ARBORESCENCIA EN AISLAMIENTO DE CABLES SUBTERRANEOS

arborecencias en cablesson muchos los mecanismos que pueden provocar el deterioro del sistema de aislamiento de un cable, por ahora analizaremos solo una la de mayor interés en el desarrollo técnico de aislantes de cables de distribución subterránea.
Árborescencias en los cables
Este problema se manifiesta con la formación de canales potenciales de falla que adoptan la forma de un árbol. Con frecuencia las árborescencias aparecen originadas por descargas en las cavidades, por las partículas de impurezas, o por imperfecciones en las capas adyacentes al material aislante; o por la humedad que penetra en el polietileno extruido, siendo causa de la arborescencia. En los dieléctricos orgánicos sólidos, las arborescencias parecen ser el mecanismo más probable de falla eléctrica a largo plazo, en comparación con la falla catastrófica más rápida. Puntualizando, las causas de la aparición de la arborescencia se pueden clasificar como: eléctrica, agua y electroquímica, todos ellos se inician en lugares de altos esfuerzos eléctricos.
Arborescencias de Agua
La causa principal de envejecimiento del aislamiento y subsecuentes fallas en el caso de cables extruidos son las árborescencias de agua, los cuales representan un verdadero cáncer para aislamientos XLPE y EPR. Este tipo de defecto crece y madura debido a un proceso de electroforesis en los cables extruidos. Cuando se desarrolla la arborescencia, se forman canales electro-oxidados de muy poco diámetro que siguen la dirección del campo eléctrico y tratan de puentear el aislamiento.
El establecimiento de un campo eléctrico aumenta la penetración de la humedad en los materiales orgánicos, con resultados nocivos. El polietileno tiene una permeabilidad más baja para la humedad que cualquier otro plástico, excepto el PVC. Para que crezcan las arborescencias de agua, se requiere que existan esfuerzos de agua y de CA. Cuando la concentración de agua aumenta, la tensión que origina las arborescencias de agua disminuye.
Así la degradación por arborescencias de agua, siempre asociadas a la humedad, tendrá crecimiento lento (meses, años), probablemente con vacíos discretos separados por el aislamiento, pero distintivamente, el aislamiento debe estar manchado para verlos.
Esto puede ser resultado de los productos químicos en o alrededor del cable, o bien, puede ser manchado al momento de examinar el cable. Los contaminantes solubles, como las sales, son particularmente dañinos porque propician la oxidación.

MATERIAL FLEXIBLE HASTA 50% MAS DURO QUE EL ACERO

Material flexible molibdeno laminaEl disulfuro de molibdeno es un material parecido al grafito, muy abundante en la Tierra y que se ha revelado como una de las claves del futuro de la electrónica flexible, al presentar mejores rendimientos que los semiconductores orgánicos utilizados hasta el momento. Ahora un grupo de investigación español y holandés ha estudiado las propiedades mecánicas de este material en un trabajo pionero publicado en la revista Advanced Materials.
Para estudiar este prometedor material los científicos de la Universidad Autónoma de Madrid y la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos) crearon láminas hasta cien mil veces más delgadas que un folio de papel y estudiaron su comportamiento con un microscopio de fuerzas atómicas. Con él consiguieron determinar la fuerza necesaria para deformar la membrana y romperla. Según el trabajo de los científicos, las nanoláminas de disulfuro de molibdeno son hasta un 50 por ciento más duras que el acero con la peculiaridad de que son “sorprendentemente flexibles”.
Estas propiedades abren un mundo de posibilidades para la electrónica del futuro, pues utilizando plásticos como sustratos, capas ultrafinas de compuestos como el disulfuro de molibdeno o el grafeno pueden actuar mejor que los semiconductores actuales. Además, como indican desde la Universidad Autónoma, sus aplicaciones no solo se limitan a envases y revistas con pantallas flexibles, sino que también podría utilizarse para crear sensores versátiles como por ejemplo para controlar los daños estructurales de un edificio o adheridos a la ropa para monitorizar pacientes.
El disulfuro de molibdeno proviene de la molibdenita, un mineral muy abundante similar al grafito tanto en apariencia como en tacto, que se produce en depósitos minerales hidrotermales de alta temperatura.

TELAS SOLARES FLEXIBLES DE SILICONA

tejido solarPor primera vez, una fibra óptica basada en silicio con capacidades de células solares ha sido desarrollada. La investigación abre la puerta a la posibilidad de tejer hilos de células solares de silicio para crear telas solares flexibles, curvas, o trenzadas. Los hallazgos son de un equipo internacional de químicos, físicos e ingenieros, liderados por John Badding, profesor de química en la Universidad de Penn State. Los nuevos hallaszgos se basan en trabajos anteriores al afrontar el reto de la fusión de las fibras ópticas con chips electrónicos – circuitos integrados basados en silicio que funcionan como bloques de construcción para la mayoría de dispositivos electrónicos semiconductores como células solares, ordenadores y teléfonos móviles. En lugar de combinar un chip plana con una fibra óptica ronda, el equipo encontró una manera de construir un nuevo tipo de fibra óptica – que es más delgado que el grosor de un cabello humano. Para ello, utilizaron técnicas de química de alta presión para depositar materiales semiconductores directamente, capa por capa, en los agujeros minúsculos en las fibras ópticas. En la nueva investigación, han utilizado las técnicas de química de alta presión para hacer una fibra a partir de materiales semiconductores de silicio cristalino que puede funcionar como una célula solar – un dispositivo fotovoltaico que puede generar energía eléctrica mediante la conversión de la radiación solar en electricidad de corriente continua.  Este tipo de tejido tendria una amplia gama de aplicaciones, tales como la generación de energía, la carga de la batería, detección química, y dispositivos biomédicos.

Fuente:  Penn State Sciencie

EL GRAFENO Y EL EFECTO HALL CUANTICO FRACCIONARIO

grafeno efecto hall¿Hay algo que no pueda hacer el grafeno? Sus propiedades son realmente extraordinarias y en parte por que se ha convertido en un tema “de moda” entre los físicos, el grafeno es noticia prácticamente todos los días. Miles de laboratorios alrededor del mundo se encuentran trabajando con este material, buscando aplicaciones prácticas (y patentes rentables) por lo que no es extraño que periódicamente se le descubran nuevas propiedades. Uno de los últimos hallazgos proviene de un equipo de físicos de EE.UU. (Universidad de Harvard ) y Alemania (Instituto Max-Planck de Física del Estado Sólido), liderados por Amir Yacoby, que ha descubierto en el grafeno lo que llaman “efecto Hall cuántico fraccionario” (FQHE, por fractional quantum Hall effect).
– Este efecto tiene lugar cuando los portadores de carga (básicamente electrones) se encuentran confinados en un espacio 2D y son atravesados perpendicularmente, a lo largo del eje Z, por un campo magnético. El grafeno, como ya hemos explicado alguna vez, es una retícula bidimensional de átomos, por lo que era un buen candidato para buscar en él este efecto. Cuando se induce una corriente a lo largo del eje X de esta malla, aparece una tensión -denominada tensión de Hall- en la dirección Y. A temperaturas muy bajas, esta tensión se cuantifica en etapas diferentes o estados Hall. El FQHE difiere del efecto Hall cuántico entero más conocido. Aparece como resultado de las interacciones fuertes que se producen entre los electrones, provocando que estos portadores de carga se comportan como cuasi-partículas, con una carga que es una fracción de la de un electrón. Estas cuasi-partículas de carga fraccionada  son las responsables del FQHE y, posiblemente, una característica muy útil para el desarrollo de futuros ordenadores cuánticos.