Alexander Volta, quien dio vida a la energía eléctrica

 

Alexander Volta, quien  dio vida a la energía eléctrica

 

 El 26 de Junio próximo pasado se cumplieron doscientos veinticuatro años de la carta que Volta le envía a  sir Joseph Banks, presidente de la Royal Society de Londres fuera leída para anunciarle su invento/descubrimiento.

 

A partir de ese momento se inicia una verdadera revolución mundial, hasta nuestros días, en lo referente a investigación, tecnología, industrialización y sociedad.

Hasta ese momento solo se conocían las experiencias de Benjamín Franklin y la electricidad estática. Volta descubre la corriente eléctrica fluida de manera constante.

Alexander Volta nace 18 de febrero de 1745, en Como (Italia). Su  familia  quería que  realizara una carrera jurídica, por ello, su educación básica y media fueron de humanidades. No obstante, al llegar a la enseñanza superior, optó por lo que más le interesaba, una formación científica en física y química.

En 1774, comenzó a trabajar como profesor de física en la Escuela Real de su ciudad natal. Un año después, Volta realizó su primer invento, el electróforo perpetuo, un dispositivo que permitía producir corriente eléctrica continua mediante tres discos metálicos separados por un conductor húmedo, pero unidos con un circuito exterior. Éste, una vez que se encuentra cargado, puede transferir electricidad a otros objetos y generar electricidad estática. Entre 1776 y 1778, se dedicó a la química, descubriendo y aislando el gas de metano. En 1779, fue nombrado profesor titular de la cátedra de física experimental en la Universidad de Pavía (Italia).

 En 1794, Volta basándose en la idea de su amigo Luigi Galvani (a quien se debe los principios de la galvanoplastia, que es la deposición de metales mediante electricidad, también llamada electrodeposición), en que dos metales distintos en contacto con el músculo de una rana, originaba una contracción del mismo y que debía ser a la aparición de una corriente eléctrica, también empezó a hacer sus propios experimentos llegando a la conclusión de que el tejido muscular animal no era necesario para producir corriente eléctrica. No obstante, surgieron dos variantes respecto a este tema, los partidarios de la electricidad animal y los defensores de la electricidad metálica, lo que generó una fuerte controversia que se resolvió cuando Volta logró construir su primera pila eléctrica el 20 de marzo de 1800, demostrando su hipótesis.

 

La pila de Volta

Fue el primer dispositivo capaz de producir una corriente eléctrica constante y continua, sentando así las bases para el estudio y desarrollo de la electricidad.

En referencia a la experiencia de Galvani, Volta se dio cuenta de que el músculo  estaba  respondiendo a un shock eléctrico. Lo realmente importante era que dos metales distintos habían entrado en contacto por un extremo, mientras que por el otro estaban separados por una solución conductora (el fluido débilmente electrolítico de la pata de la rana). El tejido animal no era necesario en absoluto.

En 1799,  fabricó la primera celda electrolítica simple, sumergiendo varillas de cobre y cinc en salmuera y uniéndolas. Por el circuito que las vinculaba circulaba una corriente eléctrica, más grande y de duración mucho mayor que ninguna conocida hasta entonces. Podían obtenerse mayores presiones eléctricas (voltajes) conectando en serie las células electrolíticas. Esta idea condujo a la pila voltaica (Pila de Volta) que se componía de discos de cobre y cinc, formando un par, separados de otro par por discos de franela embebidos en salmuera o ácido.

 

La pila de Volta también tuvo un impacto en el mundo de la medicina. Volta envió su invento al científico británico Sir Humphry Davy, quien utilizó la corriente eléctrica generada por la pila para realizar experimentos con diferentes sustancias químicas. Estos experimentos llevaron al descubrimiento de nuevos elementos químicos, como el sodio y el potasio, y sentaron las bases para el estudio de la electroquímica.

 También dio lugar a que otros investigadores dieran lugar a otro tipo de baterías, como por ejemplo: El químico británico John Frederic Daniell buscó una manera de eliminar el problema de las burbujas de hidrógeno que aparecen en la pila voltaica. William Robert Grove hace una modificación de la pila Daniell. Consistía en un ánodo de zinc sumergido en ácido sulfúrico y un cátodo de platino sumergido en ácido nítrico. Gaston Planté inventó la batería de plomo-ácido, la primera batería que podía recargarse haciendo pasar una corriente en sentido inverso a través de ella.

Curiosidades: un asteroide, un mineral (Voltaíta), la unidad del Sistema Internacional (el voltio)  de la diferencia de potencial eléctrico (popularmente se conoce como voltaje) y hasta un coche de Toyota llevan su nombre en honor de este científico que hizo una contribución clave a la ciencia y la humanidad.

 

Fundamentalmente, Volta, fue un hito en la ciencia de  la época creando los cimientos que dio lugar a que diferentes mentes inquietas fueran  construyendo la inmensa pared de la electrotecnia. Periodo de construcción que se llevó adelante a lo largo del siglo XIX.  

 

Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                                               2024.-

 

 

 

 

 

Pirofusible, elemento de seguridad clave de los vehículos eléctricos

 

Pirofusible (Pyrofuse) elemento de seguridad clave de los vehículos eléctricos

 La seguridad de los vehículos eléctricos en condiciones anormales se garantiza con la ayuda de muchos sistemas. Uno de los dispositivos más utilizados para proteger los vehículos eléctricos contra incendios y cortocircuitos es el llamado: pirofusible.

 ¿Qué es el pirofusible en los vehículos eléctricos?

Pyrosfuse es un fusible explosivo de acción rápida que se utiliza para desconectar de forma definitiva la batería de alto voltaje del circuito durante accidentes graves o detección de algún tipo de anomalía  en el circuito eléctrico de potencia del vehículo.

Estos interruptores de seguridad pirotécnicos (PSS) son activados por el dispositivo de control de la bolsa de aire (AirBag) o BMS y abren el circuito de forma segura y confiable antes de que pueda ocurrir un cortocircuito debido a la deformación del vehículo. Los sistemas de desconexión PSS accionados por pirotecnia emplean iniciadores de airbag. El controlador comprueba periódicamente el funcionamiento de todo el circuito de iniciación, incluida la línea y el iniciador. La desconexión se produce sin el uso de ninguna otra ayuda externa después del pulso inicial.

Todos los fabricantes de vehículos priorizan los problemas de seguridad y, por ello, en los  vehículos  se instalan numerosos sensores, fusibles e interruptores para garantizar una protección óptima del automóvil y de sus pasajeros.

 

Importancia del pirofusible en vehículos eléctricos

DEKRA, una empresa europea de inspección de vehículos, realizó un estudio sobre el impacto de una deformación significativa de la carrocería de un vehículo después de un accidente. Su análisis reveló que casi el 90% de las colisiones en carretera a velocidades superiores a 80 km/h provocan incendios posteriores. Esto se atribuye principalmente a la deformación extrema que provoca un fallo eléctrico en el conductor de mayor diámetro, es decir, el cable que conecta la batería al motor/generador.

 Normalmente, este conductor no está protegido adecuadamente dentro de los mazos de cables. En caso de un siniestro, estos cables expuestos o dañados pueden presentar riesgos de cortocircuito tanto para los pasajeros como para los rescatistas. Los cortocircuitos pueden causar ignición directa y las chispas o arcos resultantes pueden generar incendios latentes debido al intenso calor producido.

Sin embargo, la principal fuente de ignición en el vehículo es la propia batería, ya que su energía eléctrica almacenada contribuye significativamente a convertirse en el principal factor de ignición. Por lo tanto, la investigación de DEKRA enfatiza la importancia de abordar estos problemas para mitigar los riesgos asociados con los incendios posteriores a accidentes y los peligros potenciales que plantean los componentes calientes del motor y la energía eléctrica almacenada en la batería.

 

¿Para qué sirve el pirofusible en los vehículos eléctricos?

Estos se utilizan habitualmente como parte del sistema de protección eléctrica. Un pirofusible es un fusible que utiliza elementos pirotécnicos para desconectar el circuito eléctrico en caso de falla o condición de sobrecorriente. Está diseñado para interrumpir de forma rápida y segura el flujo de corriente para proteger los componentes eléctricos del vehículo y evitar posibles peligros como incendio o daños al sistema de batería.

Los pirofusibles se emplean normalmente en sistemas de alto voltaje de vehículos eléctricos, incluido el paquete de baterías, el controlador del motor u otros componentes críticos. En caso de una falla eléctrica, como un cortocircuito o una corriente excesiva, el pirofusible se activa, generalmente mediante una señal eléctrica, que activa el elemento pirotécnico para interrumpir rápidamente el circuito.

 

 

¿Cómo funciona el pirofusible?

El controlador comprueba periódicamente el funcionamiento de todo el circuito de iniciación, incluida la línea y el iniciador. La desconexión se produce sin el uso de ninguna otra ayuda externa después del pulso inicial. La pirotecnia acelera el pistón de separación activándolo desde la ECU del airbag o del sistema de gestión de la batería BMS. La barra colectora se corta en menos de 0,1 milisegundos, mientras que las conexiones eléctricas se separan en menos de 0,20 milisegundos. El pistón de plástico separa los extremos de la barra colectora, evitando un efecto de arco eléctrico y evitando daños adicionales a los componentes eléctricos.

 

 Ventajas del uso de pirofusible

 #1 Protección contra sobrecalentamiento

La principal ventaja del pirofusible es su capacidad para proteger contra el sobrecalentamiento. Cuando la temperatura supera un umbral específico, el pirofusible se activa y corta la corriente eléctrica. Esto ayuda a evitar daños al dispositivo o posibles riesgos de incendio causados ​​por el calor excesivo.

 #2 Respuesta Rápida

Pyrofuse tiene un tiempo de respuesta rápido, lo que significa que reacciona rápidamente a los cambios de temperatura. Esto garantiza una acción rápida para desconectar la alimentación cuando se produce un sobrecalentamiento, minimizando el riesgo de daños o lesiones.

 #3 Operación confiable

Pyrofuse ofrece un funcionamiento confiable y consistente, proporcionando un mecanismo de seguridad confiable. Está diseñado para responder consistentemente a los cambios de temperatura y brindar protección durante múltiples ciclos de calentamiento.

 #4 Bajo mantenimiento

Una vez que un pirofusible se dispara debido a un sobrecalentamiento, generalmente es necesario reemplazarlo. Sin embargo, estos dispositivos son relativamente económicos y fáciles de reemplazar y requieren un mantenimiento mínimo.

 #5 Diseño compacto

Los pirofusibles son compactos y se pueden integrar en varios dispositivos sin agregar volumen ni complejidad significativa. Su pequeño tamaño permite una instalación flexible y compatibilidad con diferentes aplicaciones.

 #6 Rentable

Los pirofusibles son dispositivos de seguridad rentables en comparación con otros mecanismos de protección complejos. Ofrecen una solución sencilla y eficiente para evitar el sobrecalentamiento, reduciendo el riesgo de daños a los equipos eléctricos y peligros potenciales.

 

Ejemplo de datos de un pirofusible:

 

Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                                              2024.-

 

 

 

  "No estamos ni cerca del final de lo buena que puede llegar a ser esta tecnología".

Baquelita, la primera sustancia plástica sintética

 

Baquelita, la primera sustancia plástica sintética

 

Si hoy disfrutamos de numerosas comodidades es, en gran medida, gracias a una historia que comenzó en 1907 con la invención del primer plástico sintético: la baquelita. Hoy la asociamos con aquellos viejos teléfonos negros que se utilizaban en el pasado. Y sin embargo, llegó a ser tan omnipresente que incluso su inventor se quedó corto al describirla como “el material de mil usos”.

 

En el siglo XIX, la expansión de la industrialización pedía nuevos materiales moldeables que permitieran la fabricación de todo tipo de artículos. Los químicos ya conocían los polímeros, compuestos formados por cadenas de unidades repetidas (monómeros) que se prestaban a este tipo de manipulación. En 1870 el estadounidense John Wesley Hyatt modificó químicamente la celulosa, un polímero presente en las plantas, para producir el celuloide, el primer termoplástico. El celuloide es fácilmente moldeable y conformable, y fue utilizado por primera vez ampliamente como sustituto del marfil. El principal uso fue en las industrias del cine y la fotografía, que utilizaron únicamente películas de celuloide antes de que las películas de acetato fueran introducidas en la década de 1950. El celuloide es altamente inflamable, difícil y costoso de producir y ya no se utiliza ampliamente, aunque sus usos más comunes hoy en día están en la fabricación de las pelotas de tenis de mesa, en instrumentos musicales y púas de guitarra.

 Una aplicación especialmente crítica requería materiales más novedosos. En el siglo XIX los cables eléctricos se aislaban utilizando goma laca (shellac), una resina natural segregada por la cochinilla laca (Kerria lacca), un pequeño insecto rojo que habita en el sudeste de Asia. La goma laca se empleaba para la fabricación de otros objetos como los discos de gramófono de 78 revoluciones por minuto. Pero era previsible que un material obtenido de una fuente tan limitada e inaccesible terminara escaseando, y a comienzos del siglo XX surgió la necesidad de buscar una alternativa.

 A partir de ahí, varios científicos habían observado que la mezcla de las sustancias orgánicas fenol y formaldehído producía un material duro y aparentemente inservible que arruinaba los recipientes de laboratorio. Pero algunos de ellos vieron un futuro prometedor para aquellas resinas fenólicas, los primeros plásticos sintéticos.

 

El primero que dio con la fórmula idónea fue el belga radicado en Nueva York Leo Baekeland (1863 – 1944), con un producto que puede moldearse a medida que endurece al solidificarse. No conduce la electricidad, es resistente al agua y los solventes, pero fácilmente mecanizable. El alto grado de entrecruzamiento de la estructura molecular de la baquelita le confiere la propiedad de ser un plástico termoestable una vez que se enfría no puede volver a ablandarse. Esto lo diferencia de los polímeros termoplásticos, que pueden fundirse y moldearse varias veces, debido a que las cadenas pueden ser lineales o ramificadas pero no presentan entrecruzamiento, y por ello la baquelita se clasifica como termofijo (una vez moldeados no pueden ya modificar su forma lo cual impide un nuevo procesamiento, pero sí pueden utilizarse para otras aplicaciones, luego de ser molidos)

En 1907 solicitó la patente para su nuevo compuesto, un polioxibencilmetilenglicolanhidrido al que denominó Bakelite.

 

Usos en la industria eléctrica

Su aplicación como aislante eléctrico fue inmediata, pero pronto sus usos comenzaron a proliferar. Específicamente, su resistencia térmica y eléctrica, combinada con su capacidad para adoptar diversas formas, la han posicionado como un material relevante en la industria eléctrica y electrónica. Por ejemplo, se emplea en la producción de interruptores, conectores, aislantes y componentes para radios y teléfonos. La baquelita también es utilizada en la manufactura de controles y perillas para electrodomésticos y equipos de audio.

 

Propiedades

 

 Trazado de un camino de investigación

Además, el invento de Baekeland abrió el camino a una nueva industria de plásticos sintéticos con innumerables aplicaciones. La baquelita fue un paso importante para el desarrollo de la industria de los plásticos y para la penetración de estos en la vida cotidiana de las personas. La baquelita tenía sus evidentes limitaciones: era resistente, pero frágil. La dureza y la falta de flexibilidad que la hacían idónea para ciertos usos eran un inconveniente para otros. No se podían fabricar embalajes o tejidos, ni nada transparente u objetos ligeros. Fue por ello que las compañías petroquímicas se lanzaron a la investigación de nuevos plásticos derivados a partir de los subproductos del procesamiento de los combustibles fósiles. Así comenzaron a surgir compuestos más versátiles como el polietileno o el policloruro de vinilo (PVC), que reemplazaron a la baquelita en muchas de sus aplicaciones.

 

 

Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                                    2024.-

 

 

Interesante caso: ¿Cuál es el riesgo real de los vehículos eléctricos en los departamentos?

 

Interesante caso: ¿Cuál es el riesgo real de los vehículos eléctricos en los departamentos?

 

Por: Ross De Rango (Jefe de Energía e Infraestructura del Consejo de Vehículos Eléctricos, Melbourne)

 

Jennifer Hewett, del Australian Financial Review, escribió esta semana un artículo sobre vehículos eléctricos y seguridad contra incendios, identificando un caso en el que la decisión de una aseguradora de oponerse a la carga de vehículos eléctricos en un edificio de Queensland está causando perturbaciones a los residentes.

 El director ejecutivo del Consejo de Seguros de Australia, una organización que suele estar a la vanguardia en lo que respecta a actuar para enfrentar el cambio climático, hizo varias declaraciones para el artículo que merecen una mirada más cercana y una respuesta de nuestra parte en el EVC.

 Dijo: “Si hoy en día construyes un bloque de apartamentos o una casa desde cero, aplicas diseños de seguridad muy diferentes en torno a la carga de tu vehículo eléctrico”.

 Las normas que regulan la instalación de equipos de carga de vehículos eléctricos son las mismas, independientemente de si son nuevos o antiguos. Los electricistas que instalan equipos eléctricos (incluidos cargadores de vehículos eléctricos) en edificios antiguos suelen actualizar los equipos eléctricos anteriores, de acuerdo con normativas bien establecidas.

 Y no hay pruebas que relacionen la carga de los coches eléctricos registrados en la carretera con un mayor riesgo... Los patinetes eléctricos y las bicicletas eléctricas son otra cosa, porque no están tan regulados como los coches.

   "En los bloques de apartamentos más antiguos, muchos aparcamientos se encuentran debajo de servicios como el gas, por lo que hay que tener mucho cuidado en dónde se realizará la carga".

 No hay ninguna razón basada en evidencia para abstenerse de colocar equipos de carga de vehículos eléctricos debajo de las líneas de gas en los estacionamientos, porque la evidencia no muestra que cargar automóviles aumente el riesgo.

 Si un incendio de coche en un lugar determinado es un riesgo inaceptable, la solución es evitar que los coches se estacionen allí, porque a veces los coches se queman, independientemente de cuál sea su fuente de energía.

 El diseño de hospitales, por ejemplo, puede incluir no colocar aparcamientos debajo de zonas que no puedan evacuarse fácilmente.

  "Los bomberos necesitan un buen acceso para poder apagar este tipo de incendios y, a menudo, no es posible llevar un camión de bomberos hasta allí".

 Esto se aplica igualmente a los incendios de vehículos de gasolina y diésel, que ocurren entre 10 y 20 veces más frecuentemente que los de vehículos eléctricos.

  “Necesitamos centrarnos más cuidadosamente en dónde se realiza la carga de vehículos eléctricos. Probablemente se necesitarán muchas mejoras de seguridad”.

 Estamos de acuerdo con la primera parte: si no hacemos que la carga de vehículos eléctricos esté disponible donde la gente la desee, la transición a los vehículos eléctricos se ralentizará. La segunda parte no está respaldada por pruebas.

 No sorprende que el director ejecutivo del Consejo de Seguros de Australia esté asumiendo estos cargos. Si se crea la percepción de que estacionar o cargar vehículos eléctricos en edificios genera un mayor riesgo, eso llevará a que las aseguradoras aumenten las primas cuando sus clientes cambien a vehículos eléctricos... Y si el riesgo no es realmente mayor, entonces el aumento de las primas será una ganancia para las aseguradoras.

 Afortunadamente, existe un camino fácil para superar este desafío para la mayoría de los edificios. Si representa a una corporación de propietarios que busca apoyar la carga de vehículos eléctricos en su edificio:

  Llame primero a su corredor de seguros y pídale que notifique a su aseguradora actual sobre su intención.

 Si su aseguradora actual busca llevarlo por el camino de costosas modificaciones de seguridad contra incendios o primas significativamente mayores, pídale a su corredor que le busque otras opciones.

 Cuando identifique y cambie a una nueva aseguradora, asegúrese de que su aseguradora actual sepa por qué perdió su negocio.

 Cualquiera que haya comprado un seguro sabe el valor de comparar precios y observar de cerca el precio. Con el tiempo, la competencia del mercado probablemente solucionará esto.

 El otro camino para una Corporación de Propietarios, que hemos visto probado, es intentar impedir que los residentes estacionen vehículos eléctricos en sus edificios.

 Se trata de un enfoque que ralentizará los esfuerzos del sector del transporte por descarbonizar y que mantendrá baja la calidad del aire en nuestros edificios y ciudades durante más tiempo, lo que es perjudicial para nuestra salud.

 Pero, puramente desde la perspectiva de Owners Corporation, este es un camino hacia la reducción del valor de las propiedades en los próximos años, porque uno de cada diez automóviles que se vende en Australia hoy en día es un vehículo eléctrico. Los residentes querrán poder aparcar sus coches eléctricos en las plazas de aparcamiento asignadas y cargarlos allí, tal como lo hacen las personas que viven en casas.

 Se preferirán los edificios que respalden lo que quieren los residentes a los edificios que no lo hagan. Los nuevos edificios de apartamentos en todo el país se están construyendo "preparados para vehículos eléctricos", de acuerdo con el Código Nacional de Construcción, por lo que depende del parque de edificios existente mantenerse al día.

 El riesgo real para las corporaciones de propietarios en edificios de apartamentos existentes debido a la carga de vehículos eléctricos no es el incendio. Es que muy pronto, no apoyar la carga de vehículos eléctricos para los residentes dentro del edificio dañará el valor de las propiedades y las ganancias de los alquileres.