SUSPENSIÓN TEMPORAL DEL DESARROLLO DE LA INTELIGENCIA ARTIFICIAL

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Thu, 18 May 2023 00:00:00 +0200

La carta abierta se inicia con una referencia al informe presentado ya en 2018 por la Federación de Científicos Alemanes, donde se afirmaba que la IA avanzada podría representar un cambio profundo en la historia de la vida en la Tierra, y debería planificarse y gestionarse con el cuidado y los recursos correspondientes. Por desgracia, continúa, este nivel de planificación y gestión no se está produciendo, sino que en los últimos meses los laboratorios de IA se han enzarzado en una carrera fuera de control para desarrollar y desplegar mentes digitales cada vez más poderosas que nadie - ni siquiera sus creadores - pueden entender, predecir o controlar de forma fiable.
Tras una exposición de los peligros de ese desarrollo, afirma que ese mundo no debe dejarse en manos de personas no elegidas adecuadamente: Los sistemas de IA potentes sólo deben desarrollarse cuando estemos seguros de que sus efectos serán positivos y sus riesgos controlables. Y que, en algún momento, puede ser importante obtener una revisión independiente antes de empezar a entrenar futuros sistemas, y para los esfuerzos más avanzados, acordar la limitación del ritmo de crecimiento de la computación utilizada para crear nuevos modelos.
Por todas esas razones, convocan a que todos los centros de IA demoren inmediatamente por al menos 6 meses la formación de sistemas de IA más potentes que el GPT-4. Según los emisores de la carta, esta moratoria debe ser pública y verificable, citándose a los actores clave de la tecnología, pero si estos no reaccionasen positivamente, son los gobiernos quienes deberían dictarla e implantarla.
Como objetivos insisten en que esta parada no necesita ser pasiva, sino dedicada a crear los protocolos de seguridad, hacer a los sistemas más precisos, seguros, interpretables, transparentes, robustos, sinceros y legítimos. Concluyen en que la humanidad puede disfrutar de un futuro próspero con la IA. Tras haber logrado crear potentes sistemas de IA, ahora podemos disfrutar de un "verano de la IA" en el que cosechemos los frutos, diseñemos estos sistemas para el claro beneficio de todos y demos a la sociedad la oportunidad de adaptarse. La sociedad ha puesto también pausa a otras tecnologías con efectos potencialmente catastróficos para la sociedad. Podemos hacerlo aquí. Disfrutemos de un largo verano de la IA, no nos precipitemos sin estar preparados a un otoño.

UN VISTAZO A LA SITUACIÓN MUNDIAL DE LOS COCHES ELÉCTRICOS

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Thu, 18 May 2023 00:00:00 +0200

La previsión es que este mercado siga creciendo en 2023, pues solo en el primer trimestre ya se han vendido 2,3 millones, con lo que no sería difícil alcanzarse unos 14 millones para el total del año. Además de China, los países donde se venden son la Comunidad Europea y los EE.UU., aunque se aprecia un progresivo crecimiento en la India y Pacífico asiático. China y Europa mantendrán su crecimiento y será en los EE.UU. donde probablemente se duplicará.
Esa evolución comenzará a dar resultados en el consumo de combustibles fósiles para la automoción: la demanda de petróleo para el transporte por carretera se prevé alcanzará un máximo probable en 2025, marcando un descenso progresivo que llevará en 2030 a evitar la emisión de 700 millones de toneladas de CO2 en 2030. Tanto por la Comunidad Europea como por los EE.UU. se han adoptado normas de obligado cumplimiento para coches y furgonetas que obligarán al crecimiento del mercado de vehículos eléctricos, que en esa fecha podría llegar a ser un 50% del total en algunos estados americanos más exigentes.
La fabricación de baterías, impulsada por el mercado previsto de vehículos eléctricos continuará en expansión, no previéndose ningún problema de suministros en el camino hacia 2030 ni tampoco hasta 2050, fecha marcada para un transporte sin emisiones. Sin embargo, será importante reducir la necesidad de los materiales críticos, ya que, por ejemplo, en 2022 el consumo de un 60% de Li, 30% de Co y 10% de Ni mundiales se destinaron a las baterías. Se investigan alternativas a los tipos convencionales en cuanto a materiales y tipos que aporten mejores rendimientos, durabilidad y seguridad.
En cuanto a los coches puede decirse que ha ido mejorando, en especial fuera de China, la competitividad de los de tracción eléctrica frente a los de combustión en lo que respecta al número de modelos y a su precio, aunque éste continúa siendo superior al de los de combustión. Los vehículos eléctricos de transporte pesado por carretera siguen aumentando su expansión, aunque con mayor lentitud, salvo quizá en el campo de los autobuses de transporte público. Sin embargo, tiene un mayor auge la electrificación entre los vehículos de dos y tres ruedas, estos últimos muy populares en países del sudeste asiático.

NECESIDADES DE LA RED ESPAÑOLA

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Thu, 04 May 2023 00:00:00 +0200

En los meses de marzo y abril, AURORA ER ha expuesto unas consideraciones sobre España que, por su interés, intentamos aportar a los lectores de estas NOTICIAS. La primera de ellas ha sido un webinar realizado en marzo con el título “Exigencias en la red de Iberia: ¿amenaza de problemas u oportunidad de almacenamiento?” (https://auroraer.com/country/europe/iberia/grid-constraints-in-iberia-a-curtailment-threat-or-a-storage-opportunity/). La segunda exposición es de abril, con el título “Las decisiones en la gestión de la red suponen un coste para los consumidores españoles” (https://auroraer.com/media/grid-management-challenges-costing-spanish-energy-consumers/).
En opinión de AURORA ER, con el objetivo ibérico de alcanzar más de un 70% de energía renovable creará problemas de operatividad en la red y la primera medida a tomar sería una restricción en esa generación. Ya se viene teniendo en ocasiones desde 2022 y llegarán a ser mayores aún: evalúa en 1.300 millones de euros lo perdido ese año. No hay duda de que España presenta unas condiciones meteorológicas favorables para el crecimiento en esas energías, y que podría llegar a disponer de un 80% de la producción eléctrica total en 2030. Sin embargo, el sistema nacional de distribución no se ha adaptado en consonancia con la generación y esta puede superarla de tal manera que no sea capaz de hacerla llegar a los consumidores, con el consiguiente coste para ellos y los generadores.
Como conclusión expone que los planes para la generación renovable española superan con creces las previsiones de capacidad hechas para la red de transporte y que tendrán importantes costos para consumidores y promotores si no se adoptan las medidas necesarias. El almacenamiento de energía o los electrolizadores para obtener hidrógeno pueden ser una solución a corto plazo, pero exigen grandes inversiones y no llegan a tiempo para cumplir que la electricidad renovable se integre eficientemente en el sistema.

LA PRODUCCIÓN DE LITIO MUNDIAL

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Thu, 04 May 2023 00:00:00 +0200

Según la US Geological Survey, ocupa el puesto 33º de abundancia en el planeta, con unas reservas de casi 90 millones de T, que han multiplicado por cuatro en los últimos cuatro años, debido a la intensa detección. Su presencia puede encontrarse en forma mineral, pero sobre todo como sales de evaporación o yacimientos arcillosos. Tras la extracción de los yacimientos, no es habitual su tratamiento en el mismo lugar, sino que es trasladado a los países consumidores y allí procesado para obtener carbonato, hidróxido o litio metal, productos empleados en un 80% para la fabricación de baterías, un 7% en cerámica y vidrio, 4% en productos lubricantes y el resto en otras aplicaciones diversas.
La producción mundial de litio, pasó de unas 80.000 T en 2020 a unas 130.000 en 2022, y, al menos sin cambios notables en las actuales tecnologías, el incremento de su consumo seguirá una evolución claramente alcista en los próximos años. Los países con mayores producciones mineras son los siguientes:
Australia (60.000 T). Posiblemente crecerá a un ritmo de casi el 15%, llegando en 2025 a las 110.000 T. Tiene reservas algo inferiores a los 4 millones de T, aunque menos que Chile. La mayor parte de esta producción va a China, en forma de mineral espodumena, para su procesado.
Chile (40.000 T). Le diferencia de Australia en que su producción se obtiene en mayoría de los “salares” y de ella, casi la mitad en el salar de Atacama. El actual Gobierno parece tener ideas de nacionalizar esta producción, ahora gestionada por los EE.UU.
China (20.000 T). Aunque va aumentando la extracción, al ser el mayor fabricante de los productos de litio que se utilizan para baterías (casi las tres cuartas partes mundiales), sus acopios se basan sobre todo en la compra del mineral, especialmente a Australia.
Argentina (6.000 T). Prácticamente de la nada, ha ascendido en pocos años a este puesto, explotando los “salares” próximos a la zona en que lo hace Chile Parecen tener importantes reservas y proyectos de desarrollo.
Otros países como Brasil, Zimbabue, Portugal, Canadá o Estados Unidos, con producciones menores, también anuncian proyectos de expansión futura. Bolivia es un caso peculiar, pues disponiendo de importantes “salares” como el de Uyuni con reservas contrastadas, no ha decidido políticamente su estrategia de explotación.

Anteproyecto de Ley de la función pública. Aplicación a los ingenieros industriales

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Thu, 04 May 2023 00:00:00 +0200

En lo referente a la Ingeniería Industrial, según sus artículos 10 y 17, se mantiene la situación actual, según la cual, para acceder al subgrupo A1, de puestos directivos, es precisa una titulación habilitante que, en este caso, es la de Ingeniero Industrial Superior o Grado más Master en Ingeniería Industrial.
En relación con este proyecto, la revista TECNICA INDUSTRIAL, de la Fundación Técnica Industrial, cuyo patronato está constituido por el Consejo General de los Colegios Oficiales de Peritos e Ingenieros Técnicos Industriales y sus asociados, ha publicado una editorial, firmada por su Presidente, en la que, sin aportar ningún argumento merecedor de ser tenido en consideración, solicita la modificación del Proyecto, permitiendo el acceso al Grupo 1 en la Seguridad Social a los Ingenieros Técnicos Industriales y no al Grupo 2 que es el legal. Si así se hiciera, indudablemente, se rebajaría el nivel técnico en puestos relevantes de la Administración, con el consiguiente deterioro de la capacidad de gestión, por lo que es deseable que no se produzca una modificación de criterio en un campo tan sensible.

Call for papers: ENERGY TRANSITION: ROAD TO 2030 (Deadline submission July 31, 2023)

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Tue, 25 Apr 2023 00:00:00 +0200

Guest editors

Jesús María Blanco PhD, Director of the Department of Energy Engineering, School of Engineering of Bilbao, full university professor, University of the Basque Country.
Montserrat Galceran Mestres PhD, Senior Researcher at CIC energiGUNE.

With this call for papers we would like to present our intention to dedicate a DYNA Journal issue to original research papers that reflect activities carried out in the generation, distribution and use of any energy modality and that facilitate the path to follow for the fulfillment of these objectives.

Fields covered would be all those related to energy generation in any of its forms, its distribution and use, both in the form of electricity and in the different variants that are being proposed.

Among them are:
Electricity generation.
- Nuclear fission/fusion.
- Wind on- and off-shore.
- Solar.
- Marine tidal, wave and current.
Electricity storage.
- Batteries and accumulators.
- Other methods.
Electricity distribution - Smart grids.
Hydrogen.
- Production.
- Storage and distribution.
- Use as fuel or by fuel-cells.
Sustainable fuels.
Sustainable industry.
- Large emitters (steel industry, cement, etc.).
- Automotive.
- Ships.
- Aeronautics.
Sustainable buildings.

Papers to be submitted must be considered as research in the above fields and meet the requirements set out in the DYNA Journal website (https://www.revistadyna.com/doc/eng/norm_extend.pdf ). It may be written in Spanish, English or both.

Deadline for submission of papers: July 31, 2023.

Send the articles through the web form...
https://www.revistadyna.com/submission-of-papers-dii

Guidelines, formats and type of presentation are available at the link:
https://www.revistadyna.com/guidelines-rules-and-forms

Once the article has been accepted through a peer review process, DYNA will request an article processing fee (APC) of 600€/article. There is also an open access option with an additional fee of 400€/article.

Highlights for authors:
1. Rapid review: 30 calendar days
2. Optional open access publication
3. Optional immediate online publication prior to printing (accelerated DOI assignment process)
4. Publication languages: Spanish or English
5. Audience: 105,000 engineers/researchers

LA MINERÍA OCEÁNICA BUSCA MATERIALES PARA LAS NUEVAS ENERGÍAS

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Tue, 25 Apr 2023 00:00:00 +0200

Desde los primeros estudios del siglo XIX sobre esos nódulos, nada serio se había llevado a cabo hasta que en 1972 el Gobierno de los EE.UU. puso en marcha el llamado Proyecto AZORIAN enviando un buque a una zona del Pacífico cercana a las islas Hawai, aparentemente con el fin de iniciar su extracción, pero que en realidad se proponía recuperar un submarino soviético hundido en esas aguas unos años antes.
Tras ese rocambolesco suceso muy poco o nada se ha avanzado en este sentido, pero en octubre del pasado año, una empresa canadiense, The Metals Co., partió con el buque Hidden Gem, un antiguo perforador de fondos marinos para buscar petróleo, hacia la zona del Pacífico denominada Clarion-Clipperton, situada entre México y Hawai, a unas 1,400 millas de San Diego (California). El buque se había dotado con una máquina de 90 T de peso, proyectada específicamente para ser depositada en el fondo del mar a profundidades de hasta casi 5.000 m y que, dotada de control remoto, pudiera ser capaz de operar en la recuperación de los nódulos metálicos.
Con una batería de chorros de agua frontales remueve los depósitos del fondo desprendiendo los nódulos semienterrados impulsándolos hacia una toma que a través de un tubo los bombea, elevándolos a la superficie, siendo centrifugados en el buque y ya limpios se almacenan para su tratamiento posterior. Aunque su contenido es mayoritario en manganeso, contienen cantidades diversas de otros metales: solamente la zona de Clarion-Clipperton se estima que puede tener alrededor de 21.000 millones de toneladas de nódulos con un contenido, por ejemplo, de cobalto, tres veces mayor que el existente en las minas terrestres.
El mayor obstáculo para una explotación en gran escala está en las normas internacionales que restringen la explotación minera en aguas profundas. Los océanos proporcionan gran parte de la biodiversidad mundial, una parte significativa de los alimentos de la humanidad y el mayor sumidero de óxido de carbono del planeta. Nadie sabe cómo afectaría esta incursión sin precedentes a las numerosas formas de vida que viven en las profundidades abisales, a la vida marina más arriba en la columna de agua o al propio océano, dada la cantidad de sedimento y agua extraída del fondo que se vertería en la superficie.
Sin embargo, las empresas involucradas están tratando de soslayar estas disposiciones a través de pactos con gobiernos más tolerantes en cada zona que se proponen explotar. Su argumento se basa en las necesidades de las nuevas tecnologías en materiales como níquel, cobalto, litio o tierras raras, y en que su minería terrestre causa tanto o más perjuicio medioambiental.

LA ESTACIÓN ESPACIAL INTERNACIONAL TIENE UNA POSIBLE SUCESORA.

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Tue, 25 Apr 2023 00:00:00 +0200

Aunque no hay nada oficialmente decidido sobre una posible sucesora, AIRBUS está promocionando profusamente su propuesta para suceder a la IIS, que fue proyectada en su fecha inicial del año 2000 para 15 de vida útil, ampliamente sobrepasada y ya con algunos problemas de mantenimiento. El nuevo multipropósito módulo orbital, al que se le ha denominado LOOP, estaría diseñado para misiones espaciales de larga duración y, por esta razón, debe ser confortable y ameno para sus habitantes, capaz de soportar trabajos prolongados y sostenibles, dotado de las mayores tecnologías posibles y en condiciones de servir como puente para los futuros pasos de la Humanidad en el espacio en su camino a futuras misiones en la Luna o Marte. Debe aprovechar todas las lecciones aprendidas durante los años de trabajo en la ISS.
Por esas razones AIRBUS pretende que los elementos del nuevo módulo orbital puedan formar parte de futuras ISS u otras estructuras de carácter comercial o institucional. De ese modo está formado por tres componentes circulares, siendo el mayor de unos 8 m de diámetro y otros tantos de altura, denominado “Cubierta Habitacional” y diseñada para una tripulación de cuatro personas, aunque podría alojar temporalmente hasta ocho astronautas a la vez. Sería compatible con todos los vehículos de carga y tripulación actuales y futuros, y su carcasa exterior rígida ofrecería la máxima protección contra cualquier influencia externa.
Sobre ella se situaría la “Cubierta Científica”, donde se realizarían los trabajos encomendados a las sucesivas tripulaciones y a continuación estaría la llamada “Centrifugadora”, capaz de crear condiciones de gravedad para los tripulantes, reduciendo el estrés de la ingravidez en el cuerpo humano. Las cubiertas están conectadas a través del llamado "Túnel" central, que está rodeado por una estructura de tipo invernadero en el centro de los módulos. La separación en diferentes cubiertas permite un concepto interno de "puerto seguro".
El Airbus LOOP está diseñado para adaptarse a la próxima generación de lanzadores superpesados, como el Starship SN24 de SpaceX destruido el pasado 20 de abril en el despegue, que pueden lanzar un módulo entero en una sola pieza. De este modo, sería inmediatamente operativo una vez en órbita, listo para albergar seres humanos y cargas útiles.

CIERRE DEFINITIVO DE LAS UNIDADES NUCLEARES DE FISIÓN ALEMANAS

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Mon, 17 Apr 2023 00:00:00 +0200

Para reducir el consumo de gas, cuyo mayor proveedor era Rusia, se utilizaron este pasado invierno más centrales eléctricas de carbón para generar electricidad. Actualmente y, sobre todo, cara al invierno 2023/2024, el Gobierno Federal parte de un escenario energético distinto. Las importaciones de gas proceden ya de varios países, con más suministros de Noruega a través de los Países Bajos. Además, se han producido importaciones adicionales por terminales de GNL y la reducción de la demanda de gas por la climatología benigna ha hecho innecesarias nuevas medidas. La producción de electricidad a partir de energías renovables debería tener un efecto de alivio adicional sobre la situación futura ya que el objetivo es aumentar la cuota de esas energías para llegar, en el consumo bruto de electricidad, hasta al menos el 80% en 2030.
Aunque las tres unidades citadas se desconecten de la red este sábado 15 de abril, aun hay propuestas de que, al menos, queden en reserva y no pasen a la fase de desmantelamiento, pero el plan del Gobierno alemán es firme: El 15 de abril finaliza la era de la energía nuclear en Alemania. Por razones jurídicas, técnicas y económicas, no es posible continuar su explotación más allá de esa fecha. Los conocimientos adquiridos en todo el mundo sobre el funcionamiento de las centrales y la eliminación de residuos radiactivos han sido decisivos para el abandono progresivo de la energía nuclear para el suministro de electricidad en Alemania.
Lo que ahora queda de las centrales nucleares son las tareas de desmantelamiento y almacenamiento de los residuos radiactivos, que puede durar décadas. De las 33 unidades originalmente existentes, solo tres han sido completamente desmanteladas. Es sobre todo por los residuos altamente radiactivos por lo que Alemania busca actualmente un depósito definitivo en capas geológicas profundas Las instalaciones de almacenamiento provisional en superficie de residuos nucleares radiactivos construidas junto a los emplazamientos de las centrales nucleares existentes garantizan una seguridad suficiente, pero no pueden sustituir a un depósito definitivo. Sólo cuando los residuos estén almacenados en un depósito definitivo se habrá completado realmente el abandono de la energía nuclear.

LA BOMBA DE CALOR COMO BASE PARA LA SOSTENIBILIDAD DE LOS EDIFICIOS

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Mon, 17 Apr 2023 00:00:00 +0200

Sin embargo, la invención real se atribuye al estadounidense Robert C. Weber que en los años 40 utilizó el calor desprendido por la salida externa de un congelador, primero para calentar agua y posteriormente, con ayuda de un ventilador para servir de calefacción al edificio.
Aunque la energía calorífica que una bomba de calor puede proporcionar es superior a la consumida para su funcionamiento, los bajos precios, tanto de la electricidad como de los combustibles fósiles, y la inversión necesaria han hecho que su expansión como aparato de uso amplio haya sido relativamente reducido. La eficiencia de una bomba de calor se mide por su coeficiente de rendimiento COP (Coefficient of Performance) que es la proporción entre la energía eléctrica consumida y la suministrada en forma de calor: habitualmente, según los aparatos y las condiciones climáticas, puede oscilar entre 2 y 6. Esta eficiencia se reduce a medida que disminuye la temperatura del foco frío, de donde se extrae el calor, no siendo habitualmente utilizable en la práctica si está bajo los – 4º y siendo poco eficiente hasta los +4,5º.
En una reciente publicación de la International Energy Agency (IEA) titulada como The Future of Heat Pumps (https://www.iea.org/reports/the-future-of-heat-pumps) se expone las consecuencias que una adopción generalizada de este medio aportaría a la seguridad energética, al coste para el usuario, al empleo de asistencia y a los esfuerzos para afrontar el cambio climático: se estima que un empleo global de bombas de calor podría reducir para 2030 en 500 millones de toneladas, las emisiones de CO2.
Aunque las ventas y por lo tanto el empleo en su fabricación, servicios y mantenimiento se han casi triplicado en los países desarrollados en los últimos diez años, sería, según la IEA, necesario disponer de ayudas públicas para popularizar su adquisición, ya que el coste inicial de las bombas de calor es de dos a cuatro veces mayor que el de una caldera que suministre la misma cantidad de calor alimentada por gas natural. Dado que las bombas de calor pueden presentar diferentes variantes de captación, como aire/aire o aire/agua e, incluso agua/agua y geotérmica, se propone como el medio básico para la reducción de emisiones en edificios. Queda por seguir explorado su aplicación en la industria para procesos que supongan trabajos a bajas temperatura como en el papel, alimentación, química, etc.

BANCO DE ENSAYOS PARA LA INSTALACIÓN IFMIF-DONES

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Mon, 03 Apr 2023 00:00:00 +0200

Básicamente consiste en bombardear con esos deuterones acelerados una cortina de litio líquido con el fin de obtener neutrones que, a su vez, se harán incidir sobre los materiales ensayados para verificar su comportamiento. De ese modo se comprueba el comportamiento de los materiales para decidir sobre su idoneidad.
Uno de las operaciones de IFMIF-DONES exige controlar, en cada momento, el comportamiento de sus diferentes sistemas mecánicos, componentes y materiales de la línea del acelerador de partículas frente a posibles eventos inesperados. Para ello se ha diseñado y construido por el Centro de Investigación TEKNIKER un banco de ensayos, recreación de los últimos 30 metros de la línea que conectará el haz a alta energía del acelerador con la cámara del blanco de litio. Servirá para el estudio experimental de los tiempos de propagación de frentes de onda y la validación de los sistemas de protección diseñados para mitigar eventos inesperados.
El Centro TEKNIKER combina en este proyecto su experiencia en equipos de Ultra Alto Vacío (UHV), con sus capacidades en tecnologías como metrología, mecatrónica, ingeniería de superficies, automatización y control. Todo el sistema estará montado en el mes de abril y permitirá testar con gran precisión el correcto funcionamiento de los componentes y obtener los datos al instante gracias a un sistema totalmente automatizado. En este sentido, cuenta con una red de sensores configurada especialmente para que sea lo suficientemente rápida y sincronizada como para dar respuesta a las necesidades y requisitos de los experimentos vanguardistas que se van a llevar a cabo en esa instalación. La red de sensores, por ejemplo, debe ser capaz de captar y analizar el avance del frente de onda, que puede llegar a alcanzar velocidades superiores a los 500 m/s.
Actualmente no hay una instalación especifica dedicada a replicar previamente los sucesos que se puedan producir en los ensayos con las mismas capacidades que se dispondrán en ellos, por lo que la repercusión de los resultados obtenidas será de alto interés para la comunidad científica dedicada al desarrollo de aceleradores de partículas. El conocimiento adquirido también podrá ser de utilidad en el sector industrial en áreas como la fabricación de componentes críticos y sensórica avanzada.

PUBLICACIONES RETIRADAS DE LA LISTA CON JCR DE LA WEB OF SCIENCE

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Mon, 03 Apr 2023 00:00:00 +0200

Con el título, Supporting integrity of the scholarly record: Our commitment to curation and selectivity in the Web of Science, justifica que “la necesidad de disponer de datos de alta calidad procedentes de fuentes rigurosamente seleccionadas sea cada vez más importante, ya que los registros académicos están cada vez más contaminados”.
De estas revistas pertenecen 42 a la denominación SCIE (Science Citation Index Expanded), 35 a la ESCI (Emerging Sources Citation Index), 3 a la SSCI (Social Sciences Citation Index) y 2 a la AHCI (Arts & Humanities Citation Index). Actualmente la denominación más numerosa es el SCIE con más de 8.500 revistas, que es donde está encuadrada DYNA, seguida de la ESCI con unas 3.500 publicaciones.
De las 42 revistas expulsadas de la denominación SCIE, 5 estaban encuadradas en el cuartil Q1 de su grupo de especialidad, 9 en el Q2, 18 en el Q3 y 10 en el Q4. Una parte importante, 15 de ellas, pertenecían a la editorial Hindawi, pero tampoco se ha librado alguna de importantes editoriales como MDPI, Elsevier o Springer. Una de ellas, la titulada como Journal of Environmental Research and Public Health, de MDPI, parece que era muy popular entre autores españoles.
En el texto de su comentario, la Editora afirma que entre los solicitantes para formar parte de la WoS, solamente un 15% son capaces de cumplir los criterios de calidad exigidos para su ingreso. Además, recalca que la aceptación no garantiza la permanencia, pues periódicamente se re-evalúan los contenidos para comprobar que se han cumplido los criterios de selección y que todo el mundo puede ser eliminado si no los cumple: para ello han desarrollado una herramienta de Inteligencia Artificial que detecta posibles irregularidades que indican la necesidad de una re-evaluación. Este año han sido más de 500 las que la han precisado y de ahí las expulsiones habidas.

UN NUEVO Y DISCUTIDO SUPERCONDUCTOR A TEMPERATURA AMBIENTE

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Mon, 20 Mar 2023 00:00:00 +0100

Investigadores de la Universidad de Rochester, estado de Nueva York (EE.UU.) han publicado sus experimentos en Nature (Evidence of near-ambient superconductivity in a N-doped lutetium hydride) este mismo año después que otro artículo suyo, también publicado en Nature hace dos años (Room-temperature superconductivity in a carbonaceous sulfur hydride), con los ensayos de un hidruro de azufre y carbono, hubiese visto la colocación de un aviso de RETRACTION en la revista ante los comentarios de otros investigadores que no fueron capaces de reproducirlo.
El tema de los superconductores en condiciones ambientales asequibles, es conocido popularmente como la búsqueda del “santo grial” de los científicos: en esta sección de Noticias, lo hemos comentado recientemente (https://www.revistadyna.com/noticias-de-ingenieria/la-busqueda-de-superconductividad-a-temperaturas-cada-vez-mas-elevadas) el año 2022. A las actuales aleaciones metálicas, ya utilizadas, como las denominadas YBCO, óxidos de itrio, bario y cobre, que lo son a temperaturas alrededor de los 100ºK, se iban sumando diferentes hidruros que parecen tomar posiciones en el camino de la investigación.
En este caso el material se ha obtenido situando una muestra de lutecio puro en una mezcla de 99% de hidrógeno y 1% de nitrógeno dejándolos reaccionar durante tres días a 200ºC. Posteriormente el material ha sido comprimido en una prensa de diamante y se han realizado las pruebas de conductividad hasta la presión citada en que se ha logrado la superconductividad. Se hace público el proceso para que otros investigadores puedan reproducirlo y confirmar su viabilidad. El lutecio es un material del grupo “tierras raras” al que también pertenece el itrio, utilizado en las aleaciones actuales.
Los materiales superconductores tienen como propiedades más importantes la desaparición de la resistencia eléctrica y la creación de muy potentes campos magnéticos. Ello podría permitir la creación de redes eléctricas que actualmente pierden millones de MWh en forma de calor y la mayor facilidad para el diseño de los recintos para confinamiento magnético del plasma en los “tokamak” de las centrales nucleares de fusión. Sin contar con otras muchas aplicaciones en aparatos médicos que utilizan la magnetoscopia, trenes de levitación magnética o electrónica en general.

NOTA: Absence of near-ambient superconductivity in LuH2±xNy (https://doi.org/10.48550/arXiv.2303.08759), publicado por la Cornell University

Where things stand in the global energy crisis one year on

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 08 Mar 2023 00:00:00 +0100

It’s almost one year since Russia invaded Ukraine, an act that delivered a massive shock to global energy markets and a crippling blow to Russia’s relationship with its biggest customer, the European Union.
On the eve of its invasion of Ukraine, Russia was by far the world’s largest exporter of oil and natural gas to global markets. And the European Union was buying around 50% of Russia’s oil exports and over 60% of its gas exports. The International Energy Agency had been warning persistently for months before the invasion that Russia was distorting natural gas markets by reducing its deliveries to Europe, driving up prices at exactly the same time as tensions were rising over Ukraine.
Now, as we approach the one-year mark of Russia’s war, which has caused an enormous humanitarian tragedy in Ukraine, it is a moment to assess the impacts in the energy world and look ahead to what may happen next.
Responding to the global energy crisis
When the invasion began and sent energy markets into turmoil, the IEA responded rapidly and effectively. Within a week, we had begun coordinating the first of two emergency releases of oil from IEA member countries’ reserves – the two largest such releases in the nearly 50-year history of our Agency – to prevent shortfalls in global supplies.
On 1 March, just a week after the invasion, we also published a 10-Point Plan showing how the European Union could rapidly reduce its reliance on Russian natural gas supplies. A combination of measures that would support energy security and affordability while keeping Europe on track for its climate goals.
Since then, we have continued to provide support and advice to governments, businesses and citizens as the global energy crisis triggered by Russia’s invasion has unfolded over the past year. This includes working with the European Commission and governments across Europe on concrete measures to move away from dependence on Russian supplies. And it includes the second major release of emergency oil stocks by our member countries and a second 10-Point Plan, this one providing recommendations to reduce oil consumption in advanced economies during the peak driving period.
In September 2022, we highlighted and debunked three prominent myths about the global energy crisis. First, the claim that Russia is winning the energy battle. Not true. Second, the fallacy that the crisis is a clean energy crisis. Not true. And third, the narrative that the crisis will derail efforts to tackle climate change. Not true. As we made clear in our World Energy Outlook in October, the crisis is set to accelerate the clean energy transition as governments respond with stronger policies.
It is important here to stress that the energy crisis is global. Although some of the biggest disruptions have been felt in Europe and made a lot of the headlines – major impacts are being felt in many emerging and developing economies. For example, we see this clearly in the number of people worldwide who lack access to electricity, the large majority of whom live in Sub-Saharan Africa. This number rose last year for the first time in decades as energy prices spiked amid the crisis.
Governments turn to clean technologies for energy security
So, where do things stand today? In terms of gas, Russia’s pipeline flows to Europe have plummeted by 80% from their level before the invasion. Its oil exports to global markets have fallen only slightly so far – but much of this is being sold at steep discounts to international benchmark prices, with fewer and fewer buyers in advanced economies. Russia’s oil and gas export revenues are suffering after their initial uptick last year following the invasion. On a monthly basis, they dropped by $12 billion in January 2023 compared with a year earlier – a decline of about 40%.
At the same time, the cleaner alternatives to Russian fossil fuels are growing rapidly as governments seek to strengthen their energy security amid the crisis. The amount of renewable power capacity added worldwide rose by about a quarter in 2022; global electric car sales leaped by close to 60%; investments in energy efficiency jumped; installations of heat pumps surged, especially in Europe; and nuclear power is making a strong comeback.
In this context, it’s important to give credit to the response by governments to this large and complex energy crisis. Yes, there was a healthy dose of luck involved, notably the mild winter in Europe that pushed down gas demand and prices. But government actions and policies were vital. While it has suffered some social and economic bruises, Europe has made real progress in reducing its reliance on Russian fossil fuel supplies and improving the resilience of its energy system.
What comes next?
Despite this progress, Europe is certainly not out of the woods yet. Looking at the coming year, the situation appears fragile for both oil and gas – especially in Europe. There are still a lot of uncertainties at play that could have major impacts.
In gas markets, let’s not forget that Russia is still delivering some pipeline gas supplies to Europe. It could yet cut that down to zero, putting new strains on markets. At the same time, China, the world’s largest gas importer, is reopening from its Covid restrictions, which last year contributed to Chinese gas demand declining for the first time in 40 years. The question is how big the rebound in China’s demand will be. But there is no doubt that it will add serious competition in LNG markets for European buyers compared with last year. That in turn makes things even more challenging for importers with less purchasing power, especially in the developing world.
It’s also important to remember that Europe was fortunate with the mild weather this winter. It can’t afford to assume the same thing will happen next winter.
In oil markets, the China question also applies. How big will the rebound in demand be from the world’s largest oil importer? The well-supplied oil balance at the start of 2023 could quickly tighten as Western sanctions affect Russian production and exports, even with the safety valve provided by the G7 price cap. Product markets, especially diesel, are most at risk as demand growth recovers.
What we can see at this stage is that Russia’s market power in oil and gas is only going to decline further. Its share of the international gas trade is set to basically halve from 25% in 2021 to 13% in 2023. And its share of the EU’s gas demand is set to plunge from 40% to just 10%.
For oil, Russia’s exports to the EU have almost completely dried up as the embargos on both crude and refined oil products are now in effect. In a sign that Russia may struggle to place all these barrels with other customers, Moscow has already signalled a production cut next month.
The key takeaways one year into the crisis
Looking at the future, while there are still a lot of uncertainties, we can draw a few conclusions.
First, Russia played the energy card and it didn’t win. It now faces the likelihood of further declines in oil and gas output in 2023 and a permanent loss of standing in the energy world. It is not only losing major customers but also access to key technologies and financing due to sanctions. And much of the gas that used to go to Europe will struggle to find an alternative market.
Given that energy is the backbone of Russia’s economy, it’s not surprising that its difficulties in this area are leading to wider problems. Its budget deficit is skyrocketing as military spending and subsidies to its population largely exceed its export income.
The second key conclusion is that government policies really do matter – especially in times of crisis. We saw the success of policies incentivising faster deployment of clean energy. We saw important pragmatism from governments continuing to use technologies they had previously said they wouldn’t, such as nuclear power. And we saw resourcefulness in their efforts to rapidly identify and secure new and emergency fuel supplies to keep the lights on. From all of this, governments can take some confidence.
Thirdly, we’re not out of the energy crisis yet, but the mild weather this winter has bought us a vital commodity – time. That’s time for bold policies to work. Time to implement the structural changes that will insulate energy systems against future volatility. That is essential because as we have seen, this kind of energy market volatility causes real hardship for many consumers and businesses.
My hope and expectation is that governments will take even stronger policy action to further accelerate clean energy transitions – not only to reduce emissions but also because this crisis has made clear that faster transitions offer a way to enhance energy security and to benefit from a huge opportunity for jobs and industrial growth.
As we at the IEA have said since early on, the only lasting solution to both the current energy crisis and the climate crisis lies in a rapid transition to clean energy.

LA ESFERA DE DIAMANTE QUE HACE POSIBLE LA ENERGÍA NUCLEAR DE FUSIÓN

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 08 Mar 2023 00:00:00 +0100

Este experimento no se había llevado a cabo en ninguno de los muchos tokamaks anulares o stellaratos existentes, sino en el centro LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory) de California, por la acción de un rayo láser de gran potencia sobre una cápsula de diamante con muy pequeño tamaño, comparado con un “grano de pimienta”, conteniendo los gases citados situada en una cámara de confinamiento. Lo que es menos conocido es que esa cápsula no está fabricada en California, sino en Europa, en la empresa Diamond Materials de Friburgo (Alemania).
Diamond Materials elabora diamante sintético mediante el proceso de deposición química de vapor y la esfera necesaria para el experimento debía ser perfectamente lisa y estar libre de contaminantes, impurezas, cavidades o paredes irregulares: cualquier anomalía podría impedir una correcta reacción.
Se tardan unos dos meses en crear cada lote de 20 a 40 cápsulas, que se fabrican superponiendo minúsculos cristales de diamante alrededor de un núcleo de carburo de silicio y puliéndolos repetidamente. Como ni siquiera el pulido más meticuloso era suficiente, ya que a nivel microscópico la superficie seguía presentando picaduras y desigualdades, se decidió construir la cápsula puliendo cada nueva capa de cristales de diamante para conseguir el acabado que necesitaban.
Cuando las cápsulas de diamante llegan al LLNL, se retira el núcleo de carburo de silicio y se utiliza un diminuto tubo de vidrio para llenar la esfera hueca con deuterio y tritio, ambos isótopos de hidrógeno, que originan la reacción de fusión. Alrededor de esta cápsula se sitúa una cámara de oro y uranio empobrecido que, a su vez se sitúa en un cilindro de aluminio. El potente rayo láser impacta sobre la cápsula con una energía superior a los 2.000.000 de julios (unos 550 Wh) para producir la ignición.

EL AMONÍACO PUEDE JUGAR UN IMPORTANTE PAPEL EN EL USO DEL HIDRÓGENO

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 08 Mar 2023 00:00:00 +0100

Entre ellas son el transporte y/o la distribución la que ha supuesto esfuerzos de investigación para jugar un papel importante en ese vector energético.
A diferencia del hidrógeno, gas que necesita amplios espacios para almacenaje y grandes presiones para que su transporte sea económicamente viable, el amoníaco es fácil de almacenar y transportar. Es la base de fertilizantes, pero también es portador de hidrógeno y, como puede licuarse a una temperatura asequible (-33ºC), su contenido volumétrico de hidrógeno es bastante mayor que el hidrógeno comprimido a 700 atmósferas. Cuando se separa el hidrógeno del amoníaco, tampoco se obtienen gases de efecto invernadero, como ocurre cuando se obtiene del gas natural (CH4).
Por esa razón se ha pensado que si el hidrógeno obtenido por electrolisis del agua con energía renovable se utiliza para producir hidrógeno, se convierte en un medio de fácil almacenaje y/o transporte. Sin embargo, el amoníaco no es un combustible en sí mismo, pero sí puede dividirse en hidrógeno y nitrógeno en reactores de craqueo con catalizadores adecuados. Con un craqueo parcial, la mezcla amoníaco, nitrógeno e hidrógeno puede ponerse en combustión, por ejemplo, para quemadores de hornos o para motores de buques. Si se llega a la separación total, el hidrógeno obtenido se puede utilizar en pilas de combustible para la generación eléctrica.
Con este fin, investigadores del Instituto Fraunhofer IMM (Microengineering and Microsystems) han desarrollado un nuevo tipo de reactor para el craqueo del amoníaco, denominado AMMONPAKTOR, con una reducción de tamaño del 90% y una mejora del rendimiento que llega al 90%, frente al 70% de los reactores convencionales. El reactor de craqueo de segunda generación, actualmente en proceso de fabricación, con un caudal de 25 kg/hora de amoníaco, puede producir 70 kg de hidrógeno diariamente. Esto permitiría una distribución de amoníaco a puntos de recarga de hidrógeno que lo suministraría a los vehículos una vez craqueado en el mismo punto.

BUSCANDO LA DESCARBONIZACIÓN DEL CEMENTO

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Mon, 27 Feb 2023 00:00:00 +0100

Dadas las características de los procesos y la dificultad de modificarlos de forma económica, son escasas las acciones puestas en marcha para reducirlas y en su mayor parte han sido propuestas de captación, como la ya citada anteriormente en estas noticias (ver https://www.revistadyna.com/noticias-de-ingenieria/heidelberg-cement-pone-en-marcha-su-proyecto-leilak-2-de-captura-de-carbono).
Sin embargo, el escaso avance de los procesos CCS (Carbon Capture and Storage), especialmente cuando las emisiones se producen como mezcla indiscriminada de gases de combustión, ha ido llevando a un progresivo abandono de este enfoque en la industria cementera, que soporta mal cualquier costo suplementario al de su producción.
A pesar de ello, un grupo de organizaciones, liderado por el Materials Processing Institute de la Universidad de Cambridge (UK), se propone desarrollar el Proyecto C2Z (Cement 2 Zero) para conseguir la obtención de cemento sin emisiones de CO2, en forma de escoria de hormo eléctrico de arco, es decir realizar simultáneamente la recuperación del acero procedente de chatarras con la fabricación de cemento en forma de escorias líquidas formadas con residuos de material de derribo de obras sobre el contenido de acero en el horno.
Este proyecto, con una duración de dos años, se ha iniciado en el Material Processing Institute con un horno de inducción de 250 kg antes de ser trasladado a un horno de arco de 6 T, donde se probará y desarrollará antes de ser llevado a escala industrial. Esta se realizaría en los grandes hornos de CELSA en Cardiff.
El llamado Cemento Eléctrico Cambridge, obtenido por el enfriamiento rápido de la escoria obtenida por fusión de residuos de demoliciones sobre acero fundido, puede reemplazar al “klinker” para cemento portland obtenido por los medios convencionales y sería probado en una construcción real. Este proceso unifica la recuperación de dos elementos, cemento y acero, que, hoy día, suponen una elevada proporción de las emisiones de CO2 que pueden eliminarse si se trabaja con electricidad renovable.

CHAT GPT CONTESTA A NUESTRAS PREGUNTAS SOBRE LA TECNOLOGÍA DEL HIDRÓGENO

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Mon, 27 Feb 2023 00:00:00 +0100

What is the best way for obtaining green hydrogen?
Green hydrogen is produced through the electrolysis of water using renewable energy sources such as wind, solar, or hydro power. The best way to obtain green hydrogen would be to use an efficient electrolyzer powered by renewable energy sources that have a low cost and high capacity, such as solar or wind power. Additionally, implementing energy-efficient processes and technologies throughout the production and distribution chain can further increase the viability of green hydrogen production.

How many types of electrolyzers are available for green hydrogen electrolysis and which of them is the optimal?
There are several types of electrolyzers available for the production of green hydrogen, including:
1. Alkaline Electrolyzers: One of the oldest and most well-established technologies, commonly used for large-scale hydrogen production.
2. PEM (Proton Exchange Membrane) Electrolyzers: Suitable for high-purity hydrogen production, often used for smaller-scale applications due to their compact size and faster response time.
3. Solid Oxide Electrolyzers (SOE): A newer technology with the potential for high-efficiency and low cost production, but currently limited by high operating temperatures.
The optimal type of electrolyzer for green hydrogen production would depend on several factors such as desired hydrogen production rate, purity, operating conditions, and cost. Currently, PEM electrolyzers are often considered the optimal choice for small-scale green hydrogen production, while alkaline electrolyzers are more suitable for large-scale production. However, the development of SOE technology holds promise for high-efficiency green hydrogen production in the future.

Is it necessary to have fresh water for the hydrogen electrolysis or can be made with salt water?
Hydrogen can be produced through the electrolysis of both fresh water and salt water. However, the type of water used can affect the efficiency of the electrolysis process and the overall cost of green hydrogen production.
In general, using fresh water is preferred for hydrogen electrolysis as it requires less energy to split the water molecules and reduces the risk of corrosion of the electrolyzer components. However, in regions where fresh water is scarce, producing hydrogen through the electrolysis of salt water (brackish or seawater) using a specialized type of electrolyzer called a "brackish water electrolyzer" or "seawater electrolyzer" may be a viable alternative. These electrolyzers use ion-exchange membranes that can efficiently separate the hydrogen and oxygen in salt water, but they are currently more expensive than traditional electrolyzers and require further development.

Can you give us a breaf description of a alkaline electrolyzer for obtaining hydrogen?
An alkaline electrolyzer is a type of hydrogen production system that uses an electrolysis process to split water molecules into hydrogen and oxygen. It consists of a cell stack, consisting of multiple bipolar plates separated by a membrane, that is filled with a sodium hydroxide (NaOH) solution. During the electrolysis process, a direct current is applied across the cell stack, causing the water molecules to break down into hydrogen and oxygen at the electrodes. The hydrogen is collected at the cathode, while the oxygen is produced at the anode.

Can you give us a breaf description of a PEM electrolyzer for obtaining hydrogen?
A Proton Exchange Membrane (PEM) electrolyzer is a type of hydrogen production system that uses an electrolysis process to split water molecules into hydrogen and oxygen. It consists of a cell stack, consisting of multiple proton exchange membranes (PEMs) separated by bipolar plates, which are used to conduct electricity. The cell stack is filled with deionized water and a small amount of acidic electrolyte.
During the electrolysis process, a direct current is applied across the cell stack, causing the water molecules to break down into hydrogen and oxygen at the electrodes. The hydrogen ions (protons) are transported through the PEM to the cathode, where they combine with electrons to form hydrogen gas. The oxygen is produced at the anode.
PEM electrolyzers are characterized by their high hydrogen production efficiency and low operating temperatures, making them well-suited for applications where compactness, efficiency, and fast response are desired.

Can you give us a breaf description of a solid oxide electrolyzer for obtaining hydrogen?
A solid oxide electrolyzer (SOE) is a type of hydrogen production system that uses an electrolysis process to split steam into hydrogen and oxygen. It consists of a ceramic electrolyte and two electrodes, the anode and cathode, separated by the electrolyte.
During the electrolysis process, a direct current is applied across the cell, causing the steam to break down into hydrogen and oxygen at the electrodes. The hydrogen is collected at the cathode, while the oxygen is produced at the anode. The ceramic electrolyte is typically made of a dense and electronically conductive material, such as yttria-stabilized zirconia (YSZ), that allows for efficient ionic transport and high electrical conductivity.
Solid oxide electrolyzers have several advantages over other types of hydrogen production systems, including high conversion efficiency, the ability to operate at high temperatures, and low operating costs. They are well-suited for applications that require large quantities of hydrogen, such as hydrogen fueling stations and chemical production.

Can you give us a breaf description of a sea water electrolyzer for obtaining hydrogen?
A seawater electrolyzer is a type of hydrogen production system that uses an electrolysis process to split seawater into hydrogen and oxygen. It consists of a cell stack, which is typically made up of bipolar plates and a membrane, that separates seawater from the hydrogen and oxygen produced during the electrolysis process.
During the electrolysis process, a direct current is applied across the cell stack, causing the seawater to break down into hydrogen and oxygen at the electrodes. The hydrogen is collected at the cathode, while the oxygen is produced at the anode.
Seawater electrolyzers offer several advantages over other types of hydrogen production systems, including the ability to utilize a renewable and abundant resource (seawater), low operating costs, and a reduced environmental impact compared to other hydrogen production methods that rely on fossil fuels.
However, seawater electrolysis can also be more complex and challenging than other types of electrolysis due to the presence of impurities and corrosive elements in seawater. Therefore, careful design and material selection is required to ensure reliable and efficient operation of a seawater electrolyzer.

What are the different methods and materials for the appropiate storage and distribution of hydrogen?
There are several methods and materials for the appropriate storage and distribution of hydrogen:
Compression: Hydrogen can be compressed to high pressures (typically up to 700 bar) and stored in high-pressure gas cylinders or tanks. This method is commonly used for mobile and portable applications, such as hydrogen fuel cell vehicles.
Liquid storage: Hydrogen can also be liquefied and stored at cryogenic temperatures (-253°C) in insulated containers. This method is commonly used for large-scale hydrogen storage and distribution, as it allows for a higher hydrogen density than compression.
Adsorption storage: Hydrogen can be adsorbed onto solid materials, such as metal hydrides or activated carbon, and stored in metal containers or vessels. This method is used in some hydrogen storage applications due to its high storage capacity and relatively low cost.
Pipeline transportation: Hydrogen can be transported through pipelines, similar to natural gas, from a production site to a distribution center or end-use application.
Tanker transportation: Hydrogen can be transported by tanker trucks, similar to liquefied natural gas (LNG) or compressed natural gas (CNG), from a production site to a distribution center or end-use application.
The materials used for hydrogen storage and distribution must be chosen carefully to ensure safety, reliability, and efficiency. For example, high-strength metals and composites, such as carbon fiber reinforced plastics (CFRP), are commonly used for hydrogen storage containers and pipelines due to their high strength-to-weight ratio and resistance to hydrogen embrittlement.

What problems can be produced by the action of hydrogen on different types of steels?
The action of hydrogen on steels can cause several problems, including:
Hydrogen Embrittlement: Hydrogen can penetrate into steel and cause the metal to become brittle and fracture under normal loading conditions. This phenomenon, known as hydrogen embrittlement, can significantly reduce the strength and ductility of the steel.
Hydrogen Corrosion: Hydrogen can also cause corrosion in steels, leading to the formation of hydrogen gas and metal degradation. This can occur due to the reduction of water or other hydrogen-containing compounds in the presence of the steel.
Hydrogen-Induced Stress Cracking: Hydrogen can penetrate into steel and create high tensile stresses within the metal, leading to stress cracking and reduced reliability. This can occur in steels exposed to hydrogen in high-pressure applications, such as hydrogen storage tanks and pipelines.
To mitigate these problems, steels with low hydrogen permeability and high resistance to hydrogen-induced cracking are typically used in hydrogen storage and transportation applications. Additionally, proper design, material selection, and operating conditions are important to minimize the risk of hydrogen-related problems in steels.
Additionally, various safety measures, such as pressure relief valves, thermal insulation, and fire suppression systems, are used to ensure the safe storage and handling of hydrogen.

What is the energy yield of the hydrogen obtained by electrolysis when used directly as a fuel or by means a fuel-cell?
The energy yield of hydrogen obtained by electrolysis depends on several factors, including the efficiency of the electrolysis process, the efficiency of the hydrogen utilization process (such as fuel cell conversion), and the energy required to produce the electricity used for electrolysis.
Typically, the energy yield of hydrogen obtained by electrolysis and used directly as a fuel or in a fuel cell is around 50-60%. This means that 50-60% of the energy contained in the hydrogen is available for use, while the rest is lost as heat during the conversion process.
It is important to note that the efficiency of the hydrogen production and utilization process can be influenced by several factors, including the type of electrolyzer used, the purity of the hydrogen produced, and the conditions under which the hydrogen is used.
For example, the efficiency of a proton exchange membrane (PEM) electrolyzer, which is commonly used for hydrogen production, can range from 60-80%, depending on operating conditions and cell design. The efficiency of a fuel cell, which converts hydrogen into electricity, can also vary, with typical efficiencies ranging from 40-60%.
Overall, the energy yield of hydrogen obtained by electrolysis and used as a fuel or in a fuel cell is highly dependent on the specific conditions and technologies involved in the production and utilization process.

What is your oppinion on blending hydrogen and natural gas for domestic use and the recommended proportions?
As an AI language model, I do not have personal opinions or emotions. However, I can provide you with information on the topic of blending hydrogen and natural gas for domestic use.
Blending hydrogen and natural gas is a common practice to reduce greenhouse gas emissions and improve the energy efficiency of domestic heating systems. The recommended proportions for hydrogen and natural gas blending depend on several factors, such as the heating system and the desired level of emissions reduction.
Typically, the blend ratio can range from 10-30% hydrogen, with the balance being natural gas. The exact blend ratio will depend on the specific heating system and the desired level of emissions reduction. It is important to use a blend ratio that is appropriate for the specific heating system to ensure safe and efficient operation.

LA INDUSTRIA DE PRODUCCIÓN DE MEDIOS PARA LA GENERACIÓN ELÉCTRICA “VERDE”

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Thu, 23 Feb 2023 00:00:00 +0100

Estos medios, algunos de ellos que al comenzar el siglo XXI se encontraban iniciando una andadura, incluso tecnológica, se encuentran en pleno desarrollo y con previsiones de suponer la base de inversión y empleo industrial en el futuro.
En sus previsiones la IEA estima que, para 2030, el valor de los equipos producidos en este campo, triplicarán el actual y los puestos de trabajo se habrán duplicado. Con dudas iniciales sobre la consideración de la generación nuclear por fisión como “verde”, es indudable que la situación energética mundial ha creado un momento crucial para la transición hacia energías limpias y las decisiones de cada país en formar parte de las cadenas de suministro para esos equipos, marcarán su futuro industrial.
En el informe se presenta el estado de esas cadenas de suministro, incluyendo la minería y elaboración de materiales, como litio, cobre, níquel, cobalto, etc., así como de la tecnología y fabricación de equipos clave. Existen niveles de concentración potencialmente arriesgados tanto para la fabricación de esos materiales como para las tecnologías que los utilizan.
Actualmente China domina la fabricación y el mercado de la mayoría de las tecnologías de energía limpia, y ha sido el mayor impulsor del descenso de precios en todas ellas. En lo que respecta a materiales, la República Democrática del Congo produce por sí sola el 70% del mineral de cobalto mundial y sólo tres países concentran más del 90% de la producción mundial del de litio. Pero es China quien procesa la mayor parte de esos minerales para obtener los productos utilizables y hace que sus costes sean muy vulnerables a incidentes y opciones políticas. En el caso de tecnologías de fabricación de equipos de generación, como los aerogeneradores, paneles solares, bombas de calor, baterías o electrolizadores, entre tres países suponen más del 70% de la capacidad mundial de fabricación, con China, de nuevo como el mayor de ellos.
En muchos países se han iniciado importantes inversiones para la creación de plantas industriales donde se fabriquen los medios para la obtención de energía limpia. Esta va a ser la base industrial más importante de su próximo futuro: todo retraso en la toma de decisiones en este sentido puede dejarles fuera de ese mercado.

SE CREA LA HYPERLOOP ASSOCIATION, CON SEDE EN BRUSELAS.

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Mon, 13 Feb 2023 00:00:00 +0100

Por parte de Elon Musk, hasta 2019 se ha celebrado una competición universitaria en Space X, con cápsulas de dimensión reducida en una tubería de 12 m de longitud. Desde esa fecha, la competición se ha suspendido. El concepto “hyperloop” se ha ido decantando hacia la levitación magnética, técnica bien conocida y aplicada en algunos trenes prototipo, y una reducción de presión en los canales tubulares que permita alcanzar las grandes velocidades objetivo, cercanas a los 1.000 km/h.
Varias empresas han dedicado tiempo y recursos económicos a conseguir una validación real de posibilidades, pero poco se ha logrado hasta la fecha. Solamente Hyperloop-One (ahora Virgin Hyperloop-One) ha hecho circular una cápsula de tamaño real con personas sobre una vía al aire libre de casi 500 m y soportada con levitación magnética en el Desierto de Nevada. Otras, sobre todo europeas, han surgido como start-ups universitarias derivadas de las participantes en las pasadas competiciones.
Este mismo mes, se ha constituido en Bruselas una asociación de organizaciones relacionadas con esta tecnología con el objetivo de servir como punto de contacto al sector, posicionándose como la organización a la cual consultar para todos los asuntos relacionados con hyperloop, representar, abogar, elevar y defender los intereses de sus miembros en todas las iniciativas relacionadas con hyperloop, potenciar su conocimiento en el sector para proporcionar orientación e información sobre hyperloop a los tomadores de decisiones y partes interesadas en temas relacionados.
Las organizaciones involucradas son:

La citada Hyperloop-One, con sede en Los Ángeles – California (EE.UU.)
HyperloopTT, también de Los Ángeles – California (EE.UU.) que está montando un área de ensayos en Touluose (Francia).
HardtHyperloop, en Delft (Países bajos)
NEVOMO, organización de Varsovia (Polonia) con experiencia en levitación magnética.
Swispod, start-up de la Escuela Politécnica de Lausana (Suiza)
Transpod, en Limoges (Francia) y Toronto (Canada).
ZELEROS, en Valencia (España), que ha aparecido varias veces en estas Noticias.

UN ANÁLISIS A LA ESTRATEGIA JAPONESA DEL HIDRÓGENO

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Mon, 13 Feb 2023 00:00:00 +0100

Con el título “Re-examinando la estrategia japonesa del hidrógeno: Más allá de la fantasía de una sociedad del hidrógeno”, ha supuesto una fuerte crítica del camino recorrido desde 2017, los grandes gastos realizados, los pobres resultados obtenidos y los errores cometidos, especialmente en la orientación sobre las áreas a ser aplicado este nuevo vector energético.
En 2017, Japón fue pionero al crear una estrategia nacional previendo una "sociedad del hidrógeno", con ideas tan futuristas como la Woven City de Toyota, en el desarrollo de pilas de combustible para vehículos o en bidones de hidrógeno para uso doméstico, poco ha avanzado en la práctica, a pesar de haberlo revisado varias veces y sigue siendo uno de los países con mayores emisiones, desde que su producción eléctrica se redujo drásticamente por el accidente de Fukushima.
Esa escasez de energía eléctrica y el reducido impulso a la generación renovable ha hecho que Japón piense con preferencia en la producción de hidrógeno a partir de gas natural (hidrógeno gris) y no aborde una suficiente industria de hidrolizadores. Las críticas del informe apuntan a tres errores principales:
- La selección de aplicaciones poco prioritarias. El hidrógeno verde es un vector energético de muy bajo comparado con la electrificación directa, por lo que debe orientarse a utilizaciones que no pueden descarbonizarse de otra forma más sencilla. Los vehículos eléctricos y las bombas de calor para uso doméstico están más avanzadas y son más económicas y eficientes.
- La producción de hidrógeno basada en el gas natural o aunque fuera con captación del CO2 emitido (hidrógeno azul), con el solo propósito de avanzar rápidamente en el empleo del mismo, no son razones para retrasar el desarrollo de las energías solar o eólica: debe darse prioridad a estas antes de volcarse en una economía del hidrógeno con más emisiones y bajo rendimiento. La importación de hidrógeno, que también se ha barajado, no parece una buena solución al problema global.
- La producción de hidrógeno verde es, en Japón, mucho más costosa que la del gris, a lo que se suma su reducida tecnología propia en el campo de la electrolisis. Eso aconseja que aun usando inicialmente el hidrógeno gris deba tenderse a cubrir aplicaciones industriales de muy altas emisiones para obtener algún provecho medioambiental.
Concluye el informe exponiendo que Japón debe resituar su estrategia del hidrógeno en su estrategia de descarbonización, centrándose en la obtención del hidrógeno verde y definir qué aplicaciones son realmente necesarias para lograr la descarbonización. Solo así podrá desempeñar un papel importante en el negocio mundial del hidrógeno verde aprovechando la experiencia de las empresas japonesas.

UN MOTOR MTU SUPERA LAS PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO CON 100% DE HIDRÓGENO

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 01 Feb 2023 00:00:00 +0100

A finales del pasado año ya presentamos en estas noticias (ver https://www.revistadyna.com/noticias-de-ingenieria/los-combustibles-de-aviacion-sostenibles-y-motor-a-hidrogeno-de-rolls-royce) los ensayos realizados en el Reino Unido con un motor turbohélice AE 2100-A y la intención de continuarlos en vuelo sobre un business jet. Ahora ha sido en Alemania con un motor de 12 cilindros en V de la serie 4000 fabricado por la empresa MTU, que está integrada en el grupo Rolls-Royce.
Estos motores se utilizan habitualmente conectados a un alternador para la generación eléctrica en lugares aislados o en como medio de emergencia, utilizando diferentes tipos de combustible, diésel, gas natural o HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) y con potencias que para este tipo de 12 cilindros está en poco más de 1.500 kW. Durante las pruebas con hidrógeno, el motor, convenientemente adaptado, mostró muy buenas características de funcionamiento, rendimiento, combustión y, lógicamente, de emisiones, funcionando durante varios meses en modo cero carbono.
La primera instalación con estos motores se llevará a cabo para el proyecto enerPort II del puerto fluvial de Duisburgo sobre el Rin, enfocado a disponer de suministro de energía climáticamente neutro en un nuevo terminal de contenedores. Las necesidades de calor y electricidad serían cubiertas por motoalternadores MTU 4000 a hidrógeno, con 2 MW de potencia instalada y sistemas de pilas de combustible, también MTU, para 1,5 MW de potencia instalada. Este complejo se propone entrar en funcionamiento el año 2024.

UNA NUEVA PROPUESTA PARA REDUCIR LAS EMISIONES EN LA SIDERURGIA INTEGRAL

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 01 Feb 2023 00:00:00 +0100

Puede apreciarse mejor esa importancia si se las compara con las del transporte por carretera (automóviles, buses y camiones) que totalizan un 17,2%. Pero en contraste con la importancia que se da a esta última y los esfuerzos que se aplican, da la impresión de impotencia a la hora de enfocar las anteriores.
En el caso de la siderurgia destaca por sus emisiones la integral, es decir la que partiendo del mineral de hierro se utilizan los llamados hornos altos alimentados de carbón de cok para la obtención de arrabio líquido que soplado con oxígeno en convertidores nos facilita el acero necesario para todo tipo de usos. Bien es verdad que cada vez más hornos eléctricos de carga sólida en forma de chatarras se utilizan para esta producción, pero la llamada siderurgia integral sigue siendo un factor fundamental para la industria.
Para reducir sus emisiones se han depositado ciertas esperanzas en la utilización del hidrógeno para la producción de acero de las que dimos cuenta en estas noticias (ver https://www.revistadyna.com/noticias-de-ingenieria/acero-sueco-libre-de-emisiones-para-industria-de-automocion). Pero está claro que aun no puede ser de aplicación general y supone cuantiosas inversiones de partida.
Ahora, investigadores de la School of Chemical Engineering de Birmingham han hecho saber por un artículo publicado en el Journal of Cleaner Production (Cost effective decarbonisation of blast furnace – basic oxygen furnace steel production through thermochemical sector coupling), su método para crear con inversiones menores en las instalaciones de horno alto y convertidor, un a modo de “proceso circular” productivo que reduzca considerablemente esas emisiones, sostienen que hasta un 90%.
En los hornos altos la combustión del cok con el mineral de hierro emite un gas que contiene, principalmente, N2, CO y CO2, que se quema en “estufas” para elevar la temperatura del aire de soplado en el horno. En lugar de eso, sistema propuesto reduce el CO2 de ese gas a CO utilizando una red mineral cristalina conocida como "doble perovskita" (Ba2Ca0.66Nb0.34FeO6). La elección de este material se debe a que las reacciones tienen lugar en un intervalo de temperaturas (700-800ºC) que puede obtenerse en los mismos intercambiadores de calor de los altos hornos. El gas obtenido, ya exclusivamente con CO, pude ser introducido al horno alto como combustible, parcialmente sustituyendo al cok y cerrando el ciclo sin emitir CO2.
La perovskita puede ser regenerada y reutilizada y el oxígeno incorporado al soplado en los convertidores.

DRONES BARATOS PARA LA GUERRA

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 01 Feb 2023 00:00:00 +0100

(ver https://www.revistadyna.com/noticias-de-ingenieria/las-10-tecnologias-innovadoras-de-2023) aparecida recientemente en estas noticias: se refiere al intenso mercado mundial de drones que se ofrecen para su aplicación en todo tipo de conflictos armados, tanto internos de un país como de auténtica guerra entre distintos países.
Desde comienzos del siglo XX, se han desarrollado específicamente para uso militar drones de considerable tamaño y capacidad de vuelo, altura, velocidad y posibilidades de armamento. Suelen ser de muy elevado costo, por ejemplo, unos 28 M$ para el US-Reaper, tienen apreciables dimensiones, fuerte armamento y están sujetos a estrictas regulaciones para la venta y uso internacional. Pero la tipología más actual de este mercado se encuentra en la industria creada a partir de aparatos diseñados para uso de la ingeniería civil o, incluso, para entretenimiento particular.
Al mejorarse los sistemas de navegación, la información GPS, las comunicaciones inalámbricas y la electrónica en general en el campo de los drones de entretenimiento, han ido apareciendo nuevos tipos de drones derivados de ellos con posible aplicación militar, como lo estamos viendo en la campaña de Ucrania. Se construyen utilizando elementos adquiridos separadamente y sin restricciones en el mercado.
Un claro ejemplo es el denominado Bayraktar TB2, de fabricación turca, que partió de las técnicas aplicadas por un estudiante de esa nacionalidad sobre despegue vertical durante sus estudios en el propio MIT. Puede comunicarse a distancias de 300 km de la base, alcanzar los 7.500 m de altitud y los 220 km/h de velocidad, en una acción hasta de 24 horas y portando armas potentes. Ya participó hace 20 años en los conflictos Armenia-Adzerbaijan o Etiopía y su precio ronda los 5 M$.
Otro tipo, que también se ha hecho tristemente célebre es el de fabricación iraní Shaded-136, que es tan barato, alrededor de 20.000 $, que puede enviarse por oleadas en forma autoexplosiva (dron suicida), ya que, además, su interceptación con misiles es mucho más cara que su coste, con la inseguridad de su eliminación total.
Hay constancia también que minidrones, como los chinos DJI, tanto el Mavic o el Phantom, vendidos para diversión o control de inmuebles y fincas, de hasta 5.000 $ o menos de precio, se han utilizado por el ISIS y en conflictos subsaharianos.

CADA VEZ MÁS CERCA DE LOS 20 MW

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Fri, 20 Jan 2023 00:00:00 +0100

En ese momento, era la constructora danesa VESTAS la que había presentado oficialmente su proyecto V236 para instalación offshore con un aerogenerador de 15 MW de potencia nominal, aunque fue el Haliade-X, diseñado por la francesa Alstom pero explotado por adquisición por GE, el que alcanzó primero los 14 MW en un prototipo montado en el puerto de Rotterdam.
Poco tiempo después, en octubre de ese mismo año, publicamos, también en nuestras noticias que China no solo no estaba al margen de esta carrera, sino que se adelantaba obteniendo la empresa MingYang Smart Energy, con base en Guangdong, la certificación DNV y CGC (China General Certification Center) para su plataforma de 15 MW, escalable hasta los 16 MW (ver en https://www.revistadyna.com/noticias-de-ingenieria/la-potencia-nominal-de-aerogeneradores-ha-superado-15-mw).
Pero las últimas informaciones de la empresa del mismo país, la China State Shipbuilding Corporation (CSSC) de Haizhuang, anuncian que están construyendo un aerogenerador aún mayor, con una potencia máxima de 18 MW y un rotor de tres palas de 260 m de diámetro. Al ser la CSSC un astillero, toda la pesada góndola conteniendo mecanismos, generador y equipos eléctricos y de control, así como los álabes, no necesitan transporte terrestre para ser situados en muelle y facilitar el embarque a destino de ubicación off-shore. El vídeo que han colocado en la web mostrando las operaciones de montaje en taller (https://www.youtube.com/watch?v=6670vZB6tis) resulta realmente impactante.
Queda por tener una comprobación práctica de la utilización de estos equipos en parques eólicos reales. Tanto la V236 como la Haliade X están generando energía de sus prototipos, pero no sabemos aun de proyectos de parques que las utilicen. El hermetismo chino sobre la evolución de proyectos no nos permite aun dar las perspectivas de un empleo futuro para estos proyectos.

LAS 10 TECNOLOGÍAS INNOVADORAS DE 2023

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Fri, 20 Jan 2023 00:00:00 +0100

1. CRISPR para el tratamiento del colesterol
En la última década, la herramienta de edición genética CRISPR ha evolucionado rápidamente del laboratorio a la clínica. Empezó con tratamientos experimentales para trastornos genéticos raros y recientemente se ha extendido a ensayos clínicos para enfermedades comunes, como el tratamiento del colesterol alto.
2. Creatividad artística por Inteligencia Artificial
Algunos programas de software desarrollados por Google, OpenAI y otras empresas pueden generar obras presuntamente de arte en cuestión de segundos a partir de unas pocas instrucciones de texto.
3. Nuevo diseño de chip
Habitualmente, los fabricantes han obtenido las licencias de diseño de chips de unas pocas grandes empresas. Ahora, un estándar abierto llamado RISC-V dice ser capaz de que se pueda crear un chip. Ya hay quien lo está intentando.
4. Un mercado abierto de drones militares
Los drones militares solían ser medios militares al alcance solo de las grandes potencias pero la difusión de las tecnologías que los componen ha hecho que países emergentes, como Turquía o Irán, los fabriquen y vendan a precios cada vez más asequibles.
5. Telemedicina para píldoras abortivas
La supresión del derecho general al aborto en EE.UU ha hecho que diferentes centros de salud recurran a la telemedicina y al mercado online para consultas y envío de medicamentos a domicilio para ese fin.
6. Órganos a la carta
Para evitar la muerte de personas en espera de órganos para su trasplante, los científicos están modificando genéticamente cerdos cuyos órganos podrían trasplantarse a seres humanos e imprimiendo pulmones en 3D a partir de células del propio paciente
7. Progresión de los vehículos eléctricos
Las reducciones de precio de las baterías y las normas de los gobiernos exigiendo emisiones cada vez menores o incluso prohibiendo el acceso a motores de combustión en las ciudades están empujando cada vez más a la adquisición de vehículos totalmente eléctricos.
8. El telescopio espacial James Webb
Los análisis que los científicos realicen sobre las imágenes y datos que vaya aportando el telescopio espacial James Webb darán un mejor conocimiento del Universo, que ya llegan a estar en comentarios del gran público.
9. Análisis de ADN antiguo
Las nuevas herramientas de secuenciación genómica hacen posible conocer secuencias del ADN de humanos muy antiguos de yacimientos arqueológicos revelando su aspecto o como vivieron. Ello también tiene impacto en el mundo de hoy.
10. Reciclaje de baterías
La inmensa cantidad de baterías que forman van a formar parte de nuestros equipos de comunicaciones, información y movilidad están haciendo abordar instalaciones, cada vez más eficientes, de reciclaje de litio, níquel, cobalto o grafito para evitar los vertidos y reducir el costo.

Fusión Nuclear en National Ignition Facility

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Fri, 20 Jan 2023 00:00:00 +0100

Según el comunicado del NIF, el 5 de diciembre, un equipo del citado instituto llevó a cabo el primer experimento de fusión controlada en la historia, consiguiendo producir más energía que la necesitada para su producción a base de rayos láser de gran potencia.
El experimento sobrepasó el umbral de fusión (el punto a partir del cual la fusión nuclear se autoalimenta por sí sola) en base a 192 rayos láser instalados en la cámara del National Ignition Facility que liberaron 2,05 megajulios (MJ) sobre una pequeña célula de combustible compuesta de deuterio y tritio, obteniendo una salida de 3,15 MJ. de energía de fusión.
Con este experimento se ha demostrado por primera vez una de las bases científicas más fundamentales para la fusión inercial de energía (IFE). Este éxito abre una primera puerta del largo camino hacia la consecución de una energía limpia que permita eliminar la actual dependencia de los combustibles fósiles, aunque es evidente que tenemos por delante un largo camino que nos permita controlar y comercializar esta nueva energía
“Durante más de cien años, hemos desarrollado un conocimiento teórico muy importante sobre fusión nuclear, pero el camino desde el conocimiento hasta su aplicación, es largo y difícil. Sin embargo, el hito de hoy, nos demuestra que se puede lograr con perseverancia” en palabras del dr. Arati Prabhakar, Principal asesor del Presidente, y Director de la oficina de la Casa Blanca de Política de Ciencia y Tecnología.

UN PROYECTO PARA RECICLAJE SOSTENIBLE EN AUTOMOCIÓN

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Fri, 20 Jan 2023 00:00:00 +0100

Hasta ahora han sido organizaciones definidas como de reciclaje las que se hacían cargo de los vehículos inutilizados, tanto procedentes de finales prematuros (accidentes) como de los desechados por los usuarios. En sus plantas se realiza una serie de operaciones con empleo solamente de mano de obra y energía para el aprovechamiento de partes estructurales que adquieren talleres de reparaciones e, incluso, elementos de mecánica que sin ningún tipo de análisis ni garantía siguen el mismo camino. Cuando ya no queda nada aparentemente aprovechable se trituran o paquetean como chatarra para hornos de fundición. El mayor avance ha sido la exigencia de retirar previamente el combustible, grasa y otros fluidos peligrosos o contaminantes.
EL proyecto EKODA propone, en primer lugar, examinar cada componente del vehículo, con todas las características del mismo, mediante un complejo procedimiento de pruebas. A continuación, un sistema de evaluación generará recomendaciones sobre cómo reutilizar sus componentes. Esta estrategia basada en la IA optimizará la vida útil de las piezas individuales lo que permite establecer una economía circular sostenible en el sector de la movilidad. Las baterías, ejes, engranajes, etc., usadas podrían incluso disponer de otras aplicaciones fuera de la industria del automóvil.
Las baterías serán el elemento más importante a considerar. Una cámara actuando sobre una batería, registrará el tipo, modelo, serie, potencia, etc. y compara esta información con una base de datos. A continuación, se iría descubriendo y realizando más análisis, nivel de carga actual, funcionalidad de su electrónica de control y estado de cada una de las celdas. La evaluación desarrollada utilizará estos datos para crear un perfil detallado del estado de la batería para ofrecer recomendaciones de reutilización. Una batería intacta de tres o cuatro años, por ejemplo, podría transferirse a un coche usado del mismo tipo. Si el sistema de almacenamiento de energía es más antiguo, sería posible utilizarlo en una máquina agrícola más pequeña. Incluso si la batería tiene varias celdas defectuosas, podría servir de almacenamiento de electricidad en sistemas fotovoltaicos domésticos.
De forma similar se actuaría con partes de carrocería y mecánica. Incluso piezas sueltas como ejes o engranajes pueden ser valiosos como materia prima para otras construcciones. Los criterios ecológicos tendrán la misma importancia que los factores tecnológicos y económicos, como las emisiones de CO2 y la energía consumida durante la reutilización.

ENERGÍA PARA EL MUNDO: ILUSIONES, FANTASÍAS Y REALIDADES

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Thu, 05 Jan 2023 00:00:00 +0100

El hidrógeno es la estrella en las noticias y en los objetivos europeos como sucesor “verde” del ahora costoso gas natural. Sin embargo, estudios llevados a cabo por el Instituto Fraunhofer alemán estiman que el hidrógeno supondrá entre el 4 y el 11% del total energético para 2050, con la electrolisis como medio de producción y con el elevado consumo de electricidad renovable y de agua potable que supone. Quedan aún incógnitas sobre otros medios de producción, basados en los residuos de varios tipos, como basuras, plásticos o biomasa, o técnicas alternativas. Enfocado en principio a la automoción mediante pilas de combustible, falta por determinar su empleo eficiente y seguro como combustible en la industria metalúrgica o en usos domésticos. Están pendientes de resolver las posibilidades y normativas para la distribución y almacenaje generalizados. En este sentido, mucho se ha citado al amoníaco (NH3) como soporte del hidrógeno e incluso como combustible directo, sobre todo para motores del transporte pesado o marítimo, pero sin haber llegado a propuestas realmente aplicables.
Entre los diversos medios para el almacenaje de energía eléctrico, fundamental para una eficiente generación renovable (solar, eólica, de olas o de mareas), son las baterías y sus tipos de ion-Li el medio comúnmente utilizado, a pesar de publicitarse muchos otros (baterías redox, aire a presión, térmicos, cinéticos o estáticos). A espera de la aparición de algún santo grial de las baterías, con otros tipos de cátodos o de electrolito sólido que mejore sus prestaciones, duración o precio, sigue siendo una técnica cara y costosa que, por ejemplo, en el automóvil, está llevando a considerar el sistema híbrido como más posibilista hasta que se alcancen objetivos técnicos reales.
La competencia en los aerogeneradores se ha estabilizado en muy pocas organizaciones capaces de seguir la carrera de unidades cada vez más potentes, ya en la línea de los 15 MW de potencia nominal. Al mismo tiempo, la necesidad de ubicarlos en aguas profundas (>50m), ha creado una infinidad de propuestas de estructuras flotantes para ubicarlos sin haber focalizado aun la óptima. Su distancia a las costas obliga igualmente a instalar plantas de conversión centralizada flotantes de elevado costo y de única conexión a tierra. También hay proyectos variopintos para la generación del hidrógeno “verde” offshore y traerlo por tubería o buques gaseros.
Los paneles fotovoltaicos son los grandes triunfadores de la generación solar, capaces de cubrir el mercado de pequeños edificios residenciales, de grandes cubiertas o de inmensos parques terrestres. Con el hándicap de su bajo rendimiento (> 25%) y su durabilidad, son innumerables las investigaciones para aumentarlos. Se basan en materiales distintos del silicio como la perovskita, en recubrimientos anti reflexión, etc., aunque en su mayor parte son propuestas a nivel de laboratorio con escasas posibilidades de próxima realidad. Su utilización va estrechamente ligada con las baterías de almacenaje, tanto a nivel doméstico como de grandes parques, y a las posibilidades de las redes inteligentes en el intercambio de producción/consumo de energía. Quedan ya en segundo plano otros tipos de generación solar por concentración de la radiación en puntos o zonas donde, por medio de fluidos diversos y cambiadores de calor, se produce vapor de agua para grupos turbina-alternador convencionales.
A pesar de los planes de cierre total de las unidades nucleares de fisión que está programada en algunos países, no parece que pueda preverse la desaparición de esta tecnología, al menos hasta que no se disponga de una sustitución formal y efectiva con sus mismas características de dimensión y fiabilidad. Países aún muy necesitados de crecimiento energético, como China o la India, van a seguir instalando nuevas unidades y más ahora que están presionados por los requisitos de limitar la emisión de gases que producen el cambio climático. En el movimiento de desarrollo de la generación renovable y, ante una política de no abordar nuevas grandes unidades, han proliferado los proyectos para los llamados SMR (Small Modular Reactors) que, con potencias alrededor de los 300 MW, pueden ser construidos íntegramente en fábrica de forma rápida y económica, transportados e instalados en su emplazamiento con mayor nivel de seguridad que las grandes unidades. Aseguran ser el complemento ideal para dotar de estabilidad a la generación renovable, pero aún no se ha hecho realidad esa propuesta.
Menos puede afirmarse alguna certeza sobre la esperanza, ni siquiera a medio plazo, de la generación nuclear de fusión. Los equipos más utilizados para crear y encerrar el plasma capaz de fusionar deuterio y tritio, de confinamiento magnético, los llamados “tokamaks”, llevan más de 60 años de experimentaciones en varios países. En algunos de ellos se han superado los 100 millones de °C, China comunicó haber mantenido 120 millones de °C algo más de 100 segundos y más recientemente haber superado los 1.000 segundos a 100 millones de ºC, pero aun sin alcanzar los 150 millones de °C deseables en una fusión sostenida y sin haberse comprobado el objetivo de ganancia neta suficiente en la reacción. Sin embargo, esta ha sido conseguida en EE.UU. en un experimento de fusión en confinamiento inercial por bombardeo de una cápsula con deuterio y tritio por láser de muy alta potencia, pero en una fase de proyecto muy inicial. La carrera de los distintos “tokamaks” menores y algún otro artilugio similar, como el “stellarator” alemán para conseguir resultados positivos continúa, pero la respuesta más esperada está en el ITER que, con sus 500 MW, aspira a que antes de 2050 nos pueda confirmar que es posible conseguir, de forma estable, una ganancia energética neta al menos de 10 veces la aportada. En caso positivo, su sucesor, llamado DEMO de 2.000 MW, podría ser, a finales de este siglo, el primer reactor de fusión comercial que aporte energía eléctrica a la red y aspire a una ganancia energética de 25. Dadas las enormes inversiones necesarias y sin perder esperanzas en ese camino, estamos en este tema bordeando perspectivas cercanas a la ciencia ficción, ahora fantasía, aunque quizá serán realidad dentro de un par de generaciones.
Sin embargo, parece inevitable que el gas natural sea el medio energético de transición y apoyo a las renovables convencionales, solar y eólica, al menos durante los próximos diez o más años y que si se estima necesario reducir la incidencia de las emisiones de CO2, sea interesante actuar sobre ellas. Mucho se ha especulado sobre las tecnologías para la captura y almacenaje de CO2, aunque las dificultades técnicas para su separación en los gases productos de combustión y los elevados costes han ido relegándolas paulatinamente. Con el uso del gas natural como combustible, esa captación resulta más sencilla y están proponiéndose diversos procesos para su conversión por hidrogenación en “gas de síntesis”, que pueda ser utilizado de nuevo como combustible, fuente de productos químicos o transformado en otros hidrocarburos que se consideren sostenibles. También a partir de residuos orgánicos se está obteniendo este tipo de hidrocarburos aplicables a las aeronaves, el llamado SAF (Sustainable Aviation Fuel), ensayado con éxito, pero aun sin haber dado el paso a una utilización apreciable.
Este pequeño repaso a los enfoques energéticos que han podido revisarse a lo largo de la década 2020 nos puede dar una idea del conjunto de ilusiones, fantasías y realidades que circulan alrededor de este tema y ayudarnos a crear un juicio sereno sobre las posibilidades planteadas.

UN EMPUJE A LA PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO OFF-SHORE

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Tue, 03 Jan 2023 00:00:00 +0100

Como primeros intentos, nos hemos hecho eco recientemente en estas NOTICIAS (https://www.revistadyna.com/noticias-de-ingenieria/la-primera-unidad-europea-offshore-para-produccion-de-hidrogeno-verde) e incluso de proyectos a futuro de islas artificiales energéticas que combinan la energía renovable con la producción de hidrógeno (https://www.revistadyna.com/noticias-de-ingenieria/una-isla-artificial-danesa-sera-centro-energetico-para-generacion-eolica).
El hidrógeno off-shore evita la necesidad de una costosa transmisión de la electricidad generada a la costa y puede ser transportado por tubería o por buques gaseros, aunque sí acarrea la necesidad de que el agua necesaria para la electrolisis deba ser obtenida mediante una planta de potabilización y filtración del agua de mar, lo que supone un consumo adicional de la electricidad generada.
Esto parece haber sido superado por los resultados de la investigación llevada a cabo en la Nanjin Technical University y publicada en NATURE (A membrane-based seawater electrolyser for hydrogen generation), que asegura haber sido capaces de crear los medios de realización de la electrolisis directa del agua de mar tras simple filtración y sin potabilización previa. En los electrolizadores existentes, los iones cloruro forman gas clorhídrico en el ánodo que corroe los electrodos y degrada el catalizador produciendo la destrucción del mismo.
En el equipo diseñado, el agua de mar se mantiene separada del recinto que contiene los electrodos en hidróxido de potasio por una membrana de PTFE (politetrafluoroetileno) que no deja pasar el agua salina líquida pero sí el vapor de agua que se forma espontáneamente por la diferencia de presión entre su presión en el lado del agua de mar y el lado del electrolito. A medida que se va produciendo la hidrólisis de este vapor, la diferencia de presión va siendo mayor y, sin energía adicional, pasa más vapor de agua y se estabiliza la producción de hidrógeno.
El módulo de prueba de los investigadores, compuesto de 11 celdas, ha trabajado 133 días (3.200 horas) y producido con 250 mA/cm2, 386 litros (31,65 gramos) de hidrógeno a presión normal con un consumo energético medio de 5 kWh por cada metro cúbico de gas, lo que supone un rendimiento aproximado del 71%. Parece que los residuos podrían también utilizarse para la obtención de litio.

LOS COMBUSTIBLES DE AVIACION SOSTENIBLES Y EL MOTOR A HIDRÓGENO DE ROLLS-ROYCE

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Thu, 29 Dec 2022 00:00:00 +0100

Para los buques, que aún siguen siendo mayoritariamente de propulsión diésel, se viene proponiendo como primer paso, solamente reductor de emisiones, el gas natural y de forma todavía experimental el amoníaco (ver https://www.revistadyna.com/noticias-de-ingenieria/el-amoniaco-como-vector-energetico-para-buques). Los aeroplanos lo tienen más complicado y para aparatos menores de ensayan soluciones eléctricas a base de baterías o con hidrógeno por medio de pilas de combustible (ver https://www.revistadyna.com/noticias-de-ingenieria/desarrollan-primer-sistema-de-propulsion-de-pila-de-combustible-para-aviones-con-una-potencia-de-15m).
Sin embargo, los grandes aviones comerciales o los aparatos militares siguen siendo la asignatura pendiente a corto/medio plazo. Para ellos las mismas petroleras proponen, para los jets, desarrollar un combustible similar al actual queroseno, obtenido de forma sintética, pero que justifica que los gases producidos por su combustión hayan sido compensados por las características de los materiales y operaciones con los que se haya producido: es el llamado SAF (Sustainable Aviation Fuel). Se ha probado ya en numerosos vuelos, aunque, quizá por su mayor costo o dificultad de fabricación no ha dado un paso definitivo de uso.
Por otra parte, las propuestas a base de hidrógeno, que en ese estado o por medio de diferentes portadores son de uso habitual en los cohetes espaciales, han dado un paso adelante con el ensayo del primer motor a hidrógeno por Rolls-Royce el pasado noviembre en Inglaterra (RU) basado en su clásico turbohélice AE 2100-A convenientemente adaptado. El hidrógeno fue obtenido a partir de la electrolisis del agua con energía eléctrica renovable procedente de generación eólica y mareomotriz, lo que confiere al hidrógeno su característica “verde”.
El siguiente paso lo dará la misma Rolls-Royce de la mano con la empresa aeronáutica easyJet, con un motor turbofan Pearl 15 jet que actualmente se montan en diferentes tipos de jets de negocios.

REDUCCIÓN DE EMISIONES POR VEHÍCULOS PESADOS EN EUROPA

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Thu, 29 Dec 2022 00:00:00 +0100

(ver https://www.revistadyna.com/noticias-de-ingenieria/la-ue-plantea-objetivos-para-emisiones-de-coches-y-furgonetas), un grupo de 44 grandes consorcios industriales se han dirigido a la Comisión Europea instándola a proponer algo similar para los vehículos pesados de transporte por carretera. En este grupo están incluidas organizaciones dedicadas o usuarias del transporte, como Maersk, Unilever, Pepsico o Siemens.
Aunque este tipo de vehículos suponen solamente el 2% del número total circulando en Europa, sus emisiones son el 25% del total de las producidas por la automoción y, adicionalmente, a una mayoría de partículas y óxidos de nitrógeno, estimándose como causa de 350.000 muertes prematuras al año en la UE. En la propuesta de ese grupo se argumenta que como los fabricantes disponen ya de las tecnologías necesarias para ello y, con el objetivo de cero emisiones en 2050, contempla que:

Los nuevos vehículos deben tener cero emisiones a partir de 2035.
La reducción de emisiones sea ya del 65% en 2030
Esta normativa se extienda a todos los vehículos pesados
Se supriman las ayudas a los combustibles en este tipo de vehículos

Las empresas también piden a los legisladores de la UE que concluyan lo antes posible con los ambiciosos objetivos en materia de infraestructuras de recarga y repostaje previstos en el Reglamento sobre infraestructuras de combustibles alternativos. Una revisión de este texto en 2024 debería garantizar que los objetivos se ajustan a que puedan desenvolverse apropiadamente en sus recorridos los camiones eléctricos y de hidrógeno. También será necesario un apoyo financiero específico para que los primeros en adoptarlos y las PYMEs puedan hacer frente a lo que, por ahora, siguen siendo costes de adquisición más elevados que los camiones de combustibles fósiles.

ALMACENAJE DE ENERGÍA EN CENTRALES DE CARBÓN CERRADAS

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 28 Dec 2022 00:00:00 +0100

El camino hacia la descarbonización pasa decididamente por la generación renovable, mayoritariamente solar y/o eólica, pero debido por una parte a la inestabilidad de ambas y por otra a la necesidad de aprovechar al máximo todos sus períodos de generación, aunque no exista demanda, es necesario establecer, para cada caso, un sistema de almacenaje adecuado a los posibles períodos de ausencia de generación cuando no hay demanda y de falta de demanda cuando puede haber generación.
Existen numerosas tecnologías para diseñar este almacenaje dependiendo tanto de las características de cada parque generador como del objetivo que se desee cubrir: el más utilizado hoy en día es el de bloques de baterías ion-Li, de los que se llega a alcanzar potencias de almacenaje de 1.200 MWh con posibilidades de entrega a la red de 300 MW (California – EE.UU.). Sin embargo, ante el elevado coste de estas instalaciones, Hyme Energy propone aprovechar los equipos disponibles en esas centrales cerradas, como las calderas, turbinas de vapor y alternadores, incorporando un sistema de almacenaje de la energía en sales fundidas.
La energía a almacenar calienta en un tanque sales de sodio a unos 700º que, en el momento de ser necesario, se bombean a la caldera para la producción de vapor y energía, retornando a otro tanque a otro tanque a unos 350º del que se van pasando al primero. El mayor problema que se ha debido superar es el de la corrosión en los circuitos de circulación de la sal fundida, utilizando la experiencia que previamente ha desarrollado la empresa Seaborg para unidades nucleares que aplican el mismo sistema de generación con sales fundidas.
La primera instalación piloto que Hyme Energy va a poner en marcha será relativamente pequeña y se inaugurará en 2024 en la isla danesa de Bornholm, que disponía de una central de carbón, sustituida por aerogeneradores. Almacenará hasta 20 MWh de energía, con una potencia máxima de devolución a la red de alrededor de 1 MW. Una vez que esté operativa y probada, Hyme Energy tiene previsto ampliar sus proyectos con posibilidad de plantas capaces de almacenar entre 200 MWh y 10 GWh, con posibilidades de descarga adecuadas a la duración de los períodos necesarios. Siempre con la base de la central eléctrica en la que se implante.

ENERGÍA NUCLEAR DE FUSIÓN A GRANEL ¿PERO, CUANDO Y COMO?

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 14 Dec 2022 00:00:00 +0100

Es evidente que este resultado, sobre todo si es reproducible, es una buena noticia, no tanto por la magnitud, pues en el tokamak JET de Oxford (Reino Unido) se habían conseguido 59 megajulios, pero con una proporción de 0,7.
La reacción de los isótopos de hidrógeno deuterio y tritio para formar helio, radiar neutrones y emitir calor es la base de la energía de fusión, sea cual sea el medio en que se realice. El más usual está basado en el equipo denominado tokamak donde el “plasma” mezcla de los citados gases es llevada a altísima presión y temperatura para conseguir su reacción, pero que precisa de que se mantenga por confinamiento magnético alejada de las paredes del recipiente toroidal que los contiene. Variantes de este equipo como el stellarator o el tokamak esférico también se han probado, pero el primer gran tokamak toroidal, el ITER, con objetivo de desarrollar todo lo experimentado en los pequeños, es el que marcará el verdadero camino de futuro.
En cambio, el sistema americano sigue otro enfoque: supone disponer de un emisor de rayos láser de muy alta potencia con el que se bombardea una cápsula conteniendo los citados deuterio y tritio confinados en una cámara denominada hohlraum. La explosión reactiva es idéntica. No se sabe cuáles serán los pasos a dar con este sistema que lleva bastante más de 10 años de experimentación (ver en la Revista DYNA https://www.revistadyna.com/busqueda/tomas-diaz-de-rubia-director-de-ciencia-y-tecnologia-en-laboratorio-nacional-lawrence-livermore) y que a finales de 2021 consiguió la primera reacción efectiva (ver NOTICIAS de DYNA https://www.revistadyna.com/noticias-de-ingenieria/el-laboratorio-nacional-lawrence-livermore-eeuu-consigue-doce-anos-despues-ignicion-positiva-de-plas)
¿Cuándo y como será esa energía de fusión inagotable, económica y que no deja residuos radiactivos? Pues la opinión de los expertos es que aun faltan varias décadas. Si el ITER consigue un funcionamiento estable y con ganancia neta apreciable, le seguirá el tokamak DEMO, ya comercialmente productivo, y estamos hablando casi de finales de este siglo. Del sistema americano del LLNL nada se ha dicho en ese sentido. De los otros variopintos sistemas que se anuncian más o menos abiertamente, poco se puede esperar, aunque siguen recolectando fondos económicos de distintos países, salvo que China nos sorprenda cualquier día.
Además, es necesario hacer una observación que casi siempre se oculta en los medios. Aunque la generación por fusión nuclear no deja residuos radioactivos, el tritio es un material de baja radioactividad y como no existe en la naturaleza de forma amplia hay que producirlo con los neutrones desprendidos de la reacción de fusión. Y para proteger el ambiente exterior de esos neutrones es preciso revestir la cámara, sea del tokamak o de confinamiento, con un revestimiento que aun no se tiene totalmente claro, aunque se apunta al litio, al berilio, al titanio o a otros materiales especiales. Precisamente para ensayar estos revestimientos la UE va a financiar en la Universidad de Granada una instalación especial dotada de una potente fuente de neutrones denominada IFMIF-DONES (International Fusion Materials Irradiation Facility – Demo Oriented NEutron Source), que nos orientará sobre ese problema aun no totalmente resuelto.

PREVISIÓN Y COMENTARIOS DE LA IEA SOBRE LAS EMISIONES DE CO2 EN 2022

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Mon, 28 Nov 2022 00:00:00 +0100

La interrupción de suministro a Europa de gas por causa de su conflicto con Ucrania, ha supuesto la apelación al carbón como sustituto para la generación eléctrica, pero su aumento no ha sido tan significativo como se había esperado, habiendo sido la generación solar y eólica la que ha cubierto la mayor parte de esa carencia. De hecho, el incremento de uso del carbón en el mundo para la generación eléctrica ha sido del 2% y la mayoría centrado en Asia.
China continúa siendo el mayor emisor de CO2 del mundo, con casi el 30% del total, aunque trata de plantearse un programa creíble hacia la descarbonización, basado en la generación nuclear y renovable, aunque no parece que pueda llegar a los propósitos de 2030. Los EE.UU. están en segunda posición con el 40% de las emisiones de China, para lo que ha realizado un importante esfuerzo en la instalación de renovables. El tercero lo ocupa la India, actualmente con la mitad de los EE.UU., pero con las peores perspectivas de que sea capaz, no solo de contener sino de reducir esa aportación, ya que su generación eléctrica se basa en el carbón y los hidrocarburos líquidos en un país que necesita crecer de forma notable en esa generación.
Japón presenta la peculiaridad de que, habiendo tenido la generación nuclear como base (más del 30%), la vio reducirse a 0 con la catástrofe de Fukushima y ha tenido la necesidad de volver al carbón y el gas natural para suplir esa falta. Su objetivo se centra en el restablecimiento de las unidades nucleares posibles, de las que en la actualidad ha puesto en marcha 9 y asegura tener otras 15 en proceso de reforma y prolongación de vida a los 60 años, para llegar en 2030 a que el 22% de su electricidad proceda de esta fuente.
En su conjunto, puede decirse que el año 2022 ha tenido un comportamiento anómalo dentro de una serie de acontecimientos imprevistos. La escasez de gas natural en Europa y la parada de casi una mitad de las centrales nucleares francesas para revisiones ha forzado una vuelta al carbón no deseada. Sin embargo, por otra parte, las emisiones de la aviación civil o del transporte marítimo no han alcanzado el nivel prepandemia por no haberse recuperado toda la actividad.

LA UE PLANTEA LOS OBJETIVOS PARA LAS EMISIONES DE COCHES Y FURGONETAS

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Mon, 28 Nov 2022 00:00:00 +0100

A la espera de la legislación definitiva se determinaron:

Un objetivo de reducción de las emisiones de CO2 del 55% para los coches nuevos y del 50% para las furgonetas nuevas para 2030 en comparación con los niveles de 2021.
Un objetivo de reducción del 100% de las emisiones de CO2 tanto para los coches nuevos como para las furgonetas para 2035.

El acuerdo incluye un comentario sobre los combustibles neutros en cuanto a que, tras consultar a las partes interesadas, la Comisión presentará una propuesta para la matriculación de vehículos que funcionen exclusivamente con combustibles neutros en cuanto a emisiones de CO2 después de 2035, de conformidad con la legislación de la UE, de acuerdo con el objetivo de neutralidad climática.
Además, el acuerdo incluye un refuerzo de otras disposiciones de la normativa, como la reducción del tope de créditos de emisión que los fabricantes pueden recibir por las innovaciones que reduzcan de forma verificable las emisiones de CO2 en carretera, hasta 4 g/km por año desde 2030 hasta 2034 (actualmente está fijado en 7 g/km por año).
La Comisión desarrollará también para 2025 una metodología común en la UE para evaluar el ciclo de vida completo de las emisiones de CO2 de los coches y furgonetas comercializados, así como de los combustibles y la energía consumidos por estos vehículos. Basándose en esta metodología, los fabricantes podrán, de forma voluntaria, informar a la Comisión sobre las emisiones del ciclo de vida de los nuevos vehículos que comercialicen. El acuerdo mantiene una excepción para los fabricantes de pequeño volumen hasta finales de 2035.
Esta propuesta de revisión de las normas para las emisiones de CO2 de coches y furgonetas forma parte del total presentado por la Comisión Europea el 14 de julio de 2021. Se pretende que la UE reduzca sus emisiones netas de gases de efecto invernadero en al menos un 55% de aquí a 2030 en comparación con los niveles de 1990 y logre la neutralidad climática en 2050.
Todo ello supone un fuerte impulso para el desarrollo del coche eléctrico como alternativa mayoritaria, tanto en lo que respecta a su fabricación como a la de sus componentes y de la infraestructura de recarga. Sin embargo, queda en el aire la posible continuidad de la tecnología de combustión interna utilizando “combustibles neutros”, es decir lo que se conoce como sustainable fuels, respecto a su tipo y/o procesos de su producción.

BATERÍAS EN ESTADO SÓLIDO DE CREACIÓN ALEMANA

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 23 Nov 2022 00:00:00 +0100

Con el nombre comercial de CERENERGY®, consiste en un tubo de cerámica con una microestructura que permite la transferencia de iones sodio, la misma función que el electrolito líquido hace en una batería de iones de litio. El tubo de cerámica se rellena con gránulos catódicos compuestos por cloruro sódico y níquel, garantizando el contacto entre los gránulos y el tubo cerámico electrolítico con un medio de cloruro de aluminio y sodio. El tubo cerámico se aloja en un recipiente también tubular de acero que hace las veces de terminal negativo. Las lengüetas de los terminales positivo y negativo están instaladas en la parte superior de la célula para la transferencia de electrones y la conexión con otras células. Cada célula funciona a 2,58 V y el pack de 40 células forman un módulo con una capacidad de 10KWh y 100 Ah.
Otra característica de esta batería es que no contiene grafito ni cobre en el ánodo, de hecho, no hay ánodo y sólo se forma durante el proceso de carga como una película de sodio entre el recipiente tubular de acero y el borde exterior del electrolito tubular cerámico: este sodio se consume durante el proceso de descarga de la batería volviendo al cátodo interior.
La aplicación práctica de estas baterías está en el almacenaje masivo de energía, debido a su bajo costo, menor degradación, comprobada hasta en 700 ciclos y mayor vida, superior a los 15 años. Tienen una buena energía específica de 110-139 Wh/kg, pueden operar entre los -20°C y los +60°C de temperatura ambiente. Aunque llega a alcanzar los 300°C de operación interna, los packs están aislados para poder ser manipulados manualmente. No presentan ninguna posibilidad de explosión, inflamación ni emisión de gases tóxicos, y son resistentes al agua u otros contaminantes externos. La ausencia de cobalto o litio las hace estables a las variaciones de suministro.
Fraunhofer IKTS ha formado una joint venture con la empresa ALTECH para crear una planta capaz de fabricar 1.666 bloques anuales de 60 kWh (100 MWh) con un costo aproximadamente la mitad que el equivalente de ion-Li. Un desarrollo posterior, según la evolución del mercado, podría estar en una fabricación anual de 1GWh.

China enciende la mayor planta de almacenamiento de energía en aire

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 23 Nov 2022 00:00:00 +0100

El mayor y, sobre todo, el más eficiente sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido limpio del mundo está en funcionamiento, y conectado a la red eléctrica de una ciudad situada en el norte de China.
La revolución de las energías limpias requerirá enormes cantidades de almacenamiento de energía para amortiguar la intermitencia de la energía solar y eólica. Una parte de esta energía vendrá en forma de grandes instalaciones de baterías, pero se avecina una enorme escasez de suministro de litio que aumentará el precio de las baterías a base de litio y hará muy difícil que las empresas tipo Tesla se encarguen de una gran parte del trabajo.
China ha diversificado sus esfuerzos y ha puesto en marcha una batería de flujo de vanadio de 100 MW y 400 MWh instalada en Dailan que ofrece un almacenamiento de energía relativamente barato sin utilizar litio. Pero, según Asia Times, China planea apoyarse también en el almacenamiento de energía en aire comprimido (Compressed Air Energy Storage, CAES) para gestionar casi una cuarta parte de todo el almacenamiento de energía del país para 2030.
Ahora, tras varios años de desarrollo por parte de la Academia China de las Ciencias (ACC), se ha conectado a la red el primer sistema avanzado CAES de 100 MW del mundo, listo para empezar a prestar servicio comercial en la ciudad de Zhangjiakou, en el norte de China. Al designarla como "avanzada", se diferencia de la planta de McIntosh, que lleva en funcionamiento desde 1991 en Alabama, una instalación de CAES de 110 MW que utiliza su aire almacenado con gas natural para recuperar la energía y que, por tanto, no es una solución de almacenamiento de energía verde.
La nueva planta de Zhangjiakou no utiliza combustibles fósiles, sino que emplea los avances de las tecnologías de almacenamiento térmico supercrítico, intercambio de calor supercrítico, compresión de alta carga y expansión para aumentar la eficiencia del sistema. Según la China Energy Storage Alliance, la nueva planta puede almacenar y liberar hasta 400 MWh, con una eficiencia de diseño del sistema del 70,4%.
Esta cifra es enorme; los sistemas actuales de aire comprimido sólo tienen una eficiencia de entre el 40 y el 52%, e incluso las dos plantas Hydrostor CAES de mayor tamaño que se inaugurarán en California en 2026 sólo tienen una eficiencia de alrededor del 60%.
La Academia China de las Ciencias afirma que la planta de Zhangjiakou es capaz de suministrar a la red local más de 132 GWh de electricidad al año, asumiendo el consumo máximo de unos 40-60.000 hogares. Ahorrará unas 42.000 toneladas de carbón que se queman en las centrales eléctricas y reducirá las emisiones anuales de dióxido de carbono en unas 109.000 toneladas, lo que equivale a retirar de la carretera unos 23.700 coches americanos de media.
La ACC afirma que los bajos costes de capital, la larga vida útil, la seguridad y la eficiencia de este diseño, junto con sus credenciales ecológicas, lo sitúan como "una de las tecnologías más prometedoras para el almacenamiento de energía a gran escala".

El nuevo tipo de silicio que puede revolucionar la industria de semiconductores

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 23 Nov 2022 00:00:00 +0100

Para tener un punto de referencia de escala humana, podríamos decir que cada cabello de una persona tiene un ancho de 60 nanómetros.
Hace unos 10 años, se produjo un resultado inusual de un experimento con obleas de silicio. El material era diferente del que se pretendían producir.
Se descubrió que la sustancia era silicio con una nanoestructura parecida a un alambre “muy, muy pequeña”. Pudieron reproducir el nuevo material, pero cuando intentaron mejorar el proceso de síntesis, los nanocables no crecieron, y tuvieron que estudiar el mecanismo de síntesis y la estructura y propiedades a escala atómica del material.
El material tenía una estructura altamente comprimida, reducida entre un 10% y un 20% en comparación con el silicio normal, que normalmente no es estable en tal estado comprimido.
A través del análisis computacional y el modelado, se pudo demostrar que, a pesar de las propiedades inusuales, el nuevo material era una forma de silicio con una capa muy delgada de óxido en la parte superior, lo que probablemente ayudaba a mantener la compresión.
Una de las razones por las que el silicio se usa ampliamente como semiconductor en microelectrónica, como chips de computadora, circuitos integrados, transistores, diodos de silicio y pantallas de cristal líquido, es que es barato y abundante. Según la Royal Society of Chemistry, es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno, pero no se encuentra en su estado puro y sin combinar en la naturaleza. Se puede encontrar en arena, cuarzo, pedernal, granito, mica y arcilla, entre otras piedras y minerales.
Sin embargo, el silicio tradicional no puede soportar altas temperaturas y, por lo tanto, está limitado a aplicaciones de menor potencia. Tiene una banda utilizable de 1,11 electronvoltios (la banda utilizable determina la energía necesaria para que los electrones del material semiconductor conduzcan electricidad al ser estimulados por fuentes externas).
El nuevo material tiene una banda utilizable ultra ancha de 4,16 eV, un récord mundial. La banda ultraancha implica que el material necesita estímulos más grandes para conducir la electricidad, pero puede operar a alta potencia, alta temperatura y altas frecuencias. Los nanocables de silicio producidos a partir de este nuevo material serán adecuados para dispositivos electrónicos de potencia, transistores, diodos y LED.
A diferencia del silicio normal, el nuevo material es altamente resistente a la oxidación. También es fotoluminiscente, capaz de emitir luz azul y púrpura, que puede usarse para iluminación ultravioleta y en diodos de luz azul.
También se ha creado un nuevo método para producir nanocables de silicio, llamado grabado químico con vapor, que elimina material en lugar de formar cristales. Como resultado, pueden fabricar nanocables que son de 10 a 20 veces más pequeños que los nanocables de silicio que se utilizan comercialmente en la actualidad.
Los procesos de síntesis de nanocables conocidos anteriormente utilizan partículas de catalizador para hacer crecer cristales de silicio.
Los nuevos nanocables de silicio pueden mejorar las baterías de iones de litio. Además, agregar algunos materiales seleccionados como fósforo o nitrógeno (una técnica llamada dopaje) puede conducir a otras propiedades interesantes y permitir otras aplicaciones.

Se entrega el primer carguero del mundo equipado con el "Wind Challenger"

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 16 Nov 2022 00:00:00 +0100

Se espera que la introducción del Wind Challenger reduzca las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en aproximadamente un 5% en un viaje Japón-Australia y en un 8% en un viaje Japón-Costa Oeste de América del Norte, en comparación con un buque convencional del mismo tipo, y contribuya a frenar las emisiones de GEI durante el transporte marítimo de combustible.
El Wind Challenger es un sistema, desarrollado principalmente por MOL y Oshima Shipbuilding, que utiliza una vela dura telescópica que aprovecha la energía del viento para propulsar el buque. Al instalar el sistema, es posible reducir la cantidad de combustible utilizado para su funcionamiento, lo que se espera que reduzca el impacto ambiental y mejore la eficiencia económica.
Además del Shofu Maru, el Grupo MOL ya ha decidido construir un segundo granelero equipado con el Wind Challenger.

Ingenieros fabrican hidrógeno verde a partir del aire

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 09 Nov 2022 00:00:00 +0100

Las pruebas del prototipo de electrolizador de aire directo durante 12 días consecutivos demostraron que podía producir casi 750 litros de hidrógeno al día de media por metro cuadrado de electrolizador. Li y sus colegas publicaron los detalles en la revista Nature Communications.
El hidrógeno ofrece la oportunidad de una energía limpia y sin emisiones, y la economía del hidrógeno ha cobrado impulso en los últimos años gracias al aumento de la financiación y a las mejoras tecnológicas. Pero la mayor parte del hidrógeno que se produce hoy en día en el mundo se sigue obteniendo a partir de gas natural o carbón. El hidrógeno verde procedente de la electrólisis es todavía una tecnología incipiente debido a la necesidad de electrolizadores a gran escala.
Muchos equipos están trabajando en formas alternativas de producir hidrógeno verde. Los dispositivos de separación de agua por energía solar, por ejemplo, utilizan fotocatalizadores, que absorben la luz solar para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno, pero tienen baja eficiencia de conversión de energía solar en hidrógeno, de sólo el 1%. Para superar la necesidad del agua dulce, se ha intentado producir hidrógeno a partir de aguas salinas y salobres, pero los dispositivos tienen que lidiar con la contaminación y el cloro como subproducto.
Li y sus colegas decidieron utilizar la humedad del aire como fuente de agua. En todo el mundo hay casi 13 billones de toneladas de agua en el aire en todo momento, e incluso los entornos secos, como la extensa región del Sahel en África, tienen una humedad relativa media del 20%.
Para aprovechar esa humedad, los investigadores empaparon una esponja o espuma con un líquido electrolítico que absorbe el agua y la intercalaron entre dos electrodos. "El agua extraída por el electrolito se transporta espontáneamente a los electrodos por fuerza capilar y se electroliza en hidrógeno en el cátodo y en oxígeno en el ánodo", explica Li. "Todo el proceso es pasivo y no intervienen piezas móviles ni mecánicas".
Los investigadores demostraron el uso tanto de paneles solares como de una pequeña turbina eólica para alimentar el módulo. Probaron el prototipo tanto en el interior como en el exterior en el caluroso y seco verano de Melbourne. La eficiencia de conversión de energía solar en hidrógeno del dispositivo es superior al 15%, afirma Li.
Para las pruebas en exteriores, conectaron cinco electrolizadores en paralelo, que, alimentados con energía solar, produjeron 745 L de hidrógeno por metro cuadrado al día, suficiente para calentar una casa. También dejaron que el prototipo funcionara solo durante ocho meses para demostrar su durabilidad.
El prototipo tiene ahora mismo sólo unos pocos centímetros cuadrados de superficie. Pero a lo largo del próximo año, con la financiación de los inversores, el equipo planea fabricar electrolizadores más grandes, con áreas de electrodos de 10 metros cuadrados. También están mejorando la receta del electrolito para aumentar aún más la eficiencia energética y la producción, dice.
Tanto la eficiencia como la producción no deberían verse afectadas cuando se amplíe el dispositivo. Pero el principal reto al que se enfrenta el equipo es encontrar los materiales adecuados para el electrolizador.

UN TEJIDO AVANZADO PUEDE DAR CALOR O REFRESCAR A QUIEN LO VISTA

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 09 Nov 2022 00:00:00 +0100

El tejido avanzado está hecho con hilos a escala nanométrica que contienen en su núcleo materia de cambio de fase que puede almacenar y liberar grandes cantidades de calor cuando el material cambia de fase de líquido a sólido.
Combinando los hilos con revestimientos electrotérmicos y fotoeléctricos que mejoran el efecto, en esencia han desarrollado un tejido que puede enfriar rápidamente al usuario y calentarlo a medida que cambian las condiciones. Un artículo que describe la técnica de fabricación se publicó en ACS Nano
Muchas ocupaciones, desde bomberos hasta trabajadores agrícolas, implican entornos duros de calor o frío. Las cámaras frigoríficas, las pistas de patinaje sobre hielo, las forjas de acero, las panaderías y muchos otros lugares de trabajo requieren que los trabajadores hagan transiciones frecuentes entre temperaturas diferentes y, en ocasiones, extremas.
Tales cambios regulares de temperatura no solo son incómodos, sino que pueden causar enfermedades o incluso lesiones y requieren un engorroso cambio constante de ropa. Un suéter mantendrá caliente a un trabajador en un casillero de carne fría, pero podría sobrecalentar al mismo trabajador cuando salga de ese espacio.
Una opción para aliviar el estrés por calor o frío de esos trabajadores, o de cualquier otra persona, desde atletas hasta viajeros, que experimentan tal incomodidad, es la tecnología emergente de textiles de gestión térmica personal.
Estas telas a menudo utilizan materiales de cambio de fase (PCM) que pueden almacenar y luego liberar grandes cantidades de calor cuando el material cambia de fase (o estado de la materia, por ejemplo, de sólido a líquido).
Uno de estos materiales es la parafina, que en principio se puede incorporar a un material textil de diferentes maneras. Cuando la temperatura del ambiente que rodea a la parafina alcanza su punto de fusión, su estado físico cambia de sólido a líquido, lo que implica una absorción de calor. Luego se libera calor cuando la temperatura alcanza el punto de congelación de la parafina.
Desafortunadamente, la rigidez intrínsecamente sólida de los PCM en su forma sólida y las fugas cuando son líquidos ha impedido hasta ahora su aplicación en el campo de la regulación térmica portátil. Se han intentado varias estrategias diferentes, incluida la microencapsulación (en la que el PCM, como la parafina, se recubre en cápsulas extremadamente pequeñas),
"El problema aquí ha sido que los métodos de fabricación para las microcápsulas de cambio de fase son complejos y muy costosos", dijo Hideaki Morikawa, autor correspondiente del artículo e ingeniero textil avanzado del Instituto de Ingeniería de Fibras de la Universidad de Shinshu.
Así que los investigadores recurrieron a una opción llamada electro-hilado coaxial. El electrohilado es un método de fabricación de fibras extremadamente finas con diámetros del orden de nanómetros. Cuando una solución de polímero contenida en un depósito a granel, normalmente una jeringa con una aguja en la punta, se conecta a una fuente de alimentación de alto voltaje, la carga eléctrica se acumula en la superficie del líquido.
Pronto se alcanza un punto donde la repulsión electrostática de la carga acumulada es mayor que la tensión superficial y esto da como resultado un chorro extremadamente fino del líquido. A medida que el chorro de líquido se seca durante el vuelo, se alarga aún más por la misma repulsión electrostática que dio lugar al chorro, y la fibra ultrafina resultante se recoge en un tambor.
El electro-hilado coaxial es muy similar, pero involucra dos o más soluciones de polímero alimentadas desde hileras vecinas, lo que permite la producción de nanofibras recubiertas o huecas. Estas fibras de núcleo y cubierta tienen una estructura similar al cable coaxial que se podría usar en el estéreo, pero son mucho, mucho más pequeñas.
En este caso, los investigadores encapsularon el PCM en el centro de la nanofibra electro-hilada para resolver el problema de la fuga de PCM.
La combinación de materiales fotosensibles (aquellos que reaccionan a la presencia de energía solar) con PCM ofrece potencialmente la posibilidad de aumentar aún más la capacidad de almacenamiento de energía del textil. Además, recubrir el material compuesto con polímeros que convierten la electricidad en calor (un recubrimiento conductor electrotérmico) puede compensar una expansión similar del almacenamiento de energía.

Un nuevo tipo de silicio que puede revolucionar la industria de semiconductores

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 09 Nov 2022 00:00:00 +0100

Se logró un gran avance en la síntesis de nanocables al descubrir una nueva forma de silicio altamente densa y dominar un nuevo proceso escalable de grabado sin catalizador para producir ultrapequeños nanocables de silicio de dos a cinco nanómetros de diámetro. Para tener un punto de referencia de escala humana, podríamos decir que cada cabello de una persona tiene un ancho de 60 nanómetros.
Hace unos 10 años, se produjo un resultado inusual de un experimento con obleas de silicio. El material era diferente del que se pretendían producir.
Se descubrió que la sustancia era silicio con una nanoestructura parecida a un alambre “muy, muy pequeña”. Pudieron reproducir el nuevo material, pero cuando intentaron mejorar el proceso de síntesis, los nanocables no crecieron, y tuvieron que estudiar el mecanismo de síntesis y la estructura y propiedades a escala atómica del material.
El material tenía una estructura altamente comprimida, reducida entre un 10% y un 20% en comparación con el silicio normal, que normalmente no es estable en tal estado comprimido.
A través del análisis computacional y el modelado, se pudo demostrar que, a pesar de las propiedades inusuales, el nuevo material era una forma de silicio con una capa muy delgada de óxido en la parte superior, lo que probablemente ayudaba a mantener la compresión.
Una de las razones por las que el silicio se usa ampliamente como semiconductor en microelectrónica, como chips de computadora, circuitos integrados, transistores, diodos de silicio y pantallas de cristal líquido, es que es barato y abundante. Según la Royal Society of Chemistry, es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno, pero no se encuentra en su estado puro y sin combinar en la naturaleza. Se puede encontrar en arena, cuarzo, pedernal, granito, mica y arcilla, entre otras piedras y minerales.
Sin embargo, el silicio tradicional no puede soportar altas temperaturas y, por lo tanto, está limitado a aplicaciones de menor potencia. Tiene una banda utilizable de 1,11 electronvoltios (la banda utilizable determina la energía necesaria para que los electrones del material semiconductor conduzcan electricidad al ser estimulados por fuentes externas).
El nuevo material tiene una banda utilizable ultra ancha de 4,16 eV, un récord mundial. La banda ultraancha implica que el material necesita estímulos más grandes para conducir la electricidad, pero puede operar a alta potencia, alta temperatura y altas frecuencias. Los nanocables de silicio producidos a partir de este nuevo material serán adecuados para dispositivos electrónicos de potencia, transistores, diodos y LED.
A diferencia del silicio normal, el nuevo material es altamente resistente a la oxidación. También es fotoluminiscente, capaz de emitir luz azul y púrpura, que puede usarse para iluminación ultravioleta y en diodos de luz azul.
También se ha creado un nuevo método para producir nanocables de silicio, llamado grabado químico con vapor, que elimina material en lugar de formar cristales. Como resultado, pueden fabricar nanocables que son de 10 a 20 veces más pequeños que los nanocables de silicio que se utilizan comercialmente en la actualidad.
Los procesos de síntesis de nanocables conocidos anteriormente utilizan partículas de catalizador para hacer crecer cristales de silicio.
Los nuevos nanocables de silicio pueden mejorar las baterías de iones de litio. Además, agregar algunos materiales seleccionados como fósforo o nitrógeno (una técnica llamada dopaje) puede conducir a otras propiedades interesantes y permitir otras aplicaciones.

EL PROYECTO DE REACTOR DE FUSIÓN SPARC

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Tue, 08 Nov 2022 00:00:00 +0100

Los científicos de Commonwealth Fusion Systems (CFS) esperan que en 2025 su máquina supere ese umbral y genere 10 veces más energía de la que consume. Esa demostración permitirá desarrollar instalaciones del tamaño de una pequeña central de carbón a principios de la década de 2030.
Las instalaciones que puedan aprovechar la fusión nuclear deberían proporcionar una fuente barata de energía sin carbono a partir de fuentes de combustible abundantes, derivadas en gran medida del agua, con un flujo constante de electricidad, eliminando la necesidad de avances en el almacenamiento de energía, bancos exorbitantes de baterías o la dependencia continua de las plantas de carbón y gas natural.
Por otra parte, la enorme complejidad técnica y el enorme coste de la fusión han frustrado repetidamente las esperanzas de los científicos. La mayor esperanza ha sido el ITER, pero los costes de su instalación se han triplicado con creces, llegando a los 22.000 millones de dólares. El proyecto lleva más de una década de retraso y aún faltan años para su finalización. Y aunque el ITER acabe funcionando, su versión de la tecnología de fusión podría ser demasiado costosa para su comercialización generalizada.
La CFS cree que puede ofrecer una máquina de fusión pequeña, rápida de construir y mucho más barata. El prototipo debería costar cientos de millones de dólares, en lugar de decenas de miles de millones, y tardar años en lugar de décadas en construirse.
La clave es un novedoso imán que ha desarrollado la empresa, con un nuevo tipo de material superconductor. En una prueba realizada, el imán alcanzó una intensidad de campo de 20 teslas, casi el doble que en el ITER, con lo que un reactor basado en el SPARC debería ser capaz de producir tanta energía como uno que se apoye en los del ITER con una cuadragésima parte de su tamaño.
La máquina de la CFS, como la mayoría de los reactores de fusión, se basaría en el deuterio y el tritio, ambos isótopos naturales del hidrógeno.
Los métodos para extraer deuterio del agua están bien establecidos y son rutinarios. El tritio, que contiene dos neutrones en su núcleo por uno del deuterio, es mucho más raro en la naturaleza, pero puede extraerse del litio.
Al igual que el ITER y otros, la CFS planea construir lo que se conoce como un reactor tokamak, un dispositivo hueco con forma de rosquilla que se llenaría con un gas que incluye átomos de deuterio y tritio. El dispositivo elevaría la temperatura de forma constante encendiendo unos imanes superfuertes, utilizando una corriente eléctrica.
Cuando la temperatura se eleva lo suficiente, los átomos comienzan a romperse, creando un plasma. Los electrones y los núcleos cargados positivamente se mueven por el interior del tokamak.
Los imanes que rodean el tokamak crean una "botella magnética" que contiene firmemente el plasma, y los campos magnéticos más altos reducen significativamente la pérdida de calor. En ocasiones, dos núcleos chocan entre sí. Los protones y los neutrones se combinan a veces, formando el núcleo de un átomo de helio, liberando un neutrón y produciendo una gran cantidad de energía.
La opinión generalizada es que los grupos de investigación han resuelto los difíciles problemas científicos necesarios para producir energía de fusión. La mayoría cree que el ITER podrá, al menos, generar una cantidad significativa de energía neta, una vez que esté finalmente en línea y funcionando a su capacidad.
Pero la complejidad y el coste de la construcción de una máquina gigantesca que pueda alcanzar estas condiciones han frenado el progreso. Aunque la construcción del ITER comenzó en 2007, no está previsto que esté plenamente operativo hasta 2035, más de una década después del calendario original. Y hay quien sostiene que el precio acabará siendo muy superior a los 22.000 millones de dólares estimados ahora.
La CFS utiliza la misma ciencia de fusión básica que el ITER; la verdadera diferencia son los imanes.
Los imanes principales de 11,8 teslas que se encuentran en el ITER están construidos con materiales superconductores de niobio-titanio o niobio-estaño, que requieren temperaturas extremadamente bajas. La Comunidad aprovecha lo que se conoce como superconductores de alta temperatura, que ofrecen varias ventajas clave. Y eso podría marcar la diferencia, tanto en lo económico como en los plazos.
Los imanes están constituidos por hilo superconductor. El prototipo de SPARC tiene 200km. de hilo, y se ha llegado a su desarrollo a través de investigaciones iniciadas en 2009.

UN APARATO PORTÁTIL ESPAÑOL DE RESONANCIA MAGNÉTICA

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Tue, 08 Nov 2022 00:00:00 +0100

Un dispositivo de bajo coste y bajo consumo que permite tomar imágenes de brazos y piernas, en muy poco tiempo y con una alta calidad diagnóstica. Ha sido desarrollada por un grupo de investigación del Instituto de Instrumentación para Imagen Molecular (i3M), centro mixto de la Universidad Politécnica de València (UPV) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), junto con la spin-off del i3M, PhysioMRI Tech. Además, se ha situado por primera vez en un evento público, los días 4, 5 y 6 de noviembre de 2022, en el Gran Premio Moto GP de la Comunidad Valenciana.
Los escáneres de resonancia magnética clínica estándar utilizan potentes imanes generados por superconductores que permiten obtener la alta resolución espacial típicas de sus imágenes. Requieren refrigeración criogénica, son voluminosos, pesados, caros de construir y ubicar, de operar y mantener. Debido a su alto campo están sujetos a riesgos para los pacientes, limitados en las secuencias de pulsos de imagen, generan ruido acústico indeseable debido a las fuertes interacciones magnéticas durante las exploraciones y no son posibles en caso de haber implantes metálicos.
En este caso, se pasa de un imán superconductor a otro basado en una matriz de unos 5.000 pequeños imanes permanentes, con la consiguiente reducción de tamaño, peso y coste. La fuerza es de 70mT, el consumo eléctrico de 1 kW, la apertura de 20 cm y el peso 200 kg que una vez montado en un carro trasladable asciende a 250 kg. En principio está previsto para el escaneo de extremidades, lo que le convierte en ideal para su presencia en eventos deportivos, ya que, a diferencia de las radiografías que ofrecen proyecciones en dos dimensiones de los tejidos duros, como huesos o tendones, la resonancia magnética genera reconstrucciones tridimensionales en las que se visualizan además los tejidos blandos, como músculos y órganos.
El menor campo magnético permite que sea compatible con situaciones en los que la imagen por resonancia magnética quedaba automáticamente descartada, como es el uso en quirófano o el caso de pacientes con marcapasos o tatuajes y su portabilidad que pueda viajar con comodidad en circuitos de bicicleta, motociclismo, o automovilismo. Se podría utilizar también en los domicilios de los pacientes, residencias de mayores o personas con movilidad reducida, ambulatorios y pequeñas clínicas u hospitales de campaña. Se piensa ir mejorando la calidad de las imágenes con el proceso de aprendizaje profundo. El precio se podría situar en unos 50.000 euros.

LA TETRATAENITA, ¿ILUSIÓN O REALIDAD?

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Tue, 08 Nov 2022 00:00:00 +0100

Estas tecnologías precisan grandes imanes permanentes, producto afectado por la dependencia de algunos elementos de tierras raras (neodimio, disprosio y similares), cuyo suministro depende de China en proporción casi total: se trata de la obtención de una aleación básicamente Fe-Ni en el marco proporcional de alrededor 60/40 con una cristalización cúbica muy ordenada, conocida con el nombre de tetraenita.
Este mineral era ya conocido, habiendo sido obtenido en distintos meteoritos, y analizadas sus características, entre ellas la energía magnética almacenada que alcanza los 335 kJ/m3, lo que le haría apto para su utilización en la fabricación de imanes permanentes en competencia con las actuales aleaciones de tierras raras. El problema estaba en que no había sido posible hasta ahora, más que con bombardeo de neutrones, conseguir esa estructura cristalina con las proporciones de aleación y los medios de fusión y enfriamiento utilizados.
Este grupo de investigadores se ha inspirado en la posible intervención de otros elementos existentes en los meteoritos como posibles gérmenes de esta cristalización y, en efecto, utilizando el fósforo y el carbono en pequeñas proporciones han conseguido fabricar en hornos de fundición convencionales pequeños botones y varillas en composiciones Fe50Ni30P13C7, Fe50Ni30P13C7, Fe53Ni32P9.75C5.25, Fe55Ni35P6.5C3.5, Fe58.5Ni38.5P3 para realizar sus experimentos y confirmar las posibilidades de conseguir una cristalización cúbica. El trabajo aporta las pruebas de los análisis químicos y cristalográficos llevados a cabo, comentando que además se han hecho magnetizaciones de comprobación.
¿Será posible llegar a una fabricación industrial competitiva con los actuales imanes permanentes? Los propios autores concluyen que “aunque las propiedades magnéticas de la tetrataenita son atractivas, hasta ahora no superan las del Nd2Fe14B, bien que lo obtenido con muestras meteóricas puede haber sido subestimado y las propiedades se podrían mejorar con mayor ordenación cristalina mediante el tratamiento térmico…además la exploración de composiciones para alcanzar una escala industrial podría alcanzar propiedades que rivalizarían con los mejoras imanes permanentes basados en tierras raras”. Parece que los investigadores tratan de continuar sus trabajos con fabricantes de imanes permanentes.
¿Llegará a ser realidad esta propuesta?

LIMPIEZA SIN AGUA DE LOS PANELES SOLARES

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 02 Nov 2022 00:00:00 +0100

Por otra parte, el agua proyectada a presión en forma de espray debe ser muy limpia y sin exceso de sales para evitar la formación de depósitos tras el secado.
Para la actual limpieza del polvo que se va depositando en los paneles existentes en todo el mundo se estima que es preciso emplear alrededor de 45,5 millones de metros cúbicos de agua anuales. La limpieza en seco también sería posible, pero, aparte de la mayor cantidad de mano de obra que precisaría, se corre el riesgo de dañar las superficies con el polvo abrasivo arrastrado en la limpieza. Por eso, investigadores del MIT han desarrollado un método de limpieza sin agua para la eliminación del polvo, pero también sin contacto con las superficies de los paneles.
El nuevo sistema sólo requiere que un electrodo, barra o placa metálica electrificada, pase por encima del panel, produciendo un campo eléctrico que cargue a las partículas de polvo a su paso. Una carga opuesta aplicada a una capa transparente conductora de unos 5 nanometros que lleve depositada la cubierta de cristal del panel solar repele entonces las partículas, elevando el polvo sobre la superficie, que puede ser eliminado por una corriente de aire. La humedad atmosférica favorece, incluso, esta operación, que puede también automatizarse para cada uno de los paneles. Además, al no haber contacto, no hay consumo eléctrico apreciable.
Esta operación que se ha definido en laboratorio en cuanto a todos los parámetros de voltaje (12 V) e intensidades en el electrodo y en la cubierta transparente, así como las velocidades óptimas de trabajo, ha sido publicada en Science Advances con el título Electrostatic dust removal using adsorbed moisture–assisted charge induction for sustainable operation of solar panels. El crecimiento que se espera de los paneles solares instalados en grandes áreas de terreno lejos de los núcleos habitados y sin posibilidades de disponer de agua apropiada para la limpieza, puede hacer interesante la industrialización de este dispositivo.

UNA BATERÍA RECARGABLE DE SALES FUNDIDAS ALMACENA ENERGÍA A LARGO PLAZO

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Thu, 20 Oct 2022 00:00:00 +0200

Los investigadores del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), un laboratorio nacional del Departamento de Energía situado en Richland (Washington), están desarrollando una batería que podría resolver este problema. En un artículo publicado recientemente en Cell Reports Physical Science, demostraron cómo la congelación y descongelación de una solución salina fundida crea una batería recargable que puede almacenar energía de forma barata y eficiente durante semanas o meses. Esta capacidad es crucial para que la red eléctrica de Estados Unidos deje de utilizar combustibles fósiles que liberan gases de efecto invernadero y se oriente hacia las energías renovables. El presidente Joe Biden se ha fijado como objetivo reducir las emisiones de carbono de Estados Unidos a la mitad para 2030, lo que requerirá un gran aumento de la energía eólica, solar y otras fuentes de energía limpia, así como formas de almacenar la energía que producen.
La mayoría de las baterías convencionales almacenan la energía en forma de reacciones químicas a la espera de que se produzcan. Cuando la batería se conecta a un circuito externo, los electrones viajan de un lado a otro de la batería a través de ese circuito, generando electricidad. Pero incluso cuando la batería no está en uso, los iones se difunden gradualmente a través del electrolito. Cuando esto sucede durante semanas o meses, la pila pierde energía. Algunas baterías recargables pueden perder casi un tercio de su carga almacenada en un solo mes.
El electrolito está formado por una solución salina que es sólida a temperatura ambiente, pero que se convierte en líquido cuando se calienta a 180 grados Celsius. Cuando el electrolito es sólido, los iones quedan bloqueados, lo que impide la autodescarga. Sólo cuando el electrolito se licua, los iones pueden fluir por la batería, permitiendo que se cargue o descargue.
Crear una batería que pueda resistir ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento no es poca cosa. Las fluctuaciones de temperatura hacen que la batería se expanda y se contraiga, y los investigadores tuvieron que identificar materiales resistentes que pudieran tolerar estos cambios.
El resultado es una batería recargable fabricada con materiales relativamente baratos que puede almacenar energía durante largos periodos
La tecnología podría ser especialmente útil en un lugar como Alaska, donde la luz solar casi constante del verano coincide con índices relativamente bajos de uso de energía. Una batería capaz de almacenar energía durante meses podría permitir que la abundante energía solar del verano cubriera las necesidades eléctricas del invierno. Lo que resulta tan atractivo de la batería de congelación y descongelación es esa capacidad de cambio estacional.
Calentar la batería puede ser un reto, especialmente en lugares fríos. Incluso en condiciones suaves, el proceso de calentamiento requiere una energía equivalente a entre el 10 y el 15 por ciento de la capacidad de la batería. En fases posteriores del proyecto se estudiarán formas de reducir los requisitos de temperatura e incorporar un sistema de calefacción en la propia batería. Esta característica simplificaría la batería para el usuario y podría hacerla apta para el uso doméstico o a pequeña escala.

SEIS ORDENADORES CUÁNTICOS PARA LA EMPRESA COMÚN DE INFORMÁTICA DE ALTO RENDIMIENTO EUROPEA

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Thu, 20 Oct 2022 00:00:00 +0200

Actualmente dispone de ocho superordenadores convencionales:

LUMI, instalado en Kajaami (Finlandia)
LEONARDO, instalado en Bolonia (Italia)
MARENOSTRUM 5, instalado en Barcelona (España)
VEGA, instalado en Maribor (Eslovenia)
MELUXINA, instalado en Bissen (Luxemburgo)
KAROLINA, instalado en Ostrava (Chequia)
DISCOVERER, instalado en Sofia (Bulgaria)
DEUCALION, instalado en Guimaräes (Portugal)

En el campo de los ordenadores cuánticos, EuroHPCJU ya ha impulsado, desde 2021, un proyecto híbrido integrando dos simuladores cuánticos de 100 qbits cada uno en dos superordenadores existentes, uno en el superordenador JUWELS del Centro de Jülich (Alemania) y otro en el JOLIOT CURIE en Bruyères-le-Châtel (Francia). Su propósito es que formen una a modo de incubadora de estas tecnologías.
Ahora la decisión ha pasado por la instalación de seis ordenadores cuánticos en seis países diferentes de la UE, Chequia, Alemania, España, Francia, Italia y Polonia, que de ese modo formarán una a modo de red en Europa. La inversión será superior a los 100 millones de euros, aportados la mitad por la UE y la otra mitad del conjunto de los 17 países que compone EuroHPCJU. El programa se propone que estén en las instalaciones en el segundo semestre de 2023.
La computación cuántica es capaz de reducir drásticamente los tiempos de computación de problemas complejos en las áreas de la salud, las finanzas o la logística, con mucho menor consumo de energía. Pero también la industria: como la farmacéutica o la de polímeros, materiales para células solares, superconductores, etc., se podrán beneficiar de sus posibilidades.

BATERIAS DE CINC

REVISTA DE INGENIERIA DYNA — Wed, 19 Oct 2022 00:00:00 +0200

Las empresas han establecido su objetivo de apoyar la creciente cartera de proyectos de almacenamiento de energía solar e independiente de Pine Gate en todo Estados Unidos. En la actualidad, Pine Gate tiene más de 1 GW de activos solares en funcionamiento en el país y más de 16 GW en desarrollo activo.
Urban Electric Power, por su parte, cuenta con una fábrica de ensamblaje de baterías en Pearl River, Nueva York, y suministra tanto a hogares como a clientes comerciales a través de su etiqueta Ohm, y a proyectos de infraestructura a escala de servicios públicos a través de su etiqueta Zeus.
La pila alcalina de zinc y dióxido de manganeso de la empresa ha sido desarrollada desde 2012 por investigadores del City College de Nueva York. Se considera segura contra el fuego para instalaciones interiores en las ciudades, ya que no está sujeta al desbordamiento térmico, un problema común en las baterías de iones de litio.
También se considera más respetuosa con el medio ambiente que sus homólogas de litio, ya que no contiene el metal blanco, cobalto o plomo.
La batería ha sido probada y demostrada para usos a gran escala, como en el Centro de Supercomputación de San Diego, y en ubicaciones comerciales e industriales para ofrecer energía de reserva y almacenamiento de energía integrable en la red eléctrica.