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jueves, 26 de diciembre de 2013

Tutorial Electrónica Básica .04. Condensadores




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ÍNDICE

Qué es un condensador
Comportamiento de un condensador
La curva RC. Filtros
Características de un condensador
El concepto de capacidad
Tipos de condensadores
Condensadores en serie y en paralelo
Seguridad: Descargar un condensador
Cómo comprobar un condensador. El capacímetro
Símbolo gráfico utilizado para los condensadores

Rincón de la Teoría: Corriente continua y alterna



Qué es un condensador

Un condensador es un componente usado en circuitos eléctricos y electrónicos que consiste en dos conductores eléctricos separados por un material aislante.


Esquema de un condensador básico

El dibujo anterior nos da una idea de cómo es un condensador básico: Dos superficies conductoras y un aislante que las separa, que pueden ser de materiales diversos según el tipo de condensador.



Comportamiento de un condensador

Cuando a un condensador se le aplica una tensión continua a sus terminales, las placas se cargan eléctricamente a una tensión prácticamente igual a la aplicada. Si retiramos esa tensión del condensador, vemos que éste se queda cargado. Es decir, puede actuar a modo de almacenamiento de electricidad, aunque en mucha menor medida que cualquier batería o pila.

Un condensador cargado, se descargará si cortocircuitamos (juntamos) sus terminales ya sea directamente, o a través de una resistencia. Y se va a descargar circulando la corriente en sentido inverso respecto de cómo se cargó. La velocidad de descarga dependerá de la resistencia empleada (a mas ohmios, mas lenta la descarga). En caso de no usar resistencia y juntar sus dos terminales directamente, la descarga será instantánea e intensa.

Un condensador se comporta de forma bien distinta según se le aplique corriente continua o alterna:

1) Continua: Si lo conectamos a una fuente de corriente continua, el condensador va cargándose hasta el valor de tensión aplicado. Mientras se carga, la corriente inicialmente alta, va decreciendo. Cuando el condensador está completamente cargado, la corriente es cero. Es decir, la tensión entre sus bornes y la corriente que lo atraviesa evolucionan de forma opuesta:
- La tensión crece hasta un máximo: la tensión aplicada al condensador
- La corriente decrece desde un máximo hasta llegar a cero.

Esto quiere decir que los condensadores no transmiten la corriente continua, sino sólo los cambios de tensión en esa corriente continua. En corriente continua el único "cambio de tensión" corresponde al justo momento en que se aplica la tensión al condensador (de cero al valor de tensión de que se trate, por ejemplo 12 voltios). Solo durante este breve instante el condensador conducirá un pulso de corta duración.

2) Alterna: La corriente alterna, con sus ciclos cambiantes, constituye un cambio constante. Por lo tanto, el condensador experimentará una sucesión de cargas-descargas tanto en el semiciclo positivo como en el semiciclo negativo de esa corriente alterna

Es decir, un condensador sí que puede transmitir una corriente alterna, y lo va a a hacer tanto mejor cuanto mayor sea la frecuencia de esa corriente. La frecuencia es la velocidad con la que una tensión variable cambia.

Resumiendo, un condensador:
- Puede almacenar cierta cantidad de electricidad
- Bloquea el paso de corriente continua (excepto el pulso al conectar)
- Deja pasar la corriente alterna.

Las tres características anteriores le permiten hacer muchas cosas en un circuito.



El circuito RC

El circuito RC consta de una resistencia y un condensador.


Circuito RC

Si se aplica tensión directamente a un condensador, éste se carga inmediatamente. Pero si se hace a través de una resistencia, la carga del condensador durará un tiempo que dependerá de la capacidad del condensador y el valor de la resistencia. Cuanto mayor sea el valor óhmico de la resistencia, mas tiempo tardará el condensador en cargarse con el voltaje aplicado.

Este comportamiento se puede usar a modo de temporizador básico. El tiempo empieza a contar en el momento en que se aplica la tensión. Y el lapso de tiempo termina en el momento en que el condensador ha adquirido un voltaje determinado. En el minuto 03:27 del vídeo se puede ver un ejemplo práctico de esto.

Otra utilidad del circuito RC es permitir el paso a altas frecuencias bloqueando las bajas, o viceversa. Son los filtros pasa-bajo y pasa-alto respectivamente.


El circuito RC como filtro para frecuencias altas y bajas



El concepto de capacidad en electrónica

Hemos visto que un condensador puede almacenar electricidad si le suministramos una tensión. Pero...¿cuánta? En realidad, no mucha, pero sí suficiente para hacer su trabajo.

La capacidad es la unidad que nos dice cuánta carga eléctrica puede retener un condensador. Se mide en Faradios, pero ésta es una unidad que representa una capacidad demasiado grande comparada con la que realmente manejan los condensadores de uso común. Tanto es así, que la unidad "mas grande" usualmente empleada es un millón de veces mas pequeña: el microfaradio: Una millonésima de faradio.

Las unidades mas empleadas en electrónica (de mayor a menor) son:

- Microfaradio (µF): Millonésima de faradio
- Nanofaradio (nF): milmillonésima de faradio
- Picofaradio (pF)  : Billonésima de faradio.

Igual que ocurría con las resistencias, tenemos que ceñirnos a unos valores establecidos. Las cifras significativas mas usuales son:


1.2
1.5
1.8
2.2
3.3

4.7
5.6
6.2
8.2

Moviendo la coma y añadiendo ceros en los valores anteriores, podemos abarcar el amplio rango de capacidad cubierto por los condensadores.
Características de un condensador

Cinco son las características que definen a un condensador:

1) TipoSe refiere tanto a la técnica como a los materiales utilizados en su fabricación y esto puede reconocerse por su apariencia exterior, que es bien distinta en cada caso. No todos los tipos de condensadores sirven igual para todos los propósitos. La característica "tipo" suele llevar implícita otro tipo de característica como la capacidad. Por ejemplo, un condensador de 220 µF será de tipo electrolítico y nunca cerámico...

2) CapacidadEs la cantidad de carga que pueden almacenar. A mayor capacidad, mayor tamaño tendrá el condensador.

El valor mas pequeño es del orden de medio picofaradio (0.5pF), aunque pueden haber condensadores de menor valor para usos muy especiales

El valor mayor, dejando de lado aplicaciones especiales, hablando de condensadores de uso común en un circuito, ronda los 10.000 µF, y por supuesto, es de tipo electrolítico.

3) Tensión máxima de trabajo: Para un valor determinado de capacidad suele haber distintas tensiones disponibles. La gama de tensiones es distinta para cada tipo de condensador. Incluso para un mismo tipo pueden cambiar según el fabricante.

Por ejemplo, en condensadores electrolíticos es típica esta gama de tensiones:

10, 16, 35, 50, 63, 100, 200, 250, 400, 450 voltios.

La diferencia de tamaño entre un condensador de una capacidad determinada en 10 voltios o en 450 voltios es bastante grande. A la hora de reparar un equipo, procuraremos sustituir un condensador por otro de la misma tensión, nunca de menos. Si no es posible, elegiremos la inmediata superior. Conviene evitar elegir tensiones innecesariamente grandes no solo por cuestión de economía (a mas tensión, mas caro) sino también por motivos de espacio. Los equipos modernos van tan optimizados en espacio, que a menudo es imposible montar un condensador de mas tensión por el sencillo hecho de que no cabe...

Si un condensador se somete a una tensión mayor que la que soporta, se puede perforar internamente y sufre un fallo permanente denominado coloquialmente como que "se cruza". Se vuelve conductor como si fuese un trozo de cable. No siempre, pero a veces es visible el daño desde el exterior apreciándose un punto con aspecto de quemado, otras veces se agrietan, e incluso pueden llegar a reventar.

4) Tolerancia: Al igual que las resistencias, los condensadores también tienen un margen de error (tolerancia) en su valor de capacidad.

5) PolaridadTodos los tipos de condensadores carecen de polaridad, se pueden conectar sus dos patillas de forma indistinta...excepto los electrolíticos, que sí tienen polaridad. Tienen un terminal negativo y otro positivo que hay que respetar. De no hacerlo, no sólo pueden producirse averías graves en el circuito donde estén montados sino que provocaremos la rotura del propio condensador en cuestión de segundos. Los electrolíticos actuales tienen una zona de ruptura programada que hace que simplemente escape su contenido líquido de forma pausada, pero los antiguos explotaban y en algunos casos con bastante violencia.

Yo he visto -hace ya bastantes años, siempre lo recordaré- en un taller, salir volando el plato de un tocadiscos tras estallar el condensador electrolítico principal de la fuente, de gran capacidad y generoso tamaño que fue soldado con la polaridad invertida por error.

 Hay una excepción en cuanto a los condensadores electrolíticos y la polaridad, que son los electrolíticos bipolares: No tienen polaridad.



Izquierda: Electrolítico convencional (polarizado). Se aprecia la banda señalizando el lado negativo.
Derecha: Electrolítico no polarizado (bipolar), hay ausencia de banda señalizando polaridad.




Tipos de condensadores

FIJOS

1) Cerámicos

También llamados "de lenteja", con forma de disco, aunque también los hay con forma de gota. Se utilizan mucho en frecuencias altas "RF" (RadioFrecuencia) por mostrar buen desempeño en esa aplicación. Su gama de capacidades es amplia, pero están situados en la zona baja, es decir, son condensadores de poca capacidad. De hecho, el condensador de menos capacidad que puedas encontrar será cerámico.

Las placas o armaduras están formadas por un recubrimiento metálico en el mismo material utilizado para hacer el dieléctrico.

El dieléctrico está formado por óxidos metálicos que le pueden proporcionar un gran poder aislante, por lo que con tamaños muy pequeños, estos condensadores pueden tener una capacidad significativa.

La capacidad de un condensador cerámico ronda entre 1pF y decenas de nF

Se fabrican para soportar tensiones desde unos pocos voltios hasta varios miles.

No tienen polaridad. Es decir, se pueden conectar de cualquiera de las dos formas posibles.



Condensador cerámico de disco o "lenteja"


2) Plástico

Comprenden varias familias según el material con que se hace el dieléctrico: Policarbonato, poliestireno, poliester, teflón, mylar...

Tienen buen comportamiento frente a variaciones de temperatura y son ampliamente utilizados en casi todos los dispositivos electrónicos.

Los valores de capacidad comprenden un rango de valores por encima de los cerámicos. Típicamente entre 1 nF y unos pocos µF

Se fabrican para soportar tensiones desde unos pocos voltios hasta varios miles.

Tampoco tienen polaridad


Condensadores de plástico (poliester, styroflex, policarbonato...)


3) Electrolíticos

Condensadores que pueden tener una gran capacidad. En realidad este es el tipo que mayor valor de capacidad puede tener. Hay de tres tipos:

3.1) Condensadores electrolíticos de ALUMINIO
Es el más común. Tiene forma de "bote". En su interior hay dos cintas de papel de aluminio. Una de esas tiras (el polo positivo del condensador) está recubierta de una finísima capa de óxido de aluminio que hace la función de dieléctrico. La otra tira de aluminio es el polo negativo del condensador. Entre ambas cintas de aluminio hay papel con un electrolito.

Estos condensadores SÍ tienen polaridad, y de no respetarla se destruyen en unos pocos segundos, pudiendo llegar a explotar por los gases que se forman en su interior debido a la electrolisis que se produce con esa polarización inversa.

La capacidad típica va desde 0.10 µF hasta más de 10000 µF
en tensiones de: 10, 16, 25, 35, 50, 63, 100, 200, 400, 450 voltios

Tienen una tolerancia bastante alta, que puede llegar al 20%

Se utilizan mucho en aplicaciones de baja frecuencia, como en etapas de audio, así como en fuentes de alimentación, inversores...

Una limitación que tienen estos condensadores es que tienen una esperanza de vida mas corta que ningún otro tipo de condensador. En ciertas aplicaciones, por ejemplo en las fuentes conmutadas donde trabajan con tensiones importantes y en frecuencias elevadas, se calientan, y terminan por "secarse", su electrolito se pierde, con lo cual su capacidad disminuye notablemente y el circuito queda alterado: funcionará mal o no funcionará en absoluto. Esta es una causa muy frecuente de avería en dispositivos electrónicos (TV, monitores, DVD, TDT, Fuentes de PC...). En muchas ocasiones los condensadores aparecen hinchados de forma inconfundible en su parte superior (ver foto abajo): Ha llegado el momento de sustituirlos por otros nuevos. 

En la imagen siguiente podemos ver un condensador electrolítico mostrando ese síntoma de la parte alta hinchada o abombada:

Electrolítico con la cima hinchada. Defectuoso.

Los condensadores electrolíticos de aluminio, actualmente, tienen una zona programada de rotura para que, en caso de conectarlos inversamente, los gases formados salgan progresivamente. Los antiguos explotaban violentamente.

Un condensador electrolítico tiene una fecha de caducidad mas o menos fijada aunque no se utilice. Es más: Si se utiliza, se alarga su vida, pues la tensión aplicada al hacerlo trabajar ayuda a mantener la capa de óxido que forma el dieléctrico.

Aunque ya se ha dicho: Estos condensadores tienen polaridad, y viene marcada en forma de franja oscura en el terminal negativo (ver foto mas abajo). El terminal negativo suele ser mas corto que el positivo. En el circuito impreso donde van montados, por el lado de los componentes, es usual que haya una marca (serigrafía) que permita saber dónde va el terminal negativo, lo que ayuda bastante en caso de ignorar qué posición tenía el condensador, aunque no hay que confiar mucho en esto ya que, muchos circuitos antiguos -y algunos modernos de bajo coste- no van serigrafiados.

3.2) Condensadores electrolíticos de TÁNTALIO (o TÁNTALO)

Reciben este nombre porque uno de sus electrodos está hecho con ese material -tántalo-, poco conocido, que es un elemento simple de la tabla periódica. Su apariencia es bien distinta al de aluminio, ver foto.

Las ventajas de este sub-tipo respecto a los de aluminio son:

- Mejor comportamiento para altas frecuencias.
- Mejores valores de tolerancia en cuanto al valor de su capacidad
- Excelente estabilidad

Los inconvenientes:

- Son mas caros
- Se destruyen con mas facilidad si se someten a sobretensiones o si se polarizan inversamente. También pueden explotar en este caso.

Tienen polaridad, que hay que respetar en todo momento.


Condensador de tántalo


3.3) Condensadores electrolíticos BIPOLARES

La apariencia es igual que la de los de aluminio.
Sirven para aplicaciones donde pueden haber polaridades distintas. 
Internamente, este condensador, tiene en ambas armaduras o electrodos la capa de óxido que sirve de dieléctrico. Así, se asegura que sea cual sea la polaridad aplicada, habrá uno de dichos electrodos con capa de óxido, y por lo tanto no se cortocircuita y no se rompe.

Estos condensadores tienen la limitación de que sólo se pueden usar para frecuencias mas bien bajas. Para alta frecuencia no sirven.

Obviamente, no tienen polaridad.


4) Condensadores SMD


Existe la versión SMD para los condensadores, los condensadores SMD no tienen terminales en forma de alambre, sino que van soldados directamente al circuito, en el lado de las soldaduras.



Condensadores SMD
Fuente: http://thumbs.dreamstime.com/x/condensadores-de-smd-9377070.jpg

VARIABLES

Los condensadores anteriores tenían un valor fijo, marcado en su proceso de fabricación. Veamos ahora los tipos de condensadores que pueden variar su valor de capacidad en un rango determinado.

1) Ajustables

Como en el caso de las resistencias ajustables, también se les conoce como trimmers. El aislante mas común es el propio aire que separa a sus armaduras, pero también se pueden emplear otros materiales como la mica.

Se basa en unas superficies metálicas móviles y otras fijas. Al girar las móviles, se introducen mas o menos dentro de las fijas. Esto hace variar el valor de capacidad de ese condensador ya que el valor de capacidad de un condensador viene dado -entre otras cosas- por la superficie de sus electrodos o armaduras.

Para ajustarlos se debe usar una herramienta (trimador) que es una varilla de plástico o cualquier otro material no conductor, cuyas puntas terminan en distintas formas (rectangular, cuadrada, estrella) para ajustarse al cursor giratorio del trimmer.

Los trimmers regulan alguna característica que no debe ser accesible al usuario. Su ajuste suele estar confiado a personal especializado o que conozca bien el circuito. Por eso se montan de modo que el usuario no tiene acceso a ellos.


Trimmers, condensadores ajustables

2) Variables

Prácticamente es lo mismo que lo anterior, pero se utilizan para los casos en que el usuario del equipo deba tener acceso a esa característica. Ejemplo típico de uso es el ya poco utilizado condensador variable para la sintonización de emisoras en telecomunicaciones (Radio y TV). Hoy sólo se usa en receptores de radio de bajo coste.


Condensador variable

3) Diodo varicap

Es un caso especial. Una de las variantes mas modernas de "condensador" porque en realidad es un diodo...que se comporta como un condensador cuando se conecta polarizado inversamente. 

Cuando un diodo se polariza inversamente, no conduce. Por lo tanto, ese diodo tendrá un valor determinado de capacidad o capacitancia ya que se está simulando un condensador: dos placas (los dos terminales del diodo) y un dieléctrico (la unión PN del diodo polarizada inversamente, que no conduce). Pues bien, en un diodo varicap, por su forma de fabricarlo, se ha conseguido que esa capacitancia sea variable en función de esa tensión inversa aplicada, que suele ir desde 1 voltio hasta valores de 12 voltios.

Antiguamente, en radio y TV, para sintonizar una emisora había que girar un mando que accionaba un condensador variable. Este método era manual (teníamos que girarlo nosotros), el condensador variable era voluminoso, bastante caro, y poco apto para ser automatizado.

La aparición del diodo varicap (junto con la electrónica digital) revolucionó la forma de buscar emisoras: Un circuito digital produce una tensión variable que es aplicada al diodo varicap, que a su vez forma parte de un circuito LC, es decir, un sintonizador. Esa tensión variable aplicada al varicap se puede detener cuando una emisora es encontrada, dando la opción del almacenar ese valor de tensión en una memoria o bien continuar con la búsqueda. El resultado es que ahora el valor de sintonía de las distintas emisoras está "guardado" en forma de valores numéricos en una memoria. Bastará con permitir que esa memoria aplique uno de esos valores almacenados al varicap para, inmediatamente, sintonizar una emisora previamente guardada.



Condensadores en serie y en paralelo

Al igual que ocurría con las resistencias, se pueden agrupar los condensadores para formar valores (esta vez de capacidad), y se puede hacer igualmente en serie y en paralelo. Hay una diferencia importante: Con los condensadores, las fórmulas serie y paralelo son a la inversa:


Condensadores en serie y en paralelo

De vez en cuando nos veremos obligados a utilizar este recurso para conseguir un valor de capacidad que, o bien no existe en el mercado o, existiendo, no podemos obtenerlo por cualquier razón.


Seguridad: Descargar un condensador

La propiedad de almacenar electricidad de un condensador puede actuar en nuestra contra, ya sea en forma de choque eléctrico o dañando un equipo al manipularlo con herramientas conductoras (soldador, pinzas, alicates, puntas del polímetro, etc).

De entre todas las amenazas, hay que resaltar tres. Y la trampa consiste en que almacenan carga suficiente como para hacer daño después de haber desconectado el equipo de la toma de corriente, incluso aunque hayan transcurrido semanas.

1) El condensador del primario en las fuentes conmutadas:

2) Un tubo de rayos catódicos (TRC), o mas conocido como "la pantalla de un televisor convencional" se comporta como un condensador, y puede almacenar una carga peligrosa incluso durante semanas después de haber apagado y desconectado el TV de la red.

3) El condensador del circuito del magnetrón en un horno microondas. En caso de estar averiado, puede almacenar una carga letal durante mucho tiempo incluso después de desconectar el microondas de la toma de corriente.

En el vídeo, a partir de 17:18 veremos como descargar estos condensadores.



Cómo comprobar un condensador. El capacímetro

El ingenio permite utilizar muchos métodos para comprobar si un condensador está en buen estado, pero lo mas fácil, lo mas inmediato y fiable es recurrir a un instrumento diseñado para tal fin: El capacímetro. Son algo mas económicos que un polímetro y los puedes encontrar desde unos pocos euros.

Antes de comprobar un condensador debemos asegurarnos de que no tiene carga. Si olvidamos esta comprobación y el condensador está cargado, podemos destruir el capacímetro.

En el 22:49 del vídeo puedes ver cómo se comprueban un par de condensadores: Uno cerámico de poca capacidad (2.2 pf) y uno electrolítico de gran capacidad (4700 µF)

Comprobando un condensador con el capacímetro: OK. Es de 22nF y se leen 21.3 nF



Símbolo gráfico utilizado para los condensadores


Símbolos utilizados para los condensadores





Rincón de la Teoría: 
Corriente continua y alterna

La electricidad generada en pilas y baterías es siempre continua. Es la forma "natural" de producir electricidad. Si pudiéramos ver a los electrones moverse a lo largo de un cable que está conduciendo una corriente continua los veríamos recorrer el camino siempre hacia el mismo sentido. Nunca retroceden. Pueden ir más rápido o mas lento, pueden ir "apretujados" simulando un tráfico denso o todo lo contrario: sólo unos pocos, pero siempre en el mismo sentido. Como una corriente de agua.

Además de en pilas y baterías, la corriente continua también se produce en máquinas giratorias conocidas como dinamos, aunque no de forma constante sino pulsante.

Los circuitos electrónicos necesitan corriente continua para funcionar. Y sin embargo, les conectamos corriente alterna.

Esto se debe a que en las centrales eléctricas se genera corriente alterna. Y también se transporta en forma de alterna porque las pérdidas son mucho menores si se hace además en forma de alta tensión. Es dentro de los aparatos que van a consumir esa corriente donde se convierte la alterna en continua mediante el dispositivo electrónico conocido como "rectificador".

También puede hacerse lo inverso: Convertir la corriente continua en alterna, con un circuito conocido como "inversor".

En las centrales eléctricas se genera corriente eléctrica alterna por la forma en que trabajan los alternadores. Se basan en un estátor o parte fija que contiene bobinas (o imanes). Y una parte móvil -rotor- que contiene igualmente bobinas (o imanes), hay muchos tipos de alternador. 

El rotor hace un movimiento giratorio y proyecta su campo magnético sobre el estátor y lo hace siguiendo una función trigonométrica conocida como "sinoidal", que es la proyección de algo que gira sobre algo estático. Como consecuencia, la electricidad generada, el movimiento de esos electrones sigue fielmente ese patrón sinoidal: A partir de un punto de reposo o "cero" avanzan y retroceden, con una velocidad (frecuencia) que coincide con la de giro del alternador.

Si pudiéramos ver desplazarse a esos electrones los veríamos oscilar.

Aunque este tipo de electricidad nos parezca extraño también puede realizar un trabajo ya que los electrones se están desplazando realmente aunque sea en forma oscilante.

La imagen siguiente contiene dos gráficas. 


Representacion gráfica de la corriente continua y alterna



A la izquierda se representa cómo evoluciona una corriente CONTINUA en el tiempo (eje horizontal) y puede verse la tensión (eje vertical). Es una línea recta ya que la tensión no cambia.

La gráfica de la derecha contiene la típica forma de una corriente alterna, donde puede apreciarse cómo evoluciona la señal, así:

1) Parte de cero
2) crece, positivamente, hasta un máximo (positivo)
3) comienza a decrecer
4) vuelve a cero.
5) Decrece, con tensión negativa, hasta un máximo (negativo)
6) vuelve a crecer, pero manteniendo un valor negativo
7) regresa nuevamente a cero.

Consideraciones importantes sobre una corriente alterna:

El recorrido descrito en los puntos 1 a 7 anteriores se conoce como ciclo.
cada ciclo se subdivide en dos semiciclos: el positivo, y el negativo
cada uno de los dos semiciclos tiene un máximo también llamado cresta.
El tiempo que tarda en completarse uno de estos ciclos es el período
El número de ciclos por segundo se denomina frecuencia.

La frecuencia de la corriente alterna presente en los enchufes de nuestro hogar es de 50 Hz. El Hertzio es la unidad de frecuencia. Su abreviatura: Hz.

Por lo tanto, el período es de 20 ms (20 milisegundos)

En América la frecuencia es un poco superior: 60 Hz.

Mientras que en una tensión continua no hay mas que un valor de tensión, en una alterna existen varias tensiones:

1) Tensión instantánea: Es la tensión en un momento dado. Puesto que la tensión evoluciona en el tiempo, a cada momento corresponderá una tensión.

2) Tensión máxima: Es la que hay entre entre los dos máximos

3) Tensión eficaz: Sería un error pretender que una corriente alterna con una tensión máxima digamos de 100 voltios tenga la misma energía que una corriente continua de 100 voltios. En la gráfica de la alterna vemos que no siempre la tensión es máxima: Hay muchos momentos en que la tensión es menor, incluso cero en algunos instantes. Pues bien: La tensión eficaz de una corriente alterna es el valor que debería tener una continua para desarrollar los mismos efectos termicos sobre un conductor.

El valor eficaz de la corriente alterna es su valor máximo dividido por raíz de dos.

En la práctica, cuando hablamos del valor de tensión de una corriente alterna siempre nos referimos a su valor eficaz, no a su valor máximo. Por ejemplo, la corriente doméstica de 220-240 volts corresponde a una tensión alterna cuyo valor máximo en realidad es de unos 340 volts

            V(eficaz) = 340 volts / 1.4142 = 240 v aproximadamente


El osciloscopio:

Es una herramienta para el electrónico, un instrumento de medida que permite ver de forma gráfica una corriente alterna. Podremos saber acerca de esa señal eléctrica los siguientes parámetros:

1) Su forma de onda
2) Frecuencia
3) Amplitud, es decir, su voltaje.

En el minuto 31:49 del vídeo se usa el osciloscopio para ver los dos tipos de corriente:

- continua (usando una pila de 9v) 
- alterna (el secundario de 9V de un transformador de 220/9 volts).

Nota: Se supone que aquél que tenga un osciloscopio ya sabe usarlo, pero aún así diré que no se pueden hacer mediciones alegremente. Hay que ser cuidadosos con las tensiones que se van a medir y en caso necesario, usar atenuadores, de lo contrario podemos destruir el osciloscopio. Un atenuador sirve para dejar entrar al osciloscopio sólo una porción de la señal en caso de que ésta tenga un voltaje elevado.


Osciloscopio


Para terminar y como anécdota, las conocidas como "dinamos" en las bicicletas no son dinamos. Son verdaderos alternadores, mas eficientes que las dinamos. Hace ya bastante tiempo fueron sustituidas por alternadores, sin embargo, en el lenguaje "de la calle" seguimos llamándoles dinamos.

"Dinamo" que realmente es... un alternador



El vídeo:




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lunes, 23 de diciembre de 2013

Mensaje en un globo + sorteo mundial

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Cuando un globo de helio se escapa, todos nos hemos preguntado alguna vez:

¿A dónde irá a parar?




Me gustaría comprobar por mí mismo con un experimento cuánto pueden viajar estos globos, y me parece que estaría bien hacerlo en forma de sorteo mundial.



El experimento:

El globo lleno de helio, una vez liberado, puesto que es menos denso que el aire que lo rodea, comienza a ascender. El principio de Arquímedes. El globo flota.

A medida que asciende, se encuentra con una atmósfera cada vez menos densa hasta que llega una altura en que la densidad del aire y la del globo son iguales. Y ya no asciende mas. Ese es su techo. Puede alcanzar mas de 4000 metros de altura.

Si hacemos cálculos en tierra basándonos en la densidad del globo y conociendo el gradiente de la densidad en la atmófera según la altura,  le asignaremos una altura determinada. Pero fallaremos en el cálculo (nos quedaremos cortos) si no tenemos en cuenta un fenómeno:

A medida que el globo asciende también hay menor presión en la atmósfera. Esto hace que el globo se expanda (porque es elástico) y ocupe mas volumen. A igualdad de temperatura, mas volumen con misma masa significa menos densidad. Por lo tanto, el techo del globo (altura conseguida) es mayor de la que en principio calculamos.

Esa expansión del globo tiene otra consecuencia: Si el material con que está hecho el globo es débil, o se lanza muy inflado y no le queda mucho margen a ese material para expandirse, el globo puede reventar, y en este caso, se acabó el viaje: El globo caerá.

También es cierto que, a medida que el globo asciende, la temperatura decrece, así que el efecto sobre el gas helio es que se contraiga, ocupe menor volumen, lo que contrarresta el efecto de expansión por la menor presión, disminuyendo así la probabilidad de que el globo reviente.

Si las cosas salen bien, estos globos pueden permanecer varios días inflados, especialmente los de aluminio que es el tipo que he elegido para este experimento. El viento puede ser constante, o puede cambiar tanto en intensidad como en dirección. El globo puede recorrer una distancia y después volver sobre sus pasos, o no... todo es bastante azaroso y caótico. Pero está claro que pueden recorrer, volando, distancias de miles de kilómetros durante los más de 3-4 días que permanecen hinchados. Algunos aseguran que estos globos pueden duran inflados mas de una semana.

Una vez pasado ese tiempo el gas se fuga y el globo se desincha, comenzando un descenso que lo llevará a caer en alguna superficie terrestre. Y puede hacerlo en el mar, en cuyo caso las corrientes y el viento en el mar harán el resto. Siempre se ha dicho que "el mar devuelve a la tierra lo que es de la tierra". Confío en ello...

Precisamente por la gran probabilidad de caer al mar, cada uno de estos globos lleva un flotador que le impedirá hundirse.

Lanzaré CINCO globos idénticos, con los carteles numerados del 1 al 5.


Los cinco carteles numerados, del 1 al 5

El globo:

- Es del tipo con recubrimiento de aluminio. De buen tamaño...
A la derecha, un globo desplegado, todavía sin inflar. 
A la izquierda, los cuatro restantes, plegados.





- El gas utilizado es helio. Se vende en bombonas de 250 litros en envase no retornable. Me aseguraron que tendría para los cinco globos, pero el día 22 (el día del vídeo) sólo pude hinchar y lanzar tres. Al día siguiente, Lunes 23 diciembre 2013 por la mañana, volví a esa empresa y me hincharon los otros dos, no me cobraron nada, xD. Los lancé esa misma mañana.

- Los carteles que cuelgan con las instrucciones están hechos de papel verde, y los he plastificado, para que aguanten el paso del tiempo sometidos a los agentes atmosféricos. Incluso aunque caigan en el océano.


Cartel plastificado a prueba de agua, con las instrucciones del sorteo


- He previsto el caso, mas que probable, de que el globo caiga al mar. Para evitar que todo se hunda, en el hilo que une cartel y globo he puesto un trozo de corcho de los usados en las botellas de vino, a modo de flotador. Es obvio y de sobra conocido que este corcho aguanta sin disgregarse el contacto directo con los líquidos durante muchos años. 

Si cae al mar y pasa mucho tiempo a merced del oleaje y las corrientes, el cartel puede llegar a soltarse del globo o desgarrarlo. Como lo que realmente importa es el cartel, he dispuesto un montaje para evitar que el corcho escape del hilo del cartel: Hay un nudo en el hilo a cada lado del corcho, y para evitar que ese nudo erosione el corcho hay una "cuenta" de lava volcánica a modo de tope, de las utilizadas en bisutería.

En la foto siguiente, el montaje del flotador


Flotador con una cuenta de bisutería a cada lado haciendo de tope para el nudo


- El hilo para unir globo y cartel es de nylon, muy ligero y de poca sección, de gran calidad, utilizado para la pesca del atún en la modalidad del gran curricán.


El sorteo:

Cualquier persona que pueda demostrar que tiene en su poder uno de estos carteles que he adosado a los globos, puede contactar conmigo, preferentemente en twitter, mi nombre de usuario es @Terrazocultor, y comunicarme el código de siete dígitos que estos carteles tienen en el reverso. Lo del código es para asegurarme que el hallazgo es auténtico.

También nos gustaría saber dónde ha sido hallado el globo o el cartel. Esta es precisamente la esencia de este experimento...

Al que encuentre el primero de estos globos, o mejor dicho, uno de estos carteles (porque el globo puede separarse del cartel por esfuerzos mecánicos, por desgarro), prometo hacerle llegar un regalo por colaborar y a modo de celebración.

Este sorteo no tiene caducidad...mientras yo siga en pie.

Es bastante difícil que uno de estos globos vaya a caer en una zona habitada. Creo que si alguien encuentra uno de estos carteles será mas bien cuestión de tiempo y azar. Quizás caigan al mar, y el mar lleve uno de estos carteles a la costa después de un tiempo considerable.

El regalo está por determinar. Precisamente porque puede pasar mucho tiempo desde el momento de su lanzamiento hasta el momento de su encuentro, cualquier obsequio elegido de antemano puede volverse obsoleto. Mejor decidirlo en el momento del hallazgo.



El lanzamiento

Se hizo en dos tandas:

LA PRIMERA:
Globos numerados como 1, 2 y 3.
Lugar: Murcia, España, en las inmediaciones del campo de fútbol "La Condomina"
Fecha: 22 diciembre 2013
Hora: aprox las 16:30 horas

Los globos se dirigieron hacia el Sur. (Rumbo a Africa/Océano Atlántico)

Aquí es donde se hicieron las tomas para el vídeo. En el vídeo salen dos lanzamientos, pero realmente se hicieron tres. Cuando fuimos a inflar el cuarto globo, nada más comenzar a hincharlo se acabó la bombona de helio.


LA SEGUNDA:
Globos numerados como 4 y 5.
Lugar: Murcia, España, centro de Murcia, en el jardín de las tres copas
Fecha: al día siguiente, 23 diciembre 2013
Hora: aprox las 12:30 p.m.

Los globos se dirigieron hacia el Este (Mar mediterráneo)


En ambos casos los globos tomaron altura rápidamente. Debido al recubrimiento dorado brillante del globo, poco antes de desaparecer en el cielo, reflejaban la luz del Sol ofreciendo un bonito espectáculo a modo de estrellas diurnas...



El vídeo:




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