Reforma Petrolera
¿QUE NOS ESPERA CON ESTA NUEVA REFORMA? Analisis congruente y realista apartado de los intereses partidistas politicos "La otra cara de la moneda"
FERIA ROBÓTICA INNOROBO 2013
Presenta "El Thespian" un robot humanoide totalmente programable y desarrollado para interactuar, comunicarse y entretener a los seres humanos.
DESCUBRIMIENTO NEUROCIENTIFICO
Mediante escáneres cerebrales científicos descubren cómo reconocer el dolor en diversos pacientes
¿SERA UN NUEVO PLANETA?
Científicos suizos descubren un posible planeta en fase de creación
DESHIELO EN LA PENINSULA ANTARTICA
Es el más rápido, en la actualidad se derrite hasta diez veces más cantidad de hielo en la región en la que se hizo el examen..
viernes, 30 de mayo de 2008
jueves, 29 de mayo de 2008
Central nuclear Embalse
La segunda planta generadora de
energía eléctrica a partir de la fisión nuclear que empezó a funcionar
en el país fue la Central Nuclear de Embalse Río Tercero, situada en la
provincia de Córdoba. Con una potencia neta de diseño de 600 megavatios
eléctricos (MWe), su construcción comenzó en 1974 y fue inaugurada el 3
de mayo de 1983. Fue construida por un consorcio ítalo-canadiense,
integrado por las empresas Atomic Energy of Canada Ltd. (AECL) e
Italimpiante S.P.A. (IT). En la obra participaron la Comisión Nacional
de Energía Atómica (Argentina) y empresas argentinas del sector privado.
Ubicación geográfica
La Central Nuclear de Embalse se encuentra a 110 kilómetros
al Sudoeste de la Ciudad de Córdoba. Sus instalaciones se hallan en la
costa sur del Embalse del Río Tercero, a 665 metros por sobre el nivel
del mar.
Descripción general
La generación de la energía eléctrica está basada en un
reactor nuclear de uranio natural, del tipo CANDU (CANada Deuterium
Uranium), un reactor del tipo PHWR, refrigerado y moderado por agua
pesada.
El Reactor CANDU (CANada Deuterium Uranium)
Este tipo de reactor utiliza tubos a presión en lugar de un
recipiente de presión (como en cambio es el caso de Atucha) para
contener el refrigerante primario. Este sistema de tubos separa al
refrigerante del moderador, aunque se usa agua pesada para ambas
funciones. El núcleo del reactor está contenido en un gran tanque
cilíndrico horizontal llamado calandria. La calandria contiene una serie
de tubos horizontales que recorren la misma desde un extremo hasta el
otro (ver Fig. 1). A su vez, dentro de los tubos de la calandria hay
tubos más pequeños que albergan manojos combustibles de 50 cm de largo
que contienen uranio natural en forma de pastillas cerámicas (ver Fig.
2). El recambio de estos combustibles es continuo y se realiza durante
la operación del reactor ("on line").
El agua pesada del refrigerante (sistema primario) es
bombeada a través de los tubos que contienen los manojos combustibles
para recoger el calor generado en ellos. El agua pesada recalentada
viaja hacia los generadores de vapor (o intercambiadores de calor),
donde a través de paredes metálicas se transmite la energía calórica del
agua pesada al agua liviana (o "común"), produciéndose así vapor de
agua liviana. El agua pesada así enfriada es reciclada al reactor. El
vapor generado (sistema o circuito secundario) es enviado a las
turbinas convencionales y generadores que transforman esta energía en
energía eléctrica.
El agua liviana ya utilizada por las turbinas es enfriada
en los condensadores, donde nuevamente a través de paredes metálicas se
transmite la energía calórica al agua proveniente desde el lago (que
sería el circuito o sistema terciario) y vuelve a los generadores de
vapor.
Dado que cada uno de los sistemas de refrigeración
(primario, secundario y terciario) permanece aislado del otro, las
distintas aguas utilizadas no se mezclan entre sí.
Rendimiento de los reactores CANDU
De acuerdo a datos que comparan los rendimientos de las
centrales nucleares en el mundo, cinco de las diez primeras centrales
nucleares de potencia mayores a 500 MW son del tipo CANDU, con factores
de disponibilidad (factor de carga) cercanos al 90%.
La Central Nuclear de Embalse ha tenido durante el año 1994
un factor de disponibilidad del 97,7%, constituyéndose en la central
nuclear del tipo CANDU de mejor rendimiento del mundo en ese año. En el
primer semestre del año 1998, este factor fue de 96,4%.
La generación de energía eléctrica durante 1994, junto con
la Central Nuclear de Atucha, fue de 8.234.953 MWh. Esto representó el
15% de la producción energética total en Argentina durante ese año, a
pesar de tener sólo el 7,1% de la capacidad total instalada, es decir,
de la capacidad de todas las centrales de generación eléctrica en el
país, sean de origen nuclear, vapor, Diesel, turbogás e hidroeléctricas.
En comparación, las centrales hidroeléctricas del país generaron el
44,5% del total en ese mismo período.
La Central Nuclear de Embalse aporta en la actualidad al
Sistema Argentino de Interconexión (SADI) en promedio, casi el 10% de la
producción eléctrica del Sistema Nacional. Provee de energía eléctrica a
aproximadamente 3 millones de habitantes.
El impacto energético
Desde el punto de vista del desarrollo energético
argentino, la incorporación de la Central Nuclear en Embalse significó
casi triplicar la capacidad de generación nucleoeléctrica del país, ya
que la Central Nuclear de Atucha 1, la primera central nuclear
argentina, desarrolla una potencia neta de 335 MWe. Con los 600 MWe que
aporta Embalse, el total asciende a 935 MWe.
Las potencias brutas son las producidas por el generador
eléctrico y las potencias netas son aquellas entregadas a la red para su
distribución. La diferencia entre ambas es el consumo propio de cada
central destinado a las bombas de circulación y sistemas de emergencia.
El turbogrupo de la central es la unidad de generación
eléctrica de mayor potencia de la Argentina. El equipo de generación de
mayor potencia de la central térmica Costanera Norte (Bs. As.) es de 350
MW, como ocurre también en la central térmica de San Nicolás (Bs. As.).
Las turbinas de El Chocón rinden 200 MW cada una y las de Salto Grande,
270 MW cada una.
Producción de cobalto 60
Adicionalmente, la CNE produce el radioisótopo cobalto 60,
de uso en aplicaciones medicinales (terapia del cáncer) e industriales,
exportándose parte de su producción. Junto con Canadá y Rusia,
Argentina es una de las primeras productoras de cobalto 60. La primera
extracción de cobalto 60 tuvo lugar el 13 de noviembre de 1984. Diez
años después, se llevaban extraídos 954.600 terabecquerels (TBq)
equivalentes a 25.800.000 curies (Ci) de dicho radioisótopo. Otra
extracción importante se realizó en octubre de 1995 y fue de 8.200.000
Ci, con una actividad específica de 240 Ci/g.
Se exporta casi el 80% de la producción de cobalto 60, lo
que representa un ingreso aproximado de 1.700.000 U$S al país por año.
Como dato llamativo, entre los países a los que se exporta el cobalto 60
se encuentra Inglaterra desde 1998.
La participación nacional
En la construcción de Atucha 1 (1974), la participación nacional en las distintas etapas representó:
En la construcción de Embalse (1983), la participación nacional representó:
Gran parte de los incrementos en ingeniería, montaje y suministros eléctricos corresponde al área nuclear.
lunes, 26 de mayo de 2008
ARTICULOS DE INGENIERIA NUCLEAR
Alfa, Beta Gamma y neutrones
Si la materia no es estable, si los versos "cambia, todo cambia" se aplican también a los átomos (o, mejor dicho, a los núcleos de los átomos)
Central nuclear Embalse
El reactor corresponde al modelo PHWR (Reactor de Agua Pesada Presurizado). El concepto general del reactor se basa en el uso de agua pesada (D2O, óxido de deuterio) como moderador, y también como refrigerante. El modelo es CANDU 6 (CANada Deuterium Uranium), y el número 6 corresponde a su capacidad de generación eléctrica (600MWe).
Definición y clasificación de la seguridad pasiva
Los
conceptos de seguridad pasiva o activa describen la dependencia, de los
sistemas, componentes o estructuras de seguridad, de cualquier fuente
de energía (eléctrica o mecánica), señales o fuerzas exteriores.
Física de los reactores de fusión
¿Cuál es la relación entre el neutrón y la energía nuclear? Primero, hay
que conocer la estructura del núcleo atómico y, segundo, tomar en cuenta que los
neutrones son los responsables de las reacciones en cadena. Al bombardear un átomo
pesado con neutrones, el núcleo de éste se rompe o se fisiona, liberando en el
proceso una enorme cantidad de energía. Al fisionarse puede emitir también neutrones,
y si éstos son dos o tres, chocarán con otros átomos, produciéndose una reacción
en cadena.
La temperatura y el calor, ¿son lo mismo?
El
diccionario de la Real Academia Española define:
calor: Sensación que se experimenta al recibir directa o indirectamente la radiación solar, aproximarse al fuego, etc. || Fis. Energía que pasa de un cuerpo a otro cuando están en contacto y es causa de que se equilibren sus temperaturas. Esta energía se manifiesta elevando la temperatura y dilatando los cuerpos y llega a fundir los sólidos y a evaporar los líquidos.
temperatura: Grado o nivel térmico de los cuerpos o del ambiente.
térmico: Perteneciente o relativo al calor o la temperatura.
Los constituyentes básicos de la materia
Hasta
fines del siglo XIX se pensaba que esos bloques indivisibles eran los
átomos, pero numerosas investigaciones llevaron a modificar esta idea.
Actualmente se sabe que los átomos están compuestos por un núcleo y por
electrones que se mueven en torno a éste. A su vez el núcleo está
compuesto por protones y neutrones, los que su vez están formados por
otras partículas. A estas últimas las llamamos "partículas elementales
de materia"
Radioactividad : Núcleos estables y núcleos inestables
Un elemento está caracterizado por su número atómico (cantidad de protones del núcleo del átomo). El comportamiento químico de un átomo está asociado al número atómico. En la tabla periódica se pueden encontrar todos los elementos identificados hasta el presente, que entre naturales y artificiales superan ya los 110.
Sistema de extracción del calor residual
Es bien sabido que en caso de parada de emergencia la extracción del calor residual del núcleo es un punto crítico y, por tanto, múltiples sistemas de seguridad activa y pasiva han sido diseñados con este objetivo.
Si la materia no es estable, si los versos "cambia, todo cambia" se aplican también a los átomos (o, mejor dicho, a los núcleos de los átomos)
Central nuclear Embalse
El reactor corresponde al modelo PHWR (Reactor de Agua Pesada Presurizado). El concepto general del reactor se basa en el uso de agua pesada (D2O, óxido de deuterio) como moderador, y también como refrigerante. El modelo es CANDU 6 (CANada Deuterium Uranium), y el número 6 corresponde a su capacidad de generación eléctrica (600MWe).Definición y clasificación de la seguridad pasiva
Los
conceptos de seguridad pasiva o activa describen la dependencia, de los
sistemas, componentes o estructuras de seguridad, de cualquier fuente
de energía (eléctrica o mecánica), señales o fuerzas exteriores.Electricidad: la forma más difundida para transportar energía
La relativa facilidad para
almacenar y también para transportar a grandes distancias el carbón, el
petróleo y el gas ha sido uno de los factores primordiales del
desarrollo industrial en los últimos siglos. La popularización del uso
del automóvil se basa también en la posibilidad de llevar consigo
suficiente carburante para recorrer varios cientos de kilómetros.
Energías vinculadas con la interacción electromagnética
Agrupamos aquí aquellas energías que se vinculan en última instancia, a escala microscópica (del tamaño de los átomos),
con las fuerzas eléctricas entre partículas cargadas. Como ejemplos
están la energía calórica, la energía eléctrica, la energía radiante y
la energía química.
Física de los reactores de fusión 
Actualmente, se busca dominar las reacciones de fusión en la Tierra para poder aprovechar la gran cantidad de energía que éstas liberan.
La notación exponencial
En el lenguaje de la ciencia es
común encontrar expresiones como "del orden de…", "su orden de magnitud
es…". Estas expresiones se utilizan comúnmente como sinónimos de
"alrededor de…", "aproximadamente", etc. ¿Cuál es el origen de estas
expresiones?
La energía de los núcleos de los átomos
¿Cuál es la relación entre el neutrón y la energía nuclear? Primero, hay
que conocer la estructura del núcleo atómico y, segundo, tomar en cuenta que los
neutrones son los responsables de las reacciones en cadena. Al bombardear un átomo
pesado con neutrones, el núcleo de éste se rompe o se fisiona, liberando en el
proceso una enorme cantidad de energía. Al fisionarse puede emitir también neutrones,
y si éstos son dos o tres, chocarán con otros átomos, produciéndose una reacción
en cadena.La temperatura y el calor, ¿son lo mismo?
El
diccionario de la Real Academia Española define: calor: Sensación que se experimenta al recibir directa o indirectamente la radiación solar, aproximarse al fuego, etc. || Fis. Energía que pasa de un cuerpo a otro cuando están en contacto y es causa de que se equilibren sus temperaturas. Esta energía se manifiesta elevando la temperatura y dilatando los cuerpos y llega a fundir los sólidos y a evaporar los líquidos.
temperatura: Grado o nivel térmico de los cuerpos o del ambiente.
térmico: Perteneciente o relativo al calor o la temperatura.
Los constituyentes básicos de la materia
Hasta
fines del siglo XIX se pensaba que esos bloques indivisibles eran los
átomos, pero numerosas investigaciones llevaron a modificar esta idea.
Actualmente se sabe que los átomos están compuestos por un núcleo y por
electrones que se mueven en torno a éste. A su vez el núcleo está
compuesto por protones y neutrones, los que su vez están formados por
otras partículas. A estas últimas las llamamos "partículas elementales
de materia"Radioactividad : Núcleos estables y núcleos inestables
Un elemento está caracterizado por su número atómico (cantidad de protones del núcleo del átomo). El comportamiento químico de un átomo está asociado al número atómico. En la tabla periódica se pueden encontrar todos los elementos identificados hasta el presente, que entre naturales y artificiales superan ya los 110. Sistema de extracción del calor residual
Es bien sabido que en caso de parada de emergencia la extracción del calor residual del núcleo es un punto crítico y, por tanto, múltiples sistemas de seguridad activa y pasiva han sido diseñados con este objetivo.
viernes, 23 de mayo de 2008
La temperatura y el calor, ¿son lo mismo?
A veces una palabra tiene diferentes significados (o acepciones) y uno tiene que darse cuenta de lo que significa por el texto que acompaña a la palabra. Por ejemplo una "mano" es una parte de nuestro cuerpo que va desde la muñeca hasta la punta de los dedos, y "mano" es el primero que juega en una partida de naipes. No tenemos confusión cuando le decimos "Dame una mano" a un niño para caminar juntos, o cuando estamos jugando a los naipes y decimos "Carlos es mano".
Sin embargo a veces se prestan a confusión los significados de palabras cuando en ciertas actividades se las usa con un fin algo diferente. Esto es lo que pasa con las palabras temperatura y calor, las cuales tienen un significado diferente entre el lenguaje común y el lenguaje técnico-científico.
El diccionario de la Real Academia Española define:
calor: Sensación que se experimenta al recibir directa o indirectamente la radiación solar, aproximarse al fuego, etc. || Fis. Energía que pasa de un cuerpo a otro cuando están en contacto y es causa de que se equilibren sus temperaturas. Esta energía se manifiesta elevando la temperatura y dilatando los cuerpos y llega a fundir los sólidos y a evaporar los líquidos.
temperatura: Grado o nivel térmico de los cuerpos o del ambiente.
térmico: Perteneciente o relativo al calor o la temperatura.
Por un lado advertimos que si un extraterrestre no conociera el significado de calor, temperatura y térmico, le costaría bastante sacarse las dudas yendo al diccionario de la Real Academia Española ya que sus definiciones son recurrentes, y a nosotros mismos nos resulta difícil entenderlas. Esto en parte es así porque son conceptos primarios, mucho más fáciles de definir por sus efectos que por sus causas.
En la vida cotidiana asociamos "calor" y "caliente" a una sensación de nuestro cuerpo: tenemos calor en el verano o cuando estamos muy abrigados; está caliente la frente de una persona con fiebre cuando la tocamos. La sensación opuesta es el frío: tenemos frío en invierno; está frío el cubito de hielo que tocamos con nuestros dedos.
También hemos adoptado un uso corriente de la palabra "temperatura": una cosa tiene más temperatura que otra cuando está más caliente. Como el concepto de temperatura lo referimos a comparaciones, nuestra sociedad ha definido escalas que nos sirven para que las comparaciones se hagan con números. En Argentina usamos la escala Celsius a la que vulgarmente denominamos "grados centígrados". Si con un termómetro medimos que la temperatura del café es 50° C y la de la cerveza es 10° C, comparando 50 con 10 sabemos que el café está "más caliente" que la cerveza.
Si bien este uso es el más común, en algunas ocasiones mezclamos los conceptos: por ejemplo, a veces nos referimos a "medir el calor" cuando se trata de una medida de la temperatura. En la vida diaria calor y frío se asocian muchas veces sólo con la temperatura. Cuando decimos "en esa pieza hace mucho calor (o mucho frío)" lo asociamos a que en esa pieza la temperatura es mayor (o menor) que en el lugar donde ahora estamos.
En el campo científico-técnico, en cambio, el calor y la temperatura son dos conceptos bien diferenciados, aunque difíciles de definir en pocas palabras.
La temperatura está asociada de algún modo a la energía térmica de los cuerpos. Esta energía representa, en primera aproximación, la suma de las energías cinéticas de todos sus átomos y moléculas. La temperatura de un cuerpo sería un indicador de cuánta energía térmica tiene el mismo. Cuanto mayor es su temperatura más energía térmica tiene un cuerpo. Sin embargo si dividimos un cuerpo en dos partes iguales esperamos que cada parte tenga la mitad de la energía del cuerpo original, pero la temperatura de ambos trozos será la misma que para el cuerpo entero. En realidad es más apropiado vincular la temperatura con le energía interna por gramo de material.
El calor, está asociado a la transferencia de esa energía térmica de un cuerpo a otro. El calor, que es una energía que se transfiere, se mide entonces en unidades de energía, es decir en julios (J) o kilovatios-hora (kwh), no en grados como la temperatura. Cuando se ponen en contacto dos cuerpos que tienen distintas temperaturas, pasa calor desde el de mayor al de menor temperatura.
Cuando tocamos un objeto que está más caliente (en lenguaje popular) que nuestro cuerpo, o sea que tiene más temperatura (en términos científicos), tenemos la sensación inconfundible de ello. Esta sensación es producida por el calor que fluye desde el objeto a nuestros dedos, cuyas terminales nerviosas responden a la llegada de esa energía. Cuanto más energía y más rápido nos llega, más sensación nos produce. Si tocáramos un mismo objeto y en la primer ocasión la sensación de caliente fuera mayor que en la segunda, diríamos que en la primera vez el objeto tenía más temperatura. Eso se debe a que el calor pasa más rápidamente a nuestros dedos en la primera que en la segunda ocasión. La sensación de frío se produce cuando el objeto tocado está a menos temperatura que nuestros dedos, por lo que en ese caso somos nosotros quienes perdemos calor.
Una observación interesante que podemos realizar es que si a dos objetos que tienen diferente temperatura los ponemos en contacto, después de un tiempo la temperatura de ambos será la misma: el objeto más caliente habrá transferido parte de su energía al más frío, enfriándose y calentando al otro.
Una segunda observación general que podemos hacer es que la temperatura afecta de distinto modo a los cuerpos: cuando aumentan su temperatura la mayoría se dilatan (por ejemplo los cables de alta tensión, en verano cuelgan mucho más entre las torres, porque son más largos que en invierno); otros aumentan su presión (la presión del vapor de agua que hay dentro de una olla a presión aumenta con el aumento de temperatura). A través de estas modificaciones se pueden desarrollar métodos científicos para determinar la temperatura en forma objetiva. El ejemplo más común lo tenemos con el termómetro de mercurio.
El volumen del mercurio (que es un metal líquido a temperatura ambiente) aumenta a medida que aumenta la temperatura. Usaremos esta propiedad para definir como primera aproximación una escala de temperaturas. Construimos para ello un termómetro, consistente en un tubo de vidrio cerrado en un extremo y con un bulbo en el otro, con mercurio en su interior.
Si sumergimos el termómetro en agua muy pura que se está congelando y observamos el nivel del mercurio después de un rato, diremos que ese nivel corresponde a una temperatura de cero grados. Posteriormente, y en la costa del mar, tomamos agua muy pura y la calentamos hasta que empieza a hervir. Ponemos allí el termómetro y observamos el nuevo nivel del mercurio, que ahora será mucho más alto, y lo marcamos diciendo que ese nivel corresponde a una temperatura de 100 grados. Posteriormente dividimos la distancia entre estas dos marcas en 100 intervalos iguales. Cada una de estos intervalos corresponderá a un grado. Con este procedimiento habremos definido la escala Celsius de temperaturas (o escala de grados centígrados). De ahora en más, diremos que la temperatura es lo que marca el termómetro.
Si ponemos este termómetro en contacto con nuestro cuerpo, veremos que el nivel del mercurio se va modificando hasta que después de un rato se estabiliza en aproximadamente 36. Decimos entonces que la temperatura de nuestro cuerpo es 36° C (que es la forma de abreviar 36 grados Celsius). Si al ponerlo en contacto con algún objeto muy frío (por ejemplo el aire nocturno del pueblo de Maquinchao en invierno) observáramos que el nivel del mercurio está más abajo que la marca de 0° C, diremos que la temperatura está "bajo cero". Para poder medir también estas temperaturas, marcamos rayas por debajo de ese nivel, usando la misma distancia que para las rayas que marcamos anteriormente sobre el mismo. Estas nuevas posiciones corresponderán a -1° C, -2° C, etc. Con nuestro termómetro podríamos así medir temperaturas que llegan a los -38° C, ya que por debajo de esa temperatura el mercurio se hace sólido, y su comportamiento no es el mismo que siendo líquido. Para temperaturas menores deberemos usar algún otro método.
Algo similar ocurre para temperaturas mayores a 100° C, basta prolongar las marcas más allá. En este caso podríamos medir temperaturas de hasta 356° C, ya que después de ese valor el mercurio se transforma en gas. Los científicos se las han ingeniado para llegar a medir temperaturas que van desde 273 grados bajo cero, hasta millones de grados sobre cero, combinando para ello diferentes métodos.
En forma rigurosa los científicos definen la temperatura como un valor que es proporcional a la presión de un termómetro de gas de hidrógeno a volumen constante. (Se hace más o menos lo mismo que con el caso del termómetro de mercurio, sólo que en este caso en lugar de usar como referencia el nivel del mercurio se usa la presión que ejerce el hidrógeno sobre el recipiente).
En el campo científico y técnico, el calor no es la sensación a la que nos referimos cuando usamos esta palabra en el uso cotidiano, sino que es la energía térmica que pasa de un cuerpo a otro. Este pasaje se realiza a través de tres mecanismos: conducción, convección o radiación.
a) Conducción del calor: Cuando dos cuerpos se ponen en contacto el calor fluye desde el que tiene más temperatura al que tiene menos. Por ejemplo cuando nos lavamos las manos con agua caliente, el calor fluye hacia ellas desde el agua, por conducción. Si metemos nuestras manos en un balde de agua fía, el calor fluirá desde ellas al agua, por conducción. Hay que notar que no hay nada material que pase de nuestras manos al agua. Sólo que los átomos y moléculas que la componen se moverán más lentamente al transferirle a las moléculas de agua parte de su movimiento después de chocar con ellas. Algunos materiales conducen muy bien el calor (por ejemplo el hierro), son los conductores. Otros materiales lo conducen mal, son los aislantes (por ejemplo el telgopor).
b) Convección: A veces el calor se transporta de un cuerpo a otro a través de un fluido, es decir un líquido o gas, que hace de intermediario: el fluido se calienta en el cuerpo más caliente y calienta a su vez al más frío. El fluido transporta al calor de un lugar a otro, pero el fluido no es el calor. Un ejemplo de esto es el circuito de agua que refrigera a los motores. El motor está a alta temperatura, en contacto con agua a la que calienta. Esta agua circula para ponerse en contacto con el aire en el radiador y se enfría calentando el aire, después de lo cual vuelve por más calor del motor.
c)Radiación: Todos los cuerpos emiten radiaciones electromagnéticas, tanto más cuanto mayores sean sus temperaturas. También reciben radiaciones provenientes de otros cuerpos. La radiación electromagnética que se emite es energía que se pierde, que puede ser compensada o no con radiación que se recibe de otros cuerpos. A diferencia de la convección, no se necesita que haya un medio material que transporte el calor. Un ejemplo de este mecanismo lo constituye el calor del sol, que nos llega incluso a través del espacio sideral (vacío). Otro ejemplo más próximo nos lo dan las brasas con las que cocinamos nuestro asado del domingo.
En nuestra vida cotidiana casi siempre asociamos "calentar" con aumentar la temperatura. En el mundo científico calentar sólo se refiere a transferir calor.
¿Qué le pasa a los cuerpos cuando reciben calor?
La respuesta a esta pregunta es muy amplia, porque mucho va a depender del caso.
En algunos casos, los cuerpos aumentan su temperatura (por ejemplo cuando calentamos el café); en otros casos la temperatura no cambia pero cambia alguna otra característica (por ejemplo para derretir un cubito de hielo que está a 0° C es necesario entregarle calor, pero su temperatura seguirá siendo 0° C hasta que todo el cubito se transforme en agua, a partir de donde si le seguimos entregando calor la temperatura aumentará); en otros casos el calor posibilitará reacciones químicas (por ejemplo cuando cocinamos nuestra comida, si bien al comienzo la temperatura aumenta, después el calor de la hornalla se usa para transformar los materiales en nuevos compuestos).
Sin embargo a veces se prestan a confusión los significados de palabras cuando en ciertas actividades se las usa con un fin algo diferente. Esto es lo que pasa con las palabras temperatura y calor, las cuales tienen un significado diferente entre el lenguaje común y el lenguaje técnico-científico.
El diccionario de la Real Academia Española define:
calor: Sensación que se experimenta al recibir directa o indirectamente la radiación solar, aproximarse al fuego, etc. || Fis. Energía que pasa de un cuerpo a otro cuando están en contacto y es causa de que se equilibren sus temperaturas. Esta energía se manifiesta elevando la temperatura y dilatando los cuerpos y llega a fundir los sólidos y a evaporar los líquidos.
temperatura: Grado o nivel térmico de los cuerpos o del ambiente.
térmico: Perteneciente o relativo al calor o la temperatura.
Por un lado advertimos que si un extraterrestre no conociera el significado de calor, temperatura y térmico, le costaría bastante sacarse las dudas yendo al diccionario de la Real Academia Española ya que sus definiciones son recurrentes, y a nosotros mismos nos resulta difícil entenderlas. Esto en parte es así porque son conceptos primarios, mucho más fáciles de definir por sus efectos que por sus causas.
En la vida cotidiana asociamos "calor" y "caliente" a una sensación de nuestro cuerpo: tenemos calor en el verano o cuando estamos muy abrigados; está caliente la frente de una persona con fiebre cuando la tocamos. La sensación opuesta es el frío: tenemos frío en invierno; está frío el cubito de hielo que tocamos con nuestros dedos.
También hemos adoptado un uso corriente de la palabra "temperatura": una cosa tiene más temperatura que otra cuando está más caliente. Como el concepto de temperatura lo referimos a comparaciones, nuestra sociedad ha definido escalas que nos sirven para que las comparaciones se hagan con números. En Argentina usamos la escala Celsius a la que vulgarmente denominamos "grados centígrados". Si con un termómetro medimos que la temperatura del café es 50° C y la de la cerveza es 10° C, comparando 50 con 10 sabemos que el café está "más caliente" que la cerveza.
Si bien este uso es el más común, en algunas ocasiones mezclamos los conceptos: por ejemplo, a veces nos referimos a "medir el calor" cuando se trata de una medida de la temperatura. En la vida diaria calor y frío se asocian muchas veces sólo con la temperatura. Cuando decimos "en esa pieza hace mucho calor (o mucho frío)" lo asociamos a que en esa pieza la temperatura es mayor (o menor) que en el lugar donde ahora estamos.
En el campo científico-técnico, en cambio, el calor y la temperatura son dos conceptos bien diferenciados, aunque difíciles de definir en pocas palabras.
La temperatura está asociada de algún modo a la energía térmica de los cuerpos. Esta energía representa, en primera aproximación, la suma de las energías cinéticas de todos sus átomos y moléculas. La temperatura de un cuerpo sería un indicador de cuánta energía térmica tiene el mismo. Cuanto mayor es su temperatura más energía térmica tiene un cuerpo. Sin embargo si dividimos un cuerpo en dos partes iguales esperamos que cada parte tenga la mitad de la energía del cuerpo original, pero la temperatura de ambos trozos será la misma que para el cuerpo entero. En realidad es más apropiado vincular la temperatura con le energía interna por gramo de material.
El calor, está asociado a la transferencia de esa energía térmica de un cuerpo a otro. El calor, que es una energía que se transfiere, se mide entonces en unidades de energía, es decir en julios (J) o kilovatios-hora (kwh), no en grados como la temperatura. Cuando se ponen en contacto dos cuerpos que tienen distintas temperaturas, pasa calor desde el de mayor al de menor temperatura.
Cuando tocamos un objeto que está más caliente (en lenguaje popular) que nuestro cuerpo, o sea que tiene más temperatura (en términos científicos), tenemos la sensación inconfundible de ello. Esta sensación es producida por el calor que fluye desde el objeto a nuestros dedos, cuyas terminales nerviosas responden a la llegada de esa energía. Cuanto más energía y más rápido nos llega, más sensación nos produce. Si tocáramos un mismo objeto y en la primer ocasión la sensación de caliente fuera mayor que en la segunda, diríamos que en la primera vez el objeto tenía más temperatura. Eso se debe a que el calor pasa más rápidamente a nuestros dedos en la primera que en la segunda ocasión. La sensación de frío se produce cuando el objeto tocado está a menos temperatura que nuestros dedos, por lo que en ese caso somos nosotros quienes perdemos calor.
Una observación interesante que podemos realizar es que si a dos objetos que tienen diferente temperatura los ponemos en contacto, después de un tiempo la temperatura de ambos será la misma: el objeto más caliente habrá transferido parte de su energía al más frío, enfriándose y calentando al otro.
Una segunda observación general que podemos hacer es que la temperatura afecta de distinto modo a los cuerpos: cuando aumentan su temperatura la mayoría se dilatan (por ejemplo los cables de alta tensión, en verano cuelgan mucho más entre las torres, porque son más largos que en invierno); otros aumentan su presión (la presión del vapor de agua que hay dentro de una olla a presión aumenta con el aumento de temperatura). A través de estas modificaciones se pueden desarrollar métodos científicos para determinar la temperatura en forma objetiva. El ejemplo más común lo tenemos con el termómetro de mercurio.
El volumen del mercurio (que es un metal líquido a temperatura ambiente) aumenta a medida que aumenta la temperatura. Usaremos esta propiedad para definir como primera aproximación una escala de temperaturas. Construimos para ello un termómetro, consistente en un tubo de vidrio cerrado en un extremo y con un bulbo en el otro, con mercurio en su interior.
Si sumergimos el termómetro en agua muy pura que se está congelando y observamos el nivel del mercurio después de un rato, diremos que ese nivel corresponde a una temperatura de cero grados. Posteriormente, y en la costa del mar, tomamos agua muy pura y la calentamos hasta que empieza a hervir. Ponemos allí el termómetro y observamos el nuevo nivel del mercurio, que ahora será mucho más alto, y lo marcamos diciendo que ese nivel corresponde a una temperatura de 100 grados. Posteriormente dividimos la distancia entre estas dos marcas en 100 intervalos iguales. Cada una de estos intervalos corresponderá a un grado. Con este procedimiento habremos definido la escala Celsius de temperaturas (o escala de grados centígrados). De ahora en más, diremos que la temperatura es lo que marca el termómetro.
Si ponemos este termómetro en contacto con nuestro cuerpo, veremos que el nivel del mercurio se va modificando hasta que después de un rato se estabiliza en aproximadamente 36. Decimos entonces que la temperatura de nuestro cuerpo es 36° C (que es la forma de abreviar 36 grados Celsius). Si al ponerlo en contacto con algún objeto muy frío (por ejemplo el aire nocturno del pueblo de Maquinchao en invierno) observáramos que el nivel del mercurio está más abajo que la marca de 0° C, diremos que la temperatura está "bajo cero". Para poder medir también estas temperaturas, marcamos rayas por debajo de ese nivel, usando la misma distancia que para las rayas que marcamos anteriormente sobre el mismo. Estas nuevas posiciones corresponderán a -1° C, -2° C, etc. Con nuestro termómetro podríamos así medir temperaturas que llegan a los -38° C, ya que por debajo de esa temperatura el mercurio se hace sólido, y su comportamiento no es el mismo que siendo líquido. Para temperaturas menores deberemos usar algún otro método.
Algo similar ocurre para temperaturas mayores a 100° C, basta prolongar las marcas más allá. En este caso podríamos medir temperaturas de hasta 356° C, ya que después de ese valor el mercurio se transforma en gas. Los científicos se las han ingeniado para llegar a medir temperaturas que van desde 273 grados bajo cero, hasta millones de grados sobre cero, combinando para ello diferentes métodos.
En forma rigurosa los científicos definen la temperatura como un valor que es proporcional a la presión de un termómetro de gas de hidrógeno a volumen constante. (Se hace más o menos lo mismo que con el caso del termómetro de mercurio, sólo que en este caso en lugar de usar como referencia el nivel del mercurio se usa la presión que ejerce el hidrógeno sobre el recipiente).
En el campo científico y técnico, el calor no es la sensación a la que nos referimos cuando usamos esta palabra en el uso cotidiano, sino que es la energía térmica que pasa de un cuerpo a otro. Este pasaje se realiza a través de tres mecanismos: conducción, convección o radiación.
a) Conducción del calor: Cuando dos cuerpos se ponen en contacto el calor fluye desde el que tiene más temperatura al que tiene menos. Por ejemplo cuando nos lavamos las manos con agua caliente, el calor fluye hacia ellas desde el agua, por conducción. Si metemos nuestras manos en un balde de agua fía, el calor fluirá desde ellas al agua, por conducción. Hay que notar que no hay nada material que pase de nuestras manos al agua. Sólo que los átomos y moléculas que la componen se moverán más lentamente al transferirle a las moléculas de agua parte de su movimiento después de chocar con ellas. Algunos materiales conducen muy bien el calor (por ejemplo el hierro), son los conductores. Otros materiales lo conducen mal, son los aislantes (por ejemplo el telgopor).
b) Convección: A veces el calor se transporta de un cuerpo a otro a través de un fluido, es decir un líquido o gas, que hace de intermediario: el fluido se calienta en el cuerpo más caliente y calienta a su vez al más frío. El fluido transporta al calor de un lugar a otro, pero el fluido no es el calor. Un ejemplo de esto es el circuito de agua que refrigera a los motores. El motor está a alta temperatura, en contacto con agua a la que calienta. Esta agua circula para ponerse en contacto con el aire en el radiador y se enfría calentando el aire, después de lo cual vuelve por más calor del motor.
c)Radiación: Todos los cuerpos emiten radiaciones electromagnéticas, tanto más cuanto mayores sean sus temperaturas. También reciben radiaciones provenientes de otros cuerpos. La radiación electromagnética que se emite es energía que se pierde, que puede ser compensada o no con radiación que se recibe de otros cuerpos. A diferencia de la convección, no se necesita que haya un medio material que transporte el calor. Un ejemplo de este mecanismo lo constituye el calor del sol, que nos llega incluso a través del espacio sideral (vacío). Otro ejemplo más próximo nos lo dan las brasas con las que cocinamos nuestro asado del domingo.
En nuestra vida cotidiana casi siempre asociamos "calentar" con aumentar la temperatura. En el mundo científico calentar sólo se refiere a transferir calor.
¿Qué le pasa a los cuerpos cuando reciben calor?
La respuesta a esta pregunta es muy amplia, porque mucho va a depender del caso.
En algunos casos, los cuerpos aumentan su temperatura (por ejemplo cuando calentamos el café); en otros casos la temperatura no cambia pero cambia alguna otra característica (por ejemplo para derretir un cubito de hielo que está a 0° C es necesario entregarle calor, pero su temperatura seguirá siendo 0° C hasta que todo el cubito se transforme en agua, a partir de donde si le seguimos entregando calor la temperatura aumentará); en otros casos el calor posibilitará reacciones químicas (por ejemplo cuando cocinamos nuestra comida, si bien al comienzo la temperatura aumenta, después el calor de la hornalla se usa para transformar los materiales en nuevos compuestos).
martes, 20 de mayo de 2008
Radioactividad : Núcleos estables y núcleos inestables
Un elemento está caracterizado por su número atómico (cantidad de protones del núcleo del átomo). El comportamiento químico de un átomo está asociado al número atómico. En la tabla periódica se pueden encontrar todos los elementos identificados hasta el presente, que entre naturales y artificiales superan ya los 110.
Los núcleos de los átomos de un mismo elemento químico
pueden ser diferentes entre sí, ello se debe a que pueden tener distinta
cantidad de neutrones. Para definir completamente de qué núcleo se trata, deberemos entonces decir cuántos protones y cuántos neutrones tiene.
Como la masa
del átomo es prácticamente la de su núcleo, y como los protones y los
neutrones tienen aproximadamente la misma masa, a la cantidad de
protones y neutrones del núcleo se la llama número de masa. Los átomos
que tienen un mismo número atómico, pero distintos números de masa se
llaman isótopos
(este nombre proviene de los términos "iso" y "topos" en griego
antiguo, que significan "igual" y "lugar" respectivamente). Pero, ¿de
qué "lugar" estamos hablando cuando decimos "isótopos"? Lo que se quiere
decir es que todos los isótopos de un mismo elemento se deben colocar
en el mismo lugar de la tabla periódica. Hay elementos que tienen hasta
20 ó 30 isótopos diferentes.
A cada uno de esto núcleos diferentes los llamamos
"nucleidos". Nuevamente, todos los nucleidos con el mismo número atómico
son los isótopos de un único elemento. La cantidad total de nucleidos
identificados hasta el presente es muy grande, próxima a los 2000.
¿Cómo ordenar tanto lío?
Para sistematizar la información sobre esta cantidad tan apreciable, se ha diseñado una carta o tabla de nucleidos en la cual se los va ubicando en casilleros:
en distintas filas de acuerdo a la cantidad de protones y 
en distintas columnas de acuerdo a la cantidad de neutrones. Así encontraremos que en la fila 8 están los nucleidos que tienen 8 protones, es decir, encontraremos a todos los isótopos del oxígeno. De la misma forma, en la fila 92 estarán todos los isótopos del uranio.
Dentro de cada casillero de la tabla de nucleidos se incluye normalmente información sobre el nucleido en particular, de utilidad para los científicos nucleares. Una información relevante es si el nucleido en cuestión es estable o inestable. Para ello, además de datos numéricos, es común dar a cada casillero un color particular. En nuestra carta de nucleidos hemos pintado de negro los casilleros de los nucleidos estables, mientras que los inestables tienen otro color.
¿Qué cosas nos llaman la atención en la carta de nucleidos?
Lo
primero que nos asombra es ver que los casilleros negros son muy pocos,
hay muchísimos más nucleidos inestables que estables. Sin embargo es
mucho más fácil encontrar nucleidos estables que con nucleidos
inestables, ya que aquellos tienen una vida "eterna" mientras que los
segundos se van transformando en otros nucleidos.
En
la carta de los nucleidos, la curva que forman los casilleros negros es
llamada "línea de estabilidad", como si se pudiera trazar. A la derecha
de la línea de estabilidad se ubican los isótopos radiactivos
que tienen más neutrones que los isótopos estables (color celeste). A
la izquierda se ubican los isótopos radiactivos que tienen menos
neutrones que los estables (color rosa). Los isótopos que están fuera de la línea de estabilidad, emiten radiaciones con carga eléctrica, dando como resultado otro nucleido más cercano a la línea de estabilidad. En la zona celeste se emiten partículas negativas, normalmente electrones, que constituyen la radiación beta. Se dice que el nucleido ha tenido entonces un "decaimiento beta". La pérdida de una carga negativa en el núcleo puede interpretarse como que un neutrón se transformó en un protón, por lo que el nuevo nucleido está una fila más arriba y una columna más a la izquierda que el nucleido original, acercándose a los casilleros negros.
En la zona rosa en cambio, las partículas emitidas son positivas (positrones). Aquí sucede a la inversa: en el "decaimiento beta más", todo pasa como si un protón perdiera su carga y se transformara en un neutrón, por lo que el nucleido hijo se encuentra una fila más abajo y una columna más a la derecha que el original, también acercándose a los casilleros negros.
En líneas generales se comprueba que los nucleidos que están más alejados de la línea de estabilidad son los más inestables. Esto significa que muy rápidamente desde que son creados (ya sea directamente o bien como consecuencia de algún decaimiento) emiten alguna radiación, mientras que los cercanos a los casilleros negros tardan más en hacerlo.
Además de la emisión beta, en el caso de los nucleidos muy pesados es común la emisión de partículas alfa. Casi siempre el decaimiento de un nucleido mediante la emisión de una partícula cargada (alfa, beta), es acompañada además por la emisión de radiación gamma.
lunes, 12 de mayo de 2008
INGENIERIA NUCLEAR
La libre enciclopedia redacta que la ingeniería es el conjunto de conocimientos y técnicas científicas aplicadas a la invención, perfeccionamiento y utilización de técnicas para la resolución de problemas que afectan directamente a los seres humanos en su actividad cotidiana.
-Ingeniería: de ingeniero, data desde 1325 del idioma inglés: engine’er que opera un engine, refiriéndose inicialmente a un constructor de máquinas.
-Nuclear: del núcleo o relativo a él. El núcleo atómico es la parte central de un átomo, tiene carga positiva, y concentra más del 99.99% de la masa total del átomo.
Aplicamos los principios de la química, física nuclear, la interacción entre radiación y materia, incluye el diseño, análisis, desarrollo, pruebas, operación y mantenimiento de los sistemas y componentes de fisión nuclear, específicamente reactores nucleares, plantas de producción de energía eléctrica a través de transformación de energía nuclear y obtenemos la Ingeniera Nuclear : “que construye maquinas nucleares” tales como las bombas nucleares que se encuentran entre las armas con mayor poder de destrucción, por lo que comúnmente se les incluye dentro de la clasificación NBC (nuclear, biological, chemical) o ABQ en español (Atómico, Biológico, químico).
Su radio de acción alcanza decenas o centenares de kilómetros a partir del punto de detonación. Aunado a ello, las armas nucleares producen daños asociados como la contaminación radiactiva y el invierno nuclear.
Más adelante los inicios, historia y práctica en la actualidad de La Ingeniera Nuclear.
Historia de la Ingeniera Nuclear
La física nuclear se remonta a 1896 desde el descubrimiento de la radiación del uranio por el físico francés Henri Bequerel.
La Ingeniería nuclear comenzó con las primeras manifestaciones importantes de la utilización de tal energía basado en el desarrollo de armas nucleares y reactores nucleares. A pesar de las consecuencias una vez cumplido el objetivo del Proyecto Manhattan, se consideró como una obra de ingeniería monumental.
El Proyecto Manhattan fue el nombre en clave de un proyecto científico llevado a cabo durante la Segunda Guerra Mundial por los Estados Unidos con ayuda parcial del Reino Unido y Canadá. El objetivo final del proyecto era el desarrollo de la primera bomba atómica antes de que la Alemania nazi la consiguiera.
Los ingenieros para entonces tuvieron que aprender acerca de una serie de temas relacionados con lo nuclear, que van desde la teoría del reactor y de control del reactor a la radiactividad y el comportamiento del material bajo irradiación, fueron educados para ser científicos nucleares y físicos. Empezaron la enseñanza al principio de manera clandestina a través de conversaciones personales y más tarde a través de seminarios y clases.
A fines de 1940, los usos pacíficos de la energía potencialmente nuclear se hicieron evidente, permitiendo así la creación de dos escuelas de la tecnología uno en Tennessee otro en el Argonne National Laborator. Este último en su primer año recibió 35 participantes de América de distintas universidades y agencias de gobierno.
Practica
La ingeniería nuclear es la más joven de las profesiones de ingeniería logrando sus aplicaciones tecnológicas en los últimos cincuenta años. Ingeniería nuclear y ciencias radiológicas se refieren a los usos tecnológicos de los materiales radiactivos. Estas aplicaciones incluyen:
• La extracción de energía útil a partir del núcleo del átomo,
• La fabricación y el manejo seguro de un increíble número de isótopos radiactivos que se utilizan en la industria y en los procedimientos de diagnóstico hospitalario muchos,
• La modificación de las propiedades del material, a efectos prácticos, y
• El desarrollo de nuevos instrumentos y escáneres para detectar la radiación y la imagen.
Algunas universidades relatan que un egresado de Ingeniería Nuclear es capaz de hacer cualquier cosa.
Ingeniería Nuclear y ciencias radiológicas son diversos campos y llevan a diferentes trayectorias profesionales. Tales como:
• Industria Energética
• Medicina Nuclear
• Física de la Salud, y Seguridad Radiológica
• Investigación de Materiales y Diseño y Desarrollo
• Detección y medición de radiación
• Fusión Termonuclear
La energía nuclear es la segunda fuente de energía más grande a parte del carbón, pero las preocupaciones sobre sus riesgos y el daño ambiental causado por los residuos radiactivos han llevado a un alto completo en su expansión.
Aplicamos los principios de la química, física nuclear, la interacción entre radiación y materia, incluye el diseño, análisis, desarrollo, pruebas, operación y mantenimiento de los sistemas y componentes de fisión nuclear, específicamente reactores nucleares, plantas de producción de energía eléctrica a través de transformación de energía nuclear y obtenemos la Ingeniera Nuclear : “que construye maquinas nucleares” tales como las bombas nucleares que se encuentran entre las armas con mayor poder de destrucción, por lo que comúnmente se les incluye dentro de la clasificación NBC (nuclear, biological, chemical) o ABQ en español (Atómico, Biológico, químico).Su radio de acción alcanza decenas o centenares de kilómetros a partir del punto de detonación. Aunado a ello, las armas nucleares producen daños asociados como la contaminación radiactiva y el invierno nuclear.
Más adelante los inicios, historia y práctica en la actualidad de La Ingeniera Nuclear.
Historia de la Ingeniera Nuclear
La física nuclear se remonta a 1896 desde el descubrimiento de la radiación del uranio por el físico francés Henri Bequerel.
La Ingeniería nuclear comenzó con las primeras manifestaciones importantes de la utilización de tal energía basado en el desarrollo de armas nucleares y reactores nucleares. A pesar de las consecuencias una vez cumplido el objetivo del Proyecto Manhattan, se consideró como una obra de ingeniería monumental.
El Proyecto Manhattan fue el nombre en clave de un proyecto científico llevado a cabo durante la Segunda Guerra Mundial por los Estados Unidos con ayuda parcial del Reino Unido y Canadá. El objetivo final del proyecto era el desarrollo de la primera bomba atómica antes de que la Alemania nazi la consiguiera.
Los ingenieros para entonces tuvieron que aprender acerca de una serie de temas relacionados con lo nuclear, que van desde la teoría del reactor y de control del reactor a la radiactividad y el comportamiento del material bajo irradiación, fueron educados para ser científicos nucleares y físicos. Empezaron la enseñanza al principio de manera clandestina a través de conversaciones personales y más tarde a través de seminarios y clases.
A fines de 1940, los usos pacíficos de la energía potencialmente nuclear se hicieron evidente, permitiendo así la creación de dos escuelas de la tecnología uno en Tennessee otro en el Argonne National Laborator. Este último en su primer año recibió 35 participantes de América de distintas universidades y agencias de gobierno.
Practica
La ingeniería nuclear es la más joven de las profesiones de ingeniería logrando sus aplicaciones tecnológicas en los últimos cincuenta años. Ingeniería nuclear y ciencias radiológicas se refieren a los usos tecnológicos de los materiales radiactivos. Estas aplicaciones incluyen:
• La extracción de energía útil a partir del núcleo del átomo,
• La fabricación y el manejo seguro de un increíble número de isótopos radiactivos que se utilizan en la industria y en los procedimientos de diagnóstico hospitalario muchos,
• La modificación de las propiedades del material, a efectos prácticos, y
• El desarrollo de nuevos instrumentos y escáneres para detectar la radiación y la imagen.
Algunas universidades relatan que un egresado de Ingeniería Nuclear es capaz de hacer cualquier cosa.
Ingeniería Nuclear y ciencias radiológicas son diversos campos y llevan a diferentes trayectorias profesionales. Tales como:
• Industria Energética
• Medicina Nuclear
• Física de la Salud, y Seguridad Radiológica
• Investigación de Materiales y Diseño y Desarrollo
• Detección y medición de radiación
• Fusión Termonuclear
La energía nuclear es la segunda fuente de energía más grande a parte del carbón, pero las preocupaciones sobre sus riesgos y el daño ambiental causado por los residuos radiactivos han llevado a un alto completo en su expansión.
