El Vehículo Eléctrico - Historia

Sus inicios, antes de lo que te imaginabas

Los coches eléctricos ya fueron en su día los dueños de las carreteras. Sí, ocurrió en 1900, pero probablemente no lo sabías. Pero vayamos más atrás, al Siglo XIX. Las investigaciones sobre electromagnetismo avanzaron con rapidez y una de sus primeras aplicaciones prácticas fue la de motorizar vehículos.

El vapor no conseguía sustituir al coche de caballos y le salió un competidor nuevo. Tras los primeros experimentos de Jedlik (1828) y Thomas Davenport (1835), encontramos el primer vehículo eléctrico en 1838, cuando Robert Davidson consiguió mover una locomotora a 6 km/h sin usar carbón ni vapor.

Experimentos para el coche eléctrico de Jedlik, 1828

Entre 1832 y 1839 Robert Anderson inventó el primer carruaje de tracción eléctrica, con pila de energía no recargable. Poco después se patentó la línea electrificada, pero eso no valía para coches, solo para trolebuses o trenes. Las primeras baterías recargables aparecieron antes de 1880, ahí comenzaron realmente.

Se hicieron con las carreteras en poco tiempo, en 1900 podemos considerar su apogeo, cuando eran los coches que más se vendían, mucho más que los de vapor o gasolina. De hecho, en 1899 un coche eléctrico, “La Jamais Contente”, superó por primera vez los 100 km/h e instauró un récord de velocidad.

La Jamais Contente, 1899

Los primeros coches de gasolina eran muy contaminantes, sucios, ruidosos, requerían bencina o gasolina (no era fácil comprarla al principio), había que cambiar de marcha muy rudimentariamente, había que arrancarlos con manivela y en cualquier lugar eran susceptibles de fallar. Eso acabó cambiando… un poco.

El coche eléctrico triunfaba por su simplicidad, fiabilidad, suavidad de marcha, sin cambio de marchas ni manivela, no hacían ruido, eran veloces, la autonomía era razonable y su coste era soportable para la burguesía y las clases altas, los primeros usuarios de automóviles. Superaban por 10 a 1 a los de gasolina.

Sin embargo, el coche de gasolina recibió el motor de arranque (1912), Henry Ford inventó la producción en masa mecanizada, la gasolina alcanzó un precio muy popular, se empezaron a abrir carreteras al tráfico y entonces la autonomía pasó a ser una característica muy valorada, además del precio.

La tecnología de las baterías avanzaba muy bien, el mismo Thomas Alva Edison puso una batería de níquel a un coche eléctrico antes de 1890 y consiguió más autonomía y prestaciones. Pero el coche de gasolina acabó ganando el pulso a los eléctricos.

La inversión de los polos del campo magnético terrestre

¿Qué es el campo magnético terrestre?

La Tierra posee un poderoso campo magnético, como si el planeta tuviera un enorme imán en su interior cuyo polo sur estuviera cerca del polo norte geográfico y viceversa. Aunque los polos magnéticos terrestres reciben el nombre de polo norte magnético (próximo al polo norte geográfico) y polo sur magnético (próximo al polo sur geográfico), su magnetismo real es el opuesto al que indican sus nombres.

Las posiciones de los polos magnéticos no son constantes y muestran notables cambios de año en año. El campo magnético de la Tierra tiene tendencia a trasladarse hacia el Oeste a razón de 19 a 24 km por años en los ultimos años, aunque ultimas mediciones indican que este desplazamiento va aumentandose año tras año y que ya ronda los 50km por año.

En la siguiente animación se pueden observar en verde una representación de las lineas de dicho campo magnético.

Si a este campo magnético está sometido a fuerzas superiores, sufre una deformación. Esto es lo que ocurre con el Sol.  En el siguiente dibujo se puede observar cómo la acción del viento solar produce esa deformación.

Tiene la particularidad de desviar la mayoría de las partículas del Sol, protegiéndonos de ellos y permitiendo la vida en La Tierra.

¿Cómo se genera el campo magnético de la tierra?

El núcleo terrestre es líquido. Se trata de un magma muy caliente, un material conductor. Como el planeta gira, dicho magma también lo hace, aunque no de manera uniforme. Una rotación no uniforme de un material conductor crea una dínamo, y es ella la que da lugar al campo magnético terrestre, que presenta un

polo Norte y un polo Sur.

El efecto dínamo es una teoría geofísica que explica el origen del campo magnético principal de la Tierra como una dínamo autoexcitada (o auto-sustentada). En este mecanismo dínamo el movimiento fluido en el núcleo exterior de la Tierra mueve el material conductor (hierro líquido) a través de un campo magnético débil, que ya existe, y genera una corriente eléctrica (el calor del decaimiento radiactivo en el núcleo induce el movimiento convectivo). La corriente eléctrica produce un campo magnético que también interactúa con el movimiento del fluido para crear un campo magnético secundario. Juntos, ambos campos son más intensos que el original y yacen esencialmente a lo largo del eje de rotación de la Tierra.

La temible inversión de los polos del campo magnético terrestre

Los estudios de la lava antigua, que registran la orientación de los campos magnéticos cuando se enfría, y los estratos de sedimentos solidificados que contienen partículas de hierro constata que estas inversiones ya se han producido en 14 ocasiones a lo largo de la historia, con un promedio de cada 250.000 años, y la más reciente fue hace unos 780.000 años.

Todo esto nos sugiere que ya deberíamos estar en el proceso de un nuevo cambio. Muestra de ello se refleja en la intensidad del campo magnético la cual ha estado decayendo durante los últimos 2.000 años y "lo ha hecho muy significativamente" durante las dos últimas décadas. Estudios recientes muestran que la disminución de su fuerza llega a un 10 por ciento en los últimos 150 años.

Los investigadores tampoco han descubierto cuánto tiempo lleva que se complete la transición del cambio magnético. Los estudios sugieren que se requieren entre 1.000 a 28.000 años para iniciar y completar el cambio.

Existe bastante discrepancia sobre qué ocurrirá durante el proceso de cambio, pero todo apunta a que se generará una inestabilidad magnética que generará múltiples polos en La Tierra hasta que se vuelva a estabilizar y los polos queden invertidos.

Efectos de una inversión en los polos

En el proceso de inversión de los polos, se debilitará la protección que ejerce el campo electromagnético y existirá en La Tierra un aumento de la entrada del viento solar y de su radiación. 

Los seres vivos estarán expuestos a mayor radiación y se producirán más casos de cáncer y se producirá un aumento de esta enfermedad que diezmará la población mundial.

El mundo tecnológico y todo lo que ello implica desaparecerá, pues la radiación solar acabará con los satélites, GPS´s...

Se desconoce todavía si la sociedad estaría preparada fisicamente, es un enigma que algún día nuestros descendientes sabrán...

A continuación se muestra un vídeo sobre un documental que habla sobre este tema:

Grafeno - El material del futuro

¿Qué es el Grafeno?

Es el material de moda, es uno de esos descubrimientos que pocas veces suceden en la ciencia. Sus vastas propiedades prometen dejar una nueva generación de dispositivos electrónicos decenas de veces más rápidos, pequeños o incluso plegables. Un mercado de millones se abre para quien apueste fuerte; mientras Asia y EE UU se posicionan, Europa estudia la posibilidad de explotar este recurso descubierto en sus fronteras. 

Las descubrimientos sobre este material, que le valieron el Premio Nobel a dos investigadores rusos, Konstantin Novoselov y Andre Geim, demuestran que será clave para las pantallas táctiles y para la transmisión de datos de alta velocidad. 

Pero, ¿qué es el grafeno? Se trata de una estructura laminar plana muy fina y resistente, concretamente, es una red bidimensional de átomos de carbono debido a que su espesor es de un sólo átomo de carbono. Esta red está formada por celdas hexagonales donde los átomos de carbono se unen mediante enlaces covalentes.

Como conductor del calor supera a todos los materiales y también es un perfecto conductor de la electricidad, tiene incontables aplicaciones en la física cuántica y además, es muy abundante, lo cual multiplica sus posibilidades de revolucionar la industria. 

Los científicos galardonados han logrado con sus experimentos novedosas aplicaciones del grafeno en el ámbito de la creación de nuevos materiales, así como en la industria electrónica. De hecho, se considera que el grafeno posibilitará la fabricación de ordenadores mucho más eficientes, ya que los transistores que emplean este material son mucho más rápido que los de silicio, comúnmente utilizados en la mayor parte de aparatos electrónicos. 

Es la razón por la que han obtenido realmente el Nobel, porque lo cierto es que el grafeno de material nuevo tiene bastante poco. El compuesto ya fue estudiado hace más de medio siglo, llegándose incluso a calcular la estructura de sus bandas electrónicas, y lo que es más sorprendente, se llegó incluso a observar en 1948 con un microscopio electrónico de transmisión (TEM) la estructura de unas pocas láminas de grafeno. Ahora ya se pueden obtener imágenes de una única lámina como es el caso de la siguiente fotografía tomada en el 2009 también con un TEM. Se observa perfectamente la red de hexágonos con una distancia interatómica de 0,14 nm, esto implica una alta densidad de átomos y hace que ni siquiera el helio pueda atravesar la red de grafeno. 

Y es que realmente lo único que apareció durante estos últimos años es el nombre del material, grafeno, que fue introducida por primera vez en 1994 para denominar a las monocapas de grafito, porque efectivamente, el grafito que tenemos todos en las minas de nuestros lapiceros no es más que la superposición de muchas capas bidimensionales de grafeno. Por tanto sí, has tenido entre tus manos el material que ha dado lugar al premio Nobel de física y ni te habías parado a pensar en ello. Y quizá sea esto lo que distinga a los buenos físicos de los que no lo son. A pesar de que el grafeno lleva con nosotros muchísimos años, Geim y Novoselov reciben el premio Nobel ahora porque lograron obtener en el 2004 una única capa de grafito, es decir grafeno, y medir algunas de sus propiedades eléctricas. Para obtener la capa cogieron una cinta adhesiva y a base de repeticiones consiguieron sacar del grafito una única capa de grafeno, algo parecido a pintar con lápiz en una hoja de papel, pegar un poco de celofán y luego despegarlo. En la pequeña capa que queda pegada en el celofán están vuestras láminas de grafeno. Sorprendente, ¿verdad? 

Futuras Aplicaciones del Grafeno 

Debido a las propiedades particulares del grafeno, se podrá disponer, en un futuro no muy lejano, aproximadamente, en 10 años, de aplicaciones táctiles y de trasmisión de datos como las que se pueden ver en este vídeo: