22 julio, 2024

EL ENCANTAMIENTO DE LA SUPERCONDUCTIVIDAD

Superconductor es un adjetivo que se aplica a aquellos materiales que, al ser enfriados, dejan de ejercer resistencia al paso de la corriente eléctrica. De este modo, a una cierta temperatura, el material se convierte en un conductor eléctrico de tipo perfecto.

La superconductividad fue descubierta en 1911 por el físico holandés Heike Kamerlingh Onnes, quien observó que la resistencia eléctrica del mercurio desaparecía al llegar a los 4 K (-269°C). La superconductividad se ha observado en diferentes tipos de materiales como el aluminio, estaño y otros metales, pero no ocurre en metales nobles como el oro y la plata.

Los materiales suelen enfriarse con helio líquido, lo que resulta bastante costoso. Por eso se está investigando con superconductores de alta temperatura, que superconducen a temperaturas tan elevadas como 77K, pudiendo ser enfriados con nitrógeno líquido

Clasificación

Súper conductores de tipo I: Impiden que los campos magnéticos penetren en ellos. Son elementos puros con una temperatura crítica muy baja. Este fenómeno se conoce como efecto Meisnner.

Súper conductores de tipo II: deja que el campo magnético entre en su interior sin dejar de pertenecer al grupo.

Por su temperatura critica

Superconductores de baja temperatura: está por debajo de los 77K. Ej. La mayoría de los elementos puros.

Súper conductores de alta temperatura: Mayor que la temperatura de ebullición del nitrógeno (77K). Todos los superconductores de alta temperatura son de tipo II y no convencionales. Ej.: itrio, bario, cobre, oxido

Por el material

Elementos puros: la mayoría de los superconductores que son elementos puros son de tipo I, excepto el niobio, el tecnecio; el vanadio y algunas estructuras de carbono.

Orgánicos: Estructuras de carbono. Ya que están compuestos únicamente por átomos de carbono, se pueden considerar entre los elementos puros, pero al no ser metales se puede poner como un grupo aparte.

Cerámicas: Para óxidos de itrio, bario y cobre son toda una familia de materiales muy complejos, y los superconductores de alta temperatura más conocidos

Las cerámicas exhiben ahora temperaturas críticas cercanas a los 90K y la resistencia disminuye marcadamente incluso en los 139K.

Términos clave

Temperatura crítica: es la temperatura por debajo de la cual la resistividad eléctrica de un material se aproxima a la del cero absoluto. Por encima de esta temperatura se dice que es normal y por debajo de Tc se dice que es superconductor.

Todos los superconductores tienen resistividad exactamente cero a pequeñas corrientes aplicadas cuando no hay campo magnético.

Hasta ahora no se conoce ningún caso de superconductor cuya temperatura crítica sea superior a los 185K (unos -88°C), a presión ambiente.

Uso y aplicaciones

Las aplicaciones de estos son muy diversas y como aun estos materiales están siendo investigados cada vez más se van ampliando sus actividades. La investigación se centra en tratar de disminuir la resistencia de los metales al paso de la corriente

eléctrica, a la temperatura más elevada posible, para producir su obtención

En la actualidad su principal utilidad debido a sus grandes campos magnéticos intensos es en la medicina para las resonancias magnéticas nucleares pero también en otros rubros como el sistema de transporte, que al ser enfriados y sometidos a un campo magnético pueden llegar a levitar. Como así se empleó en el tren japonés Maglev, el cual es un tren de alta velocidad. Esa levitación evita el roce con la vía y permite un aumento de velocidad hasta 550km/h.

MOTORES Y GENERADORES

Construidos con un alambre de SAT (BSCCO). Las bobinas serán utilizadas en generadores de alta eficiencia y bajo costo.

CABLES HTS (High-temperatura Superconductor)

Se enfrían con nitrógeno líquido para conseguir la propiedad de la superconductividad, lo que les permite tener un precio permitido para proyectos industriales o de obras públicas, y no solo en proyectos de investigación.

Los cables de superconductores de alta temperatura representan una solución a la inmensa tarea de llevar más electricidad las áreas densamente pobladas.

TRANSFORMADORES

Ofrecen una opción altamente eficiente, compacta y liviana frente a los actuales transformadores refrigerados por aceite. Más eficiente, menor contaminación ambiental, enfriado por ciclo cerrado.

ACELERADORES DE PARTICULAS

Son dispositivos que sirven para acelerar partículas eléctricamente cargadas (electrones y protones) mediantes campos magnéticos la mayoría son de forma circular y tiene muchos anillos electromagnéticos.

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