IntroducciónIntroducción

Son materiales cuya resistencia al paso de la Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los mejores electricidad es muy baja. Los mejores conductores eléctricos son metales, como el conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro, el hierro y el aluminio, y sus cobre, el oro, el hierro y el aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que también poseen la propiedad de metálicos que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o las conducir la electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) o cualquier material en estado el agua de mar) o cualquier material en estado de plasma.de plasma.

Características sólidosCaracterísticas sólidos Características físicas:Características físicas:

estado sólido a temperatura normal, excepto el mercurio que es líquido.estado sólido a temperatura normal, excepto el mercurio que es líquido. opacidad, excepto en capas muy finas.opacidad, excepto en capas muy finas. buenos conductores eléctricos y térmicos. buenos conductores eléctricos y térmicos. brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado sólido.brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado sólido. dureza o resistencia a ser rayados; dureza o resistencia a ser rayados; resistencia longitudinal o resistencia a la rotura; resistencia longitudinal o resistencia a la rotura; elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de sufrir elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de sufrir

deformación; deformación; maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la acción del maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la acción del

martillo; (puede batirse o extenderse en planchas o laminas)martillo; (puede batirse o extenderse en planchas o laminas) resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presión resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presión

continuadas continuadas ductilidad: permite su deformación forzada, en hilos, sin que se rompa ductilidad: permite su deformación forzada, en hilos, sin que se rompa

o astille.o astille.

Características químicas:Características químicas: Valencias positivas: Tienden a ceder electrones a los átomos con los que se Valencias positivas: Tienden a ceder electrones a los átomos con los que se

enlazan. enlazan. Tienden a formar óxidos básicos. Tienden a formar óxidos básicos. Energía de ionización baja: reaccionan con facilidad perdiendo electrones para Energía de ionización baja: reaccionan con facilidad perdiendo electrones para

formar iones positivos o cationes formar iones positivos o cationes Características eléctricas:Características eléctricas:

mucha resistencia al flujo de electricidad.mucha resistencia al flujo de electricidad. todo átomo de metal tiene únicamente un número limitado de electrones de todo átomo de metal tiene únicamente un número limitado de electrones de

valencia con los que unirse a los átomos vecinos.valencia con los que unirse a los átomos vecinos. superposición de orbitales atómicos de energía equivalente con los átomos superposición de orbitales atómicos de energía equivalente con los átomos

adyacentesadyacentes La elevada conductividad eléctrica y térmica de los metales se explica así por La elevada conductividad eléctrica y térmica de los metales se explica así por

el paso de electrones a estas bandas con defecto de electrones, provocado por el paso de electrones a estas bandas con defecto de electrones, provocado por la absorción de energía térmica. la absorción de energía térmica.

Ejemplos de metales conductores: Cobre. Este material es un excelente Ejemplos de metales conductores: Cobre. Este material es un excelente conductor de las señales eléctricas y soporta los problemas de corrosión conductor de las señales eléctricas y soporta los problemas de corrosión causados por la exposición a la intemperie, por eso se usa para los cables. causados por la exposición a la intemperie, por eso se usa para los cables. También el aluminio es un buen conductor. La más baja conductividad También el aluminio es un buen conductor. La más baja conductividad eléctrica la tiene el bismuto, y la más alta (a temperatura ordinaria) la plata.eléctrica la tiene el bismuto, y la más alta (a temperatura ordinaria) la plata.

Características líquidosCaracterísticas líquidos

El agua, con sales como cloruros, sulfuros y El agua, con sales como cloruros, sulfuros y carbonatos que actúan como agentes carbonatos que actúan como agentes reductores (donantes de electrones), conduce reductores (donantes de electrones), conduce la electricidad.la electricidad.

Algunos otros líquidos pueden tener falta o Algunos otros líquidos pueden tener falta o exceso de electrones que se desplacen en el exceso de electrones que se desplacen en el medio. Son iones, que pueden ser cationes, (+) medio. Son iones, que pueden ser cationes, (+) o aniones (-).o aniones (-).

Características gaseososCaracterísticas gaseosos

Valencias negativas (se ioniza negativamente)Valencias negativas (se ioniza negativamente) En los gases la condición que implica el paso En los gases la condición que implica el paso

de una corriente se conoce como el fenómeno de una corriente se conoce como el fenómeno de descarga o "ruptura" eléctrica del gas: paso de descarga o "ruptura" eléctrica del gas: paso de un comportamiento no conductor (baja de un comportamiento no conductor (baja corriente) a conductor.corriente) a conductor.

Tienden a adquirir electronesTienden a adquirir electrones Tienden a formar óxidos ácidos.Tienden a formar óxidos ácidos. Ejemplos: Nitrógeno, cloro, Neón (ionizados)Ejemplos: Nitrógeno, cloro, Neón (ionizados)

Características semiconductoresCaracterísticas semiconductores Entre los semiconductores comunes se encuentran elementos químicos y Entre los semiconductores comunes se encuentran elementos químicos y

compuestos, como el silicio, el germanio, el selenio, el arseniuro de galio, compuestos, como el silicio, el germanio, el selenio, el arseniuro de galio, el seleniuro de cinc y el telururo de plomo.el seleniuro de cinc y el telururo de plomo.

Para incrementar el nivel de la conductividad se provocan cambios de Para incrementar el nivel de la conductividad se provocan cambios de temperatura, de la luz o se integran impurezas en su estructura molecular.temperatura, de la luz o se integran impurezas en su estructura molecular.

Estos cambios originan un aumento del numero de electrones liberados (o Estos cambios originan un aumento del numero de electrones liberados (o bien huecos) conductores que transportan la energía eléctrica.bien huecos) conductores que transportan la energía eléctrica.

Los cuatro electrones de valencia (o electrones exteriores) de un átomo Los cuatro electrones de valencia (o electrones exteriores) de un átomo están en parejas y son compartidos por otros átomos para formar un enlace están en parejas y son compartidos por otros átomos para formar un enlace covalente que mantiene al cristal unido.covalente que mantiene al cristal unido.

Para producir electrones de conducción, se utiliza energía adicional en Para producir electrones de conducción, se utiliza energía adicional en forma de luz o de calor (se maneja como forma de luz o de calor (se maneja como temperaturatemperatura), que excita los ), que excita los electrones de valencia y provoca su liberación de los enlaces, de manera electrones de valencia y provoca su liberación de los enlaces, de manera que pueden transportar su propia energía.que pueden transportar su propia energía.

Cada electrón de valencia que se desprende de su enlace covalente deja Cada electrón de valencia que se desprende de su enlace covalente deja detrás de sí un hueco, o dicho en otra forma, deja a su átomo padre con un detrás de sí un hueco, o dicho en otra forma, deja a su átomo padre con un electrón de menos, lo que significa entonces que en ese átomo existirá un electrón de menos, lo que significa entonces que en ese átomo existirá un protón de más.protón de más.

Las deficiencias o huecos que quedan contribuyen al flujo de la Las deficiencias o huecos que quedan contribuyen al flujo de la electricidad (se dice que estos huecos transportan carga positiva). Éste es el electricidad (se dice que estos huecos transportan carga positiva). Éste es el origen físico del incremento de la conductividad eléctrica de los origen físico del incremento de la conductividad eléctrica de los semiconductores a causa de la temperatura. semiconductores a causa de la temperatura.

Los cristales semiconductores de dividen en intrínsecos y extrínsecos. Un Los cristales semiconductores de dividen en intrínsecos y extrínsecos. Un cristal intrínseco es aquél que se encuentra puro (aunque no existe cristal intrínseco es aquél que se encuentra puro (aunque no existe prácticamente un cristal 100% puro); es decir, no contiene impurezas; prácticamente un cristal 100% puro); es decir, no contiene impurezas; mientras que un cristal extrínseco es aquél que ha sido impurificado con mientras que un cristal extrínseco es aquél que ha sido impurificado con átomos de otra sustancia. Al proceso de impurificación se le llama también átomos de otra sustancia. Al proceso de impurificación se le llama también dopado, y se utiliza para obtener electrones libres que sean capaces de dopado, y se utiliza para obtener electrones libres que sean capaces de transportar la energía eléctrica a otros puntos del cristal. transportar la energía eléctrica a otros puntos del cristal.

Los materiales extrínsecos se dividen en “tipo n” y “tipo p”.Los materiales extrínsecos se dividen en “tipo n” y “tipo p”.

UsosUsos

Aplicaciones de los conductores:Aplicaciones de los conductores: Conducir la electricidad de un punto a otro (pasar Conducir la electricidad de un punto a otro (pasar

electrones a través del conductor; los electrones electrones a través del conductor; los electrones fluyen debido a la diferencia de potencial).fluyen debido a la diferencia de potencial).

Establecer una diferencia de potencial entre un punto Establecer una diferencia de potencial entre un punto A y B.A y B.

Crear campos electromagnéticos (como en las Crear campos electromagnéticos (como en las bobinas y electroimanes).bobinas y electroimanes).

Modificar el voltaje (con el uso de transformadores).Modificar el voltaje (con el uso de transformadores). Crear resistencias (con el uso de conductoresCrear resistencias (con el uso de conductores no muy no muy

conductivos).conductivos).

AislantesAislantes

Aislantes sólidos:Aislantes sólidos: En los sistemas de aislación de transformadores En los sistemas de aislación de transformadores

destacan las cintas sintéticas PET (tereftalato de destacan las cintas sintéticas PET (tereftalato de polietileno), PEN (naftalato de polietileno) y PPS polietileno), PEN (naftalato de polietileno) y PPS (sulfido de polifenileno) que se utilizan para envolver (sulfido de polifenileno) que se utilizan para envolver los conductores magnéticos de los bobinados. Tienen los conductores magnéticos de los bobinados. Tienen excelentes propiedades dieléctricas y buena excelentes propiedades dieléctricas y buena adherencia sobre los alambres magnéticos.adherencia sobre los alambres magnéticos.

Un buen aislante entre vueltas de las bobinas de Un buen aislante entre vueltas de las bobinas de transformadores es el cartón prensado o pressboard, transformadores es el cartón prensado o pressboard, el cual da forma a estructuras de aislación rígidas.el cual da forma a estructuras de aislación rígidas.

Aislantes líquidos: Aislantes líquidos: Las propiedades físicas de los dieléctricos líquidos como por ejemplo: peso Las propiedades físicas de los dieléctricos líquidos como por ejemplo: peso

específico, conductibilidad térmica, calor específico, constante dieléctrica, específico, conductibilidad térmica, calor específico, constante dieléctrica, viscosidad, dependen de su naturaleza, es decir de la composición química, viscosidad, dependen de su naturaleza, es decir de la composición química, pero su rigidez dieléctrica, además está ligada a factores externos como por pero su rigidez dieléctrica, además está ligada a factores externos como por ejemplo: impureza en suspensión, en solución, humedad, etc., que, ejemplo: impureza en suspensión, en solución, humedad, etc., que, generalmente, reducen su valor, degradando la característica importante.generalmente, reducen su valor, degradando la característica importante.

Los fluidos o líquidos dieléctricos cumplen la doble función de aislar los Los fluidos o líquidos dieléctricos cumplen la doble función de aislar los bobinados en los transformadores y disipar el calor al interior de estos bobinados en los transformadores y disipar el calor al interior de estos equipos.equipos.

El líquido dieléctrico más empleado es el aceite mineral. El problema es El líquido dieléctrico más empleado es el aceite mineral. El problema es que es altamente inflamable.que es altamente inflamable.

Fluidos dieléctricos sintéticos, (hidrocarburos) con alto punto de Fluidos dieléctricos sintéticos, (hidrocarburos) con alto punto de inflamación.inflamación.

El líquido aislante sintético más utilizado desde principios de la década de El líquido aislante sintético más utilizado desde principios de la década de 1930 hasta fines de los 70's fue el Ascarel o PCB, que dejo de usarse por 1930 hasta fines de los 70's fue el Ascarel o PCB, que dejo de usarse por ser muy contaminante.ser muy contaminante.

Entre los nuevos líquidos sintéticos destacan las siliconas y los poly-alfa-Entre los nuevos líquidos sintéticos destacan las siliconas y los poly-alfa-olefines. Tienen un alto costo, eso dificulta su masificación. olefines. Tienen un alto costo, eso dificulta su masificación.

Aislantes gaseosos:Aislantes gaseosos: Los gases aislantes más utilizados en los transformadores son el aire y el nitrógeno, Los gases aislantes más utilizados en los transformadores son el aire y el nitrógeno,

este último a presiones de 1 atmósfera. Estos transformadores son generalmente de este último a presiones de 1 atmósfera. Estos transformadores son generalmente de construcción sellada. El aire y otros gases tienen elevadísima resistividad y están construcción sellada. El aire y otros gases tienen elevadísima resistividad y están prácticamente exentos de pérdidas dieléctricas.prácticamente exentos de pérdidas dieléctricas.

El SF6 (hexafluoruro de azufre) es otro gas aislante que se caracteriza por ser El SF6 (hexafluoruro de azufre) es otro gas aislante que se caracteriza por ser incoloro, inodoro, no toxico, química y fisiológicamente inerte, no corrosivo no incoloro, inodoro, no toxico, química y fisiológicamente inerte, no corrosivo no inflamable y no contaminante. Por sus características dieléctricas es ideal como inflamable y no contaminante. Por sus características dieléctricas es ideal como medio aislante, tiene una rigidez dieléctrica muy elevada, tanto a la frecuencia medio aislante, tiene una rigidez dieléctrica muy elevada, tanto a la frecuencia industrial como a impulso, gracias a su peculiar característica de gas industrial como a impulso, gracias a su peculiar característica de gas electronegativo. Con la captura de los electrones libres la molécula de SF6 se electronegativo. Con la captura de los electrones libres la molécula de SF6 se transforma en iones negativos pesados, y por lo tanto poco móviles. La rigidez transforma en iones negativos pesados, y por lo tanto poco móviles. La rigidez dieléctrica del SF6 a la frecuencia industrial es por lo menos dos veces y media la dieléctrica del SF6 a la frecuencia industrial es por lo menos dos veces y media la del aire a la presión de 5 kg/cm2, condición que permite lograr un dado nivel de del aire a la presión de 5 kg/cm2, condición que permite lograr un dado nivel de aislamiento con presiones relativamente bajas, lo cual implica sistemas de aislamiento con presiones relativamente bajas, lo cual implica sistemas de contención simples y de completa confiabilidad. Este gas tiene menor capacidad de contención simples y de completa confiabilidad. Este gas tiene menor capacidad de disipación de calor que el aceite mineral, situación que se puede mejorar disipación de calor que el aceite mineral, situación que se puede mejorar aumentando la presión del SF6 en el tanque del transformador.aumentando la presión del SF6 en el tanque del transformador.

Se suele aplicar el concepto de conductor iónico al electrólito situado entre dos Se suele aplicar el concepto de conductor iónico al electrólito situado entre dos conductores que realizan procesos electroquímicos; por ejemplo, el líquido que hay conductores que realizan procesos electroquímicos; por ejemplo, el líquido que hay dentro de las baterías es un buen conductor iónico (0,001 a 0.01 ohmios/cm) y es a dentro de las baterías es un buen conductor iónico (0,001 a 0.01 ohmios/cm) y es a su través que circulan los iones desprendidos de uno de los polos para llegar al otro su través que circulan los iones desprendidos de uno de los polos para llegar al otro polo.polo.Este tipo de conductores se utiliza en las actuales pilas de combustible aunque se le Este tipo de conductores se utiliza en las actuales pilas de combustible aunque se le conoce como conductor protónico sólido; realmente no es sólido sino que presenta conoce como conductor protónico sólido; realmente no es sólido sino que presenta cierta plasticidad.cierta plasticidad.