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miércoles, 26 de octubre de 2016

Prueba real: Detectar restos de sangre con LUMINOL



LUMINOL
Detectar huellas de sangre
Ciencia forense


Índice

1. Cómo detectar huellas de sangre (Aunque ésta haya sido lavada)
2. El protagonista: Luminol
3. Aunque se haya lavado la sangre, aunque hayan pasado 25 años...
4. Pero el Luminol necesita algo más
5. Cómo es la reacción química del luminol
6. Dos fórmulas (hay muchas). Y medidas se SEGURIDAD
      6.1. Con perborato de sodio
      6.2. Con hidróxido de potasio
7. Preparando el "escenario del crimen"
8. Haciendo la mezcla (Con hidróxido de potasio)
9. Aplicando la mezcla
10. Falsos positivos del luminol
11. Otras formas de luminiscencia
12. El vídeo
13. Otros vídeos que pueden interesarte
14. Toda mi colección de vídeos de Youtube



1. Cómo detectar huellas de sangre (Aunque ésta haya sido lavada)

La policía científica se sirve de varios recursos para determinar si en un lugar determinado hay restos de sangre o no. Hace unos años fue muy popular una serie en TV, "CSI" en donde un inspector de policía aparecía, pulverizador en mano, con un líquido en su interior, y tras poner a oscuras el sitio, pulverizaba ese producto mágico sobre distintas superficies. Y aparecía ese característico resplandor azul delatando la presencia de sangre, ...para mal del sospechoso.

Ya veremos que esto no es infalible, hay falsas alarmas, pero la ciencia lo tiene en cuenta y hay otros métodos analíticos para confirmar o desestimar el implacable dedo acusador de ese producto contenido en el pulverizador.

Pero, ¿Qué contiene ese pulverizador?

Pues varias cosas, pero la mas destacable: Luminol



2. El protagonista: Luminol

Pez abisal bioluminiscente
La quimioluminiscencia es la rama de la química que estudia la emisión de luz por reacciones químicas sin emisión de calor significativo. Hay reacciones de este tipo en la naturaleza (entonces estaríamos hablando de bioluminiscencia), tal es el caso de las conocidas luciérnagas. Hay muchos otros seres vivos (mayoritariamente marinos) que tienen la propiedad de emitir luz (Peces, medusas, gusanos e incluso plancton). 




Quizás el mas espectacular (y raro) de ver sea el plancton bioluminiscente que colorea la superficie del mar de una hermosa luminosidad haciéndole parecer un océano de estrellas. Se supone que este plancton emite esa luz para disuadir a sus depredadores, así que cuando el agua se agita, toma color repentinamente, lo mismo por la acción de las olas, que por la estela de un barco, o incluso un surfista nocturno que tenga el atrevimiento de molestarlo. Este fenómeno sólo puede verse en contados sitios en el planeta: Las Maldivas, Puerto Rico y pocos sitios más...

Plancton bioluminiscente en una playa de noche, activado por la agitación de las olas


Podéis verlo en este espectacular vídeo:


Como siempre, la naturaleza le lleva ventaja al "homo sapiens", estas reacciones bioluminiscentes existen desde mucho antes de que el ser humano poblara la Tierra.

Igualmente, se puede obtener luz con una reacción química a base de productos obtenidos en laboratorio, y hay bastantes de ellos.

Uno de los productos quimioluminiscentes de laboratorio más conocidos, y que precisamente popularizó esa serie de TV es el luminol, cuyo nombre químico corresponde a la expresión: 5-amino-2,3-dihidro-1,4-ftalazinadiona

Hace años adquirí un pequeño frasco de Luminol para hacer unas pruebas y considero que estaría bien compartir este experimento.

Luminol

El luminol es un sólido en forma de polvo fino de color amarillo pálido, su fórmula es C8H7N3O2. Es insoluble en agua pura, pero en caso de que al agua se le agregue un álcali, entonces sí es soluble.




3. Aunque se haya lavado la sangre, aunque hayan pasado 25 años...

Lo que hace excepcional al Luminol no es solo su ya sorprendente capacidad de acusar restos de sangre, sino la increíble sensibilidad para hacerlo. Detecta la sangre aún en cantidades pequeñísimas, en calidad de "trazas" que diría un químico. 

Aunque se haya lavado a conciencia el lugar una y otra vez, el Luminol detectará la evidencia. Y esto sigue siendo cierto...¡¡aunque hayan transcurrido hasta veinticinco años!!






4. Pero el Luminol necesita algo más

Sin embargo, el luminol, por sí sólo, no es capaz de hacer el trabajo. El luminol es, digamos, el principio activo, pero necesita de otros productos para completar la reacción química que emite luz en presencia de sangre.

Afortunadamente, esos otros productos químicos son bastante comunes, fáciles de encontrar y económicos. Lo veremos en el punto 6 siguiente donde sugiero dos fórmulas distintas.





5. Cómo es la reacción química del luminol

Como dije en el punto anterior, hay muchas formulas, pero la reacción química que permite que el luminol emita luz sigue mas o menos este esquema:

1) El luminol debe estar en un medio alcalino o básico para poder activarse, por eso se usan, junto con el luminol, productos cáusticos como el hidróxido de potasio, el perborato de sodio, el carbonato sódico, disueltos en agua. Además, estos productos cáusticos convierten al agua en solvente del luminol. Si no añadimos estos cáusticos al agua el luminol no se disuelve.

2) Agua oxigenada o peróxido de hidrógeno: Este producto actúa como oxidante, unas veces se añade como tal (Fórmula en el punto 6.2), otras veces no hay que añadirlo porque se genera indirectamente por reacción de otros productos (Fórmula en el punto 6.1).

Con estas dos condiciones, el luminol, en teoría, ya está emitiendo luz, pero lo hace a un ritmo tan lento, que ninguna luz será visible. No al menos por el ojo humano.

3) Y falta un tercer elemento: El catalizador. Un catalizador interviene en una reacción química, activando (o frenando) la reacción. En este caso la activa. Y se trata del elemento hierro (y muchos de sus compuestos). Si aportamos hierro al preparado anterior la reacción se acelera de tal modo que la emisión de luz ya es perfectamente visible.

¿Y de dónde podemos sacar ese hierro?

Aquí está la clave del asunto: Ese hierro lo sacamos de la sangre, pues ya sabemos que ésta contiene átomos de hierro, para más señas, en los glóbulos rojos, en una proteína conocida como hemoglobina.

Así que, si rociamos la fórmula anterior sobre un sitio que contenga restos de sangre (catalizador hierro), el preparado de luminol que no lucía hasta ahora, lo hará "con ganas".



6. Dos fórmulas (hay muchas más). Y medidas se SEGURIDAD

Hay muchas fórmulas para hacer un preparado de luminol con el fin de detectar sangre. Unas van y vienen y son mas o menos de "dominio público", otras permanecen celosamente guardadas como secreto comercial. Entre las primeras hay dos que funcionan de forma bastante satisfactoria.

He probado ambas fórmulas

- La "uno" es más segura, pero luce menos. 
- La "dos" es más peligrosa desde el punto de vista químico (Es más corrosiva) pero es más eficiente: Produce más luz, y durante más tiempo.

Os las presento a continuación:


6.1. Con perborato de sodio

Le llamaré fórmula "UNO"

Para hacer aprox. 125 mililitros de preparado:

Productos:
- 1 gramo de perborato sódico
- 6 gramos de carbonato de sodio (carbonato sódico)
- 0.3 gramos de Luminol
- 125 ml de agua destilada

Para la fórmula "UNO": Perborato sódico, carbonato sódico, luminol y agua destilada.


Material:
- 1 vaso (no metálico) de al menos 500 ml
- una cuchara de madera o plástico, para disolver
- Un pulverizador con capacidad mínima para 125 ml.

Método:
- Ponemos 125 ml de agua destilada en el vaso
- Pesamos 1 gramo de perborato de sodio, lo echamos al agua, disolvemos
- Pesamos 6 gramos de carbonato sódico y los echamos al agua, disolver
- Pesamos 0.3 gramos de Luminol y lo echamos al agua, disolver bien.
- Verter con un embudo y mucho cuidado el preparado anterior en un pulverizador. Taparlo bien. Agitarlo un poco.

YA ESTÁ LISTO PARA USAR


Consejos y advertencias

- Usar guantes, siempre.

- Este preparado debemos hacerlo justo antes de utilizarlo. No lo hagas para guardarlo: Perderá su efectividad en unas pocas horas.

- Tanto en la formula "uno" como en la "dos" hay productos corrosivos (carbonato sódico, perborato sódico, hidróxido potásico) y debemos evitar el contacto con la piel, así como respirar el polvo que pueda producirse (por ejemplo al destapar el envase), y tampoco debemos respirar el aerosol que se producirá al aplicar el producto con el pulverizador. Por supuesto, no ingerir. Si se produce contacto con uno de estos productos debemos lavar con agua inmediatamente. Al Luminol lo trataremos igual: Evitaremos el contacto y en caso de haberlo, lavaremos con agua.

- NUNCA DEBEMOS DEJAR SIN VIGILANCIA UN RECIPIENTE CON PRODUCTOS COMO ESTOS, Y MUCHO MENOS EN ENVASES O RECIPIENTES QUE PUEDAN HACER PENSAR QUE SE TRATA DE AGUA. MUCHO OJO CON LOS NIÑOS.

- Tampoco es cuestión de tener miedo, sino de estar informados y alerta. El carbonato sódico se utiliza para hacer jabones y detergentes, mientras que el perborato sódico es utilizado por los electrónicos para hacer circuitos impresos ya que, junto con salfuman tiene la propiedad de atacar al cobre. También se usa como blanqueante para los dientes. Ya ves que se trata de productos que no son "del otro jueves"...

- Estas formulaciones no tienen riesgo de fuego ni explosión


6.2. Con hidróxido de potasio

...Y a esta, le llamaré fórmula "DOS", que es la que utilizaré en el vídeo.

Para hacer aprox. 70 mililitros de preparado:

Productos:
- 2 gramos de potasa cáustica (hidróxido potásico)
- 0.3 gramos de Luminol
- 35 ml de agua destilada
- 35 ml de agua oxigenada al 3% (10 volúmenes), la de farmacia

Para la fórmula DOS: Hidróxido potásico, luminol, agua oxigenada 3% y agua destilada

Material:
- 1 vaso (no metálico) de al menos 250 ml
- una cuchara de madera o plástico, para disolver
- Un pulverizador con capacidad mínima para 100 ml.

Método:
- Ponemos 35 ml de agua destilada en el vaso
- Pesamos 2 gramos de hidróxido potásico, lo echamos al agua, disolvemos
- Pesamos 0.3 gramos de Luminol y lo echamos al agua, disolver bien.
- Vertemos 35 ml de agua oxigenada, mezclamos
- Verter con un embudo y mucho cuidado el preparado anterior en un pulverizador. Taparlo bien. Agitarlo un poco.

YA ESTÁ LISTO PARA USAR


Consejos y advertencias:

Los mismos que en la fórmula anterior, pero en este caso:

- El hidróxido potásico (potasa cáustica) es un producto muy corrosivo, debe evitarse el contacto con la piel o respirar el polvo. No ingerir. Cuando estemos aplicando con el pulverizador esta fórmula sobre la prueba, evitaremos respirar el aerosol. En caso de contacto accidental lavar con agua la zona afectada. Las mismas precauciones tendremos con el Luminol que, según la etiqueta no es corrosivo pero sí irritante.

- El hidróxido potásico es un producto muy común utilizado para hacer jabones y como catalizador en la fabricación de biodiesel y muchísimos usos más.

- El envase de hidróxido potásico, una vez nos hemos servido la cantidad necesaria, debe cerrarse lo antes posible, pues la humedad ambiental lo deteriora con gran rapidez.

- Esta fórmula "dos" es más efectiva que la "uno" porque luce más y por más tiempo, pero a cambio, es más corrosiva. Esto lo tendremos en cuenta a la hora de seleccionar el "escenario" donde haremos la prueba. Si lo hacemos sobre una superficie delicada y valiosa podemos deteriorarla.



7. Preparando el "escenario del crimen"

Podemos preparar fácilmente un "escenario del crimen" con restos de sangre poniendo en una simple madera un poco de sangre de pollo, de la que venden en los supermercados. La sangre de ave no es como la humana, pero sigue teniendo hierro, así que también es válida para el experimento.



Para poder aplicar bien la sangre primero hay que hacerla líquida (En la tienda la sirven en formato de pastilla solidificada)

- Cortamos un trozo de sangre del tamaño de un huevo
- Lo ponemos en el vaso de la batidora
- Añadimos medio vaso de agua bien caliente
- Batimos y mezclamos. La sangre se vuelve líquida
- Añadir el restante medio vaso de agua 
- Terminar de mezclar

Esta mezcla aguanta líquida sin solidificarse durante bastantes horas.

En una madera ponemos, con una brocha, unas pinceladas de sangre.
Yo voy a dividir -imaginariamente- la madera en dos partes:

a) La parte izquierda, dejaré la sangre tal cual

b) La parte derecha: Después de aplicar la sangre, la lavaré para intentar eliminarla, a ver si aún así el Luminol la detecta.

Tabla para hacer las pruebas. A la izquierda, sangre esparcida. A la derecha la sangre ha sido lavada.



8. Haciendo la mezcla (Con hidróxido de potasio)

Una vez preparada la madera conteniendo sangre, hago el preparado según la fórmula dos (Ver punto 6.2). Os recuerdo que el preparado se ha de hacer justo antes de usarlo: Caduca en horas.



9. Aplicando la mezcla

Nos ponemos unos guantes.

Ponemos la madera con las muestras de sangre en una superficie que no sea delicada, y si es posible, pondremos un cartón generosamente grande bajo la madera para proteger el suelo o la mesa que hayamos elegido como superficie de trabajo. Ambas fórmulas son corrosivas, pero la Dos (la que uso en el vídeo) lo es más.

Esta prueba debe hacerse sin luz o con la mínima luz posible. Puedes dejar una tenue luz para que puedas guiarte y así no desorientarte y perder de vista la madera,... pero mejor sin luz.

Pulverizamos el preparado de Luminol sobre las muestras de sangre y veremos como, inmediatamente, aparece una luz azul inconfundible sobre aquéllas zonas que tienen sangre. La parte derecha de la madera, a pesar de haber sido lavada, brilla igualmente. Vano intento. El brillo que realmente se obtiene si estás presente en el experimento es muy superior al que verás en el vídeo. La cámara parece no captar en su verdadera dimensión el brillo de la luz emitida que es espectacular.

A pesar de lo que se pueda ver en el cine, la luminosidad sólo dura unos pocos segundos, desde unos 3 hasta 30 segundos. A mí me duraba de 5 a 10 segundos. Tiempo suficiente para tomar una foto o un vídeo, o ambos. Cuando la luz cesa, si se vuelve a pulverizar, vuelve a emitirse luz.

Uno de los momentos tras rociar las muestras de sangre con el luminol

Ahora toca limpiar bien todo (seguimos con los guantes) para eliminar la pulverización en las zonas que no deseábamos pulverizar. Si hemos echado mucho producto evitaremos que éste chorree absorbiéndolo con papel de cocina, por ejemplo.



10. Falsos positivos del luminol

Hemos visto que el hierro contenido en la sangre es el catalizador para que la reacción del luminol ocurra. Pero el hierro también puede encontrarse en más productos, no sólo en la sangre, y para colmo, hay más sustancias (como el cobre) que pueden actuar como catalizadores y activar al luminol y hacer inválida esta prueba.

Otro catalizador es la lejía.

Claro que, algo lavado con lejía, según de que lugar u objeto se trate, puede levantar más sospechas...

La policía científica ya tiene en cuenta esto, y en caso de positivo, se asegura de que realmente sea sangre lo que activó al Luminol.



11. Otras formas de quimioluminiscencia

El Luminol no es el único producto artificial capaz de emitir luz en una reacción química, y tampoco es el más espectacular. De hecho, es bastante discreto.

¿Quién no conoce la típica barrita luminosa para la pesca?, las que se ponen en la puntera de la caña de pescar y así, en la noche, saber si se produce una picada. Las hay más grandes que pueden usarse como auténticas lámparas, por ejemplo, en camping, ya que su buen tamaño les permite emitir luz suficiente como para poder incluso leer. 




Y estas barritas duran luciendo no unos segundos como el Luminol, sino varias (bastantes) horas. NO están basadas en Luminol, sino en TCPO

El TCPO, con nombre químico Bis(2,4,6-Triclorofenil) oxalato es un producto quimioluminiscente ampliamente utilizado para fabricar las barritas luminosas y, curiosamente, también se activa con agua oxigenada, pero no necesita el catalizador hierro. El TCPO, a diferencia del luminol, emite la luz en la franja del ultravioleta y, por tanto, no es visible.

Pero con el uso de tintes químicos (Dye, en inglés), se consigue que esa luz salga en el espectro de la luz visible, y hay varios de estos tintes con los que se consigue una buena gama de colores:

Rojo          : Rodamina B
Amarillo     : Rubreno
Verde        : 9,10-Bis(Feniletinil)antraceno
Azul:         : 9,10-Difenilantraceno



En su día, me interesé por este producto, el TCPO, para hacer unas pruebas. Contacté con una empresa de productos químicos de Madrid, y me atendió un señor muy simpático y paciente, pero cuando me dijo el precio del TCPO se me quitaron de repente las ganas de experimentar: 500 euros el gramo. 

Dieciséis veces más caro que el oro...

Y no, no me estaban estafando: Es su precio real en el mercado. Claro que, con un gramo de TCPO haces 3000 barritas luminosas (cada una lleva apenas 0.3 miligramos de TCPO), lo que repercute en un precio de 17 céntimos de euro por barrita, y esto hablando de precio de distribuidor, no de fábrica... 



12. El vídeo



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13. Otros vídeos que pueden interesarte

En un vídeo de hace unos años realicé un experimento con Luminol, en donde se obtenía una tenue luz pero que podía durar varias horas. La luz apenas es visible, pero es el precio que hay que pagar por hacer brillar durante horas al Luminol, ya que su tendencia es brillar (pero con fuerza) durante sólo unos pocos segundos




Otro vídeo en donde experimenté con algo parecido. No es quimioluminiscencia, pero es un fenómeno "hermano": Actividad fotocatalítica.
Mediante la acción de la luz ultravioleta que actúa como catalizador, hay pinturas que son capaces de interactuar con la materia, y en este caso dichas pinturas se "comen" a la contaminación, rompiendo las moléculas de productos dañinos y produciendo moléculas mas pequeñas, menos dañinas o nada dañinas. 

Estas pinturas están basadas en nano-partículas de óxido de Titanio mezcladas con otras sustancias que las hacen semiconductoras.

En este vídeo, verás a ojos-vista como en unos pocos minutos, una mancha desaparece "milagrosamente".





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domingo, 16 de octubre de 2016

Azúcar PIEZOELÉCTRICO




Materiales conocidos por ser piezoeléctricos

Hay materiales que tienen la propiedad de generar cargas eléctricas en su superficie cuando se les somete a un esfuerzo mecánico como la compresión. 

También pueden hacer lo inverso: Si se les aplica una tensión, se deforman.

Ese es, básicamente, el fenómeno piezoeléctrico.

Algunos de los materiales más conocidos y utilizados son:

- Cuarzo
- Turmalina
- Sales de Rochelle
- Cerámicas artificiales
- Berlinita
- Topacio
- Titanato de Plomo



...Y otros materiales no tan conocidos: El azúcar es piezoeléctrico

Pero según me consta, sólo el azúcar obtenido de caña de azúcar exhibe esta propiedad, no vale el azúcar obtenido de remolacha azucarera que es la variedad utilizada en España casi en exclusiva.

Si decides hacer este experimento tendrás que tener especial cuidado con asegurarte de que el azúcar sea de caña, pues hay mucho fraude: Se etiqueta y vende como "azúcar integral" y "azúcar de caña" lo que no es más que azúcar refinada pintada con melaza. Y para más inri, a precio superior al del azúcar refinada.



Las dos caras de la piezoelectricidad

Una: Si lo deformas genera electricidad


Un uso muy frecuente de esta propiedad es en los encendedores que no disponen ni de pila ni de piedra generadora de chispas. Simplemente, cuando se presiona el accionador éste ofrece cierta resistencia, cuando finalmente cede, golpea un cristal de cuarzo que genera una tensión suficiente (varios miles de voltios) como para provocar un pequeño arco voltaico, una chispa eléctrica de muy baja intensidad pero con potencia suficiente para inflamar el gas.






También se usa en detectores de sonido y ultrasonidos. Por ejemplo, algunas pastillas de las guitarras eléctricas perciben las variaciones de presión cuando las cuerdas de la guitarra vibran, y convierten estas variaciones de presión en variaciones eléctricas que luego son amplificadas hasta conducirlas a un altavoz.

Los micrófonos piezoeléctricos son de sobra conocidos y también convierten las variaciones de presión en variaciones eléctricas.





Por regla general, esta propiedad se aprovecha para hacer sensores, que son dispositivos que, primero, detectan alguna vibración, y segundo, pueden cuantificarla o medirla.


... y Dos: Si le aplicas electricidad, se deforma

Este fenómeno también es ampliamente aprovechado, por ejemplo, para producir ultrasonidos. Si a un cristal piezoeléctrico se le aplica una tensión alterna con una frecuencia determinada, ese cristal se contraerá/expandirá, produciendo un sonido (o ultrasonido) con una frecuencia muy precisa.

Ejemplos de uso son los antiguos mandos a distancia por ultrasonidos que utilizaban una pequeña cápsula emisora de ultrasonidos (hoy desplazados por los mandos que utilizan radiación infrarroja emitida por un LED)



En náutica es muy utilizado este comportamiento piezoeléctrico para fabricar sondas que pueden incluso mostrar el perfil del fondo marino o la presencia de peces...

También están los altavoces piezoeléctricos 
En vez de estar basados en el típico conjunto bobina-imán, una pastilla con propiedades piezoeléctricas convierte las señales eléctricas de audio en movimiento, produciendo así el sonido.

Muchas impresoras de inyección de tinta funcionan con pastillas piezo.





Y también en automoción, algunas mecánicas, para accionar los inyectores utilizan pastillas piezoeléctricas, lo que les confiere gran precisión y velocidad de actuación.

Esta propiedad piezoelectrica de convertir electricidad en movimiento tiene muchos usos más...



El experimento

Para comprobar esta supuesta propiedad eléctrica del azúcar de caña hay que realizar un pequeño montaje que permita comprimir el azúcar y recoger mediante unos electrodos cualquier tensión que pueda producirse.

Material necesario:




- Dos monedas o arandelas, que harán de electrodos

- Dos cables de unos 20 cm de largo, de sección fina 1-2 mm.

- Una jeringa de unos 20 ml, será el contenedor del azúcar + electrodos
y permitirá hacer la compresión

- Una cucharadita de azúcar de caña

- Estaño, pasta de soldar y soldador

- Un polímetro que sea capaz de medir milivoltios


Pasos a seguir:



1) Soldar cada cable a cada moneda o arandela. Lo mejor, hacer un taladro de 1mm en la moneda/arandela, después limar la zona del taladro para eliminar óxido. Pasar el cable por ese taladro y soldar con estaño cable y moneda.







2) Introducimos en la jeringa un cable haciéndolo salir por el "pitorro" de la jeringa, hacemos pasar todo el cable. La moneda descansa sobre el fondo de la jeringa









3) Añadimos a la jeringa una cucharadita de azúcar











4) Metemos en la jeringa la otra moneda, el cable debe salir hacia afuera, opuesto al primer cable.

El azúcar queda aprisionado entre ambas monedas o arandelas que ahora serán electrodos que recogerán cualquier tensión que se produzca al comprimirlo




5) Conectamos un polímetro sensible a cada uno de los dos cables. 
El polímetro debe estar seleccionado en "tensión corriente continua" en la escala más sensible que tenga. Yo seleccioné "milivoltios"




6) Introducimos en la jeringa una herramienta como una llave de tubo rozando la moneda pero sin presionar.

7) Nos fijamos en la escala del polímetro, preferentemente si lleva barra analógica, pues los dígitos no miden bien los pulsos de tensión breves como los que se van a producir en este experimento.

8) Comprobaremos que cada vez que ejercemos una fuerte presión sobre la moneda (y esta lo hará a su vez sobre el azúcar) el polímetro, en la barra analógica, indica un pico de tensión bastante significativo, que será mayor o menor según la presión ejercida, según el nivel de compactación del azúcar, y otros parámetros que seguramente se me escapan...




Con este experimento creo que queda bien demostrada la naturaleza piezoeléctrica de los cristales de azúcar. También es verdad que la tensión generada con el azúcar es mucho menor que en el caso del cuarzo (Por eso se usa cuarzo en la industria y no azúcar).

Está claro que mi experimento puede ser mejorado, tal vez haciendo un macrocristal de azúcar en lugar de usar muchos gránulos pequeños. Seguro que optimizando la disposición de las cosas se puede obtener una tensión considerable con el azúcar.



El vídeo

Si no ha quedado claro algún punto sobre como hacer el experimento, supongo que el vídeo despejará cualquier duda:






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jueves, 6 de octubre de 2016

Experimento: Globos que explotan al "ver" una naranja



Hola amig@s

El título es un poco simbólico. Cuando digo "ver" me refiero a que no hay contacto físico entre naranja y globo. Y puede ser cualquier cítrico, no sólo una naranja.

Así es: Si pelamos un trozo de cáscara de cualquier cítrico y la flexionamos, salen unas gotitas de líquido. Seguro que muchos habéis hecho la prueba de dirigir este "spray" a una llama y se observan llamaradas, pues este líquido es bastante combustible



Lo que quizás no sea tan conocido es que este mismo líquido es capaz de reventar cualquier globo simplemente rociándolo con él.

Lo podéis ver en este vídeo:



¿Que está pasando?

El líquido que hay en la corteza de los cítricos tiene muchos componentes, y es un producto bastante cotizado. De hecho, hay toda una industria tras la corteza de los cítricos. La esencia se extrae por distintos métodos y tiene muchos usos en cosmética, perfumería, industria, alimentación, química...

Ojo: Hablamos de la corteza, no del jugo del interior. Son dos líquidos muy distintos con propiedades igualmente muy distintas.

Un producto contenido en este "jugo" de corteza de los cítricos es el llamado limoneno, una sustancia química de la familia de los terpenos, y este es el responsable de que los globos revienten. Una propiedad del limoneno es ser un potente disolvente de muchos tipos de gomas y cauchos, incluyendo la de nuestros globos.

Al caer el limoneno sobre el globo, éste es disuelto parcialmente con lo cual el espesor disminuye, la pared del globo se debilita, hasta que no es capaz de soportar la presión... y estalla.

A veces el efecto es inmediato, otras hay que esperar unos segundos.



Un par de consejos para conseguir mayor rapidez en reventar el globo:
- Inflar el globo lo más posible
- Aportar una cantidad generosa de líquido con una corteza grande.
- No todos los cítricos son iguales en riqueza en limoneno. De más a menos:

pomelo
mandarina
naranja
limón
lima

Me pregunto si los frasquitos de esencia de limón, naranja, clementina, etc, que venden en las herboristerías tienen también la facultad de reventar globos, lo que indicaría que contienen limoneno, lo que a su vez sería clara señal de que el producto es genuino. En el vídeo también se pone a prueba este hecho.

El resultado, al menos con la marca probada, es positivo: Es genuino.



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sábado, 1 de octubre de 2016

TutoBreve. Transistores. La serie TIP



TUTOBREVES
Transistores de la serie TIP

Indice

1. Transistores TIP, los comodines de la electrónica
2. Tabla con los transistores bipolares TIP mas usuales
3. Tipos NPN y PNP
4. Tensiones que soportan
5. Intensidades máximas
6. Frecuencia de transición
7. Encapsulados
8. Orden de los terminales
9. Disipadores térmicos
10. Ejemplo de uso de transistores TIP: Pequeño inversor 12-220V
11. Otros transistores de la serie TIP: Tipo Darlington y alto voltaje
12. El vídeo
13. Otros vídeos que pueden interesarte
14. Toda mi colección de vídeos de Youtube




1. Transistores TIP, los comodines de la electrónica


TIP viene de "Texas Instrument Power", pues esta fue la compañía que a principio de los años 60 diseñó estos transistores, que aún siguen usándose por su sencillez, economía y fiabilidad.


Esta serie de transistores es un verdadero comodín de la electrónica. Son transistores multiuso que pueden ser montados en infinidad de circuitos: Fuentes de alimentación, inversores, osciladores, amplificadores...
Fig 1. Transistor TIP

Valen para muchas aplicaciones siempre y cuando las exigencias no sean extremas. Por ejemplo, no sirven para frecuencias muy altas, ni para potencias muy grandes, ni para ganancias muy altas. Pero siempre nos valdrán para usos no muy exigentes "de andar por casa".

A la derecha, un transistor TIP35C







2. Tabla con los transistores bipolares TIP mas usuales

Que conste que la tabla siguiente no contiene todos los transistores TIP, pero sí los más usuales, los que nos van a resolver la mayoría de las ocasiones. Hay más tipos, como los de alto voltaje y los Darlington, que los veremos en el punto 11 de este mismo artículo.

Figura 2:  Tabla con los transistores TIP mas usuales




3. Tipos NPN y PNP

Según la tabla del anterior punto 2, estos transistores están organizados, en filas, por parejas de transistores complementarios (uno NPN a la izquierda y su igual pero complementario PNP a la derecha).

Vemos que los NPN siempre tienen un código con un número impar, mientras que los PNP siempre tienen un número par.

Así que la regla mnemotécnica para saber si estos transistores son NPN o PNP sería algo como esto:

NPN -->  "No Par"
PNP -->  "Par"

Por ejemplo,...

el TIP 33C es un NPN
...y el TIP 34C (el complementario del TIP33C), un PNP

Esta regla no es válida con todos los transistores TIP, sólo con los que aparecen en esta tabla de la figura 2, con códigos del 29 al 42



4. Tensiones que soportan

Seguimos tomando como referencia la tabla del punto 2.

Justo después del número de código del transistor aparece (o no) una letra.

Esa letra (o su ausencia) indica la tensión emisor-colector máxima soportada por el transistor, tiene la siguiente interpretación:

- Sin letra: 40 voltios
- Letra "A": 60 voltios
- Letra "B": 80 voltios
- Letra "C": 100 voltios



5. Intensidades máximas


Fig 3. Intensidad de colector
En la tabla de la figura 2 tenéis las intensidades de colector máximas soportadas por cada tipo de transistor. Se aprecia que, según ascendemos en el número del código, las intensidades también suben, hasta llegar al tipo TIP35 y su complementario TIP36 con sus respetables 25 amperios. Hablamos de intensidad máxima mantenida en el tiempo, constante. Si hablamos de intensidad breve, en forma de pulso, la intensidad soportada es casi el doble.





Después vienen los TIP41 y su complementario TIP42 que "bajan" a 6 amperios, lo cual es una excepción en la forma en que están ordenados.

Desconozco la razón de esta "caprichosa" forma de asignar el código a un transistor, pero es fácil intuir que estos dos modelos TIP41 y 42 son mas modernos que los anteriores y se crearon para suplir un trecho "desierto" bastante ancho entre los tipos TIP31-32 (3 amperios) y los TIP33-34 (10 amperios). Con sus 6 amperios los TIP41-42 llenan ese espacio desierto.



6. Frecuencia de transición

Los transistores pueden trabajar como "llaves regulables" dejando pasar mas o menos corriente, y también pueden trabajar como conmutadores, como interruptores. La velocidad a la que pueden trabajar los transistores es muy alta: Miles e incluso millones de hertzios, pero todo tiene un límite.

Debido a las capacidades parásitas (indeseadas) del propio transistor, que aumentan conforme aumenta la frecuencia, llega un momento en que ese transistor reduce su ganancia a 1, es decir, no amplifica. La frecuencia a la que sucede esto es distinta para cada tipo de transistor y es conocida como frecuencia de transición. Es un parámetro importante en un transistor.

En la serie de transistores TIP esta frecuencia de transición es de unos 3 MHz

Lo que les permite trabajar en circuitos con frecuencias relativamente altas, pero no serían aptos para, por ejemplo, trabajar con señales de RF de radio comercial en FM que son de decenas de MHz.

En la figura 4 a continuación, una gráfica mostrando cómo la ganancia disminuye según aumentamos la frecuencia a la que se hace trabajar a un transistor.


Fig 4. Gráfica Ganancia-Frecuencia, con el punto de la frecuencia de transición. Para los TIP bipolares, 3 Mhz




7. Encapsulados

El encapsulado es el "estuche" o apariencia externa que tiene el transistor. 

Para esta serie TIP se utilizan dos: El TO-220 para las potencias bajas, y el TO-247 para las potencias medias. En la tabla 2 hay columnas mostrando el tipo de encapsulado para cada TIP.


Fig 5. Encapsulados utilizados en la serie TIP



8. Disipadores térmicos


Fig 6. Disipadores térmicos convencionales


Hay varios tipos de disipadores térmicos disponibles para estos encapsulados, los más comunes en la foto a la izquierda Fig.6. 

Se fijan al transistor de la forma habitual: Impregnamos con pasta térmica el transistor para facilitar la transferencia del calor y lo fijamos al disipador mediante tornillo y tuerca.






Fig 7. Izquierda, disipador convencional.
Derecha: Disipador de carpintería metálica
Os recuerdo la posibilidad de usar simples trozos de aluminio obtenidos de carpintería metálica para ventanas, marcos... como disipadores térmicos. Con muy poco dinero o incluso gratis podemos hacernos con unos buenos de estos perfiles de aluminio, y los iremos cortando a la medida según los vayamos necesitando. Fig 7.




Aconsejo usar disipadores térmicos en estos transistores a no ser que se les haga trabajar en un régimen muy "tranquilo", es decir, con intensidades muy por debajo de su máximo soportado.

Esto último lo digo porque el hecho de que un transistor aguante, digamos, hasta diez amperios, no significa que forzosamente vayan a pasar esos diez amperios en un circuito determinado. Si la intensidad que va a circular es mucho menor que la máxima permitida, podemos omitir el disipador. Es cuestión de "probar y ver". 

Ahorrar un disipador no atañe sólo a la economía y mayor sencillez, también supone un importante ahorro de espacio, y el montaje será menos susceptible de daños por golpes (Los disipadores, por su peso, tienen una importante inercia mecánica en caso de golpe).



9. Orden de los terminales


En TODOS los transistores TIP, incluyendo los Darlington y los de alto voltaje, el orden de los terminales es el de la siguiente figura:


Fig 8. Orden de los terminales en transistor TIP



10. Ejemplo de uso de transistores TIP: Pequeño inversor 12-220V


Fig 9. Sencillo inversor usando dos TIP

En uno de mis vídeos utilicé dos transistores TIP para hacer un pequeño inversor, concretamente dos del tipo TIP35C que soportan hasta 100V entre colector-emisor, y puede circular una corriente de hasta 25A por el colector. El TIP35C es uno de los más potentes de la familia TIP.

En esta foto de la izquierda, el inversor en donde destacan los dos
transistores TIP






11. Otros transistores de la serie TIP: De alto voltaje y Tipo Darlington

Además de los transistores bipolares que hemos visto hasta aquí en este post según la tabla de la figura 2, la serie TIP también cuenta con transistores de "alto voltaje".

TRANSISTORES TIP DE ALTO VOLTAJE

             Voltaje E-C

TIP47          250 V
TIP48          300 V
TIP49          350 V
TIP50          400 v

Los cuatro modelos anteriores pueden soportar hasta 1A de corriente de colector de forma continua ó 2 Amperios en breves instantes, van encapsulados en formato TO-220. El Datasheet de estos cuatro transistores es el mismo para los cuatro aunque se especifican las diferencias entre ellos.


TRANSISTORES TIP DE TIPO DARLINGTON

Figura 10: Tabla con los tipos Darlington de la serie TIP

Estos transistores, internamente, constan de dos transistores dispuestos según el esquema (mas abajo) de la figura 11, en donde se aprecia que la salida de un transistor es la entrada de otro, lo que le otorga una gran ganancia (amplificación). Los seis pines de los dos transistores están dispuestos de manera que al exterior del transistor sólo asoman tres terminales, como si de un transistor común se tratara: emisor, base y colector. De hecho, un Darlington tiene la misma apariencia exterior que un transistor bipolar "normal".

La característica principal de un transistor Darlington es su elevada ganancia.

En la tabla anterior (Fig. 10) también se puede ver una organización estructurada en cuanto a los códigos utilizados para estos transistores Darlington:

Si terminan en 0, 1, 2 son NPN, además, cada número significa:
0 -> aguanta 60V entre emisor-colector
1 -> aguanta 80V entre emisor-colector
2 -> aguanta 100V entre emisor-colector

...Y para los PNP acaban en 5, 6 y 7
5 -> aguanta 60V entre emisor-colector
6 -> aguanta 80V entre emisor-colector
7 -> aguanta 100V entre emisor-colector

En cuanto a la máxima intensidad de colector, según el código:
11x -> 2 amperios
12x -> 5 amperios
14x -> 10 amperios
En donde "x" puede ser 0, 1, 2 (NPN) o bien 5, 6, 7 (PNP)

Aquí la ganancia es netamente superior a la de los bipolares de la tabla dos, del orden de hasta 50 veces más (un valor de hasta 1000).

En cambio, la frecuencia de transición es menor que la de los bipolares:
Alrededor de 1 MHz (La de los bipolares es de unos 3 MHz)


Fig 11. Conexionado interno de un transistor Darlington




12. El vídeo





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