio del viento, es decir mediante la utilización de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire.El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Éolo o Eolo, dios de los vientos en la mitología griega y, por tanto, perteneciente o relativo al viento. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. Es un tipo de energía verde. En la actualidad se utiliza, sobre todo, para mover aerogeneradores. En estos, la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos. Si bien los parques eólicos son relativamente recientes, iniciando a popularizarse en las décadas de los 80 - 90, desde hace mucho tiempo la energía eólica se ha utilizado en otras aplicaciones, como: moler granos o bombear agua, basta recordar los ya famosos molinos de viento en las andanzas de Don Quijote.
Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos debidos a la energía que llega a la Tierra procedente del sol.
Es una energía limpia ya que no requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), y no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes.
Si bien no en todos los lugares puede ser utilizada como única fuente de energía eléctrica, su inclusión en un sistema interligado permite, cuando las condiciones del viento son adecuadas, ahorrar combustible en las centrales térmicas y/o agua en los embalses de las centrales hidroeléctricas.
Estando integrado a sistemas interligados de energía eléctrica, permite el ahorro de combustible fósil, o agua almacenada en los embalses.
Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser cultivables.
Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, papas, remolacha, etc.
Dado que los aerogeneradores actuales son de baja velocidad de rotación, el problema de choque con las aves se está reduciendo.
Crea puestos de trabajo en las zonas en las que se construye y en las plantas de ensamblaje.
La energía eólica es una fuerte alternativa al cambio climático ya que no produce efecto invernadero.
Su instalación es rápida, entre 6 meses y un año.
Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la solar, permite la autoalimentación de viviendas, terminando así con la necesidad de conectarse a redes de suministro, pudiendo lograrse autonomías superiores a las 82 horas, sin alimentación desde ninguno de los 2 sistemas.
Casi tan antigua como la electrónica misma, la Ley de Ohm nos acompaña en cada circuito que diseñamos o desarrollamos. Además, su comprensión nos permite manipular tensiones, corrientes y resistencias en un circuito sin necesidad de complejos cálculos y engorrosos procedimientos. Utilizando apenas las cuatro operaciones fundamentales podemos manejar muchos aspectos de circuitos que, al principio, pueden aparentar alta complejidad.hoy veremos mucha acción entreresistencias, instrumentos y fuentes de alimentación para que tu vista sea testigo del aprendizaje. Por supuesto, con videos, componentes quemados y algo de humo.Lo primero que debemos tener en claro antes de comenzar a trabajar con la Ley de Ohmes, al menos, saber de qué habla. Dentro del texto encontramos que se menciona unaresistencia, o resistor; unatensión, voltaje o diferencia de potencial y una corriente. una resistencia convencional nos viene a la mente al leer las bandas de colores, del mismo modo que si su cuerpo llevara escrito en texto su valor. ¿Cómo se logra esa habilidad? Practicando, ejercitando y dedicándole al menos 5 o 10 minutos a la electrónica cada día. Por supuesto que a esto hay que agregarle conocimiento y uno de los fundamentales es saber reconoceruna resistencia convencional y eso es muy fácil. Observa esta imagen y comenta, ¿qué números corresponden a resistencias? ¿Te animas?
Las resistencias convencionales poseen cuatro bandas de color. Una siempre será dorada, la última indicando que tendremos una tolerancia del 5% entre el valor indicado y el real. En la imagen anterior, el componente número uno es una resistencia de 10K. La banda dorada está a la izquierda y eso significa que tendrá un valor: Marrón (1), Negro (0) y Naranja (tres ceros). Es una resistencia de 10.000 Ohms o lo que se conoce como 10K(recuerda: 1K = 1000 Ohms) ¿Te animas a decir, además, el valor de las que sean resistencias en la imagen? Utiliza la tabla de colores que nos dejó Ariel, allí está la clave para encontrar los valores. Concepto: primer banda = valor, segunda banda = valor, tercer banda = cantidad de ceros. ¡ Así de fácil !. Por supuesto que existen otros tipos de resistencias, con más bandas, con otras tolerancias y más específicas, pero no te preocupes por ellas ahora. Estás comenzando a identificar las primeras, las especiales vendrán en otras entregas, no te apresures. Nuestra atención y trabajo está centrado en resistencias convencionales, las de todos los días, las de cuatro bandas, las que usamos (salvo casos aislados) en cada desarrollo que hacemos aquí, en NeoTeo, es decir, estas:
Resistencias de carbón convencionales
¿Qué significa que tenga más Ohms o menos Ohms? Que ofrecerá mayor o menorresistencia al paso de la corriente. Que entorpecerá su libre circulación. Digámoslo de otro modo: si no colocamos resistencia, la corriente atravesará el circuito en una cantidad total (tanta como el suministro de energía pueda entregar) en cambio si colocamos una resistencia, la corriente se verá frenada, limitada, ajustada a un valor que la resistencia determine. Imagínate un caño de agua, ¿qué sucede si lo doblas, si lo comprimes mucho? Limitarás el paso del agua y saldrá menos cantidad por el otro extremo. Si lo liberas, sale toda el agua que la cañería pueda suministrar. La analogía es muy didáctica y sencilla. Las resistencias hacen lo mismo con la corriente: limitan su circulación. Por lo tanto, si aumentamos la resistencia, disminuye la corriente. Buen concepto, buena conclusión. ¿Un buen ejemplo? La resistencia limitadora que se conecta en serie a un LED para que no se queme. Se limita la corriente a 20mA y el LED funciona bien. Si el LED se conecta en forma directa a la tensión de alimentación de un circuito, se quema por exceso de corriente.
Importante: Las resistencias no tienen polaridad, es decir, puedes conectarlas de un lado o de otro que es indistinto (a diferencia de un diodo). La resistencia sólolimita la circulación de corriente por un conductor sin que sea relevante el sentido de la corriente. Sea en un sentido o en otro, la corriente adoptará diferentes valores según el valor de la resistencia colocada. “Valor en Ohms”, no estamos hablando de su tamaño sino de su valor en Ohms. Sobre su tamaño (indicador de la potencia de disipación) hablaremos más adelante. En otro orden de cosas, no creas que por adoptar diferentes valores, unas resistencias están construidas con diferentes materiales a otras. Todas son de carbón (carbón depositado es el término correcto) y diferentes procesos permiten obtener diferentes valores. El material no cambia, siempre es el mismo. Su construcción es muy elemental y se basa en una pieza cerámica de soporte (núcleo) sobre la que se deposita cantidades adecuadas de carbón (de allí surge el valor), luego se recubre con una capa de material cerámico y se le pintan las bandas de color. Observa:
Importante: Las resistencias no se ponen en cortocircuito, sino que se abren. Es decir, no disminuye su valor en Ohms sino por el contrario, la única falla posible que pueden presentar es que su valor en Ohms se eleva. En los casos extremos, se abren por completo. Por lo tanto, nunca busques una falla pensando en una resistencia “en corto” y si te ocurre esa desgracia, serás uno entre miles de millones. Saliendo de la parte empírica y retornando a la explicativa, vale decir que existe una manera sencilla de aprender a leer el código de las resistencias. La mayoría de las personas cree que debe acordarse la combinación de millones de bandas de color o la posibilidad de cientos de colores en cada banda y esto no es así. Recuerda siempre que sólo hay diez colores (vuelve a la tabla de colores de Ariel) y muy pocos valores en Ohms para recordar. 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8 y 8.2. Nada más, no hay otros valores. Fíjate que son 12 valores desde 1.0 hasta 8.2. El resto serán sub-múltiplos o múltiplos de estos mismos valores. Es decir, encontraremos por ejemplo, resistencias de 0.1, 1, 10, 100, 1000 (1K), 10K, 100K, 1M y 10M. Por lo tanto nos quedan, 10 colores, 12 valores y 9 posibilidades para las dos primeras bandas iguales. Veámoslo en una imagen:
Toda la serie de colores "Amarillo - Violeta" para resistencias de carbón
Allí tienes las 8 combinaciones posibles para las dos primeras bandas amarillo (4) y violeta (7). Así se repite con todos los demás valores, por ejemplo, de 3.9 Ohms. Tendremos 0.39, 3.9, 39, 390, 3K9, 39K, 390K y 3M9. Estos valores que te mencionamos son normalizados y “por lo general” no hay valores intermedios (es raro encontrarlos en aplicaciones sencillas) como puede ser 420 Ohms, o 45K, o 41 Ohm. No, esos valores no existen, o en su defecto es muy extraño encontrarlos. Resumiendo entonces: 10 colores, 12 valores y 9 o menos múltiplos; es una cantidad muy fácil de recordar. Apuesto a que sabes más números telefónicos o más correos electrónicos de amigos. No hay que creer que son muchas, hay que entender que son pocas y practicar mucho. La práctica es fundamental para aprender a distinguir una deseada entre muchas. Por cierto ¿hay una resistencia de 15K en la segunda imagen de este artículo? ¿Cómo buscarla rápido? Es fácil: naranja en tercera banda y luego verde en segunda banda, con eso es suficiente. Ejercitando el método, los tiempos de hallazgo se acortarán de manera llamativa.
¿Y si los cálculos deciden que necesito una resistencia de un valor que no consigo? Por ejemplo, 780 Ohms es un valor que no existe, que no está “normalizado”, pero colocando 2 resistencias en serie se alcanza el valor (390 + 390 = 780) (560 + 220 = 780) Recuerda: resistencias en serie se suman. De otro modo sería colocando resistencias en paralelo o con una resistencia ajustable. Por ejemplo, 50 Ohms se logra colocando dos resistencias de 100 Ohms en paralelo u ocho de 470 Ohms + una novena de 390 Ohms (No olvides repasar la teoría en el artículo de Ariel). Quizás no sepas a qué nos referimos con serie y paralelo. Pues a esto:
Combinación de resistencias "en serie" y "en paralelo"
El último factor que debes tener en cuenta al momento de comprar o seleccionar una resistencia para una aplicación específica es la potencia que será capaz de disipar. Es decir, si la resistencia debe soportar entre sus extremos una tensión elevada y a su vez, la corriente que circulará por ella es elevada, la potencia que deberá disipar en forma de calor será importante. El cálculo genérico para corriente continua de potencia es P = V * I(Potencia = Tensión por Intensidad) y un ejemplo elemental para ayudarnos a calcular este valor es la unidad de valores con la aplicación de la Ley de Ohm. Por lo tanto, podemos decir que por una resistencia de 1 Ohm, que tiene en sus extremos una tensión (voltaje o diferencia de potencial) de 1 Volt, circulará una corriente de 1 Amper (Ley de Ohm) y disipará 1 Watt (Vatio) de calor. Esa misma resistencia de 1 Ohm sometida a 2 Volts provocará una circulación de corriente de 2 Amperes y disipará 2W de calor. Y esta potencia, ¿cuánto calor es? ¿Cuantos grados centígrados? Veámoslo:
Las resistencias son elementos económicos y esta condición nos permite comprar mucha cantidad por pocos billetes. Siempre es bueno tener una reserva con variedad de valores y potencias para no tener que esperar todo un fin de semana por una resistencia de 470 Ohms. Además, tener muchos valores te permitirá adaptar cualquier valor a tus necesidades con las conexiones serie y paralelo, tal como vimos antes. Si necesitas más información sobre las funciones elementales de las resistencias dentro de un circuito, o si las que te interesan son otro tipo de resistencias, te invitamos a participar del Foro de Electrónica de NeoTeo donde podrás encontrar las respuestas que estás necesitando acerca de estos componentes electrónicos.
Al usar piernas prostéticas pasivas, las personas tienden a hacer un esfuerzo mayúsculo para sincronizarse con ellas y lograr un movimiento más natural. Sin embargo los resultados redundan en cansancio y mucha frustración. Para que no bajen los brazos, la ciencia sigue evolucionando la forma de crear estas maravillas de la ingeniería, y el caso de las piernas biónicas de movimiento natural que han creado en la universidad Vanderbilt es referente. Con ellas, el usuario ha caminado más rápido, más cómodo y se ha cansado menos: objetivo cumplido.
La ciencia atiende a todos, y muchas personas que se encuentran en una situación de discapacidad han encontrado refugio y soluciones en las invenciones de la ingeniería médica. Fundamento de los miles de “levántate y anda” que ha dado la ciencia para casos extremos están los miembros biónicos, que siguen evolucionando para tener mayor movilidad y emular de forma más certera un miembro real. Con esta premisa hemos visto exoesqueletos y piernas biónicas en cantidad, así como también manos, asistentes de agarre y hasta vimos un vídeo sobre unas piernas biónicas muy particulares. Siempre con la mejora como objetivo, el caso de los investigadores de la Universidad de Vanderbilt se hace mencionable, ya que han creado unas piernas biónicas de movimiento natural que ya han sido probadas por un paciente y los resultados son muy buenos.
A través de los sensores, que juegan un papel nuclear en todo el artefacto, la agilidad de las piernas biónicas y por correspondencia la del individuo, adquiere mayor dinámica y control, haciendo que las respuestas a los movimientos sean en algo más cercano al tiempo real. Para entender esto desde otra perspectiva, citamos a Craih Hutto, un estudiante de 23 años que probó las piernas biónicas. “Es totalmente diferente a mi protética actual. Una pierna pasiva siempre está un paso detrás de mí.
Las piernas de Vanderlit sólo a medio segundo.” Como este testimonio se debería repetir mucho más, la cuestión de siempre en estas formas de recuperar una vida semi normal es el precio y lo inaccesibles que siguen siendo para millones. Unas piernas biónicas como estas tienen también la comodidad de ayudar en la vestimenta, tener más eficiencia y cansar menos a quien las lleva puestas, y sin dudas esta es una gran noticia. Sobre todo para Craig Hutto, que ahora camina con una agilidad inusitada en la prostética.
