ELS AEROGENERADORS

AEROGENERADORS

Els aerogeneradors són els aparells que es fan servir per transformar l’energia cinètica del vent en energia elèctrica.

L’energia del vent s’ha utilitzat al llarg de la història amb diferents finalitats, probablement el primer ús va ser per impulsar els vaixells de vela.

Els molins de vent es varen estendre des d’Egipte cap a Europa, però no és fins el segle XII que  es normalitza el seu ús per a moldre farina o extreure aigua. Cap a l’any 1802 es pensa en la possibiltiat de transformar l’energia eòlica en energia elèctrica.

Lord Kelvin va experimentar l’associació d’un generador elèctric a un aeromotor. Però el projecte no avança fins que es desenvolupa la dinamo a l’any 1850.

Els primers molins desenvolupats a Europa, sobretot França i Alemanya eren estructures de fusta, conegudes com Torres de molí, es feien girar a mà al voltant d’un pal central per aixecar les aspes al vent. Més endavant a França es construeix una torre de pedra amb una estructura rotativa de fusta a la part superior que suportava l’eix del molí i la maquinària. Disposaven de 4 o 8 pales, amb una longitud entre 3 i 9 metres. Les aspes estaven formades per una estructura de fusta coberta amb roba o planxes de fusta.

L’energia generada pel gir de l’eix es transmet, a través d’un sistema d’engranatges, a la maquinària del moí situada a la base de l’estructura.

A Estats Units es van desenvolupar els molins de bombeig, els podeu reconèixer per les múltiples aspes metàl·liques. Aquesta màquina va permetre el desenvolupament de l’agriculturua i la ramaderia en extenses zones del nord d’Amèrica. També varen contribuir a l’expansió del tren arreu, per subministrar aigua a les locomotores de vapor.

Les turbines modernes es desenvolupen a principis de l’any 1980, i continuen evolucionant.

L’any 1979 va començar la producció industrial de turbines de vent amb els fabricants Kuriant, Vestas, Nordtank, i Bonus.  Eren turbines més petites que les actuals, tenien capacitat per generar de 20 a 30 kW. Un aerogenerador d’alta potencia actualment pot arribar a produir 10.000 kW de potència, l’equivalent a 250 bombetes de 40 W.

Algunes dades actuals sobre energia eòlica.

 

---

“L’energia eòlica bat tres rècords al gener, segons Red Eléctrica de España (REE), i es converteix en la principal font d’energia dels darrers 3 mesos a l’Espanya peninsular”.

 

---

---

“Durant 11 dies d’aquest mes de gener, les energies renovables s’han situat per sobre del 50% de producció, amb uns màxims el dia 20, d’un 57%, i el dia 23, amb un 56,7%.”

 

---

 

Gràfic de producció d’energia eòlica respecte demanda de la primera setmana de febrer:

Potència eòlica a Espanya per comunitats autònomes

 

Petits i grans invents de la humanitat: el MICROXIP

El microxip ha fet possible l’existència del telèfon mòbil, els ordinadors, la televisió i tots els aparells electrònics.

El microxip, també anomenat circuit integrat,  és la base de l’electrònica moderna perquè gràcies al seu reduït tamany, lleugeresa i fiabilitat ha fet que es desenvolupin una gran varietat de productes electrònics: telèfon mòbil, televisió, ordinadors, automatització de màquines, control de sistemes.

L’inventor d’aquest petit component va ser l’enginyer elèctric Jack Kilby. Havia començat a treballar l’any 1958 a l’empresa Texas Instruments#, la seva feina era ajudar a minitoritzar# els components electrònics. Es va proposar dissenyar el primer circuit electrònic que substituís les vàlvules de buit#. Aquest nou component havia de servir de suport a tots els components electrònics, tant els actius com els passius, i es volia aconseguir que estiguessin col·locats sobre un sol tros de material semiconductor#. Va aconseguir el seu objectiu, i l’any 1959 va presentar un circuit integrat format per 1 sol transistor i altres components muntats en una placa de germani. També va inventar la calculadora i la impressora tèrmica.

L’any 2000 li otorgaren el Premi Nobel de Física per la contribució del seu invent al desenvolupament de la tecnologia de la informació.

 

Petits i grans invents de la humanitat: LA RODA

La roda, com el foc, és un dels grans invents de la humanitat. És utilitzada en un gran nombre d’aplicacions, forma part de totes les màquines, i és indispensable en els mitjans de transport. És una màquina simple, i com a tal permet reduir l’esforç i fer més còmode un treball.

Va ser inventada de manera independent per diferents civilitzacions, però es desconeix exactament el seu origen. Els artesans ceramistes sumeris utilitzaven la roda per a la fabricació de peces de ceràmica mitjançant el torn de terrissaire.

La primera roda utilitzada en un carro de la qual tenim dades  es va trobar en un pictograma sumeri que dataria de 3000 a.C.. El seu disseny és molt simple: les rodes, de forma cilíndrica, eren discs sòlids de fusta massissa i estaven formades per dos o més segments units per grapes de fusta. Les rodes s’inserien en un eix i quedaven fixades per estaques que travessaven els extrems de l’eix.

La roda amb radis apareix uns 1000 anys més tard, en les imatges podeu veure carros de guerra de l’antic Egipte i dels hitites.

De la roda n’han derivat els engranatges utilitzats en els mecanismes de transmissió de moviment, les rodes per a vehicles de transport, la politja per elevar càrregues i la roda de pales per produir energia mecànica.

Coltan i els mòbils

El coltan és un  mineral que conté tàntal, el qual té unes propietats que el fan molt adequat per fabricar les batèries dels telèfons mòbils. El tàntal té un gran interès econòmic i estratègic, ja que és fonamental per la fabricació d’aparells per a les telecomunicacions.

S’estima que el 80% de les reserves minerals de coltan al món es troben a la República Democràtica del Congo. La seva exportació ha ajudat a finançar diversos bàndols de la Segona Guerra del Congo, un conflicte que ha causat la mort  d’uns 4 milions de congolesos en els darrers 15 anys. Rwanda i Uganda estan exportant actualment coltan robat del Congo a occident, principalment als Estats Units, on s’utilitza gairebé exclusivament en la fabricació de condensadors electrolítics de tàntal.

 

Entre 15.000 i 25.000 persones (un 15% menors) fan la feina d’extracció a 100 metres de profunditat, amb una temperatura de 45º, una humitat asfixiant i el risc d’enfonsament diari. Per sortir de la mina cal pagar un impost al grup armat de torn, i el menjar. Entre el que s’ha guanyat i el que s’ha de pagar el guany és zero. Cada dia surten de la mina uns 600 portadors amb 30 tones de minerals. Caminen uns 90 quilòmetres durant dos dies carregant sacs de 50 kg. El coltan es transporta a Uganda i Ruanda, es tracta a Malàisia, es fa servir a la Índia i la Xina per fabricar els mòbils que utilitzem a Europa. Els diners van a parar a la compra d’armes per seguir lluitant pel control dels recursos.

Frank P. Poulson, realitzador danès, i addicte al mòbil, un dia va decidir esbrinar si el seu telefon mòbil contenia minerals que financessin la guerra al Congo, es va desplaçar a Bisie, on es troba la principal mina il·legal. Amb la informació obtinguda ha produït el documental Blood in the mobile.

Podeu visualitzar el documental  a l’enllaç següent: Blood Coltan

Petits i grans invents de la humanitat: EL LLUMÍ

L’any 2011 és l’Any de la Química, així que us he buscat un invent basat en un canvi químic, es tracta del MISTO.

Anomenat també llumí o cerilla, és un bastonet curt de fusta o cartró encerat amb un cap de productes químics inflamables. Un misto s’encén quan se li afegeix energia fregant-lo amb una superfície, amb aquesta energia es genera una reacció controlada d’oxidació-reducció i s’encén un combustible.

Hi ha dos tipus de mistos: l’integral i l’anomenat de seguretat. En el misto integral el principi oxidant i reductor es troben junts. Com a oxidant s’utilitza clorat de potassi i com a reductor sesquisulfur de fòsfor. Com a rascador es fa servir paper de polir. Per evitar que la barreja sigui explosiva s’afegeix gelatina com a aglutinant i diòxid de titani i òxid de zinc com a massa de farcit.

Amb la descripció d’aquest misto ja us haureu adonat de la quantitat de productes químics que es necessiten per a fabricar-lo, i els que teniu “al·lèrgia” a la química, deveu estar a punt d’abandonar. Tingueu una mica de paciència, més endavant hi ha alguna anècdota curiosa.

En el misto de seguretat el cap només té l’element oxidant, el reductor és el fòsfor vermell (el fòsfor blanc utilitzat en un principi és molt verinós) i es troba en forma de pintura en el rascador.

Quan fem servir les cerilles no pensem en tot l’esforç que va suposar fabricar-les i que fossin segures i barates.

El predecessor del misto, segons la bibliografia que consulteu, va aparèixer a Egipte 3500 aC, o bé, a la Xina el segle VI. Es tractava d’uns bastonets de fusta de pi o de canya de bambú impregnats amb sofre.

El 1669 Hennig Brandt, alquimista alemany, buscant la manera de fabricar or a partir de metalls comuns va descobrir el fòsfor. Brandt emmagatzemava grans quantitats d’orina per fer experiments. Al destil·lar una mescla d’orina i arena (en va utilitzar 50 galledes) va obtenir un material blanc que brillava en la foscor i cremava amb una flama brillant; des de llavors, les substàncies que brillen en la foscor sense cremar se les anomena fosforescents. Brand, la primera persona coneguda que ha descobert un element químic, va mantenir el seu descobriment en secret però un altre alquimista alemany, Kunckel, el va redescobrir al 1677 i va ensenyar a Boyle la forma d’obtenir-lo. El fòsfor és l’element bàsic de la cerilla actual.

El primer llumí modern el va inventar el 1805 K. Chancel a Paris, ajudant al professor Louis Jacques Thénard. El cap era fet d’una mescla de clorat de potassi, sofre, sucre i goma. S’encenia submergint-lo en àcid sulfúric. Ja us podeu imaginar que el seu ús era molt perillós.

El primer misto de fricció el va inventar l’anglès John Walker l’any 1827, després de descobrir que una mescla de sulfur d’antimoni (III), clorat de potassi, goma i midó es podia encendre fregant-la sobre qualsevol superfície rugosa. John Walker treballava en el seu laboratori intentant trobar un nou explosiu. Va remoure una mescla de productes químics amb un palet, i va adonar-se que s’havia assecat una gota en forma de llàgrima a l’extrem del palet, per treure-la la va fregar amb el terra del laboratori, provocant que s’encengués. L’invent va ser patentat per Samuel Jones amb el nom de “lucifers”. Es venien a dojo i va augmentar espectacularment el nombre de fumadors. Aquest mistos tenien una flama inestable, la reacció inicial era prou violenta i al cremar desprenien una olor desagradable. El 1831, Charles Sauria va afegir fòsfor blanc per treure l’olor. S’havien de guardar en una capsa hermètica, perquè el fòsfor blanc en contacte amb l’aire s’encén espontàniament. Varen ser força populars fins que s’adonaren que els treballadors implicats en la seva fabricació patien necrosis en els ossos de la mandíbula (fosfonecrosis) i altres malalties òssies degudes a la inhalació del fòsfor blanc. Es va prohibir la seva fabricació.

L’any 1836, un estudiant de química d’origen hongarès, János Irinyi, va substituir el clorat de potassi per diòxid de plom. János va vendre el seu descobriment a Istvan Rómer, qui es feu ric amb la fabricació d’aquestes noves cerilles.

L’any 1844 un suec, Gustag Erik Pasch va inventar els mistos de seguretat, i John Edvard Lundström els va millorar. La seguretat és deguda a la substitució del fòsfor blanc pel fòsfor vermell, i per la separació de l’oxidant i reductor.

El 1898, Saven i Cahen, dos químics francesos, varen patentar una cerilla a base de sesquisulfur de fòsfor, en lloc de fòsfor pur, i clorat de potassi. Aquest nou misto s’encenia fregant-lo amb qualsevol superfície rugosa i no era ni explosiva ni tòxica. El 1899, Albright i Wilson desenvoluparen un mètode segur per fabricar quantitats industrials de sesquisulfur de fòsfor.

PRECAUCIONS  El fòsfor blanc és extremadament verinós —una dosi de 50 mg pot ser letal— molt inflamable pel que s’ha d’emmagatzemar submergit en aigua, i en contacte amb la pell provoca cremades. L’exposició contínua al fòsfor provoca la necrosi de la mandíbula. El fòsfor roig no s’inflama espontàniament en presència d’aire i no és tòxic, però ha de manejar-se amb precaució ja que pot produir-se la transformació en fòsfor blanc i l’emissió de vapors tòxics al escalfar-se.

I ara un joc:

Canviant de lloc dos mistos, els quadrats es poden convertir en 4 quadrats també iguals. (S’han de fer servir tots els mistos i en tota la seva longitud)

Cable submarí per Internet

En l’enllaç següent trobareu una animació de Consumer Eroski sobre els cables submarins instal·lats per transmetre dades d’un continent a l’altre. Molt interessant!!

Infografía: Cables submarinos para Internet

 

Mapa dels cables submarins instal·lats

El primer ordinador portàtil

Adam Osborne va treure al mercat el primer ordinador portàtil: l’Osborne 1, revolucionant el món de la informàtica i acostant-lo al gran públic l’any 1982.

Adam Osborne va néixer l’any 1939 a Bangkok, Tailandia. LA seva familia era d’origen britànic. Durant la segona guerra mundial va viure amb la seva mare a l’Índia. Amb 11 anys va ser internat en un col·legi catòlic de Warwickshire. El 1961 es va llicenciar en enginyeria química a Birmingham. El 1968 es va doctorar a Delaware, on apregué programació.

Va començar a treballar per Shell Oil, i quan el varen acomiadar va crear Osborne anb Associates, a la qual General Automation li encarregà la redacció dels manuals per als seus mini computadors. Als anys 70 va escriure i editar Introducció  a les microcomputadores. Així va començar una editorial de gran èxit, que el 1979 va ser adquirida per Mc Graw-Hill.

En aquells moments els ordinadors personals eren cars i voluminosos, i Osborne va pensar que havien de ser econòmics i portàtils. Va crear la seva propia empresa per vendre els models. El 1980 es va posar en contacte amb Les Felsenstein, degà del Homebrew Computer Club, i li va demanar que disenyés l’ordinador. A l’abril del 1981 van treure al mercat l’Osborne 1. Aquest ordinador pesava 10,7 quilos, costava 1795 dòlars i incorporava el sistema operatiu CP/M 2.2. Tenia una pantalla monocroma CRT de 5 polzades (13 cm), dos unitats de disc de 51/4 polzades, amb 40 pistes i 100 kB de capacitat, una memòria RAM de 60 kB, teclat separable en la tapa de la caixa, port paral·lel IEEE-488 per conectar impressores, port sèrie  compatible RS-232 per connectar mòdems externs o impresores sèrie. No tenia bateria interna, disposava d’una connexió eléctrica de paret, i els primers funcionaven només a 120 volts.

L’èxit comercial d’aquest ordinador va fer possible que a l’octubre del 1982 Osborne Computer disposés de més de 500 treballadors i facturava 10 milions de dòlars a l’any.

Un any després, però, l’empresa va quebrar. A l’anunciar els nous productes, els clients anul·laren la venda dels models antics. L’estoc d’ordinadors que no podien vendre va fer que l’empresa presentés una suspensió de pagaments l’any 1983. A més, l’Osborne 1 havia quedat obsolet a l’haver de fabricar productes compatibles amb el PC d’IBM i l’aparició de productes superiors.

El “típex”

Tots els estudiants coneixen el “típex”, tot i que no sempre l’utilitzen per fer la funció que Bette Nesmith Graham li donà quan el va inventar. Bette Nesmith Graham treballava de secretària a Dallas (EEUU), i per corregir els errors dels documents que preparava se li va acudir que podia fer com els pintors que cobrien els errors dels seus quadres amb pintura. Va posar pintura tempera a l’aigua del color que s’adeia amb el seu material d’escriptori dins una ampolla, i se l’emportà a l’oficina juntament amb un pinzell. Amb aquest producte corregia els errors de picatge. Una altra secretària va veure el seu invent, i va demanar-n’hi. Graham va agafar una ampolleta de casa seva i va enganxar-hi una etiqueta amb el nom “Mistake Out”. Al cap de poc temps, totes les secretàries de l’edifici d’oficines en feien servir.

Al 1956 Bette Nesmith Graham va muntar la seva pròpia empresa amb el nom Mistake Out Company. Va convertir la cuina de casa seva en laboratori barrejant el producte improvisat amb la batedora. El seu fill i els amics d’aquest omplien ampolles pels clients. Treballava a les nits i els caps de setmana.

Un dia va cometre un error a la feina que no va poder corregir i el seu cap la va fer fora. Graham va dedicar-se a la venda del corrector líquid, i el negoci va expandir-se espectacularment.

El 1968 l’empresa disposava de 19 treballadors i va automatitzar les operacions. En aquest mateix any, Bette Nesmith Graham va vendre un milió d’ampolles. El 1975, amb el nom Liquid Paper, produien 500 ampolles/minut. L’any 1976, la Liquid Paper Corporation va tenir 1,5 milions de dòlars.

Bette Nesmith Graham va posar-se a treballar quan es va separar del seu marit i es va quedar sense ingressos i amb un fill per mantenir, per això sempre va pensar que els diners eren una eina , no una solució al problema. Va crear dues fundacions per ajudar les dones a tenir uns estudis i poder treballar en condicions. Va morir l’any 1980, sis mesos després d’haver venut la seva empresa per 47,5 milions de dòlars.

Hem començat l’article parlant del “Típex”, però aquest no és el nom correcte del producte, sino que l’hauríem d’anomenar corrector líquid, popularment però, se li dóna el nom de les seves marques més famoses: Tipp-ex, Wite-Out, Liquid Paper, White Away, Pentel,….

 

Setmana de la Ciència i la Tecnologia

Durant la setmana del 16 al 20 de novembre en el nostre centre, com en molts altres centres d’ensenyament, se celebra la Setmana de la Ciència i la Tecnologia.

Sabeu per què aquesta setmana?

El 15 de novembre és Sant Albert el Gran, patró de les ciències, anomenat també “Doctor Universallis” i “Doctor Expertus”. Sant Albert és un dels grans pensadors medievals

Va ser beatificat el 1622 i el 16 de desembre de 1931 el papa Pius XI el va canonitzar i el va proclamar doctor oficial de l’Església. El 1941, el papa Pius XII el va fer el patró de tots els estudiants de ciències naturals. L’Església celebra la seva festivitat el 15 de novembre.

Fongs per produir biocombustibles

Els combustibles fòssils són responsables del canvi climàtic, per això, des de diferents centres d’investigació de tot el món s’estan buscant energies alternatives que siguin renovables i netes. Una d’aquestes investigacions  està realitzant un estudi sobre la possible  producció a gran escala de biocombustibles de segona generació mitjançant fongs.

El Gliocladium roseum podria ser un dels fongs  utilitzats per  a la producció d’aquests nous biocombustibles. És un fong que es troba dins d’un arbre anomenat ulmo que viu en la selva tropical pagònica.  Sembla que molts organismes són capaços de sintetitzar hidrocarburs, però aquest fong pot produir en forma de vapor fins a 55 compostos diferents. Fent-lo créixer en un laboratori els científics han aconseguit un combustible semblant  a l’utilitzat en els cotxes.

L’avantatge que aporta aquet fong, segons els seus descobridors, és que permet una producció de biocombustibles molt senzilla. Aprofita directament la celulosa (principal component de les plantes i el paper) i el sucre i permet obtenir combustible.

Però aquest fong no és un cas únic, a l’Institut de Química Tecnològica de la India, un grup de científics ha desenvolupat  un mètode que podria augmentar l’eficiència del  biodièsel i rebaixar el seu cost de producció. Els enginyers químics indis passen oli de girasol i metanol per un llit de pellets amb espores de fongs, del tipus  Metarhizium anisopliae, el qual engega un mecanisme que és capaç de produir biodiésel amb una eficiència molt superior a un sistema convencional.

Investigacions espanyoles

Diversos grups científics espanyols també treballen en aquesta línia. Un equip del Consell Superior d’ Investigacions Científiques (CSIC) i de la Universitat Pública de Navarra (UPNA) ha participat en un projecte internacional de seqüènciació genòmica del Postia placenta. Aquest fong té unes propietats destacades per degradar la celulosa i transformar-la en bioetanol de segona generació.

Segons els investigadors aquest fong ataca de manera directa la celulosa, sense fer malbé la lignina, la substància que protegeix l’arbre. Aquest treball forma part d’un projecte internacional, financiat  pel Departament d’Energia de EE.UU. (DOE en anglès).

Investigadors de la Universidad de Murcia (UMU) i de la Universidad Rey Juan Carlos I de Madrid treballen amb el fong Mucor circinelloides per obtenir biodiésel. Aquests científics, que també participen en el projecte DOE, se centren en identificar productes industrials que podrien servir d’aliment pel l M. circinelloides. D’aquesta manera, el fong convertiria aquests productes en grassa, generant  lípids convertibles en biodiésel. De moment, han aconseguit que el fong concentri un 20% de lípids, el seu objectiu és aconseguir el  70% per ser utilitzat de forma comercial i massiva.