FUSION NUCLEAR: ¿es posible reproducir la energia del sol en la tierra?

El sol, nuestro mejor ejemplo de fusión nuclear.

(Esta entrada participa en la edición XXIX del carnaval de la fisica evento coordinado por Carlos Angosto desde su ZURDITORIUM y gracias también en esta ocación a Carlo Ferri en Gravedad Cero por sus geniales aportes en la comunidad, y a todos, sigamos con este proyecto adelante)

ENERGIA 

Cuando los astrofisicos rastrean la galaxia en busca de pruebas de la existencia de otras civilizaciones, las categorizan según su huella energética.

La energía es necesaria para la supervivencia, el desarrollo y la vida y ayuda  a decidir las capacidades de una civilización, dentro de éste marco hay tres tipos de civilizaciones:

Civlización tipo 1.- aquella que controla todas las fuentes de energía

de su planeta, esto es el clima, los oceanos, huracanes, erupciones volcanicas, y todas las producidas de forma natural.

Civilización tipo 2.- Este tipo de civilización ha agotado todos los recursos naturales de su planeta y obtiene su energía consumiendo lo que emite su estrella.

Civilización tipo 3.- Este tipo de civilización es galáctico, usa la energía de miles de millones de sistemas solares de su galaxia y se mueve por el espacio en sus naves.

pero ¿porqué hay tres tipos de civilizaciones? porque hay tres tipos de fuentes de energía en la galaxia. Los planetas, las estrellas y la galaxia en si misma. ¿Donde nos deja esta categorización? pues bien, somos una civilización tipo cero, tan primitivos aún que nisiquiera somos capaces de controlar las fuentes de energía de nuestro planeta y obtenemos nuestra energía de plantas muertas como el petroleo y el carbón.

Nuestro progreso como civilización depende de si podemos ir mas allá de nuestra dependencia de los combustibles fósiles.

En esta oportunidad hablaremos un poco de la fusión nuclear la cuál es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado, liberando una gran cantidad de energía.

Ya hemos hablado anteriormente de la fisión nuclear y la radiactividad. Hemos visto que la misma (la fisión nuclear) tiene lugar cuando se divide el núcleo de un átomo. El núcleo se convierte en diversos fragmentos con una masa casi igual a la mitad de la masa original más dos o tres neutrones. La suma de las masas de estos fragmentos es menor que la masa original. Esta 'falta' de masas (alrededor del 0,1 por ciento de la masa original) se ha convertido en energía según la ecuación de Einstein E=mc²

Un poco de historia...

Mucho antes que se iniciara el siglo XX los cientificos sabían que no era correcta la vieja imagen del Sol como bola de fuego, alimentada con madera u otro material combustible. La dificultad principal estriba en el tipo de combustible aparentemente inagotable pero habia otros problemas, por ejemplo. Todos los combustibles conocidos por el hombre como la madera, el carbón y las grasas vegetales y animales generan CO o CO2 por oxidación, pero según los datos espectroscópicos, la atmosfera que rodea al sol parecia no contener ninguno de esos residuos de combustión.Años antes del descubrimiento de la fisión, los cientificos reconocieron que la energía liberada en una reacción nuclear es un millón de veces mayor que la de una reacción quimica, por ejemplo cuando dos átomos de hidrógeno se combinan para formar la molécula de H2 se liberan unos 4.5 eV (electron voltios) contrastando con esto en la reacción:

^{2      3        4         1}

    ^{H + H →  He  +  n}

^{1      1        2         0}

en la que un deuterón y un núcleo de tritio se funden para formar una particula alfa y un netrón, en este caso se liberan 17.6 millones de eV.

La precencia de helio gaseoso en la fotosfera del sol soportaba la hipótesis de que la energía solar y de otras estrellas se origina en la síntesis nuclear del helio. En 1938 Hans A. Bethe en una publicación tan breve como famosa describía el ciclo más probable de fusión en el que el núcleo de:

¹²

      ^C

⁶

actua como catalizador. La energía liberada al completarse un ciclo, durante el que cuatro protones se combinan para formar un núcleo de helio y dos positrones, es mas de 26.7MeV; esto es más de 6X10^8 Kcal/mol de He.

 Aproximadamente desde 1948, se llevó a cabo un esfuerzo organizado para producir una fusión controlada en la tierra. El problema de tener ésta se puede visualizar considerando a la reacción deuterón-tritio. Estas dos partículas ordinariamente se repelen por interacción electrostática, y se debe suministrar mucha energía a los dos núcleos para forzarlos hasta el alcance de la fuerza nuclear fuerte.En el interior del sol, esta gran energía la dá la agitación térmica: la temperatura en el nucleo solar probablemente sea mas de 2X10^7 K (mas de 20 millones de grados kelvin). Desde luego es imposible confinar al hidrógeno gaseoso dentro de un recipiente ordinario a temperaturas que remotamente se parezcan a la anterior. Se han probado varios esquemas sofisticados para el confinamiento de un gas caliente, ionizado (llamado PLASMA) incluyendo el uso de campos magnéticos inhomogeneos intensos. Se ha hecho algún progreso hacia la fusión controlada aunque a costa de enormes esfuerzos y quizá con una lentitud deseperante.

^{Evolución histórica}

Los orígenes de la fusión nuclear se localizan hacia 1929 cuando Atkinson y Houtemans plantearon la posibilidad de obtener energía de las reacciones de fusión. Sin embargo, los conceptos más importantes de fusión nuclear y su aplicación real, se desarrollaron a partir de 1942 con los trabajos de H. Bethe, E. Fermi, R. Oppenheimer y E. Teller, entre otros. A través del proyecto Sherwood se llevaron a cabo los primeros avances tecnológicos, que permitieron desarrollar el concepto de confinamiento magnético, obteniéndose los primeros diseños: z-pinch, stellarator y espejos magnéticos.En 1961, J. Nuckolls (EEUU) y N. Basov (URSS) desarrollaron una técnica mediante la cual se podrían obtener reacciones de fusión nuclear mediante altas compresiones provocadas por la cesión de energía. Se desarrollaron así programas secretos en EEUU y Rusia. Posteriormente, Francia se une a este desarrollo, también secreto. Otros países como Alemania, Japón, Italia y EEUU (Rochester) desarrollaron programas abiertos.

• En 1965, Artsimovich presentó los resultados de sus investigaciones, en la “2ª Conferencia de Plasma y Fusión Controlada”, sobre el concepto TOKAMAK (Toroidal KAmera MAgnetiK). En el concepto TOKAMAK, el campo magnético necesario para confinar el plasma es el resultado de la combinación de un campo toroidal, de un campo poloidal, ambos creados por bobinas toroidales, y de un campo vertical (creado por un transformador). El plasma actúa como secundario de un transformador por donde se induce corriente que lo calienta. Por el primario del transformador circula una intensidad de corriente variable.
• En 1968, el Premio Nobel N. Basov, informó de la obtención de temperaturas de ignición y de la producción de neutrones en las reacciones de fusión nuclear empleando láseres. A partir de entonces, se pudo disponer de una gran cantidad de aparatos en construcción y operación bajo el concepto TOKAMAK como los siguientes: TFR (Francia), T-4 y T-11 (URSS), ALCATOR y ORMAK (EEUU). Otros como el T-10 (URSS), PLT (EEUU), DITE (GB), ASEDX (RFA) y FRASCATI (EURATOM-Italia) comenzaron a construirse.
• En la década de los 70 comenzó a producirse la primera serie de publicaciones sobre FCI (Fusión nuclear por Confinamiento Inercial). En EEUU, los principales investigadores fueron Brueckner, Nuckolls, Kidder y Clark. En Rusia, Basov y su equipo consiguieron el experimento más avanzado, alcanzándose cerca de 3 millones de neutrones en la implosión de esferas de CD2.  Basados en este concepto existen y han existido multitud de instalaciones con láser que han permitido avanzadas investigaciones sobre la fusión nuclear. De ellas se pueden destacar: NOVA (40 kJ, EUUU), OMEGA (30 kJ), GEKKO-XII (10 kJ, Japón), PHEBUS (3 kJ, Francia), VOLCAN (UK), ISKRA-5 (Rusia). A partir de estas instalaciones de láser se han desarrollado dos grandes proyectos para demostrar altas ganancias: National Ignition Facility (NIF) en EEUU y Laser Megajoule (LMJ) en Francia. Pero el láser no es el único dispositivo capaz de producir implosiones, también se observa que electrones y haces de iones ligeros y pesados son serios candidatos a la fusión nuclear por confinamiento inercial. Nacen así los siguientes proyectos con iones ligeros: ANGARA y PROTO (Rusia), PBFA-I y PBFA-II (EEUU). En relación con los iones pesados, al no existir experimentos no se han podido alcanzar resultados exactos, aunque se han realizado ciertas predicciones mediante simulaciones teóricas como las realizadas en el Proyecto HIDIF (Heavy Ion Design of Ignition Facility) patrocinado por varios laboratorios e institutos europeos y por el Lawrence Berkeley Laboratory americano.
  En la década de los 90, las instalaciones de tipo TOKAMAK: JET (EURATOM), TFTR (EEUU) y JT-60 (Japón), permitieron obtener cierta potencia. El primero fue el JET, que con una mezcla de D (90%) y T (10%) consiguió en 1991, una potencia de 1,7 MW. Posteriormente, en 1993, el TFTR con una mezcla de DT al 50% llegó hasta los 6 MW, alcanzándose temperaturas de 30 keV. En el calentamiento se gastaron 29 MW. En la actualidad, el TFTR está clausurado. Hasta la fecha, se han llegado a producir hasta 12 MW de potencia en reacciones de fusión nuclear controladas durante más de un segundo (JET, 1997) y existe la confianza de que con los avances tecnológicos actuales sea posible llegar al rango comercial de cientos de MW de forma mantenida.
• Desde este instante, la investigación ha progresado de manera constante, y así, en 1994 se puso en marcha el primer dispositivo de fusión nuclear construido totalmente en España: el Stellerator TJ-I upgrade, que fue cedido en 1999 a la Universidad de Kiel al entrar en operación el TJ-II. El TJ-II supuso un gran salto científico con respecto a los experimentos anteriores considerándose uno de los tres stellerators más avanzados del mundo junto con el alemán Wendelstein 7-AS del Instituto Max Planck en Munich y el japonés LHD de la Universidad de Nagoya.

^{¿QUE ES LA FUSION NUCLEAR?}

Como ya mencioné al inicio de este artículo la fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado liberando una gran cantidad de energía. Un ejemplo claro lo vemos a diario en la energía solar que tiene su origen en la fusión de núcleos de hidrógeno, generándose helio y liberándose una gran cantidad de energía que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética.

Para efectuar las reacciones de fusión nuclear, se deben cumplir los siguientes requisitos:

•     Temperatura muy elevada para separar los electrones del núcleo y que éste se aproxime a otro venciendo las fuerzas de repulsión electrostáticas. La masa gaseosa compuesta por electrones libres y átomos altamente ionizados se denomina PLASMA.

•     Confinamiento necesario para mantener el plasma a elevada temperatura durante un tiempo mínimo.

•     Densidad del plasma suficiente para que los núcleos estén cerca unos de otros y puedan lugar a reacciones de fusión.

Los confinamientos convencionales, como las paredes de una vasija, no son factibles debido a las altas temperaturas del plasma. Por este motivo, se encuentran en desarrollo dos métodos de confinamiento:

Fusión nuclear por confinamiento inercial (FCI): Consiste en crear un medio tan denso que las partículas no tengan casi ninguna posibilidad de escapar sin chocar entre sí. Una pequeña esfera compuesta por deuterio y tritio es impactada por un haz de láser, provocándose su implosión. Así, se hace cientos de veces más densa y explosiona bajo los efectos de la reacción de fusión nuclear aprovechando la inercia mecánica de pequeñas esferas sólidas y densas de Deuterio-Tritio para calentarlas hasta la temperatura de fusión mediante la inyección de breves e intensos pulsos de energía (radiación láser o partículas muy energéticas procedentes de un acelerador). El bombardeo de estas esferas provoca su calentamiento y la posterior compresión de su superficie a una altísima temperatura, formando un plasma caliente. El plasma se escapará libremente hacia fuera, pero por conservación del impulso, parte de las partículas tendrá que ir hacia dentro. Esa implosión será capaz de comprimir la mezcla de gas Deuterio-Tritio que puede colocarse dentro de la esfera, y juntamente con el calor producido provocar una fusión termonuclear. En este proceso, las fases de calentamiento y confinamiento se efectúan al mismo tiempo, usando el mismo dispositivo suministrador de la energía.
1. Fusión nuclear por confinamiento magnético (FCM): Las partículas eléctricamente cargadas del plasma son atrapadas en un espacio reducido por la acción de un campo magnético. El dispositivo más desarrollado (hasta ahce algunos años) tiene forma toroidal y se denomina TOKAMAK. Esta Tecnología provoca la fusión manteniendo el plasma de Deuterio-Tritio confinado mediante un campo magnético de la configuración e intensidad adecuadas. Con el uso de los campos electromagnéticos se consigue que las partículas del plasma se aceleren, evitando que sigan caminos aleatorios y puedan reaccionar con más facilidad. Las fases de calentamiento y confinamiento se hacen por separado. El confinamiento magnético más simple es un campo magnético uniforme, donde las partículas realizarán trayectorias espirales alrededor de la dirección del campo Esto sería suficiente para confinar las partículas en sólo dos direcciones. Para evitar la pérdida de las partículas a lo largo del eje del campo hay dos posibles opciones: Se puede construir un toro –configuración cerrada– o se puede crear en los extremos una zona de alta densidad de líneas de campo magnético que reflejaría las partículas dentro de la región donde el campo es inferior. Serían los espejos magnéticos.

View inside the ASDEX upgrade tokamak (Axially Symmetric Divertor EXperiment) by the Max Planck Institute, Germany. Source

Elementos básicos para producir la fusión nuclear.

Todo esto de la fusión nuclear suena genial porque podemos obtener energia inagotable de nuestras fuentes de agua marina en todo el planeta, analicemos: Para lograr la fusión necesitamos agua y nuestro planeta esta compuesto en sus 3/4 partes de este abundante elemento en los oceanos que nos rodean. Las moléculas de agua estan compuestas por dos átomos de hidrógeno y uno de oxigeno. Necesitamos entonces para la fusión deuterio y tritio (de acuerdo a la teoría que la sustenta). El primero se puede extraer (como se indicó) del agua de los oceanos. Su abundancia es de un átomo por cada 6.500 átomos de Hidrógeno, lo que significa que con el contenido de deuterio existente en los oceanos (34 gramos por metro cúbico) es posible obtener una energía inagotable mediante la fusión nuclear, y cuyo contenido energético es tal que con la cantidad de deuterio existente en cada litro de agua de mar, la energía obtenida por la fusión nuclear de estos átomos de deuterio equivale a 250 litros de petróleo.

Cápsula de combustible preparada para el reactor de fusión de confinamiento inercial NIF, rellena de deuterio y tritio…

El otro elemento empleado en la fusión nuclear es el Tritio, es el isótopo inestable o radiactivo del átomo de hidrógeno. Está compuesto por un protón y dos neutrones y se desintegra por emisión beta con relativa rapidez, y aunque es escaso en la naturaleza, puede ser generado por reacciones de captura neutrónica con los isótopos del Litio, material abundante en la corteza terrestre y en el agua del mar.

Fusion Nuclear (1/2)

Fusion Nuclear (2/2)

Nuestro problema se reduce entonces a obligar a estos dos elementos (deuterio y tritio) a fundirse para generar la tan ansiada energía... el problema consiste básicamente en que para lograr la unión son necesarias cantidades de energía enormes cuyo coste esta de momento fuera del alcance de presupuesto económico de muchas economias a nivel mundial a demas de que la tecnología necesaria para lograr y mantener la misma aun esta en fase de desarrollo y es objeto de estudio. Para esto grandes potencias a nivel mundial como China, UE, India, Japón, Sur Korea, Rusia y EEUU han unido esfuerzos económicos e intelectuales para lograr vencer las barreras presupuestarias y continuar con la investigación y desarrollo de la tecnología minima para la obtención de la energía de fusión para lo cual se escogio a Francia para albergar el proyecto y actualmente se contruye el ITER (International Thermonuclear Experimental reactor) para las inventigaciones y desarrollo de esta energía.

 

Vista longitudinal del ITER (International Thermonuclear Experimental reactor)  es un reactor nuclear de fusión que se está contruyendo al sur de Francia para el desarrollo de la fusión nuclear.

Este reactor, el ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), actualmente en fase de diseño y construyendose en Francia, está concebido para producir diez veces más energía de la necesaria para inducir la fusión, mediante el modelo Tokamak. Para el diseño y construcción de este gran reactor se han asociado la Unión Europea, Rusia, EE.UU. China, Corea del Sur, India y Japón, ya que el esfuerzo tecnológico y económico no puede ser afrontado por un solo país (El costo estimado total del proyecto se calcula en unos 10.300 millones de euros en los próximos 10 años, es decir para el 2018 y empezar a producir quizá para el 2030). Con una altura total de 30 metros y una anchura de 40, la vasija del ITER, en forma de donut, tendrá un radio de 6,2 metros, 5.400 toneladas de peso, y una capacidad de generación de 500 MW, el equivalente a la producción de una planta eléctrica de tamaño medio. El sistema de confinamiento magnético, fabricado con materiales superconductores, inducirá una corriente eléctrica en el plasma para mantenerlo en condiciones estables. Las temperaturas tan elevadas cambian la materia de estado y la convierten en plasma (muy parecido a los relámpagos). Este plasma, si es rodeado convenientemente por una serie de campos magnéticos, se conseguiría separar la temperatura del interior del reactor, culminando definitivamente el sueño de la fusión. Si bien, algunas particulas de rayos X escaparían de los campos magnéticos calentando el entorno. Para esto, en torno a la reacción, se han construido unas paredes de acero de varios metros de grosos, con tuberias llenas de agua fría. Esto permite que el calor residual sea convertido rápidamente en vapor de agua y, a su vez, el vapor sirva para mover unas turbinas y generar la energía suficiente para mantener encendida la fusión. La reacción de fusión se mantiente, por tanto, por sí misma.

VENTAJAS DE LA FUSION NUCLEAR

Como hemos visto la fusión nuclear no solo plantea soluciones al problema de la energía a nivel mundial, sino que acabaría para siempre con el consumo de combustibles fosiles tales como el petroleo y el carbón, lo cual reduciría el impacto ambiental a nivel mundial ofreciendonos nuevas y mejores oportunidades de desarrollo y sustentabilidad a escala global para siempre.


Entre las ventajas mas destacables de este tipo de energía podemos señalar:

•     La fusión nuclear es una energía limpia ya que no produce gases nocivos y ademas su generación de residuos nucleares es de muy baja actividad.

•     Un reactor de fusión nuclear es intrínsecamente seguro ya que la propia reacción se detiene al cortar el suministro de combustible. No depende de ningún sistema externo de seguridad susceptible de errores. tan simple como eso ya que se sustenta a si misma.

•     Es una fuente inagotable de energía ya que el Deuterio existe en abundancia en la naturaleza y el Tritio es generado dentro del propio reactor a partir del Deuterio. ¿no suena fabuloso?

Aquí un cuadro estadístico comparativo entre la energía generada por tres de las fuentes mas conocidas en la actualidad:

 Con un gramo  de hidrógeno lograríamos, mediante la fusión nuclear, en una hora, más de 11 veces la energía que en un reactor nuclear produciría actualmente mediante fisión y 49 veces más que la energía solar que se consume en un año en España. Concretamente, obtendríamos 173.000 KW/h con un gramo de hidrógeno, mediante fusión nuclear; 3500 KW con la energía solar; y 15000 KW/h en un reactor de fisión nuclear.

Entonces con todos estos antecedentes.... ¿es posible reproducir la energía del sol en la tierra?...

 REFERENCIAS:

http://energia-nuclear.net/ 

http://www.cienciapopular.com/n/Ciencia/Fusion_Nuclear/Fusion_Nuclear.php

http://globedia.com/

Fisica para ciencias e ingenieria - Raymond Serway

Fisica contemporanea - Jones & Childers - Ed Mc Graw Hill

 

El razonamiento lógico de un novio inteligente (Matrimonio y San Valentin)

(esta entrada participa en la edición 3.1 del carnaval de matemáticas que en este año la alberga el excelente blog Scientia Potentia Est)

"La calidez del Amor y la frialdad de la ciencia en combinación adecuada son las fórmula más efectiva para mantener una relación de pareja saludable y de crecimiento para ambos, pues es como combinar en partes iguales agua fria y caliente. Si una supera la otra se pierde la tranquilidad y los extremos en ningun caso nos llevan muy lejos, el objetivo radica pues en saber mantener el equilibrio suministrando la cantidad de emoción y razón necesaria... y éste es el abono perfecto para el amor"

Masudi, el famoso historiador árabe, habla, en los veintidós volúmenes de su obra, de los siete mares, de los grandes ríos, de los elefantes célebres, de los astros, de las montañas, de los diferentes reyes de China y de mil otras cosas, y no hace la menor referencia a Dahizé, hija única del rey Cassim, el "Indeciso". No importa. A pesar de todo, Dahizé no será olvidada, pues entre los manuscritos árabes antiguos fueron encontrados más de cuatrocientos mil versos en los cuales centenares de poetas loaban y exaltaban los encantos y virtudes de la hermosa princesa. La tinta utilizada para describir la belleza de los ojos de Dahizé, transformada en aceite, alcanzaría para iluminar la ciudad del Cairo durante medio siglo.

- ¡Qué exageración!, pensarán.

No admito la exageración, estimado lector (si contigo estuviera hablando) La exageración es una forma disfrazada de mentir.

Pasemos, sin embargo, al caso que nos interesa.

Cuando Dahizé cumplió 18 años de edad, fue pedida en matrimonio por tres príncipes cuyos nombres perpetuó la tradición: Aradín, Benefir y Camozan.

El rey Bassin quedó indeciso. ¿Cómo elegir entre los tres ricos pretendientes, aquel que sería el novio de su hija? Hecha la elección, la consecuencia inevitable sería que él, el rey, ganaría un yerno, pero, en cambio, se haría de dos rencorosos enemigos. Mal negocio para un monarca sensato y prudente, que deseaba vivir en paz con su pueblo y sus vecinos.

Consultada la princesa Dahizé, declaró que se casaría con el más inteligente de sus admiradores.

La decisión de la joven fue recibida con alegría por el rey Cassim. El caso, que parecía tan complicado, tenía, sin embargo, una solución muy simple, determinar con la mayor precisión cuál de los tres pretendientes era el más inteligente. El soberano árabe mandó llamar a cinco de los más grandes sabios de la Corte y les dijo que sometiesen a los príncipes a un riguroso examen.

Terminadas las pruebas, los sabios presentaron al rey un minucioso informe. Los tres príncipes eran inteligentísimos. Conocían profundamente la Matemática, Literatura, Astronomía y Física; resolvían complicados problemas de ajedrez, cuestiones sutilísimas de Geometría, enigmas arrevesados y oscuras charadas.

- No hallamos medio alguno –concluyeron los sabios- que nos permitiese llegar a un resultado definitivo a favor de uno o de otro.

Frente a ese lamentable fracaso de la ciencia, resolvió el rey consultar a un derviche que tenía fama de conocer la magia y los secretos del ocultismo.

El sabio derviche dijo al rey:

- Sólo conozco un medio que permitirá determinar cuál es el más inteligente de los tres. Es la prueba de los cinco discos.

- Hagamos, pues, esa prueba –accedió el rey.

Los príncipes fueron llevados al palacio. El derviche, mostrándoles cinco discos de cartón, les dijo:

- He aquí cinco discos, dos de los cuales dos son negros y tres blancos. Observen que son del mismo tamaño y del mismo peso, y que solo difieren en el color.

A continuación un paje vendó cuidadosamente los ojos de los tres príncipes, impidiéndoles así ver la menor luz.

El viejo derviche tomó entonces al azar tres de los cinco discos y los prendió a la espada de los tres príncipes.

Dijo entonces el derviche:

- Cada uno de vosotros lleva a cuestas un disco, cuyo color ignora. Seréis interrogados uno a uno. Aquel que descubra el color del disco que le cupo en suerte, será declarado vencedor y se casará con la linda Dahizé. El primero que sea interrogado podrá ver los discos de los otros dos concursantes; al segundo le será permitido ver el disco del último. Este tendrá que formular la respuesta sin ver disco alguno. Aquel que formule la respuesta exacta, para probar que no fue favorecido por el azar, tendrá que justificarla por medio de un razonamiento riguroso, metódico y simple. ¿Cuál de vosotros desea ser el primero?

Respondió prontamente el príncipe Camozan:

- Quiero ser el primero en responder.

El paje retiro la venda que cubría los ojos del príncipe Camozan, y este pudo ver el color de los discos que se hallaban sobre las espaldas de sus rivales.

Interrogado, en secreto, por el derviche, Camozán no acertó en su respuesta. Fue declarado vencido, y debió retirarse de la sala.

El rey anunció en voz alta, a fin de prevenir a los otros dos:

- El joven Camozan acaba de fracasar.

- Quiero ser el segundo –dijo seguidamente el príncipe Benefir.

Desvendados los ojos, el príncipe vio la espalda de su competidor y vio el color de su disco. Aproximóse al derviche y le dijo en secreto su respuesta:

El derviche sacudió negativamente la cabeza. El segundo príncipe había errado, y fue, por consiguiente, invitado a abandonar el salón.

Quedaba aún el tercer concursante, el príncipe Aradín.

Este, luego que el rey anunció la derrota del segundo pretendiente, se aproximó al trono, con los ojos vendados, y dijo en voz alta el color de su disco.

¿cuál es el color del disco del gallardo principe Aradín?

Para decubrirlo hemos de razonar de la siguiente manera, para resolver el problema y obtener el color del disco que le permitió a Aradín casarse con la hermosisima Dahizé, para lo cual nos valdremos del siguiente cuadro en donde constan todas las posibles combinaciones:

En esas diversas hipótesis no fue incluido, por no interesar al razonamiento, el color del disco del príncipe Camozan, primer concursante interrogado.

Analicemos cada hipótesis

I HIPÓTESIS:

Admitamos como verdadera la primera hipótesis esto es, si mi disco fuera negro y el de Benefir negro, el primer concursante no habría errado. En efecto: viendo dos discos negros, sabría (con absoluta certeza) que su disco era blanco, y habría respondido acertadamente.”

Ahora bien: si el primero se equivocó fue porque tuvo dudas, y, ello sólo sería posible si él hubiera visto un disco negro y otro blanco, o dos blancos. Es evidente que la hipótesis I no es aceptable y debe ser, por consiguiente, desechada.

II HIPOTESIS:

En este caso tenemos un disco negro y un disco blanco El príncipe Benefir, que es muy inteligente, sabiendo en virtud del razonamiento (como consecuencia del error del primero), que ambos discos no podían ser negros (como ya está demostrado), concluiría diciendo que el de él era blanco, y habría acertado, pero no acertó. Si Benefir erró, fue porque tuvo dudas, y esa duda solo podría surgir del hecho de haber visto en las espaldas de Aradín un disco de color blanco. ”

III y IV HIPOTESIS

En estas dos hipótesis el color del disco del principe  Aradín es blanco, por tanto el color del disco que le toco a Aradin es BLANCO.

Este es pués el razonamiento que llevó a este principe, mediante n razonamiento sencillo, lógico e inteligente casarse con la hermosisima Dahizé.

Saludos cordiales y QUE VIVA EL AMOR!

Happy Valentin's Day.

FISION NUCLEAR Y RADIACTIVIDAD: la ciencia de las armas nucleares.

Señal de riesgo por radiación ionizante (Crédito: Wikipedia)

 (Esta entrada participa en la edición XXI del carnaval de la fisica cuyo anfitrión en este mes de julio es Cristian Ariza coordinando el evento desde su vaca esférica )

ADEVERTENCIA: La información aquí expuesta tiene fines exclusivamente acedémicos y forma parte de un trabajo de investigación en mi formación profesional, éste artículo no esta destinado de ninguna forma a otro uso que no sea el educativo, con el mismo mis objetivos son los de estudiar y entender como funcionan y están fabricadas las armas nucleares, especificamente una bomba de plutonio por fisión nuclear. Con el mismo NO fomento el uso de la teoría con fines bélicos y destructivos. Yo creo en la paz, el cariño, el perdón y el amor hacia todos mis semejantes y practico la filantropía como uno de mis principios básicos de ética y comportamiento social.

Introducción

.

"…Lunes 6 de agosto de 1945, 08h16 una bomba nuclear como jamás antes había conocido la humanidad es lanzada sobre la tranquila ciudad japonesa de Hiroshima, todo objeto y ser viviente dentro del radio de alcance de 16km es calcinado a una temperatura de un millón de grados Celsius y arrasado a la velocidad del sonido,  más de cien mil personas y cuarenta mil edificios desaparecen del mapa en menos de una millonésima de segundo, tres días después una bomba de similares características nucleares es lanzada sobre el puerto de Nagasaki con el resultado de ochenta mil víctimas;  éste fue el resultado de tres años de trabajo por parte de físicos e ingenieros americanos y más de dos mil millones de dólares que fueron necesarios para la investigación, desarrollo y posterior uso de la energía nuclear con fines bélicos dentro del marco de la segunda guerra mundial. El 2 de septiembre del mismo año a bordo del USS MISSOURI una delegación japonesa hacía oficial la rendición de Japón poniéndole así fin a la segunda guerra mundial y evitando el uso de más armamento nuclear que en palabras de los emperadores japoneses de aquel entonces podría extinguir la raza humana de la faz de la tierra para siempre…”

 

Vamos a echar un vistazo “a vuelo de pájaro” y de forma muy general a un área compleja de la física moderna que usada con fines bélicos es sumamente destructiva y peligrosa dados sus efectos secundarios pero que en pro del desarrollo tecnológico e industrial es una fuente de energía muy grande y “limpia”. En este primer artículo me propongo explicar de la forma más simple, completa e interactiva posible como está constituida una bomba nuclear, como se detona, de donde se crea la enorme cantidad de energía que produce así como los elementos necesarios para inducirla, a futuro hablaré sobre “energías limpias y reactores nucleares” así como también del combustible atómico que impulsa a las sondas Voyager a los confines del sistema solar.

Antes de empezar es importante tener en cuenta que:

• ·         No tocaré a fondo las formas de desintegración radiactiva de ciertos elementos

• ·         No es mi objetivo el dar un sentido de argumentación a favor o en contra de la utilización de la energía nuclear con fines pacíficos.

• ·         No promuevo el uso de la energía nuclear con fines militares

• ·         Al ser éste un tema de interés social, toda la información aquí descrita puede ser utilizada con fines educativos y de divulgación pública, siempre escribiendo las fuentes de información.

Nuevo símbolo de advertencia de radiactividad adoptado por la ISO en 2007 para fuentes que puedan resultar peligrosas. Estandard ISO #21482 (Credito: Wikipedia)

Sin más empecemos…

Todo comienza con la ecuación más famosa y sencilla (en mi apreciación) en la historia de la física, descrita y publicada por el físico alemán de origen judío Albert Einstein a principios del siglo XX  su ecuación e = mc² (energía = producto de masa por el cuadrado de la velocidad de la luz) lo que nos dice es que la materia es una propiedad más de la energía, dicho en palabras más simples una pequeña cantidad de materia contiene una enorme cantidad de energía,  en la naturaleza su uso más frecuente se da en la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein, tema del que trataré en otra ocasión. 

Para entender de forma apropiada y coherente el funcionamiento de una bomba de fisión nuclear es necesario revisar algunos conceptos fundamentales que nos permitirán tener una idea más clara y precisa del concepto sobre el cual se sustentan las armas atómicas, el primero de ellos es el de RADIACTIVIDAD.

La RADIACTIVIDAD es una propiedad de algunos núcleos atómicos llamados radiactivos mediante la cual emiten radiaciones cuando se desintegran. Una radiación no es más que el fenómeno de propagar partículas (como fotones)  o energía a través del espacio. Son radiactivos los núcleos que se encuentran en la naturaleza con un Z (z significa número atómico) más grande que el correspondiente al plomo 82. Muchos de los elementos con Z más pequeño producidos por el hombre también son radiactivos, los núcleos radiactivos emiten espontáneamente una o más partículas para transformarse en un núcleo diferente. Estas radiaciones tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre las más conocidas.    

La ionización es un proceso químico o físico mediante el cual se producen iones, estos son átomos o moléculas cargadas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un átomo o molécula neutro. Debido a esta capacidad se les suele denominar radiaciones ionizantes, éstas radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas (rayos X o rayos gamma) o corpusculares (núcleos de helio, electrones, positrones o protones u otros) La radiactividad es una propiedad de los isótopos (átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en masa) que son "inestables" es decir, que se mantienen en un estado excitado en sus capas electrónicas o nucleares, con lo que, para alcanzar su estado fundamental, deben perder energía. Lo hacen en emisiones electromagnéticas o en emisiones de partículas con una determinada energía cinética. Esto se produce variando la energía de sus electrones (emitiendo rayos X) o de sus nucleones (emitiendo rayos gamma) o variando el isótopo (al emitir desde el núcleo electrones, positrones, neutrones, protones o partículas más pesadas) y en varios pasos sucesivos, con lo que un isótopo pesado puede terminar convirtiéndose en uno mucho más ligero, como el uranio que, con el transcurrir de los siglos, acaba convirtiéndose en plomo. Dicho en términos más sencillos la radiactividad es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos inestables que son capaces de transformarse o decaer espontáneamente en núcleos atómicos de otros elementos más estables.

De los 1700 isótopos que se conocen sólo 260 son estables. El isótopo más estable que existe es el Hierro-56, debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace por nucleón. Es un elemento tremendamente especial, ya que es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión.

En el siguiente gráfico podemos apreciar la estabilidad de los isótopos dependiendo de su número másico y de su número atómico, un isótopo no es más estable cuando su número de protones y neutrones son semejantes sino cuando mas pesado es el átomo más neutrones hacen falta para contrarrestar las fuerzas repulsoras de tanta carga positiva; sin embargo, existe una tendencia y los que se alejan de esta tendencia son más inestables, los que están en el centro son más estables.

El color indica el periodo de semidesintegración de los isótopos radiactivos conocidos, también llamado semivida. Obsérve que un ligero exceso de neutrones favorece la estabilidad en átomos pesados (Crédito: Wikipedia)

En términos generales existen dos procesos que permiten al átomo aumentar la energía de enlace por nucleón en su núcleo atómico, estos son:

1.- Desintegración radiactiva estructural: Es aquella en la que el átomo varía su estructura interna para ser más estable, existen varios tipos:

Alfa.- emisión de partículas con dos protones y dos neutrones. Estas partículas son idénticas a núcleos de helio (4He) son desviadas por campos eléctricos y magnéticos. Son poco penetrantes, aunque muy ionizantes y muy energéticas  .

Beta.- hay dos tipos de desintegración, beta positivo y beta negativo. El beta positivo es una emisión de un positrón acompañado de un neutrino. El beta negativo es la emisión de un electrón acompañado de un antineutrino Es más penetrante, aunque su poder de ionización no es tan elevado como el de las partículas alfa. Por lo tanto, cuando un átomo expulsa una partícula beta, su número atómico aumenta o disminuye una unidad (debido al protón ganado o perdido)

Captura electrónica.- En la captura electrónica, un protón del núcleo captura un eletrón de las capas mas internas para convertirse en neutrón (necesita anular las cargas). Se libera un neutrino

Fisión:- En esta desintegración radiactiva, un átomo se divide en dos átomos más o menos la mitad de pequeños, liberando dos neutrones con cantidad de energía. Se puede provocar si un netutrón colisiona con un átomo. Y puesto que la reacción libera dos neutrones, esto permite las reacciones en cadena (ya que cada átomo puede activar a dos más, que a su vez activaran a dos más cada uno).

2.- Desintegración radiactiva no estructural: en muchas de las reaciones de desintegración radioactiva estructural, es muy posible que uno de los nucleones quede en un estado excitado (similar a los electrones en los orbitales atómicos, excepto que con mucha mas energía). Este nucleón, para volver a un estado no excitado de energía, libera un fotón muy energético que es lo que se conoce como radiación gamma.

Gamma.- es la emisión de fotones de frecuencia muy alta. El átomo radiactivo se conserva igual, pero con un estado de energía menor. Se trata de ondas electromagnéticas. Es el tipo más penetrante de radiación. Al ser ondas electromagnéticas de longitud de onda corta, tienen mayor penetración y se necesitan capas muy gruesas de plomo u hormigón para detenerlas y por tanto es el tipo de radiación más peligrosa que existe para el hombre.

Esquema gráfico de emisión radiactiva de un nucleo.

La RADIACIÓN ES PELIGROSA PARA EL HOMBRE debido a que INTERACCIONA CON LA MATERIA. De los dos tipos de radiación la ionizante y la no ionizante la más peligrosa es la ionizante porque interactúa con la materia a diferencia de la no ionizante que no interactúa “mucho” con la materia

Imaginemos que estamos en un laboratorio que tiene esas típicas imágenes que he colgado en este artículo por todas partes. ADVERTENCIA, PELIGRO DE RADIACION IONIZANTE de pronto suena una alarma, se desata el pánico y empezamos a correr lo más lejos y rápido que nuestros pies nos lleven; el peligro es porque si es radiación ionizante, significa que tiene la suficiente “inercia” para que  cada vez que choca contra otro electrón en su camino para frenarse lo arrancará de su órbita, dejando un ión donde antes existía un átomo neutro. Un solo electrón puede producir cientos de miles de ionizaciones antes de frenarse ¿Qué pasaría si ese tipo de radiación nos alcanza? Bueno que cuando estos electrones impacten continuamente contra nuestras células; ionizaran átomos que forman proteínas, cadenas de nucleótidos, etc. rompiéndolos y muy probablemente terminaremos con cáncer.

La radiación gamma es “más difícil de detener” y las posibilidades de que nos alcance (dado el hipotético caso de alarma por radiación) son más altas, ésta radiación gamma es la más peligrosa de todas, puesto que al ser un fotón, por muy energético que sea tiene una baja probabilidad de interactuar con la materia, por lo tanto de llegarnos el daño que haga estará muy repartido.

LA BOMBA DE FISION NUCLEAR.

Bien hemos hablado muy ligeramente acerca de la radiactividad, y es hora de echar un vistazo a uno de los monstruos de la segunda guerra mundial.

El mecanismo de funcionamiento de esta bomba en palabras sencillas se basa en el hecho de dividir o fisionar la mayor cantidad de átomos en este caso de una masa sub crítica de plutonio (PU) ésta inicia cuando un átomo de PU-239 absorve un neutrón adicional, se bombardea con neutrones la masa crítica (cantidad mínimo de material necesario para que se mantenga una reacción nuclear en cadena) y ésta se fisiona liberando energía.

 

El plutonio se coloca en forma de una esfera, la cual puede o no ser hueca. La detonación se produce haciendo explotar una carga de un explosivo convencional que rodea la esfera, aumentando así su densidad (y haciendo colapsar la cavidad interna si es que la hubiera)

Esta bomba atómica debe almacenarse en configuración subcrítica hasta el momento en que se la desee detonar. En el caso de una bomba de uranio, basta con mantener el combustible en forma de piezas separadas, la dimensión de cada una de ellas es menor que el tamaño crítico tanto porque sean muy pequeñas o porque sus formas previenen alcanzar la criticidad. Para producir la detonación, las partes de uranio se juntan rápidamente. En Little Boy (asi llamaron a la bomba que estallo sobre Hiroshima) esto se realizó disparando una pequeña parte de uranio desde un cañón tipo arma de fuego hacia un agujero correspondiente ubicado en un pedazo mayor de uranio, un diseño conocido como bomba de fisión de tipo revolver.

También sería posible construir un explosivo de PU-239 con una pureza teórica del 100%. Pero en la realidad esto no es práctico porque el PU-239 "de calidad armamento" esta contaminado con pequeñas cantidades de PU-240, el cual posee una fuerte tendencia hacia la fisión espontánea. Por esta razón, en un arma del tipo revolver se produciría una reacción nuclear antes de que las masas de plutonio estuvieran en la posición adecuada para producir una explosión de magnitud. Aún teniendo en cuenta la impureza en PU-240, se podría en principio construir un arma tipo revolver. Sin embargo no sería un arma demasiado práctica, ya que debería ser muy larga para acelerar la masa de plutonio a muy altas velocidades para compensar los efectos mencionados anteriormente.

¿Cómo funciona?

un átomo muy pesado puede ser fácilmente inestable. La manera mas sencilla de desestabilizarse es reduciendo drásticamente su peso atómico, y para ello el camino mas rápido es la fisión. El átomo se parte en dos trozos grandes y varias partículas subatómicas, entre ellas varios neutrones. Existen varios elementos fácilmente fisionables, el Uranio-235 o el Plutonio-239 son los dos ejemplos más famosos, veamos como funciona una bomba nuclear con una esfera de plutonio:

1.- ESFERA DE PLUTONIO Se necesita un núcleo casi puro de PU-239, un isòtopo específico de plutonio para la mejor explosión. PU-239 El plutonio para armas nucleares se hace al bombardear uranio, específicamente U-238 con neutrones. El Uranio pasa por varios cambios para convertirse en PU-239 pero si el plutonio captura un solo neutrón demás se convierte en un isótopo más pesado PU-240 el problema es gave porque el PU-240  se fisiona con demasiada facilidad como para ser utilizado en una bomba, aún así sólo el 5% del núcleo del plutonio es PU-240 podría hacer que la bomba estallara de manera prematura o parcial.

2.-  IMPLOSIÓN.- Para lograr la fisión nuclear debe haber varias explosiones simultáneas, para esto se utilizan altos explosivos llamados "lentes" porque se les dá la forma para enfocar su onda de choque hacia el nucleo (para crear la implosión que comprime el PU-239 en la masa supercrítica necesaria para iniciar la fisión. Los lentes deben detonar al mismo tiempo exactamente creando una onda de choque que comprime la esfera de manera uniforme antes de estallar el dispositivo problemas potenciales: Es muy dificil calcular la implosión. Una carga eléctrica que viaja hacia los detonadores ubicados a distancias distintas debe llegar a cada lente en trillonésimas de segundo de diferencia entre cada uno, además la falla de un solo lente alteraría la longitud de onda de compresión evitando que la esfera se comprima simétricamente.

  

3.- REACCIÓN EN CADENA.- Para obtener una mejor explosión hay que dividir la mayor cantidad de átomos de plotonio, tras la implosión inicial el rebotador; una capa de metal rodeando la esfera regresa la onda de choque nuevamente hacia el centro para comprimir aún más el PU-239. Otra capa metalica llamada Reflector regresa los neutrones que escapan al núcleo de fisión de la bomba. El retardador, la capa final de un metal pesado como el tungsteno, evita que el dispositivo se desarme permitiendo la mayor fisión posible. un problema potencial aqui es que una bomba de plutonio dará los mejores resultados sólo si cada fracción de PU-239 está controlada. Si cualquiera de las capas falla (por ejemplo si el reflector deja pasar mcuhso neutrones o si el retardador no puede evitar que la bomba se deshaga antes de que la fisión esté completa) la explosión resultará relativamente pequeña.   

Esquema gráfico de una bomba nuclear.

En el siguiente video la distancia de la camara fue de 10km en el punto de estallido, véase el efecto que tiene esta bomba al estallar.

                                   

EL FIN DE LA SEUNDA GUERRA MUNDIAL Y EL INICIO DE LA GUERRA FRIA

Después de descubrir la capacidad de destrucción de las bombas nucleares las principales potencias del mundo se pusieron a crearlas. En un principio solo EE.UU., la U.R.S.S., Francia y el Reino Unido disponían de ellas, pero mas tarde la India, China o Israel entre otros empezaron los ensayos de explosiones nucleares.

Una bomba nuclear explotará diseminando por toda la atmósfera cientos de tipos distintos de isotopos radioactivos. La mayoría tiene una un tiempo de vida corto, y a los segundos o a los meses, ya han desaparecido. Sin embargo otros, tardan décadas, cientos o incluso miles de años en desaparecer. Durante la historia de la humanidad se han detonado unas 1500 bombas atómicas (mas o menos 30 de ellas en la atmósfera), liberando ingentes cantidades de Cesio-137 y Estroncio-90 (Cuando el Uranio se divide en dos, normalmente lo hace en Cesio-137 y Estroncio-90). Durante la década de los 60-70 se detonaron tantas bombas que saltó la alarma, en varios países nórdicos, los niveles de Cs-137 eran realmente preocupantes.

La tecnología evoluciona rápidamente; el 1 de Noviembre de 1952, los americanos prueban con éxito a “Mike”, la primera bomba termonuclear de la Historia. Fue detonada en las Islas Marshall, bajo el proyecto Manhattan.Una bomba termonuclear en lugar de fisionar material muy pesado,  fusiona material muy ligero, isotopos del Hidrógeno, por ejemplo, la energía liberada es mucho mayor. Sin embargo y aunque la reacción es muy energética, hace falta una gran cantidad de energía inicial, Para conseguir esa energía inicial se usa una bomba de fisión, que proporciona suficiente energía para iniciar la fusión.

Plutonio en planta nuclear japonesa

 Estoy conciente de que éste es un artículo que explica muy breve la teoria nuclear y uno de sus usos, aquí no hablo sobre reactores nucleares, contaminacion medioambiental y peligro para la salud de seres vivos asi como también una explicación más detallada acerca de la radiactividad, pero eso es materia de fisica nuclear, la cual con el tiempo complementaré en éste u artículos futuros.

Estoy abierto a cualquier pregunta, sugerencia o corrección que a bien tengan hacerme en éste u otros artículos de éste blog.

WEBGRAFIA Y BIBLIOGRAFIA

Imágenes: internet y wikipedia

Videos: youtube

referencias en: www.eltamiz.com

Fisica general de Frederick J Bueche (Ed Mc Graw Hill)

Fisica universitaria de Resnick - Hollyday

Dias que marcaron el mundo - Documental sobre los ataques nucleares en Hiroshima y Nagasaki (BBC - London)

"RUNNING" PARA TODOS (mejora tu salud, tonifica tu cuerpo y baja de peso: la ciencia detrás del deporte)

Correr tonifica, elimina grasas, favorece al corazón, estimula la agilidad, pone más resistencia a la fatiga y mejora el equilibrio mental, una de las cualidades más buscadas hoy en dia por toda la humanidad.

Segun señalan los expertos una de las cualidades del running es que el cuerpo se pone en acción sin la necesidad de seguir ritmos ajenos, no exige tiempos, ni niveles; los objetivos son personales. Por eso es una de las actividades mas simples y completas a la vez.

Mas Placentero:

Desde siempre, correr fue una de las premisas para mantener un buen estado fisico y una mente relajada. Sus beneficios son múltiples, además está comprobado científicamente que al practicar cualquier tipo de deporte, incluso una caminata rápida, el cuerpo genera endorfinas. Esta sustancia conocida como "la hormona de la felicidad" actua como neurotransmisor que logra inhibir la transmisión del dolor, regula el apetito, libera las hormonas sexuales y por ende genera una genuina sensación de bienestar.

Buenos motivos

Según detalla el "Club Road Runners of America" son diez los principales motivos por los cuales "correr es bueno"

1. Es el modo más efectivo para obtener una buena salud cardiovascular. Treinta minutos diarios, cuatro dias a la semana le otorgarán una muy buena aptitud física en el más corto plazo.
2. Es el deporte aeróbico de más fácil acceso. Sin importar donde viva, a donde viaje, siempre encontrará un lugar donde pueda correr.
3. Es fácil aprender y no cuesta. Todos saben como correr y es simple adquirir informaciónsobre entrenamiento.
4. Es la mejor forma que existe para liberarse del stress.
5. Es un buen ejercicio en cualquier programa de control de peso. Pocas otras actividades quemas calorías tan rápidamente.
6. Correr es un método de entrenamiento flexible. Puede hacerlo a su propio ritmo, con o sin compañía y sea en el momento que a usted le sea conveniente.
7. Lo hace sentir bien. Su salud , su autoestima y confianza se incrementarán con un entrenamiento regular.
8. Ofrece oportunidades únicas a los que corren por diversión, de encontrarse con atletas reconocidos mundialmente.
9. Se puede practicar en familia y a cualquier edad.
10. Está en buena compañía. Millones de personas practican este deporte ya sea por diversión, para mejorar su estado fisico o para competir. Usted encontrará clubes de corredores en todas las comunidades.  

  

Consejos para un calentamiento adecuado antes de una competencia

¿Qué sabemos hasta ahora?

Antiguamente se pensaba que la ingesta de carbohidratos para retrasar la fatiga y mejorar el rendimiento durante el ejercicio, era una practica adecuada sólo si la duración del mismo era de dos horas o más; sonembargo los carbohidratos también pueden ser benéficos durante el ejercicio continuo de mayor intensidad con una duración de cerca de 1 hora y durante el ejercicio intermitente de alta intensidad.

                                           

Por lo general una rutina de ejercicios en el gimnasio nos toma entre 45 minutos y 2 horas si es que decidimos realizar actividades adicionales como Tae bo, baile, entre otras; por lo cual es necesario considerar una correcta hidratación con una bebida que no sólo reponga agua y sales minerales que perdemos por la sudoración, sino que aporte también una dosis mínima de carbohidratos necesaria para proporcionar energía al musculo en actividad, asegurando asi el retraso de la aparición de la fatiga y, obviamente, un mayor rendimiento, el cuál nos permitirá culminar la rutina de ejercicios sin problema, garantizando la pérdida de masa grasosa.

El colegio Americano de Medicina del Deporte asegura que para que una bebida pueda recibir el nombre de Bebida Rehidratante debe contener entre 6% y 8% de carbohidratos, 20 - 30 mEq (miliequivalentes) Sodio y de 2 - 5 mEq de Potasio.

                                          

Un calzado correcto para correr.

El calzado se recomienda para entrenar o competir principalmente dependiendo de la persona que lo utilice. Pare ellos es necesario determinar el peso del atleta, el peso del calzado y la distancia a recorrer. ¿Qué debemos tener en cuenta?

1. PESO DEL ATLETA.- permite determinar el nivel de amortiguación necesario y el nivel de desgaste que sufrirá el calzado.
2. ZONA DE DESGASTE.- dependiendo del tipo de pisada del corredor, la suela tendrá un desgaste específico.
3. SISTEMAS DE AMORTIGUACIÓN.- se hallan ubicadas en la parte externa del talón debido a que es la zona del primer y mayor impacto. El material de adiprene está compuesto de Neroprene y Nitrón que brinda maxima absorción contra impactos.
4. RECORRIDOS POR SEMANA.- permite estimar el nivel de desgaste que sufrirá el calzado.
5. MEDIDA DEL CALZADO.- debemos contemplar medio punto adicional para evitar el roce de los dedos con la puntera del pie, aproximadamente 1cm.
6. TECNOLOGÍA DEL CALZADO.- el conocimiento del calzado y su tecnología permite reucir el riesgo de lesiones, tener mayor comodidad y obtener un rendimiento deportivo superior.
7. PIE DE ATLETA.- es necesario antes de elegir el calzado adecuado determinar si el atleta posee pisada supinadora, neutral o sobre pornadora.

Tipos de pisada

SOBREPRONACIÓN.

La característica del pie sobrepronador copnsiste en un derrumbamiento del pie hacia la zona de interna del mismo. Es bastante común de hecho es una amortiguación natural de la biomecánica corporal.

NEUTRO

Significa que los tobillos no tienden a girar ni hacia el interior ni hacia el exterior del pie; cuando uno corre.

SUPINACIÓN

Significa que los tobillos tienden a girar hacia la parte exterior del pie, cuando se produce el impacto originado por un arco de pies sumamente pronunciado y elevado generando roces continuos con los dedos externos de los pies.

Alimentación del corredor

Si mantiene una dieta saludable y equilibrada estará obteniendo todos los nutrientes que necesita para hacer ejercicio regularmente. Los carbohidratos y las grasas son dos de las fuentes de energía ampleadas al correr. Los carbohidratos proceden de las féculas y proporcionan a los musculos la glucosa que necesitan. Durante períodos de ejercicio prolongado, la grasa también se emplea como fuente de energía Cuanto más tiempo pase haciendo ejercicio. mayor será la contribución de grasa como combustible. Las proteínas son una fuente de energía menor, pero fundamentalmente es que ayudan a reparar y desarrollar los músculos.

                                       

El día de la carrera...

Hay algunos factores calves que ayudan a obtener su mejor rendimiento en ese dia. Uno de los más importantes es no comer ni beber nada antes o durante la carrera que no haya probado en lso entrenamientos.

Antes....

Si vas a correr más de 90 minutos por ejemplo, una maratón o media maratón, se recomienda seguir un programa de reposición de carbohidratos en los tres días anteriores a la carrera. Esto implica reducir el entrenamiento y aumentar la cantidad de féculas en su dieta. La noche previa a la carrera, se debe comer algo rico en carbohidratos con proteinas sin grasa, como por ejemplo pasta o salmón. Este menú jnto con la reposición de carbohidratos es importante para aumenrar al máximo las reservas de energía en los músculos.

Duante...

En una carrera de mas de 90 minutos probablemente necesite comer algo durante la carrera para mantenerse en marcha, como por ejemplo fruta o frutos secos, barras energéticas. Beber lo suficiente cuando se está corriendo es fundamental. El agua sin más está bien pero también se puede usar bebidas isotónicas (gran capacidad de rehidratación)

Después....

Intente comer algun fécula (Una fécula es un carbohidrato que se encuentra en las semillas, tubérculos y raíces de algunas plantas, como el maíz, la papa, mandioca, etc.) dos horas después de terminar la carrera. Los músculos pueden reponer la energía el doble de rápido durante este período. También necesitará volver a hidratarse después de la carrera pues es muy importante asegurarse de que se está bien hidratado con agua o bebidas a base de extractos. 

Lo principal es ocnseguir el equilibrio correcto entre una alimentación variada y unos ejercicios.

• El pescado, la carne, los huevos y las legumbres son una buena fuente de proteínas. También en su dieta se debe incluir lacteos como leche, queso y yogurt
• Tomar al menos cinco raciones de frutas y verduras al día. Las variedades congeladas y secas y en conserva también cuentan como frescas.

Técnicas de elongación y flexibilidad.

Primero es importante diferenciar entre un trabajo de elongación y flexibilidad.  La flexibilidad es la capacidad que tenemos de ejecutar movimientos de nuestras articulaciones y músculos donde se manifiesta gran amplitud articular y estiramiento muscular debido a la baja resistencia de las estructuras musculares y articulares.  Generalmente nos referimos a un trabajo de elongación cuando realizamos un movimiento por debajo del nivel máximo de amplitud articular o estiramiento muscular, es decir apuntamos a mantener un ángulo de movimiento.  Un trabajo de flexibilidad, en cambio, apunta a incrementar los angulos de movimiento, es decir por encima del nivel máximo de amplitud articular y estiramiento muscular. Obviamente esto no quiere decir que forcemos más allá de cierto límite ya que podemos ocasionar lesiones. Un trabajo de flexibilidad no debe ser realizado sin un calentamiento previo.

Una movilidad óptima de las articulaciones es un requisito indispensable para el perfeccionamiento técnico de la carrera.  Una movilidad insuficiente limita la manifestación de las cualidades de fuerza, coordinación, velocidad y deteriora el rendimiento del entrenamiento.

A contiuación detallamos algunas técnicas que pueden ser aplicadas para un trabajo de elongación o flexibilidad.

En el siguiente gráfico se exponen los ejercicios más importantes a desarrollar en esta fase. La duración no sobrepasa los 4 minutos.

Lesiones más frecuentes

Las lesiones más frecuentes son aquellas que se producen por la repetida tensión a la que se ven sometidas las estructuras oseomusculares y articulares de las extremidades inferiores, producidas por el impacto contra la superficie que se realiza en cada zancada. También tiene una gran influencia en la generación de lesiones la forma de correr, el tipo de superficie por la que habitualmente se entrena y, sobre todo, la forma con la que el pie entra en contacto con el suelo, es decir, la pisada.

Periostisis.

La periostisis es la inflamación del periostio, que es la membrana que recubre el hueso. Es producida por el continuo impacto y tracción que los músculos generan sobre el hueso en el que se insertan provocando una vibración continua que provoca la inflamación de la membrana ósea. La más común entre los corredores es la periostisis tibial, producida por el periostio de la tibia y generada por los musculos tibiales.      

Cómo combatir estas molestias

Antes que aparezcan las primeras molestias, siempre será más eficaz un buena prevención. Ésta se consigue fortaleciendo los músculos que se ven implicados, así como estiramientos de los mismos antes y después del entrenamiento. En el caso de la periostitis tibial es conveniente fortalecer los músculos peroneos, flexores y extensores de los dedos del pie, gemelos y soleo.

Rodilla del corredor.

La rodilla del corredor o síndrome de estrés rotuliano está caracterizada por un dolor en la cara anterior de la rodilla asociada al roce que se produce entre la rotula y el fémur. La causa más común es la mala alineación de la rótula, y el desgaste del cartilago articular. Puede deberse a la excesiva pronación en la pisada, a correr por superficies irregulares y a acortamientos estructurales en las extremidades inferiores.

 

La mala alineación en la rótula puede deberse a descompensaciones musculares entre los musculos anteriores (cuádriceps) y los posteriores (isquiotribiales) Lo más común es el acortamiento de estos últimos por hipertonía muscular.

Como medida preventiva se deberán fortalecer los cuádriceps realizando ejercicios isométricos con la pierna estirada completamente: los ejercicios que impliquen una flexoextensión no sirven.

También se debe profundizar en el esiramiento de los isquiotibiales por el posible acortamiento de éstos y de los cuádriceps a su vez. Si éstos problemas persisten se deberá realizar un estudio biomecánico, y dinámico de la pisada en la marcha, a fin de evaluar las posibles irregularidades que pueden provocar estas dolencias, llevando a un tratamiento más específico para la corrección de la mala alineación de la rodilla y la pierna.

y finalmente...

Consejos para evitar lesiones.

Las lesiones en los atletas están a la orden del día. Al ser un deporte "traumático" hay que tener algunas cosas en cuenta para evitar que las fastidiosas lesiones aparezcan.

1. Escoge el calzado adecuado.- según la distancia que corras y el terreno y el zapato será distinto. Mas o menos amortiguación para pronadores, supinadores o corredores universales, ademas talla decuada.
2. 
   Cuidado con el sobreentrenamiento.- mucho volúmen de entrenamiento genera un estrés excesivo en huesos, músculos y ligamentos. Si hace poco empezaste a correr no se debe tener prisa y peor aún cometer el error de empezar con sesiones muy largas. El principio de progresión de menos a más es el mejor fisioterapeuta para cuidar las lesiones. Dar tiempo al cuerpo de asimilar los entrenamientos y respetar los descanzos es importante pues la mayor parte de las lesiones son causadas por microtraumas por un exceso de entrenamiento, el lema es "no por correr mas tiempo se entrena mejor"
3. No olvidar los ejercicios de fuerza y estiramiento.- estirar antes y depués del entrenamiento de carrera es importante para prevenir lesiones y recuperar antes, dá al músculo ese punto más de flexibilidad para evitar que se rompa cuando vamos al límite. La fuerza, además de hacernos mejorar tiempos, hará nuestros músculos y ligamentos más fuertes protegiéndoles así de posibles lesiones.

Fuentes:

revista estadio

Ciencia de la hidratación y otros temas

Runners Ecuador