Selección de los materiales aislantes






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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE SANTO DOMINGO
FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

ESCUELA DE INGENIERIA ELECTROMÉCANICA

MATERIALES NO CONDUCTORES

Marian Barriuso

100031568
Rodorick Rojas

100039154
Ciencias de los Materiales

iem-331
Sección 05

Prof. Fernando López

Santo Domingo,Rep Dom

26/05/2011
TABLA DE CONTENIDO

Introduccion……………………………………………………………………………….3

  1. Característica eléctricas de los materiales no conductores…………………4

  2. Características de los materiales no conductores…………………………...5

  3. Selección de los materiales aislantes…………………………………………7

  4. Electro porcelana………………………………………………………………..7

4.1 Propiedades del electro porcelana……………………………………….7

4.2 Usos más frecuentes………………………………………………………8

4.3 Proceso de elaboración……………………………………………………9

4.4 Diagrama de flujo…………………………………………………………..9

Conclusión………………………………………………………………………………..10

Bibliografia………………………………………………………………………………...11

INTRODUCCION

Objetivos general: conocer sobre los materiales no conductores, sus propiedades y utilidad en la actualidad.

objetivo especifico:


  • identificar tipos de materiales no conductores.

  • conocer las propiedades eléctricas de estos materiales.

  • entender el diagrama de flujo de la electro porcelana.

Desde el descubrimiento de los metales hace 3500 AC aproximadamente, el hombre a comenzado a extraer metales y a partir De las mensas de estos atreves de hornos se extraen otros metales.

Según el apogeo de los descubrimientos de algunos metales, su utilidad y de como trabajarlos las épocas se le denominaban por nombres una de ellas fue la EDAD DE BRONCE.

En el transcurso de los tiempos el hombre a descubiertos las diversas propiedades de de estos tipos de materiales. El descubrimiento de los materiales conductores y no conductores son de gran utilidad y desarrollo en al tecnología actual.

Los materiales conductores, son aquellos materiales que transmiten o conducen electricidad, y los no conductores son aquellos que la aíslan o disminuyen.

Los materiales no conductores son realmente versátiles, en sus dos divisiones, ya sean los aislantes o los dieléctricos.

Cada uno de estos con usos de suma importancia en diversas ramas en especial en la ingeniería, aplicándola generalmente en las construcciones.

Características eléctricas de los materiales no-conductores

En un gran número de aplicaciones eléctricas y electrónicas se requieren materiales para aislar un campo eléctrico de su entorno, por esta razón es que los materiales no-conductores son de suma importancia para la industria en general. Los materiales no –conductores, se clasifican en dos categorías:

  • Materiales No Conductores Aislantes: Utilizados para construir estructuras físicas que tengan por objeto evitar corrientes de conducción.

  • Materiales No Conductores Dieléctricos: Cuya finalidad es la de modificar el valor de un campo eléctrico establecido en una región (por ejemplo en los capacitores).

Aislante eléctrico: Es toda sustancia de tan baja conductividad (alta resistividad), que el paso de corriente a través de ella puede ser despreciado. La corriente que pasa a través de un material aislante se llama Corriente de Fuga.

Dieléctrico: Es un medio que tiene la propiedad de que la energía requerida para establecer en él, un campo eléctrico, se recupera como energía eléctrica. Estos pueden ser:

  • Dieléctricos Lineales: Son materiales en los cuales la polarización dieléctrica esta linealmente relacionada con el campo eléctrico; en estos la constante dieléctrica no depende del campo eléctrico.

  • Dieléctricos no lineales: En estos la polarización dialéctica no está relacionada directamente con el campo eléctrico. Poseen una constante dieléctrica que depende el campo.

Conceptos claves:

  1. Campo eléctrico: Voltios por unidad de longitud.



  1. Polimerización: Movimiento de entidades cargadas (nube de electrones, de iones, dipolos y moléculas) en respuesta a un campo eléctrico.



  1. Corriente de Fuga: Flujo indeseado de corriente a través o sobre la superficie de un material aislante o de un aislador.



  1. Bandas de valencia: son los niveles de energía llenos de electrones en sus estados energéticos más bajos.



  1. Banda de conducción: niveles de energía no ocupados, hacia los cuales se pueden trasladar los electrones para obtener conductividad.

A los materiales aislantes se les llama dieléctricos imperfectos y cuando están sometidos a una diferencia de potencial presentan los siguientes fenómenos:

1. Corrientes de desplazamiento. La velocidad de cambio de un de desplazamiento eléctrico que debe ser añadido a la densidad de corriente para extender la ley de ampere en caso de campos variables con el tiempo. Denominada también corriente de desplazamiento de Maxwell.

2. Pase de corriente de conducción. Es la corriente debida al flujo de electrones de conducción a través de un cuerpo.

3. Corriente de absorción. Componente de la corriente dieléctrica que es proporcional al grado de acumulación de cargas eléctricas en el interior del dieléctrico.

Características de los materiales no conductores

Las características principales de los materiales no conductores, que definen su comportamiento eléctrico son:

  • Permisividad (Constante dieléctrica).

  • Resistividad interna o volumétrica.

  • Resistividad superficial.

  • Factor de potencia.

  • Factor de disipación.

  • Rigidez dieléctrica

Permisividad: está determinada por la tendencia de un material a polarizarse ante la aplicación de un campo eléctrico y de esa forma anular parcialmente el campo interno del material. Está directamente relacionada con la susceptibilidad eléctrica.

  • CONSTANTE DIELÉCTRICA: Es la propiedad de un dieléctrico que determina la energía acumulada por la unidad de volumen y por unidad de gradiente de potencial. Es un número adimensional que se expresa como la relación entre la capacidad del dieléctrico y la capacidad de vacío.

Resistividad interna o volumétrica: es un valor absoluto de los materiales, es el tiempo de cambio de Resistencia a Resistividad. La resistividad se calcula mediante el múltiplo de la Resistencia por un factor denominado Factor de Corrección (RCF), tan solo, es un simple índice para clasificar todos los materiales en el mundo.

Resistividad superficial: La resistividad eléctrica de una sustancia mide su capacidad para oponerse al flujo de carga eléctrica a través de ella. Un material con una resistividad eléctrica alta (conductividad eléctrica baja), es un aislante eléctrico y un material con una resistividad baja (conductividad alta) es un buen conductor eléctrico.

Factor de potencia: denominamos factor de potencia al cociente entre la potencia activa y la potencia aparente, que es coincidente con el coseno del ángulo entre la tensión y la corriente cuando la forma de onda es sinusoidal pura.

Factor de disipación: podemos definirla como la máxima tensión que puede soportar un aislante sin perforarse. A esta tensión se la denomina tensión de rotura de un dieléctrico.

El término rigidez se utiliza porque cuando la materia transmite energía, vibra en su extensión llevando su mensaje de una molécula a otra. Cuando no vibra, pues está rígida y no transmite nada. Cuanto más rígida es, más aislante resulta.

Selección de los Materiales Aislantes

Con el propósito de seleccionar correctamente un material aislante, debemos comprender la forma en que el material almacena a la vez que conduce las cargas eléctricas, esta información la podemos obtener conociendo sus propiedades químicas, mecánicas, técnicas y eléctricas.

Como aislantes se utilizan porcelanas, alúmina, cordierita, mica y algunos vidrios y plásticos. Seleccionaremos la Porcelana como materia aislante para nuestra investigación.

Porcelana Eléctrica o Electro Porcelana

Los materiales cerámicos (cerámicas) son aquellos materiales inorgánicos con los cuales se pueden hacer piezas de diversas formas que posteriormente se someten a procesos de cocción a altas temperaturas

La porcelana es un término general usado para algunas cerámicas blancas, como cerámicas para mesa, que pueden ser divididos en porcelana, porcelana de hueso, y porcelana vítrea. Las porcelanas contienen hasta 60% de caolín, 10% de arcilla plástica, 15% de sílice y 15% de fundente.

Las formulaciones para porcelana eléctrica contienen, típicamente, 20% de caolín, 30% de arcillas plásticas, 20% de sílice y 30% de fundentes. Cerámicas de cordierita eléctrica son hechas a partir de mezclas de arcillas, alúmina y talco. El criterio principal que determina la selección de minerales y su formulación exacta son la resistencia eléctrica o conductividad y las propiedades dieléctricas.

La electro porcelana es el más importante de los materiales cerámicos empleados en electrotecnia. Esta sustancia se obtiene mediante la mezcla de:

1) El caolín o tierra de porcelana que es un silicato de aluminio hidratado, cuya composición corresponde aproximadamente a la fórmula Al2O3 - 2SiO2 - 2H2O.

2) El cuarzo u óxido de silicio de fórmula SiO2

3) El feldespato, nombre genérico de un grupo de minerales petrogenéticos o formadores de rocas. Todos los feldespatos son silicatos anhidros de aluminio, con potasio, sodio y calcio.

Las proporciones de estas sustancias en la mezcla determinan las propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas de los productos obtenidos después de la cocción. La composición aproximada de la porcelana electrónica para uso general es la siguiente:

    • 50 % de caolín

    • 25 % de cuarzo

    • 25 % de feldespato

Propiedades Fundamentales de la Electro porcelana:

a) Excelentes características dieléctricas.

b) Gran resistencia mecánica a la compresión y a la flexión y buena resistencia a la tracción y a la torsión.

c) Impermeable al agua y a los gases.

d) Inatacable por los  álcalis y  ácidos concentrados excepto el  ácido fluorhídrico.

e) Soporta perfectamente grandes cambios de temperatura y sus temperaturas máximas de servicio son muy elevadas (del orden de los 1273 K).

Usos más frecuentes:

Por sus excelentes propiedades eléctricas y mecánicas, así como por su poco envejecimiento debido a la acción de radiaciones solares, humedad, lluvia, suciedad , es el elemento aislante de uso más generalizado como aislador para las redes eléctricas de potencia, así como en los dispositivos de bajos, medianos y altos voltajes (transformadores, interruptores, separadores…), también incluyen partes de tubos electrónicos al vacío, selladores de cerámica-metal, aislantes de bujías, aislantes de alta frecuencia para líneas de transmisión.

Proceso de elaboración de la porcelana

El proceso tecnológico aunque aparenta ser muy sencillo, presenta muchos puntos variables de forma tal que las variaciones en cada uno de ellos conducen a la obtención de determinadas propiedades.

Diagrama de Flujo del Proceso de elaboración de Productos Cerámicos

Materia Prima (productos arcillosos)

Productos Terminados

Materia Prima (Productos Pétreos)

CONCLUSION

La composición química de los materiales hacen que se diferencien uno de otros, los materiales no conductores se caracterizan por que los electrones están unidos a su núcleo lo que hace difícil arrancarlo del átomo.

Estos materiales se dividen dos grandes grupos.

  • los aislantes, como la lana mineral, plásticos alveolares, fibras de vidrio, etc.

  • los dieléctricos, como las cerámicas, la porcelana, el cristal, etc.

Los materiales no conductores se caracterizan por su permisividad, resistividad interna, factor de disipación, etc.….

Sin duda alguna podemos concluir diciendo que los materiales no conductores ya sea aislante o dieléctricos han sido de gran aporte al desarrollo de la tecnología y parte de la conservación ecológica.

BIBLIOGRAFIA

Páginas Web Consultadas

  1. definiciones y clasificación materiales no conductores

http://www.thehouseofblogs.com/articulo/materiales_no_conductores-163463.html

http://www.monografias.com

http://www.slideshare.net

  1. materiales aislantes

http://www.otrascosas.com/brico/categoria.asp?idcat=175


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