107 Motor Superconductor

XXIII CONGRESO DE INVESTIGACIÓN CUAM- ACMor
Motor Superconductor
Autores: Raúl Barrera, Luis Manuel Cetina, Antonio Hernández, Manuel Vázquez
Asesores: Marco Antonio Alvarado, Roberto Escudero
Instituto Técnico y Cultural
Ciencias Físico Matemáticas área Experimental
Proyecto con apoyo externo
Antecedentes
Los superconductores son característicos por presentar cualidades representativas que
son la resistencia nula a la corriente eléctrica, y el consecuente de transmitir energía sin
sufrir de pérdida alguna. Estas cualidades se adquieren cuando los materiales
superconductores presentan una temperatura muy baja; que varía desde los 90 K hasta
temperaturas inferiores, y es conocida como la temperatura crítica. A pesar de las
cualidades anteriores, los superconductores presentan un fenómeno al estar en la
temperatura crítica que es conocido como el Efecto Meissner; éste consiste en la
repulsión de los campos magnéticos que rodean a un superconductor al estar a dicha
temperatura. Hoy en día se puede apreciar la aplicación de dicho fenómeno con los trenes
bala. Sin embargo, se plantean las posibilidades de explotar el Efecto Meissner y las
pastillas superconductoras para reducir el uso y la disipación de energía causada por la
fricción al generar movimientos cíclicos como la rotación de un motor. Por eso se plantea
que si se puede construir un motor con superconductores, entonces se reducirá la
disipación de energía por fricción y consecuentemente se justifica su empleo en distintos
campos de la industria.
Objetivo
-Objetivo General: Generar una propuesta de nuevos motores basado en la
superconductividad.
-Objetivo Específico: Comprobar que por medio de pastillas superconductoras se puede
realizar un motor que tenga menor disipación de energía que la de un motor común
Metodología
Para comprobar nuestra hipótesis, empleamos el método científico experimental, el cual
constó de 5 etapas:
1ª. Estudio del fenómeno
2ª. Elaboración de las pastillas
3ª. Elaboración de la estructura del motor
4ª. Ensamblado del motor
5ª. Análisis de resultados.
Resultados
A continuación se describe cada etapa, así como los resultados obtenidos:
Primera etapa: Estudio del Fenómeno
XXIII CONGRESO DE INVESTIGACIÓN CUAM- ACMor
Motor Superconductor
Autores: Raúl Barrera, Luis Manuel Cetina, Antonio Hernández, Manuel Vázquez
Asesores: Marco Antonio Alvarado, Roberto Escudero
Instituto Técnico y Cultural
Ciencias Físico Matemáticas área Experimental
Proyecto con apoyo externo
Previamente, se visitó una feria de ciencias en búsqueda de un asesor para el proyecto.
Eventualmente éste fue encontrado y se comenzó con la lectura de varios libros con
respecto a la superconductividad, los cuales fueron recomendados para leer por dicho
asesor. Se tuvo que realizar investigación con respecto a los superconductores en internet
para poder entender con mayor facilidad sus propiedades y los fenómenos que éstos
podían presentar. Habiendo estudiado las propiedades de los superconductores y el
procedimiento para crearlos se tuvo que poner en práctica el conocimiento adquirido.
Segunda etapa: Elaboración de las pastillas
Se crearon cinco pastillas superconductoras de YBa2Cu3O7.
Tercera etapa: Elaboración de la estructura del motor
Posteriormente se comprobó el funcionamiento de las pastillas y del Efecto Meissner al
ponerlas en un recipiente, verter nitrógeno líquido en el recipiente; sometiendo a las
pastillas a una temperatura de -180 a -200 ºC, y finalmente colocando el recipiente en un
trayecto de imanes de neodimio.
Al verificar el funcionamiento adecuado de las pastillas superconductoras, se creó un
armazón de acrílico (fig. 1.1) con un grosor de 3 milímetros para contener el nitrógeno
líquido y las pastillas superconductoras.
Asimismo, se construyó un embobinado con una longitud de 4 centímetros y un diámetro
de 2.54 centímetros.
Cuarte etapa: Ensamblado del motor
El modelo armado fue montado a unos baleros que están en una base fija (fig. 1.2) para
accionar el motor con un embobinado de 2.54cm de diámetro.
(Fig. 1.2: Modelo armado del motor superconductor el cual está
sujeto a unos baleros para permitir el movimiento del motor.)
Por último se le aplica corriente al embobinado y se vierte
nitrógeno líquido a las pastillas para así poder accionar el motor
superconductor.
Quinta etapa: Análisis de resultados
Tras accionar el motor se observó el movimiento cíclico que este
causaba y gradualmente se buscaba calor en el exterior del
motor para ver si las fuerzas de fricción afectaban notablemente
el rendimiento del motor superconductor.
XXIII CONGRESO DE INVESTIGACIÓN CUAM- ACMor
Motor Superconductor
Autores: Raúl Barrera, Luis Manuel Cetina, Antonio Hernández, Manuel Vázquez
Asesores: Marco Antonio Alvarado, Roberto Escudero
Instituto Técnico y Cultural
Ciencias Físico Matemáticas área Experimental
Proyecto con apoyo externo
Avances
Se obtuvo un modelo funcional de un motor que genera un movimiento cíclico con muy
poca disipación de la energía mecánica por la fricción.
Al accionar el motor pudimos observar que éste genera un movimiento cíclico y con el
paso del tiempo pudimos observar que la pérdida de energía era muy poca ya que el
contacto con otros cuerpos es muy poco a diferencia de la fricción de los motores
comunes.
Conclusiones e interrogativas
Se considera que con la realización de este trabajo experimental, se tiene la posibilidad
de poder presentar una propuesta de nuevos motores para generar productos que tengan
una mejor eficacia al realizar diversos trabajos y que se presente una reducción en la
disipación enérgica por el constante desperdicio de ésta.
Surgen así diversas preguntas como:
-¿Serán sustentables estos motores a un largo plazo?
-¿Será posible la introducción de estos motores en ámbitos cotidianos?
-¿Qué tan benéfico sería introducir estos motores en diferentes industrias?
Fuentes de Información
SMART, Lesley. Solid State Chemistry. Tercera edición. Editorial Taylor & Francis Group.
2005 Estados Unidos. Pp. 486
FORD, P.J. . The Rise of Superconductors. Primera edición. Editorial CRC Press. 2005
Estados Unidos. Pp. 227
KITTEL, Charles. Introduction to Solid State Physics. Séptima edición. Editorial John Wiley
& Sons, Inc. 1996 Estados Unidos. Pp. 673
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/064/htm/sec_11.htm
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/064/htm/sec_8.htm
http://superconductor.8k.com/que_es.html
http://www.alumnos.unican.es/ccc66/physic/superconductores.pdf