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viernes, 15 de diciembre de 2017

Electricidad generada por el calor corporal a temperatura ambiente.

Un equipo del CSIC logra un método de fabricación de materiales termoeléctricos baratos, ligeros y resistentes. Esta técnica elabora compuestos de plata y selenio y podría aplicarse a la electrónica portátil personal.
Un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado una nueva técnica de fabricación de capas delgadas de materiales termoeléctricos relativamente baratos, ligeros, flexibles y resistentes con capacidad de recubrir grandes áreas. Su trabajo experimental, publicado en la revista Advanced Energy Materials, abre la vía al desarrollo de dispositivos que generen electricidad a partir del calor humano para alimentar electrónica portátil personal.
Imagen: Kaist.
“Se trata de un compuesto de plata y selenio de estructura laminar con alta eficiencia en la conversión del calor en energía eléctrica a temperaturas cercanas al ambiente”, explica la investigadora Marisol Martín González, que lidera el grupo del Instituto de Micro y Nanotecnología del CSIC en Madrid que ha realizado esta investigación.
“Investigaciones en la nanoescala (1 nanómetro es 100.000 veces menor que el diámetro de un cabello humano) permiten concebir dispositivos termo-eléctricos miniaturizados de funcionamiento mucho más eficiente que los actuales y capaces de calentar o enfriar pequeños sistemas sin necesidad de refrigerantes químicos o de compresores que necesitan partes móviles”, argumenta Martín González.
“Imaginemos poder convertir en electricidad el calor residual de calefacción de nuestros hogares, o incluso el de nuestro cuerpo, para alimentar sistemas integrados de bajo consumo sin baterías, concluye.
Fuente: CSIC. 04/12/2017
Jaime Andres Perez-Taborda, Olga Caballero-Calero, Liliana Vera-Londono, Fernando Briones, Marisol Martin-Gonzalez. High Thermoelectric zT in n-type Silver Selenide films at room temperature. Advanced Energy Materials. DOI: 10.1002/aenm.201702024

jueves, 14 de diciembre de 2017

ITQ-55. Alternativa energetica a la destilacion criogenica.

Científicos de ExxonMobil y del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València, han descubierto un nuevo material potencialmente revolucionario que podría reducir significativamente la cantidad de energía y las emisiones asociadas con la producción de etileno. Este nuevo material, junto con otros procesos de separación, podría dar como resultado una reducción de hasta el 25 por ciento en la energía necesaria para la separación de etileno, así como las emisiones de dióxido de carbono asociadas. Los resultados de la investigación se han publicado en la revista Science.
Imagen: Zeolita ITQ-55
Los investigadores de ExxonMobil y el ITQ han descubierto que el nuevo material, compuesto por una zeolita de sílice con una estructura única, puede usarse en procesos de separación de gases, como la recuperación de etileno de corrientes que contienen etano y etileno. Las zeolitas son materiales microporosos utilizados frecuentemente como adsorbentes y catalizadores en procesos químicos. En el caso de la zeolita ITQ-55, la separación se realiza con un grado de selectividad sin precedentes a temperatura ambiente. Los resultados del trabajo podrían aplicarse también al diseño de nuevos materiales para ser utilizados como adsorbentes o membranas en diferentes aplicaciones de separación de gases asociadas con la fabricación de productos químicos.
“La destilación criogénica, el procedimiento que se emplea actualmente para la separación del etileno a escala comercial, es un proceso que consume mucha energía”, explica Vijay Swarup, vicepresidente de investigación y desarrollo de ExxonMobil Research and Engineering Company. “Si se aplica este nuevo material a escala comercial, podría reducir significativamente la cantidad de energía y las emisiones asociadas con la producción de etileno. Este es otro excelente ejemplo de colaboración entre la industria y la academia, que se centra en impulsar soluciones para mejorar la eficiencia energética y reducir las emisiones de carbono de los procesos industriales”.
El etileno es un componente fundamental en la producción de productos químicos y plásticos muy utilizados en la vida diaria, por lo que la búsqueda de tecnologías alternativas para separar el etileno del etano con un bajo consumo energético se ha convertido en un campo de investigación muy activo. Si bien los fabricantes de productos químicos han evaluado una serie de alternativas a la destilación criogénica, incluidos nuevos adsorbentes y procesos de separación, la mayoría de estas tecnologías alternativas se ven obstaculizadas por una baja selectividad y eficiencia, así como por la imposibilidad de regenerar los adsorbentes cuando éstos se degradan durante su uso por la presencia de contaminantes.
El nuevo material ITQ-55 es capaz de separar selectivamente el etileno del etano gracias a su exclusiva estructura porosa y flexible. Construido a partir de unidades en forma de corazón que se interconectan a través de canales alargados y flexibles, el nuevo material permite el paso de las moléculas de etileno, más planas, mientras que no admite el acceso de las moléculas de etano, de forma más cilíndrica. Así, el nuevo material actúa como un tamiz molecular flexible.
“La ITQ-55 es un material muy interesante, cuya combinación única de tamaño de poros, topología, flexibilidad y composición química resulta en un material altamente estable e inerte químicamente que es capaz de adsorber etileno y filtrar el etano”, señala el profesor de investigación del CSIC Avelino Corma, coautor de la investigación. “Estamos entusiasmados con este descubrimiento y esperamos continuar nuestra fructífera colaboración con ExxonMobil”, añade.
Todavía se deben realizar investigaciones adicionales antes de que el nuevo material pueda ser considerado para la comercialización a gran escala. La investigación fundamental se centrará en la incorporación del material a una membrana para su empleo industrial, así como en el desarrollo de nuevos materiales para la separación de gases.
“Nuestro objetivo final de reemplazar la destilación criogénica es un desafío a largo plazo que requerirá muchos más años de investigación y pruebas, dentro y fuera del laboratorio”, añade Gary Casty, jefe de sección de catálisis de ExxonMobil Research and Engineering Company. “Nuestros próximos pasos se enfocarán hacia una mejor comprensión del potencial de este nuevo material zeolítico”.
Las plantas químicas representan aproximadamente el ocho por ciento de la demanda mundial de energía y aproximadamente el 15 por ciento del crecimiento proyectado de la demanda hasta el año 2040. A medida que la población mundial y el nivel de vida aumentan, la demanda de bienes de consumo, materiales de construcción, productos electrónicos y otros derivados petroquímicos continuará creciendo. ExxonMobil tiene como misión mejorar la eficiencia industrial para satisfacer la creciente necesidad de energía del mundo mientras se minimiza el impacto ambiental.
ExxonMobil
ExxonMobil, la mayor compañía internacional de petróleo y gas que cotiza en bolsa, utiliza la tecnología y la innovación para ayudar a satisfacer las crecientes necesidades de energía del mundo. ExxonMobil posee un catálogo de recursos líder en la industria, es uno de los mayores refinadores y comercializadores de productos derivados del petróleo, y su compañía química es una de las más grandes del mundo.
Fuente: ITQ/UPV/CSIC
Pablo J. Bereciartua, Ángel Cantín, Avelino Corma, José L. Jordá, Miguel Palomino, Fernando Rey, Susana Valencia, Edward W. Corcoran Jr., Pavel Kortunov, Peter I. Ravikovitch, Allen Burton, Chris Yoon, Yu Wang, Charanjit Paur, Javier Guzman, Adeana R. Bishop, Gary L. Casty. Control of zeolite framework flexibility and pore topology for separation of ethane and ethylene. Science. DOI: 10.1126/science.aao0092

miércoles, 13 de diciembre de 2017

Camaras climobaricas y termobaricas. Ensayos de profundidad y altitud.

Las cámaras climáticas y de ensayos combinados con vacío/presión han alcanzado una gran relevancia en nuestros días, de manera primordial para la simulación aeroespacial a escala de laboratorio, así como en otros campos de la investigación aplicada, tales como en aeronáutica, defensa, electrónica, química, etc., y en particular en todos los casos en los cuales interesa conocer el comportamiento de los productos a diferentes alturas, o en diferentes condiciones barométricas, especialmente en el espacio, donde por razones de limitada accesibilidad, la seguridad y fiabilidad de los sistemas ha de ser máxima.
Imagen NASA.
Este tipo de cámaras son capaces de reproducir en su interior presiones barométricas diversas, simultaneadas con condiciones climáticas variables de temperatura y humedad. Según que controlen solo temperatura, o temperatura y humedad, se clasifican en cámaras termobáricas, o  climobáricas, respectivamente. A su vez pueden denominarse cámaras de altitud para presiones inferiores a la atmosférica (vacío), y de profundidad (sobrepresión) si se programan valores superiores.
Aplicaciones:
Prueba de funcionamiento de instrumentos a diversas altitudes.
Calibración de detectores y medidores a diferentes alturas.
Investigación de especímenes, animales y vegetales en función de la altitud.
Tecnología aeronáutica y espacial.
Etc.
Características exigibles:
Control preciso de los valores de vacío, presión, temperatura y humedad.
Software específico capaz para resolver la influencia de la presión sobre las constantes físicas y químicas (puntos de fusión/ebullición, temperatura de congelación, evaporación, etc.,).

Software de simulación cíclica aeroespacial y submarina.

martes, 12 de diciembre de 2017

Niebla salina para ensayos de corrosion de amortiguadores.

Nadie discutirá que de todos los sistemas expuestos a la intemperie, exceptuando los sectores aeronáutico y marino, el que mayor sufre las inclemencias del tiempo es el automóvil.
Los automóviles están expuestos a inclemencias meteorológicas y situaciones adversas tales como cambios térmicos, lluvia, heladas, ozono, salpicaduras de agua, sustancias químicas contra el hielo de las carreteras, polvo, arena, salitre, etc., y entre todas ellas la niebla salina marina es una de las más importantes por los fenómenos de corrosión que conlleva.
De todos los componentes de automoción, los que requieren una mayor atención, además de los sistemas de frenada, son los amortiguadores, especialmente por el papel que juegan en la seguridad del vehículo.
La fatiga mecánica generada en los amortiguadores  por baches, curvas, badenes, cargas pesadas, etc., en función del kilometraje, hacen que el chasis se vaya ablandando a medida que disminuye el rendimiento del amortiguador. Si a esto se suma el deterioro por  corrosión, entonces las consecuencias llegan a suponer un verdadero riesgo para la seguridad: Rotura,  distancia de frenado más larga, pérdida de eficacia de los sistemas de asistencia electrónicos como ABS y ESP, así como una reducción de la adherencia al suelo, hasta un mayor riesgo de derrape en húmedo y desestabilización en curvas.
Por todo lo anteriormente dicho, los expertos de control de calidad, no solo de las fábricas proveedoras, sino de las marcas y los laboratorios de I+D, se esfuerzan para garantizar los productos, optimizar la eficacia y prolongar su vida media. Todo esto pasa por evaluar la resistencia a las condiciones climáticas adversas bajo pruebas funcionales, estáticas y dinámicas.
De todas las pruebas de laboratorio más exigentes, destaca el ensayo de corrosión acelerada por niebla salina, porque si reducimos el riesgo de deterioro por corrosión, estaremos garantizando la seguridad viaria, tanto para nosotros, como para terceros implicados.

domingo, 10 de diciembre de 2017

Generadores climaticos para pruebas funcionales reales.

En el control de calidad avanzado las pruebas funcionales de mecanismos y sistemas tecnológicos prestan sus funciones bajo condiciones climáticas no siempre moderadas, sino que, en determinadas circunstancias, se encuentran sometidos a ambientes extremos tales como elevadas temperaturas, humedades saturadas, formación de hielo, choques térmicos bruscos, etc., etc. En tales casos, lo importante es predeterminar y evaluar los límites de dichas condiciones climáticas extremas y reproducirlas, con el fin de poder conocer, no solo si el funcionamiento se puede ver alterado en dichas circunstancias, sino también la durabilidad y fiabilidad de los materiales implicados y de los mecanismos actuantes.
Imagen: Rolls Royce.
Esto se logra creando un recinto isotérmico cerrado alrededor del sistema y en su interior recrear las mencionadas condiciones climáticas extremas. Como resulta que dichos recintos no admiten la posibilidad de incorporar sistemas climatizadores intrínsecos, lo que se hace es hacer recircular aire pre climatizado en circuito cerrado, procedente de un grupo generador climático externo.
Así, los grupos generadores climáticos son sistemas de producción de aire autopropulsado, en condiciones ambientales controladas de caudal, temperatura y humedad. El aire generado puede reproducir condiciones climáticas diversas tanto naturales como artificiales, con el fin de cubrir la totalidad de las normativas exigibles en materia de resistencia a la intemperie.


Aplicaciones
Aclimatación de recintos singulares, espacios muestrales diversos y cámaras de pruebas estáticas o dinámicas de grandes tamaños.
Ensayos climáticos en condiciones reales de servicio de especímenes de grandes dimensiones y formatos singulares.
Prueba de funcionamiento de sistemas complejos.
Investigación de nuevos productos.
Economía de recintos diversos con la acción de una única maquinaria de control.
Estudios de comportamiento de especies.
Control de calidad.
Especificaciones técnicas:
Versatilidad multiparamétrica.
Programación automática de las condiciones ambientales exigibles.
Mantenimiento de las tolerancias prescritas.
Control preciso de los parámetros de ensayo.
Sistema de calibración de variables.
Certificación de los métodos.
Sistemas auxiliares de control.
Mangueras ensamblables diversas.
Múltiples tamaños y capacidades.
Ejecución estática o rodante.
Este tipo de equipos de ensayos son utilizados por las entidades de la máxima relevancia y los centros de investigación más prestigiosos existentes en la actualidad, tales como el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), Empresa Nacional Siderúrgica (ENSIDESA), Instituto de Técnica Aeroespacial (INTA), ITP, SENER, INDRA, AIRBUS, fabricantes de automóviles, fabricantes de generadores eólicos, etc.

sábado, 9 de diciembre de 2017

Estanqueidad climatica: Clasificacion y determinacion de las cifras IP.

Aunque solo vamos a tener en consideración las cifras IP de estanqueidad de las envolventes situadas a la intemperie, a continuación vamos a exponer algunos conceptos acerca  del  significado de los sistemas  de clasificación establecidos.
Las protecciones enumeradas se refieren a la protección contra agentes extraños que pueden penetrar al interior de las envolventes.
Recordemos algunos conceptos:  
Envolvente
Es el elemento que proporciona la protección del material contra las influencias externas y en cualquier dirección, la protección contra los contactos directos.
Esta definición, que se ha extraído del Vocabulario Electrotécnico  Internacional  (VEI  826-03-12), necesita alguna aclaración respecto de los grados de protección.
Las envolventes proporcionan también la protección de las personas contra el acceso a partes peligrosas y la protección del material contra los efectos  nocivos de los impactos mecánicos. Se considerará parte de dicha envolvente, todo accesorio o tapa que sea solidario o forme parte de ella y que impida o limite la penetración de objetos en la envolvente, salvo que sea posible quitar las tapas sin la ayuda de una herramienta o llave.
Grados de protección
Es el nivel de protección de una envolvente contra el acceso a las partes peligrosas, contra la penetración de cuerpos sólidos extraños, contra  la  penetración de agua o contra los impactos mecánicos exteriores, y  que  además se verifica mediante métodos de ensayo normalizados.
Existen dos tipos de grados de  protección y cada uno de ellos tiene  un  sistema de codificación diferente; el Código IP y el Código IK.
Cada uno de estos códigos se encuentra descrito en su correspondiente norma, en la cual además se indica la forma de realizar los ensayos para su verificación:
- Código IP: UNE 20324, que es equivalente a la norma europea EN 60529.
- Código IK: UNE-EN 50102.
En esta ocasión solo entraremos a considerar los códigos IP.
Código IP   
Es un sistema de codificación para indicar los grados de protección proporcionados por la envolvente contra el acceso a las partes peligrosas, tales como la penetración de cuerpos sólidos como el polvo, y contra la penetración de agua. Este código IP está formado por dos cifras; “primera cifra característica” y “segunda cifra característica”.
Primera cifra característica
Indica la protección contra la entrada de cuerpos sólidos extraños tales como el polvo. Su grado de protección va desde 0 (cero) hasta seis) y a medida que va aumentando el valor de dicha cifra, éste indica que  el cuerpo sólido que  la  envolvente deja penetrar es menor, de tal manera que el 0 significa que está sin protección alguna, y el 6 que es totalmente estanco.
Para evaluar este grado de estanqueidad se utilizan las cámaras de polvo.
Segunda cifra característica
Esta cifra indica la protección del equipo en el interior de la envolvente contra los efectos perjudiciales originados por la penetración de agua.  Su graduación va desde el 0 (cero) hasta el 8 (ocho). A medida que va aumentando su valor, la cantidad de agua que intenta penetrar en el interior de la envolvente es  mayor y también se proyecta en más direcciones (cifra 1 caída de gotas en vertical y cifra 4 proyección de agua en todas direcciones). El 0 significa sin protección), y el 8 protección máxima, incluso contra la inmersión prolongada.
Para evaluar este grado de estanqueidad se emplean aparatos, tales como las cámaras de estanqueidad a la lluvia para envolventes de pequeño tamaño, y  las grandes instalaciones para envolventes de mayor tamaño.
En España existe un laboratorio de referencia internacional acreditado ENAC, el primero de España y referente europeo, en la certificación de las cifras características de estanqueidad frente al agua en todas sus modalidades.
Se trata del laboratorio más completo existente en la actualidad debido a que posee todas las posibles formas de simulación tales como: arcos de lluvia de diferentes diámetros hasta 2 metros con oscilaciones de 340º y mesas porta objetos rotatorias, plataforma de goteo de 4 m2 de superficie y 2 m de altura, boquillas chorreadoras para simulación de salpicaduras, golpes de mar y simulación de túneles de lavado, rociadores angulares multiorificios normalizados, etc. 

Todo ello con control preciso de temperatura, caudales y presiones, etc., permitiendo incluso ensayar equipos alimentados electricamente, tales como faros de automóviles, equipamientos electrónicos situados a la intemperie, etc.
Además, este tipo de instalaciones son utilizadas por las entidades de la máxima relevancia y los centros de investigación más prestigiosos existentes en la actualidad, tales como el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), Instituto de Técnica Aeroespacial (INTA), AIRBUS, fabricantes de automóviles, etc.

viernes, 8 de diciembre de 2017

Camaras de simulacion climatica.

Las cámaras de simulación climática, o cámaras climáticas de ensayos, representan un instrumento imprescindible para garantizar la fiabilidad de los productos y sistemas de uso habitual en la actualidad, desde una prenda de uso personal, pasando por alimentos y medicinas, hasta automóviles y sistemas aeronáuticos o aeroespaciales. En función de la aplicación, pueden ser de pequeño tamaño o de grandes dimensiones.
La función esencial de las cámaras climáticas es la de reproducir de forma estable y precisa valores constantes de humedad relativa a diversas temperaturas, tanto para fines productivos como de control de calidad e investigación.
Dicho lo anterior, el aporte de humedad al medio no es el mismo en todos los casos.
En función de la aplicación, la naturaleza de los especímenes y los resultados que se deseen alcanzar, los sistemas de humidificación empleados pueden ser de diversa naturaleza.
En términos generales, para pasar el agua del estado líquido al gaseoso se necesita una determinada cantidad de energía denominada calor latente de vaporización, por la cual, para evaporar 1 Kg de agua se requieren aproximadamente 676 Kcal, o lo que es lo mismo, 2.828 Kw/seg.
Los sistemas de humidificación comúnmente empleados en las cámaras climáticas pueden ser:
Humidificación adiabática.
Utiliza el calor contenido en el mismo aire a humidificar. Se caracteriza por un bajo consumo de energía y por provocar un ligero descenso de temperatura del ambiente que se humidifica.
Humidificación evaporativa.
El aire circula a través de una superficie impregnada de agua, de la cual extrae el vapor para humidificar el ambiente.
Humidificación por atomización.
Mediante procedimientos mecánicos, eléctricos o de aire comprimido, se produce una pulverización del agua en pequeñísimas partículas que se evaporan en el ambiente.
Humidificación por inyección de vapor.
En la humidificación por vapor, el agua pasa al estado de vapor por ebullición, el cual se inyecta en la corriente de aire impulsada.
En cualquiera de los casos, en las cámaras climáticas, sea cual sea el sistema de humidificación, cualquier variación del contenido de humedad no debe afectar a las variaciones de temperatura. Es aquí donde entramos a considerar el concepto de humidificación isotérmica.
Humidificación isotérmica es aquella en la cual, a medida que la humedad varia, la temperatura permanece constante si así se demanda. Por lo tanto, en todo tipo de cámara climática la humedad ha de ser isotérmica.
El sistema más preciso es el de arrastre a la evaporación, que es el que se reproduce en la naturaleza (ríos, lagos, mares, etc.,), en virtud del cual las inercias son mínimas. Esto se consigue variando la tensión superficial de un baño de agua en función de las variaciones de temperatura de esta, respecto de la temperatura ambiental prefijada, y haciendo circular aire a través de su superficie, el cual es aportado al medio en circuito cerrado.
Dicho así, podemos definir como cámara de clima controlado a un sistema cerrado capaz de reproducir a voluntad, y en condiciones estables, cualquier valor de humedad compatible térmicamente con el diagrama psicrométrico.
Las cámaras de humedad controlada también son comúnmente conocidas como cámaras climáticas o cámaras de ensayos climáticos.
Algunos campos de aplicación:
Simulación ambiental.
Envejecimiento acelerado.
Control de calidad.
Investigación de materiales y sistemas.
Estabilidad de productos.
Acondicionamiento en húmedo.
Características básicas:
Diversas dimensiones y configuraciones.
Ejecución compacta o de construcción modular, en función del tamaño y aplicación.
Control preciso de temperatura y humedad relativa.
Posibilidad de simulación de ciclos climáticos.
Registro gráfico y almacenamiento de datos.