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mayo 25, 2017

Energía Solar: Paneles Solares

Puesta de sol (2016) - Venezuela.
La energía solar como fuente para producir energía eléctrica se usó por primera vez en el siglo XX, en diseño, elaboración y puesta en órbita de satélites espaciales, que producían energía eléctrica necesaria para su funcionamiento a través de la conversión de energía solar en energía eléctrica empleando paneles solares. La energía solar es una fuente de energía renovable e inagotable por lo mismo nos ayuda a resolver problemas relacionados a la dependencia de recursos fósiles y energía nuclear, además su desarrollo también beneficia el cuidado de los suelos, dado que la energía obtenida mediante extracción de recursos fósiles erosiona los suelos y provoca un desnivel en el subsuelo llegando a debilitarlo y generar hundimientos.

Las bases teóricas de la tecnología fotovoltaica fueron desarrolladas a finales del siglo XIX, cuando Michael Faraday, James Clerk Maxwell, Nicola Tesla y Heinrich Hertz realizaron estudios sobre la inducción electromagnética, fuerzas eléctricas y ondas electromagnéticas, además de los hallazgos por parte de Albert Einstein en 1905 sobre el efecto fotovoltaico, el cual es el fundamento de la conversión de energía solar a energía eléctrica. 

La primera célula solar, se construyó en 1883 cuando Charles Fritts construyera una recubriendo una muestra de selenio semiconductor con un pan de oro para formar el empalme, pero este solo representaba en 1% de eficiencia. 

El año 1954 se le conoce como la llegada de la era moderna, en cuanto a la tecnología fotovoltaica, gracias al hallazgo de manera accidental por parte de los Laboratorios Bell de las características fotosensibles de los semiconductores de silicio dopados con ciertas impurezas.
La producción a gran escala de paneles solares comenzó en la década de los 80’s. En cuanto al uso de esta tecnología en la era espacial los países pioneros en su empleo son la Unión Soviética, EE.UU, Japón y Europa.

Actualmente esta tecnología está siendo utilizada para el desarrollo de automóviles autónomos, alumbrado público, aeronáutica y sistemas de respaldo de energía eléctrica en viviendas. El caso más reciente de éxito en el uso de esta tecnología renovable fue en el año 2016, cuando el Avión Solar Impulse 2 logro completar su primera vuelta al mundo utilizando energía limpia. 

Diferentes usos de los paneles solares.
Entonces…

¿Qué son paneles solares? 
Celdas Foto-voltaicas.

Son estructuras formadas por numerosas células foto-voltaicas (capas de silicio monocrystalino o polycrystalino) que convierten luz solar en energía eléctrica, el efecto foto-voltaico, es aquel donde la energía lumínica produce cargas positivas y negativas en dos semiconductores próximos de diferente tipo, que produce un campo magnético capaz de generar una intensidad de corriente. 

Funcionamiento
  1. La radiación del sol impacta sobre estas celdas y se convierte en electricidad de corriente continua (CC).
  2. Esta potencia de CC viaja a un conversor eléctrico, que convierte la potencia de corriente continua (CC) en potencia de corriente alterna (CA), esto en caso de que el proyecto necesite dicha conversión para proyecto de corriente continua no seria necesario el uso de este componente. Un tablero de distribución y controles inteligentes, administran el funcionamiento de la  energía solar, conjuntamente con la red de suministro de electricidad o el generador.
  3. La electricidad de CA producida por el sistema solar, es igual a la electricidad suministrada por la red eléctrica o por los grupos electrógenos. Puede emplearse para alimentar  desde ventiladores, bombas o luces, hasta computadoras, maquinaria de una fábrica o todos los sistemas que su vivienda necesita para operar.
  4. Puede seguir conectado a la red eléctrica convencional, pero necesitará mucha menos. El exceso de energía se puede volver a exportar a la red. Por esta razón este sistema en algunos casos se utiliza como sistema de respaldo ante fallos de la red eléctrica tradicional. 

Ilustración. Funcionamiento de una red eléctrica basada en energía solar.

Conexión de paneles solares
Los paneles foto-voltaicos se asocian en serie para su instalación y la cantidad de celdas utilizadas dependerá de los niveles de potencia que se necesitan para cubrir la demanda de energía eléctrica. Por lo mismo, antes de construir un panel de celdas foto-voltaicas o solicitar uno a nivel industrial tienes que tener muy en cuenta la cantidad de artefactos que necesitas conectar a la red, sus características eléctricas (corriente, voltaje y potencia) y las horas totales de uso que estos tendrán. También hay que hacer énfasis en la temperatura de la zona en donde se instalará el equipo no es lo mismo una zona templada o fría a una zona caliente. Tienes que tener en cuenta las características del proyecto que quieres llevar a cabo por que estos paneles transforman la energía solar en electricidad de corriente continua por lo que si tu proyecto requiere este tipo de alimentación no necesitas de un conversor a corriente alterna. La celda más pequeña genera un voltaje de 0.5 voltios. Estas celdas solares una vez realizada la instalación necesitan ser empaquetadas, si el panel lo estas realizando de manera casera puedes utilizar vidrio u otro material adecuado para la actividad, pero lo más conveniente es el empaquetado de fábrica o industrial.

Principales fabricantes y distribuidores en el mundo
Entre los diez mayores fabricantes y distribuidores mundiales de paneles fotovoltaicos se encuentran:
  • Las empresas chinas: Trina Solar, Jinko Solar,  JA Solar, SFCE, Yingli; con presencia en el continente americano, europeo y asiático. 
  • La empresa Canadiense: Canadian Solar. 
  • La empresa Sur-Coreana: Hanwha Q-Cells. 
  • Las empresas Estadounidenses: First Solar, ReneSola, Sunpower.



Fuentes:
Wikipedia.org - Enlaces: https://goo.gl/zKQ4x1 / https://goo.gl/419kta
Solarcentury.com - Enlaces: https://goo.gl/jNupVN

mayo 23, 2017

John Bardeen

John Bardeen.
John Bardeen fue un Ingeniero Eléctrico estadounidense nacido el 23 de mayo de 1908. Desde joven mostro interés por las matemáticas. Curso estudios en la University High School at Madison por unos cuantos años, aunque termino graduándose en el Madison Central High School en el año 1923. Continuo a estos estudios comenzó un curso en Ingeniería Eléctrica en la University of Wisconsin, lo que acompaño con trabajo extra tomados en matemática y física. Trabajo por un tiempo en el western Electric Company en Chicago, en el año 1928 se gradúa como Ingeniero Eléctrico. Continúo en Wisconsin como graduado asistente en investigación en ingeniería eléctrica por 2 años, trabajando en problemas de matemática aplicada a geofísica y radiación desde antenas. En lo que duro este periodo logro su primera introducción en la teoría cuántica con el Profesor J.H. Van Vleck. 

Por tres años desde 1930 – 1933 trabajo junto al profesor Leo. J. Peters en el Gulf Research Laboratories en Pittsburgh, Pennsylvania en el desarrollo de métodos de interpretación de encuestas magnéticas y gravitacionales. 

Es reconocido por su contribución junto a Brattain en la construcción del dispositivo de germanio conocido como transistor

En 1951 Bardeen ingreso a la Universidad de Illinois, nombrando al físico Nick Holonyak como asistente personal, el cual posteriormente diseñaría el primer diodo LED en 1962.

Trabajo junto a Leon N. Cooper y John Robert Schrieffer para crear la Teoría estándar de la superconductividad, lo que posteriormente se denominaría Teoría BCS.

Distinciones recibidas
  • 1952 Medalla Stuart Ballentine del Instituto Franklin. Philadelphia (junto al Dr. W.H. Brattain).
  • 1955 Medalla John Scott de la Ciudad de Philadelphia (junto al Dr. W.H. Brattain). Premio Buckley de la Sociedad Americana de Física. 
  • 1959 hasta 1962 formo parte de algunos grupos consultivos nacionales como la Oficina de Investigación Naval (ONR) o el Comité Asesor de Ciencia del Presidente (PSAC) con los Presidentes Dwight D. Eisenhower y luego con John F. Kennedy. 
  • 1956 Premio Nobel de Física junto a Brattain y Shockley “por sus investigaciones sobre los semiconductores y el descubrimiento del efecto transistor”. 
  • 1962 Recibe el Fritz London Award por el trabajo de física en baja temperatura. 
  • 1965 Recibe Medalla Nacional de la Ciencia de parte del Presidente Lyndon Johnson, mayor premio al logro científico en el país. 
  • 1968 Elegido Presidente de la Sociedad Americana de Física (APS).
  • 1972 Premio Nobel de Física “por su desarrollo de la Teoría de la superconductividad, conocida como teoría BCS”. 
  • 1981 Formo parte del Consejo Científico de la Casa Blanca del Presidente Ronald Reagan (WHSC). 
  • En diciembre de 1990 publicó su último artículo, sobre "Superconductivity and Other Macroscopic Quantum Phenomena", en el Physics Today.

Bardeen se convirtió en el primer físico, y hasta el momento el único, en conseguir dos veces el Premio Nobel de Física.  

Murió en Boston - Estados Unidos, el 30 de enero de 1991.

Fuentes:
"John Bardeen - Biographical". Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. Web. 23 May 2017. <http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1956/bardeen-bio.html>
Los Mundos de Brana – Enlace: https://goo.gl/I9u97q
Wikipedia – Enlace: https://goo.gl/N5njFA

abril 20, 2017

Pantallas Amoled – Súper Amoled

Pantalla Oled flexible (Prototipo)
En la actualidad con el uso de las nuevas tecnologías en cuanto a equipos telefónicos móviles inteligentes, hemos escuchado nombrar las nuevas pantallas Amoled, la compañía telefónica Sur-coreana Samsung ha lanzado al mercado dispositivos móviles inteligentes incorporando pantallas Súper Amoled y con visión futurista se planea el lanzamiento del primer teléfono flexible por la misma empresa. Entonces…


¿Qué es Amoled? 
Amoled es una nueva tecnología basada en la tecnología de Diodos Orgánicos Emisores de Luz (Oled), con la novedad de que la tecnología Amoled está diseñada mediante el uso de una matriz activa de diodos orgánicos emisores de luz (Amoled, por sus siglas en inglés) para su funcionamiento, de allí su nombre y se distingue por permitir dirigirnos a un pixel en concreto. 

¿Cómo funciona?
Es una matriz de pixeles formada por un conjunto de pixeles Oled que se integran en una serie de transistores de película fina (TFT), generando iluminación una vez activada de forma eléctrica. El flujo de corriente que va dirigido a cada pixel es controlado mediante interruptores que se encargan de regularlos. El nivel de brillo que muestra cada pixel es proporcional a la cantidad de corriente que fluye por cada pixel, que es regulada de manera continua por los transistores TFT. 

Las pantallas de Amoled se caracterizan por estar formada por 4 capas, para el control de la imagen que muestra:
  1. Capa del ánodo.
  2. Capa intermedia orgánica.
  3. Capa del cátodo.
  4. Capa que contiene toda la circuitería. 
Para el elemento de matriz activa, la tecnología TFT backplane (entiéndase por backplane una placa de circuito impreso), es un elemento crucial para la fabricación de pantallas con tecnología Amoled flexible. 

Hoy en día existen dos tipos de tecnologías de fabricación del backplane del transistor de película fina (TFT)
  1. Poly-Silicon (Poly-Si).
  2. Amorphous – Silicon (a-si).
Estas tecnologías ofrecen la posibilidad de fabricación de los backplane de matriz activa a una baja temperatura (<150°C), insertándolos directamente en el sustrato de plástico flexible posibilitando la producción de pantallas Amoled flexibles.

Aplicación de la tecnología AMOLED
Su aplicación está enfocada en la fabricación y producción de dispositivos móviles inteligentes de comunicación (smartphones), aunque también está siendo utilizada en la fabricación de televisores modernos.

Actualmente la compañía de fabricación de teléfonos inteligentes Samsung ha optado por incorporar esta tecnología a sus dispositivos móviles, con la incorporación de pantallas Súper Amoled, esta variante tiene una función táctil asociada, la capa Amoled está integrada a la misma pantalla. Tiene como ventaja una amplia gama de colores con un increíble grado de claridad del color, que se traduce en mucha mayor resolución. Con su asombrosa 100.000:1 relación de contraste, las Súper Amoled se adaptan automáticamente a diferentes ambientes de iluminación para que sea más cómodo al ojo humano, al tiempo que proporciona mayor calidad de imagen para contenidos de juegos y/o multimedia. 

Pros y Contras de las pantallas con tecnología Amoled.

Tabla de Pros y contras del uso de las pantalla Amoled.
En resumen existen 3 variantes o mejoras de la tecnología Oled para pantallas: Amoled, Súper Amoled y HD Amoled, todas asociadas a la tecnología Led. 


Tabla comparativa Tecnologías para pantallas: Lcd/Led, Oled, Amoled, Súper Amoled

Tabla comparativa pantallas Lcd/Led, Oled, Amoled, Súper Amoled.

Fuentes:
Samsung – Enlace: https://goo.gl/p83Y6l
Samsung – Enlace: https://goo.gl/0Zhvm2
Wikipedia.org – Enlace: https://goo.gl/5QpPOa
Wikipedia.org – Enlace: https://goo.gl/35cdki