Electricidad y Electrónica

Acelerómetros
Por lo dicho en relación con los efectos de los cambios de escala de tamaños,
la aceleración, la gravedad y el peso tienen escaso efecto en la escala atómica, en
la que predominan otras fuerzas mayores, como la eléctrica y la de Casimir.
Aún así, hay nanoacelerómetros,
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útiles para medir aceleraciones muy grandes,
como las que ocurren en impactos y explosiones. Lo más común en la industria
es hoy el uso de microacelerómetros, de decenas de micrones hasta pocos milíme-
tros de tamaño.
P
ROPUESTAS DE ESTUDIO
19.1. ¿Cuánto vale la fuerza de Casimir para el caso de dos placas conductoras
paralelas de un metro cuadrado de área, separadas a una distancia de un milíme-
tro?
19.2. El relé electrostático descrito en este capítulo, actúa con una tensión dada
por la siguiente fórmula, en la que U es la tensión en V; d, la separación entre la
placa fija y la móvil, en m; k es la constante elástica en N/m; e
0
es la permitividad
del vacío o del aire (8,8541878176x10
–12
F/m); y A es el
área de la placa. Con los datos ya mencionados en esa parte
¿Cuánto vale la constante elástica de la lengüeta móvil?
19.3. Demuestren que la velocidad del sonido en un sólido es proporcional a la raíz
cuadrada del cociente entre el módulo de elasticidad,
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y la densidad del material.
(Pueden usar argumentos basados en el análisis dimensional.)
19.4. Busquen, o generen, argumentos relacionados con la ética en nanotecnolo-
gía, y relaciónenlos con la ética biotecnológica, un poco más antigua.
E l e c t r i c i d a d   y   e l e c t r ó n i c a
240
S 
S 
C 
l
Acelerómetro  térmico. La  bola  de  aire  caliente,
creada por un calefactor C, se mueve cuando el apa-
rato se acelera, y los sensores térmicos, S, lo regis-
tran.  Mide  1  mm,  y  da  10  mV  por  cada  m/s
2
de
aceleración.
2
3
U =
2 k d
3e
0
A
d 
14
Los que se ofrecen con ese nombre en el comercio de reproductores multimedia son, meramente, microacelerómetros,
que sirven, en esa aplicación, para manejar el artefacto con sacudidas, en vez de pulsar botones o girar perillas.
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Al final del capítulo anterior se da una definición del módulo de elasticidad, cuyas unidades internacionales son las
mismas que las de la presión: n/m
2
, o kg /(s
2
m).
El  diámetro  de  un
átomo  es  de  aproxi-
madamente 0,2 nanó-
metros. (El valor exac-
to depende de la clase
de  átomo.)  Un  nanó-
metro equivale, enton-
ces,  y  aproximada-
mente,  a  la  longitud
que ocupan cinco áto-
mos en fila. 
Desde los comienzos
del  estudio  de  la  es-
tructura atómica, en el
siglo  XIX,  se  usa  la
unidad  angstrom  (Å),
cuyo nombre honra la
memoria  del  investi-
gador  sueco  Anders
Jonas Ångström (1814–
1874). Un angstrom e -
quivale a 10
–10
metros;
y diez angstrom, a un
nanómetro.
La nanotecnología es,
en suma, la manipula-
ción de átomos indivi-
duales, o de pequeños
grupos  de  átomos,
como ciertas molécu-
las.
l
Engranaje diferencial,
imaginado en el Insti-
tuto  de  Manufactura
Molecular (IMM),  Ca-
lifornia, en los Estados
Unidos,  con  varias
clases de átomos. 
l
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Otras fuentes de estudio e información
Este sitio de Internet ofrece una introducción elemental a los microsistemas, con
variados ejemplos de sensores radiativos, de flujo, sensores y microactuadores elec-
trostáticos, magnéticos, térmicos y piezoeléctricos, y variados componentes elec-
trónicos y de microsistemas. Su autor es el británico Danny Banks, y la versión
castellana la realizó el mexicano M.C. Federico Sandoval-Ibarra. 
http://proton.ucting.udg.mx/tutorial/microsensores/susys_i.html
Artículo con animaciones que muestran nanoengranajes y nanocojinetes animados,
y una nota sobre Raymond Kurzweil, un científico sobresaliente en varios campos,
que alcanzó renombre por el acierto de sus predicciones en nanotecnología.
http://www.taringa.net/posts/info/1788924/%C2%BFQue-son-los-Nanobots-y-
Nanomaquinas.html
Explicación (en inglés) del diseño de un relé electrostático, por P. M Zavracky, de
la Northeast University, Boston, Estados Unidos.
http://www.ece.neu.edu/edsnu/zavracky/mfl/programs/relay/relay.html
Antonio Luque Estepa, Diseño de un acelerómetro basado en tecnología mems,
http://www.gte.us.es/ASIGN/SEA/MEMS_PRACT.pdf. El autor describe la cons-
trucción, por métodos fotoquímicos, de un acelerómetro capacitivo de lengüeta
sujeta por ambos extremos.
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S i s t e m a s   m i c r o e l e c t r o m e c á n i c o s
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E l e c t r i c i d a d   y   e l e c t r ó n i c a
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Capítulo 20
Electrónica y medio ambiente
2 4 3
l
Los mayores daños que sufre el ambiente
por la fabricación y el uso de aparatos elec-
trónicos, y por la generación y transporte de
la energía eléctrica con la que funcionan y se
fabrican, no son de origen electromagnético,
como podríamos creer a veces, sino que pro-
vienen de la contaminación química y visual.
La electrónica es la rama de la industria que
más velozmente avanza en la época actual, y
en la que más rápidamente caen en desuso
sus productos. Éstos, en pocos años, se con-
vierten en basura, la cual, por desdicha, es de
excelente  calidad,  y  por  eso,  de  muy  difícil
destrucción. 
Arriba, millares de teclados y ratones estadou-
nidenses en desuso, que algunas compañías
reciben como parte de pago de equipos nue-
vos,  para  cumplir  su  obligación  de  hacerse
cargo  de  ciertos  desechos.  Abajo  a  la  iz-
quierda,  basural  europeo  con  monitores  en
desuso. Muchos funcionan, pero se los cambió
por otros más chatos, y de menor consumo.
En  2006,  un  tercio  de  la  población  mundial
tenía celular; en 2009, dos tercios. Se calcula
que se los renovará en tres años, aunque fun-
cionen bien, y aparecerá entonces más de medio millón de toneladas de basura electrónica, para la que no hay
un destino útil. A la derecha, toneladas de celulares chinos viejos, en proceso de destrucción, con aprovecha-
miento de algunas partes.
No hay, o son muy raros, efectos  electromagnéticos causados por equipos eléctricos o electrónicos que dañen
la salud humana, la animal, o la vegetal; pero sí pueden haber interferencias, cuya intensidad máxima regulan
las leyes, para que no perturben el funcionamiento de aparatos vecinos.
Más que los aparatos en sí, lo que causa daños ambientales es la energía eléctrica que se consume para fa-
bricarlos, cuando se obtiene a partir de la quema de combustibles, cuyos gases muy probablemente causen un
calentamiento atmosférico, de efectos perjudiciales para la vida, la salud y la economía mundiales. Las partes
más contaminantes de los aparatos son, hoy, sus pilas químicas, algunas de las cuales tienen sustancias noci-
vas, que pueden causar enfermedades si se dispersan, y si alcanzan una concentración suficiente.
E
LECTRÓNICA
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