My OperaPlan de Retiro a 5 años
Tuesday, August 14, 2007 9:07:59 AM
http://www.energiasustentable.com/
ENERGIA_PARA_UN_DESARROLLO_SUSTENTABLE.pdf
http://arabia.msn.com/Women/Relationships/Aug07/PlanForRetirement.aspx
Lo mezclamos con un Plan personal de retiro a 5 años,
http://www.forbes.com/personalfinance/2007/03/27/sharebuilder-401k-ira-pf-ii-in_sr_0327soapbox_inl_slide.html?partner=msnarabia
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http://www.forbes.com/2007/07/25/geriatrics-medicare-medicaid-pf-retire-in_sm_0726retirement_inl_slide.html?partner=msnarabia
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http://www.forbes.com/retirementandcollege/2007/07/26/tax-haven-retirement-pf-retirement-in_ae_0726retire_inl_slide_2.html?thisSpeed=15000
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Lo que antes no te preocupaba porque lo podías solventar, con los años aprendes que igual lo puedes solventar pero mejor ese dinero lo ocupas en irte de viaje, cambiar de carro, sala, una membresia en el club de golf--- y todo es gracias a los SEGUROS.
HELIO el segundo elemento químico en abundancia en el universo, tras el hidrógeno, encontrándose en la atmósfera trazas debidas a la desintegración de algunos elementos. En algunos depósitos naturales de gas se encuentra en cantidad suficiente para la explotación, empleándose para el llenado de globos y dirigibles, como líquido refrigerante de materiales superconductores criogénicos y como gas envasado en el buceo a gran profundidad. El helio es más ligero que el aire y a diferencia del hidrógeno no es inflamable, siendo además su poder ascensional un 8% menor que la de éste, por lo que se emplea como gas de relleno en globos y zepelines publicitarios, de investigación atmosférica e incluso para realizar reconocimientos militares.
APLICACIONES
Las atmósferas helio-oxígeno se emplean en la inmersión a gran profundidad, ya que el helio es inerte, menos soluble en la sangre que el nitrógeno y se difunde 2,5 veces más deprisa que él, todo lo cual reduce el tiempo requerido para la descompresión, aunque ésta debe comenzar a mayor profundidad, y elimina el riesgo de narcosis por nitrógeno (borrachera de las profundidades).
Por su bajo punto de licuefacción y evaporación puede utilizarse como refrigerante en aplicaciones a temperatura extremadamente baja como en imanes superconductores e investigación criogénica a temperaturas próximas al cero absoluto.
En cromatografía de gases se usa como gas portador inerte.
La atmósfera inerte de helio se emplea en la soldadura por arco y en la fabricación de cistales de silicio y germanio, así como para presurizar combustibles líquidos de cohetes.
En túneles de viento supersónicos.
Como agente refrigerante en reactores nucleares.
El helio líquido encuentra cada vez mayor uso en las aplicaciones médicas de la imagen por resonancia magnética (RMI).
Evolución histórica
Las energías renovables han constituido una parte importante de la energía utilizada por los humanos desde tiempos remotos, especialmente la solar, la eólica y la hidráulica. La navegación a vela, los molinos de viento o de agua y las disposiciones constructivas de los edificios para aprovechar la del sol, son buenos ejemplos de ello.
Con el invento de la máquina de vapor por James Watt, se van abandonando estas formas de aprovechamiento, por considerarse inestables en el tiempo y caprichosas y se utilizan cada vez más los motores térmicos y eléctricos, en una época en que el todavía relativamente escaso consumo, no hacía prever un agotamiento de las fuentes, ni otros problemas ambientales que más tarde se presentaron.
Hacia la década de años 1970 las energías renovables se consideraron una alternativa a las energías tradicionales, tanto por su disponibilidad presente y futura garantizada (a diferencia de los combustibles fósiles que precisan miles de años para su formación) como por su menor impacto ambiental en el caso de las energías limpias, y por esta razón fueron llamadas energías alternativas. Actualmente muchas de estas energías son una realidad, no una alternativa, por lo que el nombre de alternativas ya no debe emplearse.
El helio fue descubierto de forma independiente por el francés Pierre Janssen y el inglés Norman Lockyer, en 1868 al analizar el espectro de la luz solar durante un eclipse solar ocurrido aquel año, y encontrar una línea de emisión de un elemento desconocido. Eduard Frankland confirmó los resultados de Janssen y propuso el nombre helium para el nuevo elemento, en honor al dios griego del sol (Helios) al que se añadió el sufijo -ium ya que se esperaba que el nuevo elemento fuera metálico.
En 1895 Sir William Ramsay aisló el helio descubriendo que no era metálico, a pesar de lo cual el nombre original se conservó. Los químicos suecos Nils Langlet y Per Theodor Cleve consiguieron también, por la misma época, aislar el elemento.
En 1907 Ernest Rutherford y Thomas Royds mostraron que las partículas alfa son núcleos de helio. En 1908 el físico alemán Heike Kamerlingh Onnes produjo helio líquido enfriando el gas hasta 0,9 K, lo que le hizo merecedor del premio Nobel. En 1926 su discípulo Willem Hendrik Keesom logró por vez primera solidificar el helio.
El helio puede sintetizarse bombardeando núcleos de litio o boro con protones a alta velocidad.Dado que el helio es un gas noble, en la práctica no participa en las reacciones químicas, aunque bajo la influencia de descargas eléctricas o bombardeado con electrones forma compuestos con el wolframio, yodo, flúor y fósforo.
El helio líquido (helio-4) se encuentra en dos formas distintas: helio-4 I y helio-4 II, entre los que se produce una brusca transición a 2,1768 K (punto lambda) a la presión de vapor. El He-I, por encima de esa temperatura es un líquido normal, pero el He-II, por debajo de ella, no se parece a ninguna otra sustancia convirtiéndose en un superfluido cuyas inusuales características se deben a efectos cuánticos, uno de los primeros casos en los que se han observado a escala macroscópica.
El helio-II tiene una viscosidad nula por lo que fluye con facilidad a través de finísimos capilares a través de los que el helio-I no puede fluir, y tiene además una conductividad térmica mucho mayor que cualquier otra sustancia. Exhibe un efecto fuente, de modo que si se sumerge parcialmente un tubo con un extremo capilar en helio-II y se calienta el tubo para superar el punto lambda, el helio-I se verterá por el extremo libre del tubo a modo de fuente, produciéndose un flujo constante de helio-II a través del capilar hacia el tubo calentado. Inversamente, cuando se fuerza el paso de helio-II a través de un capilar, el líquido se enfría. Los pulsos de calor se propagan a través del líquido de forma análoga a como lo hace el sonido, un fenómeno al que se denomina, por ello, segundo sonido. Además, el helio-II tiene la capacidad de reptar, de modo que cualquier sólido en contacto con él se cubre con un capa de entre 50 y 100 átomos de espesor a través de la cual el líquido puede fluir a una velocidad que depende de la temperatura, de hecho si se sumerge parcialmente una vasija con el fondo estanco en un lecho de helio-II, éste reptará por las paredes exteriores de la vasija llenándola hasta que los niveles en ambos se igualen, esta propiedad dificulta por razones obvias la construcción de recipientes de helio-II.
El helio-3, He-3, o 3He es un isótopo ligero del elemento químico helio. Es estable, es decir no es radiactivo. El helión, núcleo del átomo de helio-3, tiene un sólo neutrón, en contraste con el helio ordinario (helio-4), que tiene dos neutrones.
El helio-3 es raro en la Tierra; es muy buscado para usarlo en investigación en fusión nuclear. Procede del interior de las estrellas y lo produce el Sol. El viento solar lo transporta por el sistema solar. La atmósfera y el campo magnético de la Tierra lo rechazan. Se cree que puede encontrarse en abundancia en la superficie de la Luna, embebido en la capa superior de regolito, acumulado por el viento solar durante millones de años por la ausencia de atmósfera de la luna. Puede encontrarse también en los gigantes gaseosos del Sistema Solar (restos de la nebulosa protosolar original).
Las reservas de la Luna en Helio-3 se estiman en un millón de toneladas. En comparación, 25 toneladas de Helio-3 serían suficientes para satisfacer las necesidades energéticas de una población como los Estados Unidos o la Unión Europea. Este hecho es un estímulo grande para los entusiastas de la extracción y utilización de Helio-3 de la Luna, pero la tecnología para ello parece estar actualmente en estado incipiente.
Además de aplicaciones en fusión nuclear, el helio-3 también se utiliza en instrumentación para investigar la dispersión de neutrones y como componente en detectores de neutrones. Sus propiedades criogénicas son importantes porque a temperaturas cercanas al cero absoluto se comporta como un superfluido.
Además de las aplicaciones en física, como el contenido de helio-3 es una de las características primordiales del manto terrestre, se utiliza en estudios de geoquímica isotópica, debido a la diferente relación entre el helio-3 y el helio-4 en el manto, la corteza y la atmosfera terrestre. El helio-3 es uno de los isótopos ambientales que se utilizan en investigaciones hidrológicas e hidrogeológicas.
El helio-3 se puede producir a partir de la desintegración radiactiva del tritio, que a su vez se produce por bombardeo con neutrones de blancos de litio, boro o nitrógeno.
Las emisiones beta del tritio son de baja energía, no emitiendo ninguna otra radiación primaria. De hecho, el tritio emite el nivel más bajo de energía por radiación beta de todos los isótopos (en la práctica implica que sus partículas beta son fácilmente detenidas por finas capas de cualquier material sólido). A pesar de ello el tritio es radiotoxico por inhalación e ingestión.
Se espera que a medio o largo plazo la tecnología logre fusionar de forma controlada tritio y deuterio. Esta fuente de energía, al contrario que la nuclear actual, sería limpia e inagotable, pues el deuterio está presente en el agua dulce, y el tritio en el agua de mar, y el producto de su fusión es el helio, que no es radiactivo.
El deuterio es útil en reacciones de fusión nuclear, especialmente en conjunto con el tritio, debido al alto rendimiento de la reacción de fusión del D-He3, con una rentabilidad más alta que la mayoría de las otras reacciones de fusión, haciéndolo inverosímil como fuente de energía práctica hasta por lo menos se hayan realizado reacciones de fusión de DD. Diferente al protio, el deuterio experimenta la fusión vía interacción fuerte, haciendo su uso para la energía comercial plausible. Isótopo más abundante del hidrógeno, cuyo núcleo está compuesto únicamente por un protón. Es el combustible habitual en las reacciones de fusión nuclear que tienen lugar en las estrellas.
En química y bioquímica, el deuterio se utiliza como trazalíneas isotópico no radiactivo en moléculas para estudiar reacciones químicas y caminos metabólicos, debido a que químicamente se comporta semejantemente al hidrógeno ordinario, pero puede ser distinguido del hidrógeno ordinario por su masa, usando espectrometría de masa o espectrometría infrarroja.
La existencia del deuterio en la tierra, otras partes del Sistema Solar (según lo confirmado por las sondas planetarias), y en los espectros de estrellas, es un dato importante en cosmología. La fusión estelar destruye el deuterio, y no hay procesos naturales conocidos con excepción del nucleosynthesis de la gran explosión, que pudo haber producido el deuterio en cualquier modo cercano al de la abundancia natural de este elemento. Esta abundancia parece ser una fracción muy similar a la del hidrógeno, dondequiera que se encuentre este. Así, la existencia del deuterio es una de las discusiones a favor de la teoría del Big Bang en vez de la teoría del estado estacionario del universo.
El deuterio combinado con el oxígeno forma agua pesada.
En laboratorio se obtiene mediante la reacción de ácidos con metales como el zinc e industrialmente mediante la electrólisis del agua, aunque se están investigando otros métodos en los que intervienen las algas verdes. El hidrógeno se emplea en la producción de amoniaco, como combustible alternativo y recientemente para el suministro de energía en las pilas de combustible. Tiene un punto de ebullición de tan sólo 20,27 K (-252,88 °C) y un punto de fusión de 14,02 K (-259,13 °C). El proceso de Haber - Bosch es la reacción del nitrógeno y el hidrógeno para producir amoníaco.
fue un hito para la industria química, pues separó la producción de productos químicos nitrogenados -tales como fertilizantes, explosivos y materias primas químicas- de los depósitos naturales, especialmente del nitrato de sodio. Esta repentina disponibilidad de fertilizantes nitrogenados evitaría la crisis de población anunciada por Malthus.
Como la reacción es muy lenta se acelera con un catalizador conteniendo hierro, es un óxido de hierro.
También para acelerar la reacción, se opera bajo condiciones de 200 atmósferas, 450°C:
N2(g) + 3H2(g) <--> 2NH3(g) + ΔH ...(1)
La reacción es exotérmica, libera calor.
ΔH es el calor generado, también llamado entalpía.
Para una reacción exotérmica a presión constante, la variación de entalpía del sistema es igual a la energía liberada en la reacción, incluyendo la energía conservada por el sistema y la que se pierde a través de la expansión contra el entorno.(Es decir que cuando la reaccion es exotérmica la entalpia del sistema es negativa). Análogamente, para una reacción endotérmica, la variación de entalpía del sistema es igual a la energía absorbida durante la reacción, incluyendo la energía perdida por el sistema y la ganada a través de la expansión contra el entorno.(En las reacciones endotérmicas el cambio de entalpía es positivo para el sistema, porque gana calor)
La entalpía total de un sistema no puede ser medida directamente; la variación de entalpía de un sistema sí puede ser medida en cambio.
La variación de entalpía se define mediante la siguiente ecuación:
ΔH es la variación de entalpía.
Hfinal es la entalpía final del sistema. En una reacción química, Hfinal es la entalpía de los productos.
Hinicial es la entalpía inicial del sistema. En una reacción química, Hinicial es la entalpía de los reactivos.
La mayor utilidad de la entalpía se obtiene para analizar reacciones que incrementan el volumen del sistema cuando la presión se mantiene constante por contacto con el entorno, provocando que se realice un trabajo mecánico sobre el entorno y una pérdida de energía. E inversamente en reacciones que causan una reducción en el volumen debido a que el entorno realiza un trabajo sobre el sistema y se produce un incremento en la energía interna del sistema.
En este caso, la variación de entalpía se puede expresar del siguiente modo:
DH = DU + P DV
Donde D puede indicar una variación infinitesimal (a menudo denotada como "d") o una diferencia finita (a menudo denotada como "Δ").
El amoníaco o amoniaco es un compuesto químico cuya molécula consiste en un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H) de acuerdo a la fórmula NH3. Elemento químico de número atómico 7, con símbolo N, también llamado ázoe —antiguamente se usó también Az como símbolo del nitrógeno— y que en condiciones normales forma un gas diatómico (nitrógeno diatómico o molecular) que constituye del orden del 78% del aire atmosférico. Tiene una elevada electronegatividad (3 en la escala de Pauling) y 5 electrones en el nivel más externo comportándose como trivalente en la mayoría de los compuestos que forma.
La más importante aplicación comercial del nitrógeno es la obtención de amoníaco por el proceso de Haber. El amoníaco se emplea con posterioridad en la fabricación de fertilizantes y ácido nítrico.
Las sales del ácido nítrico incluyen importantes compuestos como el nitrato de potasio (nitro o salitre empleado en la fabricación de pólvora) y el nitrato de amonio fertilizante.
Regresando al cine Mad Max: Más allá de la cúpula del trueno con Mel Gibson y Tina Turner; utilizan el excremento del puerco como fuente de energía.
Los compuestos orgánicos de nitrógeno como la nitroglicerina y el trinitrotolueno son a menudo explosivos. La hidracina y sus derivados se usan como combustible en cohetes. El ciclo de este elemento es bastante más complejo que el del carbono, dado que está presente en la atmósfera no sólo como N2 (80%) sino también en una gran diversidad de compuestos. Se puede encontrar principalmente como N2O, NO y NO2, los llamados NOx. También forma otras combinaciones con oxígeno tales como N2O3 y N2O5 (anhídridos), "precursores" de los ácidos nitroso y nítrico. Con hidrógeno forma amoníaco (NH3), compuesto gaseoso en condiciones normales.
El nitrógeno (del latín nitrum y éste del griego νίτρον, nitro, y -geno, de la raíz griega γεν generar) se considera que fue descubierto formalmente por Daniel Rutherford en 1772 al dar a conocer algunas de sus propiedades, sin embargo, por la misma época también se dedicaron a su estudio Scheele que lo aisló, Cavendish, y Priestley. El nitrógeno es una gas tan inerte que Lavoisier se refería a él como azote (ázoe) que significa sin vida. Se clasificó entre los gases permanentes, sobre todo desde que Faraday no consiguiera verlo líquido a 50 atm y -110°C, hasta los experimentos de Pictet y Cailletet que en 1877 consiguieron licuarlo.
Los compuestos de nitrógeno ya se conocían en la Edad Media; así, los alquimistas llamaban aqua fortis al ácido nítrico y aqua regia a la mezcla de ácido nítrico y clorhídrico, conocida por su capacidad de disolver el oro.
El nitrógeno es el componente principal de la atmósfera terrestre (78,1% en volumen) y se obtiene para usos industriales de la destilación del aire líquido. Está presente también en los restos de animales, por ejemplo el guano, usualmente en la forma de urea, ácido úrico y compuestos de ambos.
Se han observado compuestos que contienen nitrógeno en el espacio exterior y el isótopo Nitrógeno-14 se crea en los procesos de fusión nuclear de las estrellas. Existen dos isótopos estables del nitrógeno, N-14 y N-15, siendo el primero —que se produce en el ciclo carbono-nitrógeno de las estrellas— el más común sin lugar a dudas (99,634%). De los diez isótopos que se han sintetizado uno tiene un periodo de semidesintegración de nueve minutos (el N-13) y el resto de segundos o menos.
Las reacciones biológicas de nitrificación y desnitrificación influyen de manera determinante en la dinámica del nitrógeno en el suelo, casi siempre produciendo un enriquecimiento en N-15 del sustrato. Los fertilizantes nitrogenados son una importante fuente de contaminación del suelo y de las aguas. Los compuestos que contienen iones de cianuro forman sales extremadamente tóxicas y son mortales para numerosos animales, entre ellos los mamíferos.
También ocupa el 3% de la composición elemental del cuerpo humano.
El nitrógeno es componente esencial de los aminoácidos y los ácidos nucleicos, vitales para la vida. Las legumbres son capaces de absorber el nitrógeno directamente del aire, siendo éste transformado en amoníaco y luego en nitrato por bacterias que viven en simbiosis con la planta en sus raíces. El nitrato es posteriormente utilizado por la planta para formar el grupo amino de los aminoácido de las proteínas que finalmente se incorporan a la cadena trófica (véase ciclo del nitrógeno).
Según la VSEPR, los pares electrónicos de valencia del nitrógeno en la molécula se distribuyen hacia los vértices de un tetraedro, distribución característica cuando existe hibridación sp³. Existe un par solitario, por lo que la geometría de la molécula es piramidal trigonal (grupo puntual de simetría C3v). En disolución acuosa se puede comportar como una base y formarse el ion amonio, NH4+, con un átomo de hidrógeno en cada vértice del tetraedro:
El amoníaco es un gas incoloro de olor muy penetrante. Ocurre naturalmente y es también manufacturado. Se disuelve fácilmente en el agua y se evapora rápidamente. Generalmente se vende en forma líquida.
La cantidad de amoníaco producido industrialmente cada año es casi igual a la producida por la naturaleza. El amoníaco es producido naturalmente en el suelo por bacterias, por plantas y animales en descomposición y por desechos animales. El amoníaco es esencial para muchos procesos biológicos.
La mayor parte del amoníaco producido en plantas químicas es usado para fabricar abonos. El resto es usado en textiles, plásticos, explosivos, en la producción de pulpa y papel, alimentos y bebidas, productos de limpieza domésticos, refrigerantes y otros productos. También se usa en sales aromáticas.
El amoniaco es fácilmente biodegradable las plantas lo absorben con mucha facilidad eliminándolo del medio, de hecho es un nutriente muy importante para su desarrollo. Aunque concentraciones muy altas en el agua, como todo nutriente, puede causar graves daños en un río o estanque, ya que el amoniaco interfiere en el transporte de oxígeno por la hemoglobina. Es una fuente importante de nitrógeno que necesitan las plantas y los animales. Las bacterias que se encuentran en los intestinos pueden producir amoníaco.
A muy alta presión, tal como la que se produce en el núcleo de las estrellas gigantes de gas, las moléculas mudan su naturaleza y el hidrógeno se convierte en un líquido metálico (ver hidrógeno metálico). A muy baja presión, como la del espacio, el hidrógeno tiende a existir en átomos individuales, simplemente porque es muy baja la probabilidad de que se combinen, sin embargo, cuando esto sucede pueden llegar a formarse nubes de H2 que se asocian a la génesis de las estrellas.
Industrialmente se precisan grandes cantidades de hidrógeno, principalmente en el proceso de Haber para la obtención de amoniaco, en la hidrogenación de grasas y aceites y en la obtendión de metanol. Otros usos que pueden citarse son:
• Producción de ácido clorhídrico, combustible para cohetes, y reducción de minerales metálicos.
• El hidrógeno líquido se emplea en aplicaciones criogénicas, incluyendo la investigación de la superconductividad.
• Empleado antaño por su ligereza como gas de relleno en globos y zepelines, tras el desastre del Hindenburg se abandonó su uso por su gran inflamabilidad.
El hidrógeno puede emplearse en motores de combustión interna. Una flota de automóviles con motores de este tipo es mantenida en la actualidad por Chrysler-BMW. Además, las pilas de combustible en desarrollo parece que serán capaces de ofrecer una alternativa limpia y económica a los motores de combustión interna. Ver: Energías renovables en Alemania
La revolución del hidrógeno
DaimlerChrysler, General Motors, BMW, Ford y Fiat ya están inmersos en la carrera del combustible del futuro.
La mayoría de los fabricantes se decanta por vehículos movidos mediante motores eléctricos y alimentados pila de combustible de hidrógeno como alternativa al petroleo.
http://es.wikipedia.org/wiki/Pila_de_combustible
TOYOTA FCHV
Las celdas de combustible suelen ser consideradas muy atractivas para usos modernos por su eficacia alta e idealmente (véase energías renovables) libres de emisiones, en contraste con combustibles más comunes actualmente, como pueden ser el metano o gas natural, que generan dióxido de carbono. Casi el 50% de toda la electricidad producida en los Estados Unidos viene del carbón. El problema es que el carbón es una fuente de energía relativamente sucia. Si la electrólisis (un proceso que necesita electricidad) se utiliza para crear el hidrógeno usando energía de las centrales eléctricas, en realidad se está creando el combustible hidrógeno a partir de carbón.
Aunque la celda de combustible emite solamente calor y agua como residuos, el problema de la contaminación todavía estará presente en las centrales eléctricas.
Un acercamiento integral debe considerar los impactos de un escenario amplio del hidrógeno. Esto refiere a la producción, al uso y a la disposición de la infraestructura y de los convertidores de la energía. Los apilados de las celdas de combustible hoy en día tienen una gran cantidad de catalizador. Esto se debe al deterioro que sufre el catalizador y para que no reduzca su actividad este debe ser sobredimensionado [4].
Las reservas limitadas de platino aceleran la síntesis de un complejo inorgánico muy similar a la base catalítica del hierro-sulfuro de las bacterias hidrogenasas [5] para empezar a tomar medidas. Las reservas del mundo del platino son insuficientes (de hecho, sólo un cuarto) para apoyar una conversión total de todos los vehículos a celdas de combustible: una introducción significativa de vehículos con la actual tecnología, por lo tanto, sólo haría que el valor comercial de platino se elevase y sus reservas descendiesen.
Una célula de combustible o celda de combustible es un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería, pero se diferencia de esta última en que está diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos; es decir, produce electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería. Además, los electrodos en una batería reaccionan y cambian según como esté de cargada o descargada; en cambio, en una celda de combustible los electrodos son catalíticos y relativamente estables.
Los reactivos típicos utilizados en una celda de combustible son hidrógeno en el lado del ánodo y oxígeno en el lado del cátodo (si se trata de una celda de hidrógeno). Por otra parte las baterías convencionales consumen reactivos sólidos y, una vez que se han agotado, deben ser eliminadas o recargadas con electricidad. Generalmente, los reactivos "fluyen hacia dentro" y los productos de la reacción "fluyen hacia fuera". La operación a largo plazo virtualmente continua es factible mientras se mantengan estos flujos.
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_renovable
ENERGIA_PARA_UN_DESARROLLO_SUSTENTABLE.pdf
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Con el invento de la máquina de vapor por James Watt, se van abandonando estas formas de aprovechamiento, por considerarse inestables en el tiempo y caprichosas y se utilizan cada vez más los motores térmicos y eléctricos, en una época en que el todavía relativamente escaso consumo, no hacía prever un agotamiento de las fuentes, ni otros problemas ambientales que más tarde se presentaron.
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El helio fue descubierto de forma independiente por el francés Pierre Janssen y el inglés Norman Lockyer, en 1868 al analizar el espectro de la luz solar durante un eclipse solar ocurrido aquel año, y encontrar una línea de emisión de un elemento desconocido. Eduard Frankland confirmó los resultados de Janssen y propuso el nombre helium para el nuevo elemento, en honor al dios griego del sol (Helios) al que se añadió el sufijo -ium ya que se esperaba que el nuevo elemento fuera metálico.
En 1895 Sir William Ramsay aisló el helio descubriendo que no era metálico, a pesar de lo cual el nombre original se conservó. Los químicos suecos Nils Langlet y Per Theodor Cleve consiguieron también, por la misma época, aislar el elemento.
En 1907 Ernest Rutherford y Thomas Royds mostraron que las partículas alfa son núcleos de helio. En 1908 el físico alemán Heike Kamerlingh Onnes produjo helio líquido enfriando el gas hasta 0,9 K, lo que le hizo merecedor del premio Nobel. En 1926 su discípulo Willem Hendrik Keesom logró por vez primera solidificar el helio.
El helio puede sintetizarse bombardeando núcleos de litio o boro con protones a alta velocidad.Dado que el helio es un gas noble, en la práctica no participa en las reacciones químicas, aunque bajo la influencia de descargas eléctricas o bombardeado con electrones forma compuestos con el wolframio, yodo, flúor y fósforo.
El helio líquido (helio-4) se encuentra en dos formas distintas: helio-4 I y helio-4 II, entre los que se produce una brusca transición a 2,1768 K (punto lambda) a la presión de vapor. El He-I, por encima de esa temperatura es un líquido normal, pero el He-II, por debajo de ella, no se parece a ninguna otra sustancia convirtiéndose en un superfluido cuyas inusuales características se deben a efectos cuánticos, uno de los primeros casos en los que se han observado a escala macroscópica.
El helio-II tiene una viscosidad nula por lo que fluye con facilidad a través de finísimos capilares a través de los que el helio-I no puede fluir, y tiene además una conductividad térmica mucho mayor que cualquier otra sustancia. Exhibe un efecto fuente, de modo que si se sumerge parcialmente un tubo con un extremo capilar en helio-II y se calienta el tubo para superar el punto lambda, el helio-I se verterá por el extremo libre del tubo a modo de fuente, produciéndose un flujo constante de helio-II a través del capilar hacia el tubo calentado. Inversamente, cuando se fuerza el paso de helio-II a través de un capilar, el líquido se enfría. Los pulsos de calor se propagan a través del líquido de forma análoga a como lo hace el sonido, un fenómeno al que se denomina, por ello, segundo sonido. Además, el helio-II tiene la capacidad de reptar, de modo que cualquier sólido en contacto con él se cubre con un capa de entre 50 y 100 átomos de espesor a través de la cual el líquido puede fluir a una velocidad que depende de la temperatura, de hecho si se sumerge parcialmente una vasija con el fondo estanco en un lecho de helio-II, éste reptará por las paredes exteriores de la vasija llenándola hasta que los niveles en ambos se igualen, esta propiedad dificulta por razones obvias la construcción de recipientes de helio-II.
El helio-3, He-3, o 3He es un isótopo ligero del elemento químico helio. Es estable, es decir no es radiactivo. El helión, núcleo del átomo de helio-3, tiene un sólo neutrón, en contraste con el helio ordinario (helio-4), que tiene dos neutrones.
El helio-3 es raro en la Tierra; es muy buscado para usarlo en investigación en fusión nuclear. Procede del interior de las estrellas y lo produce el Sol. El viento solar lo transporta por el sistema solar. La atmósfera y el campo magnético de la Tierra lo rechazan. Se cree que puede encontrarse en abundancia en la superficie de la Luna, embebido en la capa superior de regolito, acumulado por el viento solar durante millones de años por la ausencia de atmósfera de la luna. Puede encontrarse también en los gigantes gaseosos del Sistema Solar (restos de la nebulosa protosolar original).
Las reservas de la Luna en Helio-3 se estiman en un millón de toneladas. En comparación, 25 toneladas de Helio-3 serían suficientes para satisfacer las necesidades energéticas de una población como los Estados Unidos o la Unión Europea. Este hecho es un estímulo grande para los entusiastas de la extracción y utilización de Helio-3 de la Luna, pero la tecnología para ello parece estar actualmente en estado incipiente.
Además de aplicaciones en fusión nuclear, el helio-3 también se utiliza en instrumentación para investigar la dispersión de neutrones y como componente en detectores de neutrones. Sus propiedades criogénicas son importantes porque a temperaturas cercanas al cero absoluto se comporta como un superfluido.
Además de las aplicaciones en física, como el contenido de helio-3 es una de las características primordiales del manto terrestre, se utiliza en estudios de geoquímica isotópica, debido a la diferente relación entre el helio-3 y el helio-4 en el manto, la corteza y la atmosfera terrestre. El helio-3 es uno de los isótopos ambientales que se utilizan en investigaciones hidrológicas e hidrogeológicas.
El helio-3 se puede producir a partir de la desintegración radiactiva del tritio, que a su vez se produce por bombardeo con neutrones de blancos de litio, boro o nitrógeno.
Las emisiones beta del tritio son de baja energía, no emitiendo ninguna otra radiación primaria. De hecho, el tritio emite el nivel más bajo de energía por radiación beta de todos los isótopos (en la práctica implica que sus partículas beta son fácilmente detenidas por finas capas de cualquier material sólido). A pesar de ello el tritio es radiotoxico por inhalación e ingestión.
Se espera que a medio o largo plazo la tecnología logre fusionar de forma controlada tritio y deuterio. Esta fuente de energía, al contrario que la nuclear actual, sería limpia e inagotable, pues el deuterio está presente en el agua dulce, y el tritio en el agua de mar, y el producto de su fusión es el helio, que no es radiactivo.
El deuterio es útil en reacciones de fusión nuclear, especialmente en conjunto con el tritio, debido al alto rendimiento de la reacción de fusión del D-He3, con una rentabilidad más alta que la mayoría de las otras reacciones de fusión, haciéndolo inverosímil como fuente de energía práctica hasta por lo menos se hayan realizado reacciones de fusión de DD. Diferente al protio, el deuterio experimenta la fusión vía interacción fuerte, haciendo su uso para la energía comercial plausible. Isótopo más abundante del hidrógeno, cuyo núcleo está compuesto únicamente por un protón. Es el combustible habitual en las reacciones de fusión nuclear que tienen lugar en las estrellas.
En química y bioquímica, el deuterio se utiliza como trazalíneas isotópico no radiactivo en moléculas para estudiar reacciones químicas y caminos metabólicos, debido a que químicamente se comporta semejantemente al hidrógeno ordinario, pero puede ser distinguido del hidrógeno ordinario por su masa, usando espectrometría de masa o espectrometría infrarroja.
La existencia del deuterio en la tierra, otras partes del Sistema Solar (según lo confirmado por las sondas planetarias), y en los espectros de estrellas, es un dato importante en cosmología. La fusión estelar destruye el deuterio, y no hay procesos naturales conocidos con excepción del nucleosynthesis de la gran explosión, que pudo haber producido el deuterio en cualquier modo cercano al de la abundancia natural de este elemento. Esta abundancia parece ser una fracción muy similar a la del hidrógeno, dondequiera que se encuentre este. Así, la existencia del deuterio es una de las discusiones a favor de la teoría del Big Bang en vez de la teoría del estado estacionario del universo.
El deuterio combinado con el oxígeno forma agua pesada.
En laboratorio se obtiene mediante la reacción de ácidos con metales como el zinc e industrialmente mediante la electrólisis del agua, aunque se están investigando otros métodos en los que intervienen las algas verdes. El hidrógeno se emplea en la producción de amoniaco, como combustible alternativo y recientemente para el suministro de energía en las pilas de combustible. Tiene un punto de ebullición de tan sólo 20,27 K (-252,88 °C) y un punto de fusión de 14,02 K (-259,13 °C). El proceso de Haber - Bosch es la reacción del nitrógeno y el hidrógeno para producir amoníaco.
fue un hito para la industria química, pues separó la producción de productos químicos nitrogenados -tales como fertilizantes, explosivos y materias primas químicas- de los depósitos naturales, especialmente del nitrato de sodio. Esta repentina disponibilidad de fertilizantes nitrogenados evitaría la crisis de población anunciada por Malthus.
Como la reacción es muy lenta se acelera con un catalizador conteniendo hierro, es un óxido de hierro.
También para acelerar la reacción, se opera bajo condiciones de 200 atmósferas, 450°C:
N2(g) + 3H2(g) <--> 2NH3(g) + ΔH ...(1)
La reacción es exotérmica, libera calor.
ΔH es el calor generado, también llamado entalpía.
Para una reacción exotérmica a presión constante, la variación de entalpía del sistema es igual a la energía liberada en la reacción, incluyendo la energía conservada por el sistema y la que se pierde a través de la expansión contra el entorno.(Es decir que cuando la reaccion es exotérmica la entalpia del sistema es negativa). Análogamente, para una reacción endotérmica, la variación de entalpía del sistema es igual a la energía absorbida durante la reacción, incluyendo la energía perdida por el sistema y la ganada a través de la expansión contra el entorno.(En las reacciones endotérmicas el cambio de entalpía es positivo para el sistema, porque gana calor)
La entalpía total de un sistema no puede ser medida directamente; la variación de entalpía de un sistema sí puede ser medida en cambio.
La variación de entalpía se define mediante la siguiente ecuación:
ΔH es la variación de entalpía.
Hfinal es la entalpía final del sistema. En una reacción química, Hfinal es la entalpía de los productos.
Hinicial es la entalpía inicial del sistema. En una reacción química, Hinicial es la entalpía de los reactivos.
La mayor utilidad de la entalpía se obtiene para analizar reacciones que incrementan el volumen del sistema cuando la presión se mantiene constante por contacto con el entorno, provocando que se realice un trabajo mecánico sobre el entorno y una pérdida de energía. E inversamente en reacciones que causan una reducción en el volumen debido a que el entorno realiza un trabajo sobre el sistema y se produce un incremento en la energía interna del sistema.
En este caso, la variación de entalpía se puede expresar del siguiente modo:
DH = DU + P DV
Donde D puede indicar una variación infinitesimal (a menudo denotada como "d") o una diferencia finita (a menudo denotada como "Δ").
El amoníaco o amoniaco es un compuesto químico cuya molécula consiste en un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H) de acuerdo a la fórmula NH3. Elemento químico de número atómico 7, con símbolo N, también llamado ázoe —antiguamente se usó también Az como símbolo del nitrógeno— y que en condiciones normales forma un gas diatómico (nitrógeno diatómico o molecular) que constituye del orden del 78% del aire atmosférico. Tiene una elevada electronegatividad (3 en la escala de Pauling) y 5 electrones en el nivel más externo comportándose como trivalente en la mayoría de los compuestos que forma.
La más importante aplicación comercial del nitrógeno es la obtención de amoníaco por el proceso de Haber. El amoníaco se emplea con posterioridad en la fabricación de fertilizantes y ácido nítrico.
Las sales del ácido nítrico incluyen importantes compuestos como el nitrato de potasio (nitro o salitre empleado en la fabricación de pólvora) y el nitrato de amonio fertilizante.
Regresando al cine Mad Max: Más allá de la cúpula del trueno con Mel Gibson y Tina Turner; utilizan el excremento del puerco como fuente de energía.
Los compuestos orgánicos de nitrógeno como la nitroglicerina y el trinitrotolueno son a menudo explosivos. La hidracina y sus derivados se usan como combustible en cohetes. El ciclo de este elemento es bastante más complejo que el del carbono, dado que está presente en la atmósfera no sólo como N2 (80%) sino también en una gran diversidad de compuestos. Se puede encontrar principalmente como N2O, NO y NO2, los llamados NOx. También forma otras combinaciones con oxígeno tales como N2O3 y N2O5 (anhídridos), "precursores" de los ácidos nitroso y nítrico. Con hidrógeno forma amoníaco (NH3), compuesto gaseoso en condiciones normales.
El nitrógeno (del latín nitrum y éste del griego νίτρον, nitro, y -geno, de la raíz griega γεν generar) se considera que fue descubierto formalmente por Daniel Rutherford en 1772 al dar a conocer algunas de sus propiedades, sin embargo, por la misma época también se dedicaron a su estudio Scheele que lo aisló, Cavendish, y Priestley. El nitrógeno es una gas tan inerte que Lavoisier se refería a él como azote (ázoe) que significa sin vida. Se clasificó entre los gases permanentes, sobre todo desde que Faraday no consiguiera verlo líquido a 50 atm y -110°C, hasta los experimentos de Pictet y Cailletet que en 1877 consiguieron licuarlo.
Los compuestos de nitrógeno ya se conocían en la Edad Media; así, los alquimistas llamaban aqua fortis al ácido nítrico y aqua regia a la mezcla de ácido nítrico y clorhídrico, conocida por su capacidad de disolver el oro.
El nitrógeno es el componente principal de la atmósfera terrestre (78,1% en volumen) y se obtiene para usos industriales de la destilación del aire líquido. Está presente también en los restos de animales, por ejemplo el guano, usualmente en la forma de urea, ácido úrico y compuestos de ambos.
Se han observado compuestos que contienen nitrógeno en el espacio exterior y el isótopo Nitrógeno-14 se crea en los procesos de fusión nuclear de las estrellas. Existen dos isótopos estables del nitrógeno, N-14 y N-15, siendo el primero —que se produce en el ciclo carbono-nitrógeno de las estrellas— el más común sin lugar a dudas (99,634%). De los diez isótopos que se han sintetizado uno tiene un periodo de semidesintegración de nueve minutos (el N-13) y el resto de segundos o menos.
Las reacciones biológicas de nitrificación y desnitrificación influyen de manera determinante en la dinámica del nitrógeno en el suelo, casi siempre produciendo un enriquecimiento en N-15 del sustrato. Los fertilizantes nitrogenados son una importante fuente de contaminación del suelo y de las aguas. Los compuestos que contienen iones de cianuro forman sales extremadamente tóxicas y son mortales para numerosos animales, entre ellos los mamíferos.
También ocupa el 3% de la composición elemental del cuerpo humano.
El nitrógeno es componente esencial de los aminoácidos y los ácidos nucleicos, vitales para la vida. Las legumbres son capaces de absorber el nitrógeno directamente del aire, siendo éste transformado en amoníaco y luego en nitrato por bacterias que viven en simbiosis con la planta en sus raíces. El nitrato es posteriormente utilizado por la planta para formar el grupo amino de los aminoácido de las proteínas que finalmente se incorporan a la cadena trófica (véase ciclo del nitrógeno).
Según la VSEPR, los pares electrónicos de valencia del nitrógeno en la molécula se distribuyen hacia los vértices de un tetraedro, distribución característica cuando existe hibridación sp³. Existe un par solitario, por lo que la geometría de la molécula es piramidal trigonal (grupo puntual de simetría C3v). En disolución acuosa se puede comportar como una base y formarse el ion amonio, NH4+, con un átomo de hidrógeno en cada vértice del tetraedro:
El amoníaco es un gas incoloro de olor muy penetrante. Ocurre naturalmente y es también manufacturado. Se disuelve fácilmente en el agua y se evapora rápidamente. Generalmente se vende en forma líquida.
La cantidad de amoníaco producido industrialmente cada año es casi igual a la producida por la naturaleza. El amoníaco es producido naturalmente en el suelo por bacterias, por plantas y animales en descomposición y por desechos animales. El amoníaco es esencial para muchos procesos biológicos.
La mayor parte del amoníaco producido en plantas químicas es usado para fabricar abonos. El resto es usado en textiles, plásticos, explosivos, en la producción de pulpa y papel, alimentos y bebidas, productos de limpieza domésticos, refrigerantes y otros productos. También se usa en sales aromáticas.
El amoniaco es fácilmente biodegradable las plantas lo absorben con mucha facilidad eliminándolo del medio, de hecho es un nutriente muy importante para su desarrollo. Aunque concentraciones muy altas en el agua, como todo nutriente, puede causar graves daños en un río o estanque, ya que el amoniaco interfiere en el transporte de oxígeno por la hemoglobina. Es una fuente importante de nitrógeno que necesitan las plantas y los animales. Las bacterias que se encuentran en los intestinos pueden producir amoníaco.
A muy alta presión, tal como la que se produce en el núcleo de las estrellas gigantes de gas, las moléculas mudan su naturaleza y el hidrógeno se convierte en un líquido metálico (ver hidrógeno metálico). A muy baja presión, como la del espacio, el hidrógeno tiende a existir en átomos individuales, simplemente porque es muy baja la probabilidad de que se combinen, sin embargo, cuando esto sucede pueden llegar a formarse nubes de H2 que se asocian a la génesis de las estrellas.
Industrialmente se precisan grandes cantidades de hidrógeno, principalmente en el proceso de Haber para la obtención de amoniaco, en la hidrogenación de grasas y aceites y en la obtendión de metanol. Otros usos que pueden citarse son:
• Producción de ácido clorhídrico, combustible para cohetes, y reducción de minerales metálicos.
• El hidrógeno líquido se emplea en aplicaciones criogénicas, incluyendo la investigación de la superconductividad.
• Empleado antaño por su ligereza como gas de relleno en globos y zepelines, tras el desastre del Hindenburg se abandonó su uso por su gran inflamabilidad.
El hidrógeno puede emplearse en motores de combustión interna. Una flota de automóviles con motores de este tipo es mantenida en la actualidad por Chrysler-BMW. Además, las pilas de combustible en desarrollo parece que serán capaces de ofrecer una alternativa limpia y económica a los motores de combustión interna. Ver: Energías renovables en Alemania
La revolución del hidrógeno
DaimlerChrysler, General Motors, BMW, Ford y Fiat ya están inmersos en la carrera del combustible del futuro.
La mayoría de los fabricantes se decanta por vehículos movidos mediante motores eléctricos y alimentados pila de combustible de hidrógeno como alternativa al petroleo.
http://es.wikipedia.org/wiki/Pila_de_combustible
TOYOTA FCHV
Las celdas de combustible suelen ser consideradas muy atractivas para usos modernos por su eficacia alta e idealmente (véase energías renovables) libres de emisiones, en contraste con combustibles más comunes actualmente, como pueden ser el metano o gas natural, que generan dióxido de carbono. Casi el 50% de toda la electricidad producida en los Estados Unidos viene del carbón. El problema es que el carbón es una fuente de energía relativamente sucia. Si la electrólisis (un proceso que necesita electricidad) se utiliza para crear el hidrógeno usando energía de las centrales eléctricas, en realidad se está creando el combustible hidrógeno a partir de carbón.
Aunque la celda de combustible emite solamente calor y agua como residuos, el problema de la contaminación todavía estará presente en las centrales eléctricas.
Un acercamiento integral debe considerar los impactos de un escenario amplio del hidrógeno. Esto refiere a la producción, al uso y a la disposición de la infraestructura y de los convertidores de la energía. Los apilados de las celdas de combustible hoy en día tienen una gran cantidad de catalizador. Esto se debe al deterioro que sufre el catalizador y para que no reduzca su actividad este debe ser sobredimensionado [4].
Las reservas limitadas de platino aceleran la síntesis de un complejo inorgánico muy similar a la base catalítica del hierro-sulfuro de las bacterias hidrogenasas [5] para empezar a tomar medidas. Las reservas del mundo del platino son insuficientes (de hecho, sólo un cuarto) para apoyar una conversión total de todos los vehículos a celdas de combustible: una introducción significativa de vehículos con la actual tecnología, por lo tanto, sólo haría que el valor comercial de platino se elevase y sus reservas descendiesen.
Una célula de combustible o celda de combustible es un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería, pero se diferencia de esta última en que está diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos; es decir, produce electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería. Además, los electrodos en una batería reaccionan y cambian según como esté de cargada o descargada; en cambio, en una celda de combustible los electrodos son catalíticos y relativamente estables.
Los reactivos típicos utilizados en una celda de combustible son hidrógeno en el lado del ánodo y oxígeno en el lado del cátodo (si se trata de una celda de hidrógeno). Por otra parte las baterías convencionales consumen reactivos sólidos y, una vez que se han agotado, deben ser eliminadas o recargadas con electricidad. Generalmente, los reactivos "fluyen hacia dentro" y los productos de la reacción "fluyen hacia fuera". La operación a largo plazo virtualmente continua es factible mientras se mantengan estos flujos.
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_renovable
