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viernes, 21 de febrero de 2020

Corrosión de los metales y Protección Catódica



Definiremos a la corrosión de un metal como el resultado de la pérdida de electrones por parte de dicho material y a la protección catódica como un mecanismo para evitar la pérdida de esos electrones.

Como comenzó esta historia
Esta historia, que como se verá al final de ella, nos permtió entender el mecanismo de la corrosión de los metales y como protegerlos de ella, comenzó cuando el médico italiano Luigi Galvani descubrió en el siglo XVIII que uniendo un extremo de dos metales diferentes, Cu y Zn, al tocar una rana muerta con los otros extremos de los metales, esta se contraía. (Fig. 1)

Fig.1 – Uniendo un extremo de dos metales diferentes, Cu y Zn, Galvani tocaba
una rana muerta con los otros extremos de los metales y entonces ella se contraía.
Galvani atribuyó el fenómeno a cargas eléctricas existentes en el animal “post morten”. Pero al final del siglo XVIII, otro italiano, el químico Alessandro Volta, descubrió que la pobre rana no era quien hacía el aporte de electricidad en el experimento de Galvani, limitándose a aportar solo su vida y su cuerpo. Y tal fue así que demostró que reemplazando la rana por un paño humedecido en agua con sal, saltaba una chispa entre los extremos de los metales que no estaban en contacto directo entre sí. Pero Volta siguió trabajando hasta que inventó una pila eléctrica consistente en los metales con forma de disco, apilados con el paño humedecido entre medio (electrolito), como se muestra en la Fig.2.

Fig.2 – La pila de Volta.
Potenciales de electrodo
Consideremos lo que sucede con un electrodo de zinc sumergido en agua pura (Fig.3): inmediatamente pasarán iones de zinc (Zn++) a la disolución. La ecuación química que representa el proceso puede escribirse de la siguiente manera:

Zn Zn++  2 e¯

Fig.3 – Disolución de un metal en agua


Desde un punto de vista muy esquemático, se puede imaginar que las fuerzas atractivas de las moléculas de agua exceden a las fuerzas de cohesión que mantienen a los iones de zinc en su red cristalina. En ausencia de otros fenómenos, tendría lugar un flujo contínuo de iones Zn++  desde el electrodo a la disolución; pero teniendo en cuenta que cada ión Zn++ que ingresa a ella deja lbres en el electrodo 2 electrones,  este adquiere inmediatamente un potencial negativo con respecto a la disolución. Como consecuencia, los iones Zn++  de la disolución son atraídos por el electrodo de zinc y una cierta parte de ellos son capturados por él y neutralizados. Cuanto mayor es la carga negativa del electrodo, tanto mayor es la tendencia de los iones positivos de zinc a volver a él. En el estado de equilibrio, las cantidades de iones que abandonan el electrodo y vuelven a él por unidad de tiempo serán iguales y el electrodo de zinc mantendrá un potencial que permitirá la continuidad del proceso. Este potencial se denomina potencial de electrodo y su valor numérico es de gran importancia en los procesos electroquímicos.
Para medir el valor absoluto de un potencial de electrodo, sería necesario medir la diferencia de potencial entre el electrodo en cuestión y otro electrodo al mismo potencial que el de la disolución. En la práctica esto no es factible. Sin embargo, pueden obtenerse valores relativos con respecto a un electrodo tipo elegido arbitrariamente. El electrodo tipo de referencia es el electrodo normal de hidrógeno, que consiste en un electrodo de platino recubierto de hidrógeno adsorbido e hidrógeno gaseoso y sumergido en una disolución ácida que contiene una concentración normal de iones H+.
En base a esto se ha confeccionado una tabla con el potencial de electrodo de los metales, denominada Escala de NERNST, en honor al físico químico alemán Gualterio Nernst (1864-1941) por sus importantes aportes a la electroquímica. (Fig. 4)

Fig. 4  - Tabla del potencial de los metales (Escala de Nernst). Fuente: “La protección
catódica en cañerías de acero” – Gas del Estado, Argentina 1973. Se dice que cada
metal en la tabla es más noble que todos los que se encuentran ubicados más arriba
que él. 
Celdas de Corrosión
Todas las formas de corrosión de los metales, con la excepción de algunos tipos de corrosión a alta temperatura*, ocurren a través de la acción de una celda electroquímica. Los elementos  comunes a todas las celdas electroquímicas de corrosión son un ánodo donde se produce oxidación y pérdida de metal, un cátodo donde se produce reducción y protección, caminos metálicos y electrolíticos entre el ánodo y el cátodo a través de los cuales fluyen la corriente de electrones y la corriente de iones, respectivamente y una diferencia de potencial que produce  la celda entre el cátodo y el ánodo. Dicha diferencia de potencial puede ser el resultado de diferencias entre las características de los metales del ánodo y del cátodo, las condiciones de la superficie y el medio ambiente, incluidas las concentraciones químicas. Existen mecanismos específicos que causan cada tipo de ataque, diferentes formas de medirlos y predecirlos, y varios métodos que pueden usarse para controlar la corrosión en cada una de sus formas.
* La corrosión de los metales a alta temperatura se refiere a un ataque químico de gases, sales sólidas o fundidas, o metales fundidos, típicamente a temperaturas superiores a 400 ºC. La corrosión a alta temperatura es una forma de corrosión que no requiere la presencia de un electrolito líquido. En este mecanismo de corrosión, los metales reaccionan directamente con átomos gaseosos en la atmósfera, en lugar de iones en solución. A veces, este tipo de daño se llama "corrosión seca". 
Clasificación de las Celdas Electroquímicas
Una celda electroquímica es un dispositivo capaz de generar energía eléctrica a partir de reacciones químicas, o de usar energía eléctrica para causar reacciones químicas. Las celdas electroquímicas que generan una corriente eléctrica se denominan celdas voltaicas o celdas galvánicas y las que generan reacciones químicas, por ejemplo a través de la electrólisis, se denominan celdas electrolíticas.

Celda bimetálica: es una celda galvánica donde el ánodo y el cátodo son de metales diferentes y comparten el mismo electrolito.
Celda de concentración: es una celda galvánica con un ánodo y un cátodo del misnmo metal, que tiene dos semiceldas del mismo electrolito, pero con diferente concentración.

La corrosión en la Celda Galvánica Bimetálica

Fig.5 – Celda galvánica bimetálica de corrosión
En la celda galvánica bimetálica de corrosión de la Fig.5 hemos incluído un electrodo de Cu con un potencial de + 0,329 V y un electrodo de Fe con un potencial de electrodo de – 0,34 V, valores tomados de la tabla de la Fig.2. La diferencia de potencial entre el electrodo de cobre y el electrodo de hierro será: + 0,329V – (– 0, 34V) = + 0,669V. Este resultado nos está indicando que el Cu, por ser positivo con respecto al Fe, es el cátodo y el Fe es el ánodo.
El electrolito considerado en la celda de la Fig.5 consiste en agua con la presencia adicional de oxígeno y todo el análisis que haremos a continuación estará basado en esta suposición. No obstante, cuando se trata, por ejemplo, de cañerías enterradas, como es el caso de gasoductos, acueductos, oleoductos y poliductos, también pueden formar parte del electrolito iones de sales, oxidos o ácidos disueltos en agua. En esos casos el electrolito no es un líquido puro, sino que se encuentra embebido en el material sólido del terreno.
En ambos electrodos los metales comenzarán a disolverse emitiendo iones Fe++y Cu++, pero los electrones liberados en el Fe serán atraídos hacia el electrodo de Cu por ser más positivo a través de la conexión metálica. El cátodo de Cu aceptará esos electrones y en su superficie se neutralizarán los iones Cu++ +2 e¯Cu. Además en la superficie del cátodo de Cu tendrán lugar la siguiente reacción: ½ O2 + H2O + 2 e¯ 2OH ¯ (anión hidróxido). Estos aniones hidróxido viajarán a través del electrolito hacia el ánodo y en la superficie del mismo se combinarán con los iones Fe++de la siguiente manera, para dar hidróxido ferroso:
Fe++ + 2OH ¯Fe (OH)2. Luego el óxido férrico se producirá rápidamente por oxidación del hidróxido ferroso:
4Fe (OH)2 + O2 2Fe2 O3 + 2H2O.
Esta es la forma de óxido de hierro, conocida como herrumbre, comúnmente vista en hierros y estructuras de acero oxidadas que ataca desde puentes hasta carrocerías de automóviles y la cual es tremendamente destructiva.
Mediante este mecanismo el cátodo de Cu permanecerá intacto, pero el electrodo del ánodo de Fe se irá destruyendo poco a poco y convirtiéndose en óxido férrico con su color marrón rojizo característico.
Barra de Fe no perfecta
Lo dicho anteriormente supuso una barra de hierro homogénea, de tal manera que si se colocara sola en un electrolito, no ocurriría corrosión. Sin embargo, en realidad, ninguna barra es perfectamente homogénea, y cuando se coloca sola en un electrolito, una parte actuará como un ánodo y una parte lo hará como un cátodo, dando lugar a una celda de corrosión local como se indica en la Fig.6., donde la propia barra actúa como la conexión metálica para que se produzca el flujo de electrones.

Fig. 6 – La corrosión en una barra de hierro en agua en presencia de oxígeno

A medida que avanza la corrosión, la ubicación de las zonas del ánodo y del cátodo cambiarán de lugar  sobre la barra y la barra se corroerá de manera más o menos uniforme. Esta es la base para la corrosión uniforme (oxidación) de una barra de hierro sumergida en agua.
Protección Catódica
Para explicar el principio de la protección catodica, en la imagen de la Fig.5 reemplazaremos al electrodo de Cu por un electrodo de Fe y al electrodo de Fe por un electrodo de Mg. Ahora vamos a la tabla de la Fig.4 y obtenemos los valores de los potenciales de electrodo para el Fe = – 0,34V y para el Mg = – 1.49V. Calculamos la diferencia de potencial entre el electrodo de Fe y el de Mg: – 0,34V – (– 1.49V) = + 1,15V. O sea que ahora el electrodo de Fe es el cátodo y el de Mg es el ánodo de la celda. La celda seguirá siendo una celda de corrosión, pero para el Mg. Para el Fe se habrá  convertido en una celda de protección catódica. El ánodo de Mg se deteriorará como antes se deterioraba el Fe y habrá que reemplazarlo cuando eso ocurra. Por este motivo decimos que el ánodo de magnesio es un ánodo de sacrificio, ya que lo sacrificamos para salvar al cátodo de hierro.
El beneficio de utilizar la técnica de la protección catódica siempre es grande, pero en el caso, por ejemplo, de una cañería enterrada de un gasoducto de, digamos de 30 pulgadas de diámetro, el beneficio es enorme comparado con el reemplazo de un tramo de caño corroído.
Las celdas de “no – corrosión”
Hemos dicho al principio de esta nota que una celda de corrosión debe tener un ánodo, un cátodo, un electrolito y una union metálica entre ánodo y cátodo. Cuando falta alguno de estos elementos, o su disposición es tal que la corrosión no puede ocurrir, es lo que llamaremos celdas de “no – corrosión”. (Fig.7)

Fig.7 – Cuatro casos donde la corrosión galvánica no puede ocurrir (no – corrosión)
1) En el primer caso de la izquierda vemos que falta la conexión metálica entre el ánodo y el cátodo, debido a la presencia de un aislante entre ambos.
2) En el segundo caso hacia la derecha no hay diferencia de potencial entre los metales. Esto ocurriría si ambos metales fueran los mismos y el electrolito, además de ser el  mismo, tuviera la misma concentración en las dos semiceldas.
3) En el tercer caso hacia la derecha, solo uno de los electrodos se encuentra inmerso en el electrolito, con lo cual no se cierra el circuito por medio del flujo de iones.
4) Por último, en el 4º caso hacia la derecha, uno de los electrodos se encuentra aislado del electrolito por medio de un revestimiento de protección.
Protección catódica de cañería enterrada mediante ánodo de sacrificio
En la Fig.8 se muestra la disposición básica de la protección de un caño de acero enterrado mediante un ánodo de sacrificio de una aleación de magnesio. El ánodo de Mg se conecta a la cañería a proteger mediante un cable de Cu con aislación, que se suelda en cada extremo al ánodo y al caño a proteger. Normalmente, el cobre actuaría como un cátodo en relación con el hierro y lo corroería, pero aquí el magnesio se encarga de todo y se convierte en un ánodo para el hierro y el cobre.

Fig. 8 – Protección de cañería de acero enterrada mediante un ánodo de sacrificio
El ánodo de Mg tiene un alma de acero zincado y se encuentra contenido dentro de una bolsa de lienzo, rellena con bentonita y yeso,  que absorben humedad, para disminuir la resistencia de contacto del ánodo con el electrolito. (Fig. 9)

Fig. 9 – La disposición práctica del ánodo de sacrificio de magnesio
El sitio de resistividad más baja normalmente se utilizará para la ubicación del ánodo para minimizar la resistencia del ánodo al electrolito
Típicamente, los ánodos de aleación de magnesio se usan en medios electrolíticos con resistividad entre 2 y 75 ohm-metro y  con una resistividad por debajo de 2 ohm-metro se usan ánodos de zinc. Los ánodos de aluminio no se usan comúnmente en ambientes enterrados.
Protección Catódica por Corriente Impresa
La protección catódica por corriente impresa, denominada ICCP (Impressed Current Cathodic Protection) en inglés, utiliza los mismos componentes que la protección catódica por ánodo de sacrificio vista anteriormente, con la diferencias que se incorpora una fuente de alimentación externa entre el ánodo y el cátodo y que el material utilizado para el ánodo no se corroe, o se corroe muy poco. (Fig. 10)

Fig. 10 – Sistema de protección catódica por corriente impresa
La fuente de alimentación no “fabrica” los electrones, solo “bombea” los electrones del ánodo hacia el cátodo y el circuito se cierra por el electrolito, por donde circulan los iones. La “maravilla” de esto es que el ánodo no se deteriora prácticamente. Y la gran ventaja es que se puede ir retocando el flujo de electrones hacia el cátodo, mediante el ajuste de la salida de la fuente de alimentación, en contraste con el sistema del ánodo de sacrificio, donde se dependía de la tensión natural entre los electrodos. Esto se consigue usando una aleación de Fe-Si para el material del catodo, entre otros materiales posibles. Los cables utilizados para conectar la fuente de alimentación son de cobre y aislados.
Fallas graves en gasoductos de transporte de gas de Argentina
En la Fig. 11 se muestran 86 fallas graves en los gasoductos de Transporte de gas (Gasoductos troncales) ocurridos entre 1960 y 2009 en la República Argentina, según artículo Innovación tecnológica y causa de fallas en gasoductos.
Por Daniel Falabella, Transportadora de Gas del Sur SA; Eduardo Carzoglio, Transportadora de Gas del Norte SA
Petrotecnia • agosto, 2010 - Revista del Instituto Argentino del Petróleo y del Gas ı ISSN 0031-6598 - AÑO LI - AGOSTO 2010

Fig.11 – Fallas graves en gasoductos troncales de Argentina entre 1960 y 2009. Fuente: Revista
Petrotecnia • agosto, 2010 - Revista del Instituto Argentino del Petróleo y del Gas
Referencias

viernes, 29 de noviembre de 2019

¿Cómo funciona el radar?



RADAR es una sigla  que significa RADIO DETECTION & RANGING. El significado sería detección por ondas de radio de la presencia de un determinado objetivo y determinación de la distancia (range) a la que se encuentra del observador. Si bien esto es correcto, los radares modernos también se utilizan para medir los ángulos (de elevación del objetvo y el acimut), además de la distancia.
En síntesis, los radares se utilizan para detectar la presencia de un objetivo y para determinar su ubicación. (Fig.1)

Fig.1 – Esquema de la medición de la distancia y álgulos desde el observador al objetivo (un avión en este caso)
Principio de funcionamiento del RADAR primario
Hay dos tipos principales de radares: el radar primario y el radar secundario.
La antena del radar primario “ilumina” el objetivo con una señal de microondas, que luego es reflejada y captada por un dispositivo receptor. La señal eléctrica captada por la antena receptora se llama eco o retorno. La señal de radar es generada por un potente transmisor y recibida por un receptor altamente sensible.
Hay dos versiones de este radar primario: el llamado radar pulsado  y el denominado radar de onda continua modulada en frecuencia (FM-CW).
El radar pulsado (Fig.2), también llamado radar de pulso simple, es el radar más típico, con una forma de onda que consiste en pulsos repetitivos de RF de corta duración (Fig.3). Es el más común de los radares y como ejemplos encontramos los radares de vigilancia aerea y marítima de largo alcance y los radares meteorológicos. Hay un tipo de radar de pulso que utiliza el cambio de frecuencia Doppler de la señal recibida para detectar objetivos en movimiento, como aviones y automóviles, midiendo su velocidad.


                                                                   Fig.2 – Diagrama en bloques del RADAR pulsado


                                                                  Fig.3 – Los pulsos transmitidos por el RADAR PULSANTE.

En el radar de onda continua modulada en frecuencia (FM-CW), como la frecuencia de la señal transmitida cambia continuamente en el tiempo, la frecuencia de la señal del eco será diferente de la señal transmitida y la diferencia entre ambas será proporcional a la distancia al objetivo. En consecuencia, medir la diferencia entre las frecuencias transmitidas y recibidas dará la distancia al objetivo. En un radar de onda continua con modulación de frecuencia de este tipo, la frecuencia generalmente cambia de forma lineal, de modo que hay una alternancia de frecuencia ascendente y descendente. La forma más común de radar FM-CW es el altímetro de radar utilizado en aviones o satélites para determinar su altura sobre la superficie de la Tierra. La modulación de fase, en lugar de la modulación de frecuencia, de la señal CW también se ha utilizado para obtener la medición de distancia o altua. Los principales usuarios de estos radares en EEUU son el Ejército, la Armada, la Fuerza Aérea, la NASA y la USCG (Guardia Costera de Estados Unidos).

Principio de funcionamiento del RADAR secundario
El radar secundario transmite una señal hacia el objetivo, un avión por ejemplo, que la recibe con un receptor cuya salida es utilizada para accionar un transmisor que emite una señal de otra frecuencia hacia la estación base del radar, reemplazando así al eco pasivo obtenido por simple reflexión en el radar primario. El conjunto del equipamiento que posee el objetivo para este fin, recibe el nombre de transponder, (abreviatura de transmitter-responder) en el avión para responder a los interrogatorios desde la estación terrestre para hacer visible al avión y enviar información adicional como su altitud.
Medición de distancia oblicua con el radar pulsado (Fig.1)                                                                                                         Sabemos que el pulso de RF viaja desde la antena de radar hacia el objetivo y desde él, al reflejarse, de vuelta a la antena de radar a la velocidad c de la luz, como toda onda electromagnética. También conocemos el valor de esa velocidad: c = 300.000 Km/seg. Por consiguiente, si llamamos d a la distancia entre la antena de radar y el objetivo, podemos escribir la siguiente ecuación:

2 d = c . T

donde T es el intervalo de tiempo entre la transmisión del pulso de RF y el retorno del eco.

Si a d lo expresamos en Km, a c en Km/seg y a T en segundos, tenemos:

d [Km] = 300.000 Km/seg .T [seg] / 2

Si ahora expresamos la velocidad en Km/μ seg y el tiempo T en μ seg, tendremos:

d [Km] = 3 Km/μ seg . T [μseg] / 2 
Agrupando valores constantes y simplificando, tenemos:

d [Km] = 1,5 T [μseg]

Esta ecuación nos dice que si medimos el tiempo en micro segundos que demora el pulso de RF en ir y volver del objetivo y lo multiplicamos por 1,5 tendremos el valor de la distancia oblicua entre la antena de radar y el objetivo.
Y a ese tiempo lo podemos medir con un osciloscopio, conectando las puntas del mismo a un punto del equipo de radar donde midamos el pulso de salida del transmisor y el pulso de entrada al receptor. Además deberemos elegir una escala de tiempo en μ seg y colocar la perilla en calibración. Se obtendrá una vista como la mostrada en la Fig.4.
                                                                                   Fig.4 – Osciloscopio usado como pantalla de radar
Pantalla de radar PPI ("plan position indicator")
En el caso de la presentación de la pantalla de radar mostrada con un osciloscopio, como en la Fig.4, la defelexión del haz de electrones del tubo de rayos catódicos se realiza electrostáticamente por las tensiones aplicadas a las placas de deflexión horizontal y vertical,  ubicadas en el interior del tubo. En elcaso de la presentación PPI, la deflexión se realiza por medio de corrientes aplicadas  a las bobinas de deflexión (yugo), montadas alrededor de la garganta del tubo de rayos catódicos, de una manera similar a la de un televisor. En el primer caso el barrido del haz de electrones que incide sobre la pantalla, se realiza mediante tensiones con forma de onda de diente de sierra. En el segundo caso, el barrido se lleva a cabo mediante corrientes con forma de onda de diente de sierra y a diferencia del osciloscopio, donde el inicio del barrido tiene lugar en el lado izquierdo de la pantalla, en la presentación PPI, el inicio del barrido tiene lugar en el centro de la pantalla. En ambos casos el fin del barrido se produce en el borde de la pantalla.
Pero la genialidad de la presentación PPI consiste en hacer girar la antena parabólica sobre un eje vertical, manteniendo constante su ángulo de inclinación (Fig.1) y haciendo girar en sincronismo con el giro de la antena a las bobinas de deflexión alrededor de la garganta del tubo de rayos catódicos. En cada caso el giro se consigiue mediante motores eléctricos que giran en sincronismo uno con otro. De este modo se consigue que el centro de la pantalla PPI coincida con la posición de la antena  y que el acimut de la antena coincida con el acimut del haz giratorio. Además, la pantalla ha sido dotada de la persistencia necesaria como para que se puedan ver las reflexiones sobre la pantalla hasta un instante anterior a la llegada del barrido en su nuevo giro.
Hay varios tipos de pantallas de presentación. En particular, la presentación del osciloscopio se llama Tipo A y la PPI, tipo P. También hay presentaciones de pantalla Tipo B, Tipo C, Tipo E y Tipo G.
No obstante, la presentación de la pantalla PPI es la preferida y la más usada, porque constituye una répllica de la realidad que está ocurriendo en el exterior.


Fig.5 – Dibujo de la presentación PPI de  la pantalla de rardar
mostrando varios objetivos de los cuales se puede ver su distancia
a la antena (ubicada en el centro de la pantalla) y su acimut. 

Fig. 6 – Fotigraflia de una pantalla de radar real, mostrando
tres objetivos.
Bandas de frecuencia del RADAR

Fig. 7 – Bandas de frecuencia del RADAR (inglés)


Fig. 8 – Bandas de frecuencia del RADAR (traducción de la Fig. 7)



jueves, 7 de noviembre de 2019

IRAM invita a participar de la 1° reunión de trabajo para desarrollar una norma sobre Reciclaje de metales



El encuentro, que tendrá lugar el próximo viernes 22 de noviembre de 2019 a las 14:00 hs, tiene por objetivo elaborar un documento que incorpore el enfoque de la economía circular para asegurar la equidad social, la justicia ambiental y la recuperación eficiente en dicho tipo de reciclaje.


LA INVITACIÓN DE IRAM:
“El próximo viernes 22 de noviembre a las 14:00 organizaremos un encuentro destinado a evaluar la incorporación de una norma, acerca de la gestión sustentable de metales secundarios, provenientes de residuos eléctricos y electrónicos.
El reciclaje de metales como el aluminio, el cobre y el oro, que se encuentran en los residuos, por ejemplo, de aparatos eléctricos y electrónicos, automóviles, barcos, materiales de embalaje o tareas de construcción, es una actividad económica de rápido crecimiento en todo el mundo. En las economías en desarrollo y emergentes, el reciclaje se realiza principalmente a través del sector informal, desempeñando un papel crítico en el reciclaje de metales secundarios.
Estas actividades descontroladas de recuperación de metales, emiten contaminantes al aire, al suelo y al agua, lo cual, combinado con condiciones de trabajo y prácticas de salud y seguridad deficientes, impacta negativamente en los trabajadores, las comunidades y el ambiente.
Nuestra propuesta, entonces, es trabajar en un documento que incorpore el enfoque de la economía circular, para asegurar la equidad social, la justicia ambiental y la recuperación eficiente en el reciclaje de metales.
Aquellos interesados, contactarse con el Ing. Cristian Vazquez al correo electrónico cvazquez@iram.org.ar

Tema relacionado:



lunes, 21 de octubre de 2019

¿Es este el final de la batería de iones de litio?



Mientras los argentinos sueñan que su tesoro del Litio les asegurará su futuro, parece que el Aluminio podría reemplazar al Litio como materia prima en las baterías.

Nota Original en inglés
Is This The End Of The Lithium-Ion Battery?
Por Tsvetana Paraskova - 01 de octubre de 2019


Traducción al español de la Nota original:
“¿Es este el final de la batería de iones de litio?”
Los investigadores han estado en una carrera para encontrar formas de mejorar las baterías de iones de litio. También buscan desarrollar alternativas a la batería de iones de litio que serían de menor costo y más sostenibles de fabricar. Y pueden haber encontrado una.
Las baterías a base de aluminio serían más baratas de fabricar, porque el aluminio es el tercer elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno y el silicio. El aluminio también es liviano y podría ser ideal para usar en baterías.  
Sin embargo, durante años, los científicos han tropezado en la investigación sobre las baterías de aluminio, porque todavía tenían que descifrar el código de qué materiales usar para el ánodo y el cátodo de la batería, para que pueda permitir un almacenamiento de energía eficiente con suficiente contenido de energía.
Ahora los científicos de Suecia y Eslovenia dicen que han encontrado una manera de tener baterías de aluminio eficientes, con un menor impacto ambiental y menores costos de producción.
Investigadores de la Universidad Tecnológica Chalmers de Suecia y el Instituto Nacional de Química de Eslovenia idearon un nuevo concepto para un diseño de batería de aluminio, que promete el doble de densidad de energía en comparación con las versiones anteriores de batería de aluminio. 
En comparación con las baterías de iones de litio actuales, el nuevo concepto podría conducir a "costos de producción marcadamente más bajos" de baterías de aluminio, dicen los científicos.
Otra ventaja es que ya existe una industria establecida para la fabricación y reciclaje de aluminio. Con las baterías de iones de litio, el reciclaje es un problema importante ya que actualmente existen pocas tecnologías económicamente viables para el reciclaje de baterías.
Los investigadores suecos y eslovenos han ideado un nuevo concepto para diseñar baterías de aluminio que teóricamente supera los desafíos anteriores con baja densidad de energía en las baterías de aluminio actuales.
El nuevo concepto, descrito en un artículo en la revista Energy Storage Materials, da vuelta a los diseños anteriores de la batería de aluminio. Hasta ahora, los diseños han utilizado el aluminio como electrodo negativo, el ánodo, mientras que el electrodo positivo, el cátodo, estaba hecho de grafito. Pero el grafito no tiene suficiente contenido de energía para ser útil en una celda de batería.
Sin embargo, en el nuevo concepto, los investigadores reemplazaron el grafito con un cátodo orgánico nanoestructurado hecho de la molécula de antraquinona a base de carbono. Este material orgánico en el cátodo permite el almacenamiento de portadores de carga positiva del electrolito, la solución en la que los iones se mueven entre los electrodos, lo que permite una mayor densidad de energía en la batería.  
"Debido a que el nuevo material del cátodo permite utilizar un portador de carga más apropiado, las baterías pueden aprovechar mejor el potencial del aluminio", dijo el investigador de Chalmers Niklas Lindahl en un comunicado. 
"Los costos de materiales y los impactos ambientales que prevemos de nuestro nuevo concepto son mucho más bajos de lo que vemos hoy, lo que los hace factibles para el uso a gran escala, como parques de celdas solares o almacenamiento de energía eólica, por ejemplo", Patrik Johansson, Profesor del Departamento de Física de Chalmers, notas.
Actualmente no hay baterías de aluminio disponibles comercialmente, pero ahora la pregunta que hacen los científicos es si algún día pueden reemplazar las baterías de iones de litio.
“Por supuesto, esperamos que puedan hacerlo. Pero, sobre todo, pueden ser complementarios, asegurando que las baterías de iones de litio solo se usen donde sea estrictamente necesario”, dice Johansson.
Según el científico, el equipo todavía tiene mucho trabajo que hacer con los electrolitos y los mecanismos de carga, pero creen que el aluminio es generalmente "un portador de carga significativamente mejor que el litio, ya que es multivalente, lo que significa que cada ion" compensa "varios electrones".
"Además, las baterías tienen el potencial de ser significativamente menos dañinas para el medio ambiente", agregó Johansson.
El equipo de científicos sueco-esloveno no es el único que trabaja en avances en baterías de aluminio. Un equipo de UNSW Sydney dijo en diciembre pasado que habían encontrado una nueva forma de diseñar baterías de aluminio recargables mediante el uso de un gran compuesto químico orgánico como parte de la batería que almacena energía, lo cual era un desafío fundamental antes de eso.
"El desarrollo de baterías que utilizan aluminio ha recibido muchas expectativas de entregar altas relaciones de energía a precio", dijo el Dr. Dong Jun Kim de la Facultad de Química de la UNSW. 
  
Por Tsvetana Paraskova para Oilichelin


martes, 15 de octubre de 2019

Los Museos de las Telecomunicaciones del Mundo



Hay muchos museos en el mundo que muestran la evolución de las telecomunicaciones a lo largo de la historia. En ellos se pueden apreciar no solo los distintos aparatos electrónicos, que la humanidad fue creando y utilizando, sino también importantes reseñas de la historia de su invención, con los nombres de las personas involucradas y anécdotas de sus vidas.
Lejos de ser una atracción solo para especialistas, basta con una visita a ellos, ya sea en forma física o virtual, para comprender que atraen el interés de todas las personas. Al final de cuentas las telecomunicaciones han acompañado siempre a la sociedad desde sus orígenes. Visitas guiadas, conferencias, folletos y todo tipo de mecanismos pensados para ayudar al visitante de una manera amigable, hacen de las visitas a los museos de las telecomunicaciones una experiencia inolvidable, que le permite al visitante realizar un verdadero viaje en el tiempo.

Fig.1 – El Servicio telefónico en Madrid (Interior de la Estación Central, Prob. 1895) – Biblioteca Nacional
de España – Dibujo de Manuel de Alcázar
España

La Fundación Telefónica dispone en el espacio cultural “ESPACIO”, en la planta 2ª del edificio central de Telefónica, en la calle Gran Via en Madrid, de una Sala dedicada a la colección de la Historia de las Telecomunicaciones.
El Espacio Fundación Telefónica presenta la exposición Historia de las Telecomunicaciones. Colección Histórico-Tecnológica de Telefónica, una muestra que tiene como objetivo dar a conocer la evolución de las Telecomunicaciones, con un especial acento en la telefonía en España.
Desde telégrafos hasta móviles de última generación, las 50 piezas seleccionadas ilustran un viaje en el tiempo que ofrece una visión global del nacimiento de las Telecomunicaciones, desde sus primeros años, hasta llegar a nuestros días: un mundo de redes en comunicación instantánea, permanente y global.
Más que un recorrido nostálgico por aparatos y sistemas de antaño, la exposición es una muestra de cómo se realizó la búsqueda de mejoras y el progreso para lograr comunicarse mejor y más rápido. Esto revela, además, las increíbles transformaciones que el desarrollo de la comunicación a distancia ha provocado en la sociedad.
Las piezas seleccionadas se distribuyen cronológicamente en siete bloques temáticos. La muestra va acompañada de un amplio dispositivo de contenidos audiovisuales y de pantallas táctiles con información complementaria sobre las piezas, fotos y juegos, así como de una serie de álbumes de efemérides sociohistóricas de cada bloque. La exposición se inicia con una estructura circular que integra 23 pantallas que aluden con imágenes, y de manera metafórica, al concepto de comunicación y redes.
El recorrido se cierra con otra gran pantalla táctil que ilustra una mirada al pasado, el presente y el futuro de las Telecomunicaciones y que incluye entrevistas de antiguas profesiones, citas literarias, fragmentos de películas y otros materiales.
Protagonistas (Fig.2)
Los personajes que estuvieron involucrados con las telecomunicaciones tienen su lugar en este museo, ordenados alfabéticamente por sus apellidos. Siempre que sea posible se enlazan datos, biografía o reseñas a otras páginas para completar la información. Esta página esta en permanente actualización.

Fig.2 – Historia de las Telecomunicaciones - https://historiatelefonia.files.wordpress.com/2016/02/image1.png
Homenaje a las Telefonistas
“Telefonistas. El mundo en sus manos“, es un homenaje al importante papel que tuvieron estas mujeres para el desarrollo de las comunicaciones en España y en el mundo entero. Una serie de textos, imágenes y objetos del Patrimonio Histórico Tecnológico de Telefónica permite descubrir cómo era su trabajo, sus retos diarios, sus dificultades, sus ventajas… Las telefonistas, operadoras, o señoritas fueron, sin duda, las voces de una época. 
Para ingresar como telefonistas, tenían que superar varias pruebas: un dictado, hacer diferentes operaciones matemáticas, leer un texto por teléfono y, la más curiosa,  una prueba de longitud de brazos. La prueba de envergadura aseguraba que la mujer podría acceder a los extremos de su puesto: si un timbre sonaba, extendiendo los brazos debía conseguir tocar a la vez dos interruptores, situados a una determinada distancia el uno del otro. Las pruebas de cultura general, aparentemente sencillas, suponían una verdadera selección, ya que el acceso de la población femenina a la educación básica era muy limitado.

Fig. 3 – Una telefonista operando una central de conmutación  manual a clavijas a la izquierda y el repartidor a la derecha, donde los técnicos conectaban las distintas líneas mediante cruzadas.
En las primeras décadas del siglo XX, trabajar en Telefónica suponía un importante ascenso social. A pesar de ser un trabajo exigente, tenía más prestigio que otros trabajos desempeñados por mujeres en los talleres, las fábricas, el servicio doméstico o en el campo, y las condiciones laborales eran mejores y el sueldo más elevado. Otras características, como el reconocimiento social a su trabajo y las relaciones con otras compañeras al margen del ámbito puramente familiar, ofrecieron a la mujer de principios de siglo una nueva perspectiva de su situación, su papel en la sociedad y su relación con un entorno profundamente tradicional. Fueron los primeros pasos hacia una mujer moderna.
Museo de la Escuela de Ingenieros Técnicos de Telecomunicación. UPM (Universidad Politécnica de Madrid) - http://www.madrimasd.org/cienciaysociedad/museos/integrantes/museos/MuseosUniversitarios/mupm/museo_telecomunicacion_upm/default.asp                      Los materiales conservados en este Museo abarcan la evolución de los equipos y aparatos utilizados en las técnicas de telecomunicación. En la actualidad cuenta con más de seiscientas piezas; parte de ellas se exponen en zonas públicas del edificio de la Escuela, por lo que su visita es libre; otra parte de la colección está conservada en instalaciones propias del Museo, y requieren de visita concertada.
Dirección:
Escuela de Ingenieros Técnicos de Telecomunicación.
Carretera de Valencia Km. 7. Universidad Politécnica de Madrid.
Metro: Sierra de Guadalupe (L-1).
EMT: E, 63, 145, 54, 58, 103, 142, 143.

Reino Unido
Communications Museum Trust Ltd - http://www.communicationsmuseum.org.uk/about/
Es una compañía caritativa sin fines de lucro limitada por garantía. La junta directiva (fideicomisarios) es elegida cada año por nuestros miembros. La membresía está abierta a cualquier individuo, así como a organizaciones. Los fundadores tienen una amplia experiencia de trabajo con varios museos en todo el Reino Unido con importantes exhibiciones de comunicaciones e informática que se han unido para establecer el futuro para la preservación de la historia de las telecomunicaciones en el Reino Unido, reconociendo que era necesario un organismo central más formal para coordinar las colecciones que están geográficamente dispersas y aseguran que las habilidades técnicas y el conocimiento para mantener estas exhibiciones funcionando no se pierdan para las generaciones futuras. Planeamos registrarnos en la Comisión de Caridad una vez que nuestros ingresos superen el umbral mínimo que se requiere para el estado de caridad registrado. También estamos trabajando a más largo plazo para obtener el estatus de Museo Acreditado.
Museum of Communication - http://www.mocft.co.uk/
En enero de 1992, se estableció el Museum of Communication Foundation Trust (MoCFT), para proporcionar un foro para las personas interesadas en las comunicaciones y también para estudiar el desarrollo de la comunicación, con énfasis en la recolección, preservación y exhibición de artefactos que ilustran este desarrollo.
La Fundación está dirigida por un Consejo de Administración compuesto por miembros, que se reúnen periódicamente y gestionan todos los aspectos del Museo y sus operaciones.
La colección de aparatos de radio, televisión, telegrafía, telefonía, etc, que posee este museo es realmente excelente. Pasamos a mostrar solo algunos de ellos a continuación:


Fig.4 – Receptor de radio a galena

Fig.5 – Manipulador telegráfico de código Morse


Fig.6 – Teléfonos antiguos y um fonógrafo para oir música.


Fig. 7 - Teléfono escandinavo – 1895


Fig. 8 – Radio Philips, 1933


Fig. 9 – Central telefónica manual a clavijas (PBX)
Cronologías históricas
Además, en este museo existen escritas excelentes cronologías históricas, que permiten conocer los hechos relacionados que antecedieron a cada invención, que pueden ser consultadas en la página web del museo. Esto  permite entender que los inventos, que normalmente se adjudican a una sola persona, fueron el resultado final de la contribución de muchos que la antecedieron y cuya labor muchas veces es desconocida