Chapuza: Carril bici

Esta imaxe recorda a esa típica pregunta de "Que foi antes, o ovo ou a galiña?". Neste caso, que foi antes, o carril bici ou o apoio de fin de linea?

Traballos en tensión

As liñas eléctricas precisan de coidados especiais, co fin de evitar interrupcións de subministración ou perigos por fallos na liña.

É evidente que se, en calquera punto dun sistema de distribución, é preciso cortar o servizo para poder realizar os traballos de mantemento, os consumidores verán interrompida a subministración. A fin de evitar estes inconvenientes durante a realización de traballos de conservación ou de construción, foron desenvolvéndose os traballos en tensión.

Todo método de traballo en tensión debe cumprir dous obxectivos:

a) Protexer ós operarios do risco de contacto eléctrico.

b) Eliminar a posibilidade de curtocircuítos entre condutores ou elementos a distinto potencial.

Estes dous obxectivos definen a distancia mínima de aproximación para unha diferenza de potencial determinada e a zona prohibida para o operario.

O operario debe estar sempre protexido dos condutores ou partes en tensión, ben manténdose a distancia ou ben utilizando dispositivos adecuados que reduzan ou anulan o que se definiu como zona prohibida.

O seu comportamento en relación con esta zona define os tres diferentes métodos utilizados para realizar traballos en tensión:

1. Traballos en contacto

Emprégase en baixa tensión, a súa denominación completa é método en contacto con protección illante das mans, xa que o operario efectúa todo o traballo con luvas illantes.

Neste caso, os elementos máis importantes para desenvolver calquera traballo con este método son as proteccións e as ferramentas illantes que se utilicen.

2. Traballos a distancia

Emprégase xeralmente en media e alta tensión (ata 132 KV) e consiste en que o operario realiza o seu traballo coa axuda de ferramentas especiais montadas no extremo de pértegas illantes.

O operario, neste caso, sitúase ao potencial de terra (potencial cero), por tanto, é necesario que a pértega illante dispoña do illamento requirido para o nivel de tensión no que se vai a traballar.

3. Traballos a potencial

Neste método o operario ponse ó mesmo potencial que o condutor sobre o que vai traballar, eliminando desta forma o concepto de zona prohibida e manipulando os condutores con ferramentas convencionais. Este método é aconsellado en liñas de tensión superior a 132 KV.

Nos tres métodos mencionados no apartado anterior, a protección dos operarios contra os riscos de contacto con elementos situados a un potencial diferente do seu asegúrase por un ou varios dos seguintes medios:

- Revestimento illante (pantallas, cubertas, etc.) dos condutores espidos ou dos condutores cuxo illamento é defectuoso ou insuficiente, así como das demais masas condutoras:

- Utilización de dispositivos illantes (plataformas, cubertas, etc.):

- Afastamento dos condutores a distancias prescritas, por medio de dispositivos illantes:

- Equipo e roupa de traballo apropiados (pértegas, tesoiras, abrazadeiras, etc.):

Canto vale un raio?

O outro día falando cun amigo, fíxome pensar unha frase que dixo: “Que pena que non poidamos aprobeitar a enerxía dos raios.”

Desta maneira, púxenme a investigar para saber o que valería a enerxía creada por un raio. Así que imos facer uns cálculos:

Polo que nos din os estudios, a descarga dun raio produce uns 50 MV (si, 50 millóns de voltios) e a intensidade máxima que pode descargar é de 200 kA. A potencia que nos daría calcularíase multiplicando a tensión pola intensidade, pero como mentras se está producindo a descarga a tensión baixa ata cero, tómase a potencia como o valor medio, é dicir, a metade da tensión que tíñamos de principio. Desta maneira:

Así o resultado é de 5.000.000.000.000 vatios, é decir, 5 mil millóns de kilovatios. A que impresiona a potencia que pode descargar un raio!

Ben, o que nós queremos obter é enerxía, xa que as empresas eléctricas cobrannos pola enerxía, non pola potencia. Así, a enerxía non é máis que a potencia por unidade de tempo. As empresas eléctricas expresan esta enerxía en kilovatios hora (kWh), é dicir, o consumo dun kilovatio durante unha hora.

Segundo o último BOE, o valor dun kilovatio hora é de 0.140069 euros para as tarifas de último recurso, comprendido para o perído do segundo semestre do ano 2011 sen aplicar impostos.

Agora necesitamos saber o tempo que se está consumindo esta potencia, que no noso caso é o tempo que dura o raio, que polo que nos din os estudios ronda un milisegundo, de maneira que se nunha hora hai 3.600 segundos, a enerxía media dun raio é de:

 

Desta maneira, aplicando o prezo por kilovatios hora obtemos:

Especial pilas IV: historia das pilas III

Seguimos falando da historia das pilas, desde o ano 1850 ata a actualidade nesta última parte do especial de pilas.

Ata este momento, todas as pilas debían ser valeiradas de forma permanente cando se esgotaban os seus reactivos e as reaccións químicas que se producían no seu interior.
Esto cambia co modelo creado por Gastón Planté no ano 1859, que consistía nun trebello moi parecido ó das baterías existentes nos nosos coches.
Esta pila, de chumbo-ácido, componse dun ánodo de chumbo e un cátodo de dióxido de chumbo sumerxidos en ácido sulfúrico. Ambos electrodos reaccionan co ácido e crean sulfato de chumbo II e libéranse electróns, polo que se produce unha corrente. Estas reaccións pódense volver a a producir se facemos pasar unha corrente en sentido inverso, xa que permite recargala.
Dado que o seu deseño era voluminoso e pesado en relación ca corrente que se podía obter, so se usou en aplicacións nas que o seu peso non é importante.

Foi xa no 1868 cando o científico Georges Leclanché, utilizando cloruro amónico no que se sumerxen os electrodos de zinc e de carbono, rodeado este dunha pasta de dióxido de manganeso. Este cátodo de dióxido de manganeso estaba rodeado dun pouco carbono, para mellorar a súa conductividade.
Uns once anos máis tade, Gassner patentou unha variante da pila de Leclanché. Desta vez engadeu ó cloruro amónico xeso para crear unha pasta cun pouco de cloruro de zinc para prologar a vida da pila. O cátodo de dióxido de manganeso mergúllase na pasta, e ambos estaban encerrados nunha carcasa de zinc, que tamén actuaba como ánodo. Desta maneira nace a denominada pila seca ou como conocemos todos a pila comercial económica.
As ventaxas que tiñan estas pilas secas fronte ás pilas húmidasera que non requería mantemento, non se derramaban e podían ser utilizadas en calquera posición.
Desta maneira, foi a partires do ano 1896 cando se empezou a comercializar este tipo de pilas en masa por primeira vez pola empresa National Carbon Company (NCC), hoxe en día coñecida como Energizer.

A partires deste momento, o camiño das pilas tivo unha investigación e desenvolvemento exponencial, creando os modelos que disfrutamos hoxe en día.
Os avances máis destacados neste campo non se producen ata 1912, cando se empeza a investigar a maneira de facer máis lixeiras as pilas. Desta maneira chegouse a investigar co litio, que é o metal con menor densidade, ten o maior potencial electroquímico e o maior cociente enerxía-peso, así que en teoría, sería un material ideal para que poidan fabricar pilas. Non foi ata os setenta cando se empezaron a comercializar as primeiras pilas deste tipo.
Nos oitenta, o químico estadounidense John B. Goodenough dirixiu un equipo de investigación que produciría finalmente a batería de ións de litio, recargable e unha versión máis estable da batería de litio (o litio puro reaccionaba violentamente ao contacto cun medio acuoso). As primeiras unidades vendéronse en 1991. Nestas baterías é importante controlar os procesos de carga e descarga, xa que por enriba dos 60 graos Celsius poden explotar.

Así, decideuse seguir investigando para arranxar este problema. Aloxouse o seu electrolito nun polímero sólido composto en lugar dun disolvente líquido, e os eléctrodos e os separadores lamínanse entre si. Esta última diferenza permite que a batería poida quedar encerrada nunha envoltura flexible en lugar dunha carcasa metálica ríxida, o que significa que este tipo de baterías pode ser fabricado especificamente para adaptarse a un dispositivo en particular. Tamén teñen unha densidade de enerxía maior que as baterías de ións de litio normal. Estas vantaxes convertérona nunha batería de elección para os dispositivos electrónicos portátiles, xa que permiten un deseño máis flexible e compacto.

Antes de rematar con este especial de pilas, quero pedirvos un favor. Unha vez consumades as pilas, non as tiredes ó colector do lixo sen máis, xa que conteñen metales pesados, como o mercurio, ainda que cada vez se trata de eliminalo das pilas, niquel, cadmio,..., que contaminan a auga se entran en contacto con ela. Para que te fagas unha idea, tan sólo unha pila de botón pode contaminar ata 600.000 litros de auga, unha cantidade maior ca que bebe unha familia de 4 membros durante toda a súa vida. Hai puntos específicos de recollida de pilas usadas en cada concello, en distintos edificios municipais, puntos limpos e en comercios colaboradores como algunhas tendas de fotografía, de electrónica e mesmo en supermercados. Desta maneira, entre todos, podemos facer un mundo máis limpo e mellor.

Especial pilas III: historia das pilas II

Nesta terceira entrega, falarei da historia das primeiras pilas moderna, dende a pila de Volta, a que deu lugar á revolución destes trebellos.

As primeiras pilas modernas

A historia das pilas modernas empeza dunha maneira peculiar cara o ano 1780 na Universiade de Bolonia, donde Luigi Galvani se atopaba diseccionando unha ra, suxeita na súa mesa mediante un gancho de metal. No momento no que tocou a pata do animal co seu bisturí de ferro, a pata contraeuse coma se o animal estivera vivo. Galvani pensou que a enerxía que impulsara esta contracción muscular proviña da pata da ra, que bautizou como "electricidade animal"

Máis, un amigo científico de Galvani chamado Alessandro Volta non estaba de acordo con esto, xa que propoñía que este fenómeno era causado pola unión de dous metales de diferente natureza unidos por un intermediario húmido (o corpo do animal).

Desta maneira, Volta tras investigar no caso, chegou a verificalo e construiu un trebello, que estaba formado por dous pequenos discos do tamaño dunha moeda (dó redor duns 3 cm de diámetro), un de cobre e outro de zinc nun recipiente, separados uns doutros por anacos de cartón ou de feltro impregnados con auga ou salmoira. Todo o conxunto estaba sumerxido en auga salgada e noutra solución alcalina.

Máis tarde, Volta descubreu que se dispoñía estas pilas seriadas unhas con outras mediante tiras de metal conseguía unha voltaxe moito maior.

Naquel momento, esto era unha novidade increible e Volta gozou dun grande éxito. Tal era o éxito, que por todo o mundo se empezou a experimentar e mellorar o seu deseño, cambiando disposición, reactivos,... , ainda que en contadas ocasións se chegou a dar unha mellora sustancial.

Eso si, o modelo inventado por Volta tiña un par de fallos técnicos, xa que  había fugas do electrolito e curtocircuitos provocados polo peso dos discos sobre os anacos de cartón ou de feltro impregnados. Debido a esto, o inglés William Cruickshank mellorou esto mediante a disposición dos discos nunha caixa apilados.

Outro dos problemas que presentaba o modelo de Volta era a curta duración das pilas (sobre unha hora) e que era causado por dous fenómenos. Un deles era que a corrente producía a electrólise da disolución de electrolitos, que creaba unha película de burbullas de hidróxeno formadas no electrodo de cobre que aumentaba a resistencia interna da batería. O outro era a chamada acción local, que consistía na formación de pequenos curtocircuitos en torno ás impurezas de zinc, problema que foi resolto en 1835 mezclando pequenas cantidades de mercurio.

No ano 1836, o inglés John Frederic Daniell experimentando a maneira de eliminar o problema das burbullas de hidróxeno das pilas voltáicas, logrou atopar unha solución engadindo un segundo electrolito para consumir o hidróxeno producido polo primeiro electrolito.

Así, o seu sistema consistía dun ánodo de zinc metálico central inmerso nunha vasilla de barro poroso que contén unha disolución de sulfato de zinc. A vasilla porosa, á súa vez, está sumerxida nunha disolución de sulfato de cobre, contida nunha vasilla de cobre de maior diámetro, que actúa como cátodo da celda.

A barreira de barro era porosa, o que permitía ós ións pasar a través dela, pero impedía a mezcla das dúas disolucións.

As vantaxas que tiña este tipo de pila eran unha maior corrente, máis seguridade e tiña unha tensión de 1.1V.

Tempo máis tarde, William Robert Grove, modificou os reactivos da pila de Daniell, usando un ánodo de zinc sumerxido en ácido sulfúrico e un cátodo de platino sumerxido en ácido nítrico, separados por barro poroso. Conseguiu aportar maior corrente e unha voltaxe de case o doble da orixinal. Tiña o problema de que expulsaba gases tóxicos, o platino era caro e que a tensión diminuía conforme se ía descargando a pila.