Se propone caracterizar cintas superconductoras de alta temperatura crítica de segunda generación ("2G HTS wire" en inglés). Estas cintas son productos comerciales empleadas para construir sistemas electromecánicos de alta densidad de energía que permitirán responder a las necesidades actuales de construir sistemas de potencia aún más eficientes, compactos y ligeros. La superconductividad involucra temas muy diversos como la potencia eléctrica, la ciencia básica, tecnologías aeronáuticas, entre otros. En la área de potencia eléctrica, se puede destacar algunas aplicaciones principales como: la distribución y transmisión de energía a través de cables de potencia superconductores, la calidad de la energía transmitida con los limitadores de corriente de falla y transformadores, la generación de energía y la integración de fuentes renovables con generadores superconductores y sistemas de almacenamiento de energía magnética por medio de superconductor, entre otras. Uno de los retos fundamentales de la aplicación de los superconductores es la necesidad de enfriar y mantener la temperatura de operación del equipo por debajo de una cierta temperatura llamada temperatura crítica arriba de la cual se pierde el estado superconductor y existen grandes disipaciones resistivas que pueden conducir a su daño irreversible. Durante la operación del equipo, diversas causas internas o externas de origen mecánico, térmico y electromagnético pueden llevar a la perdida no deseable del estado superconductor. Para entender el proceso que lleva a la pérdida del estado superconductor y tomar las acciones adecuadas para evitar o manejar esas pérdidas, se realiza una serie de estudios básicos caracterizando el comportamiento termo-eléctrico de los conductores superconductores sometidos a disipaciones térmicas locales referido como estudios de estabilidad termo-eléctrica. Estos estudios permiten obtener parámetros (energía mínima de transición y velocidad de propagación) que sirven para dimensionar el equipo a construir tomando en cuenta una margen de corriente suficientemente grande para responder a sus especificaciones técnicas y asegurar su fiabilidad. También, esos parámetros sirven para dimensionar su sistema de protección y detección de transición ("quench detection and protection systems", en inglés) permitiendo evitar daños irreversibles durante una pérdida del estado superconductor. Este trabajo propone realizar estudios de estabilidad termo-eléctrica sobre superconductores de alta temperatura crítica de segunda generación en colaboración con el grupo de investigadores de la Universidad de Bolonia (UniBo) en Italia. Este grupo ha armado un experimento de caracterización de cintas superconductoras comerciales (una descripción de este experimento y una breve introducción de la estabilidad están dados en un documento adjunto proporcionado por el Dr. Marco Breschi de UniBo). En este experimento, se medirá la energía mínima de transición y la velocidad de propagación de cintas de 4 mm de ancho proviniendo del fabricante Coreano SUNAM entre 30 K y 80 K en vacío y/o nitrógeno liquido. Los resultados experimentales serán comprobados con un modelo numérico 2D y 3D referente al comportamiento termo-eléctrico de esas cintas desarrollado por el grupo italiano. Para realizar esos estudios, una cantidad de 100 m de cintas sin latón y 100 m de cintas con latón se comprarán a través el Dr. Frederic Trillaud y se enviarán a Bolonia para llevar a cabo sus mediciones. Se comparará la influencia de la laminación de latón sobre la estabilidad. Para apoyar en la preparación del experimento y en la toma de datos, dos estudiantes de la UNAM realizarán una estancia de al menos dos meses en la Universidad de Bolonia entre mayo y julio de 2015 (fechas tentativas). Comparando los resultados con un modelo numérico, se espera generar un artículo indexado sobre los resultados obtenidos y la presentación de un "poster" en la conferencia Magnet and Technology (MT24) en Corea en Septiembre de 2015. Este proyecto es parte de una colaboración que se esta formalizando entre el Instituto de Ingeniería de la UNAM (IIUNAM) y el Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica así como de la Información de la Universidad de Bolonia en Italia dentro del convenio general existente entre ambas universidades. Recientemente, el Dr. Frederic Trillaud, investigador del II-UNAM, estuvo 2 meses en Italia entre junio y julio de 2014 apoyando al grupo italiano para mejorar el experimento existente allá aprovechando de su experiencia en la caracterización termo-eléctrica de superconductores de alta y baja temperatura crítica, y en el diseño y armado de experimentos correspondientes. Dr. Frederic Trillaud y Marco Breschi han publicado varios artículos en este tema comparando resultados experimentales con modelos numéricos entre 2007 y 2009 (ver sección de bibliografía).

Se propone realizar estudios de estabilidad termo-eléctrica sobre cintas comerciales de segunda generación fabricadas por la empresa SUNAM. Se medirán la energía mínima de transición y la velocidad de propagación a diferentes temperaturas de operación entre 30 K y 80 K. Para muchas aplicaciones, este rango de temperatura es considerado óptimo para el uso de los superconductores de alta temperatura. Estos estudios básicos sobre cintas superconductoras comerciales permitirán abordar los retos que involucran el diseño de sistemas más complejos construidos de esas mismas cintas. Uno de los retos del uso de la superconductividad es el manejo de fallas que podrán en muchos casos dañar de manera irreversible el equipo impidiendo su funcionamiento. Los superconductores de alta temperatura carecen de sensibilidad ante disturbios externos. Es decir, si una falla ocurre, la gran cantidad de energía contenida en el sistema se descarga localmente y no se propaga a la velocidad requerida para permitir su difusión suficientemente rápida evitando así sobre-calentamientos que llevan a daños ciertos. Por eso, el conocimiento de la magnitud de esos parámetros son esenciales para que el diseñador toma en cuenta las adecuaciones tecnológicas necesarias desde el principio del diseño de un equipo superconductor para prevenir y manejar fallas. Así, se puede realizar equipos confiables y robustos y aún más eficientes que los equipos convencionales. Este trabajo tiene como objetivo cuantificar la estabilidad termo-eléctrica de algunos superconductores comerciales bajo diferentes posibles regímenes de operación realistas de un equipo electromecánico. Se producirá un artículo de alto impacto proporcionando los resultados obtenidos de la energía mínima de transición y la velocidad de propagación comprobados por un modelo numérico lo que permitirá a diseñadores de dispositivos superconductores con sus sistemas de detección y protección necesarios para manejar perdidas del estado superconductor evitando daños irreversibles.