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¿Qué es una Bomba de Paletas?

Una bomba de paletas es una bomba de desplazamiento positivo que utiliza varias placas planas o en forma de paletas, denominadas álabes, para variar el volumen en la bomba para el transporte.

El álabe se extiende en dirección centrífuga por la fuerza centrífuga del rotor excéntrico. En este momento, el fluido entre las paletas cambia de volumen y la bomba funciona comprimiendo y descargando el fluido aspirado.

Se caracterizan por su estructura sencilla, bajo nivel de ruido, alta seguridad y coste relativamente bajo.

Aplicaciones de las Bombas de Paletas

Las bombas de paletas se utilizan en diversas aplicaciones industriales. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones de las bombas de paletas

• Transporte de soluciones de limpieza y agua de refrigeración en procesos de fabricación de semiconductores
• Transporte de lubricantes y aceites lubricantes
• Transporte de agua potable en plantas potabilizadoras
• Transporte de tinta en máquinas de impresión
• Transporte de aceite de servicio en sistemas hidráulicos de automoción

A la hora de seleccionar una bomba de paletas, hay que tener en cuenta el volumen de descarga, la presión de funcionamiento, la fuente de energía utilizada, el tamaño y el nivel de ruido.

Principios de las Bombas de Paletas

Una bomba de paletas consta de un rotor excéntrico con múltiples paletas, una carcasa, una entrada de aspiración y una salida de descarga. Los álabes funcionan en sentido centrífugo y están unidos a la junta del rotor mediante un muelle. Muchos productos se sujetan a la carcasa mediante este muelle.

Cuando la bomba de paletas gira, el líquido aspirado por la boca de aspiración fluye entre las paletas. El fluido entre los álabes está a una presión menor que en la entrada de aspiración, por lo que el fluido fluye hacia el interior.

Durante el movimiento del fluido aspirado, el volumen entre los álabes disminuye y la presión aumenta. El fluido a mayor presión sale por la salida para proporcionar elevación como una bomba. Como los distintos componentes tienen funciones diferentes, los materiales utilizados también difieren.

1. Material Del Álabe

Dado que el álabe es la pieza estructural que más se desgasta, se requiere un material con una excelente resistencia al desgaste. Al mismo tiempo, también son importantes la resistencia al agarrotamiento y la baja agresividad hacia el material de contacto.

Los aceros inoxidables austeníticos como el SUS 304 y el SUS 306 se utilizan ampliamente como materiales que cumplen estos requisitos. Los aceros inoxidables austeníticos tienen una excelente resistencia a la corrosión y al desgaste y una buena conformabilidad, lo que los hace adecuados para álabes que requieren un alto grado de precisión.

2 Material del Eje del Rotor

Los ejes de los rotores son piezas giratorias y requieren una excelente resistencia al desgaste y a la corrosión. Por ello, se utilizan aceros inoxidables austeníticos como SUS304 y SUS306 y aceros de baja aleación relativamente económicos como SCM435. Como la forma es cilíndrica y simple, no necesita ser tan mecanizable como los álabes.

3. Material de la Carcasa

Las piezas que cubren la sección del rotor se denominan carcasas y están hechas de fundición de grafito, como FCD450, o de fundición de acero al carbono, como SC460. Se requiere resistencia estructural, ya que la carcasa debe ser capaz de fijar y soportar el rotor y otros componentes.

Sin embargo, se caracterizan por no tener los mismos requisitos de alta resistencia al desgaste que los álabes y los ejes del rotor. Los materiales ligeros de aluminio fundido a presión se utilizan en lugar de acero fundido en aplicaciones de automoción en las que es muy necesario reducir el peso.

Más Información sobre Bombas de Paletas

Fallos de Las Bombas de Paletas

Cuando una bomba de paletas falla, pueden aparecer síntomas como ruidos anormales y reducción de la descarga de la bomba. Las dos causas principales de avería son el desgaste de los componentes y las anomalías del fluido.

Las bombas de paletas descargan el fluido por rotación, y las piezas giratorias repiten constantemente la fricción y el deslizamiento, por lo que el desgaste progresa a medida que la bomba se utiliza durante períodos más largos. Cuando las piezas se desgastan, el polvo de desgaste se mezcla con el fluido, lo que produce ruidos anormales sin un caudal normal.

El desgaste y la reducción de la estanqueidad también provocan pérdidas de fluido, lo que se traduce en una menor velocidad de descarga. Es importante observar las condiciones de funcionamiento adecuadas y tomar medidas con la sustitución periódica de piezas.

Las averías también pueden deberse a anomalías del fluido. La viscosidad del fluido aumenta si se mezclan partículas de desgaste o desciende la temperatura. Esto provoca la generación de ruidos de carga y una disminución de la velocidad de descarga. Es importante mantener las piezas con función de limpieza, como los filtros, al tiempo que se garantiza que las condiciones de funcionamiento se controlan adecuadamente.

¿Qué es una Bomba Trocoide?

Una bomba trocoide (en inglés: trochoid pump) es una bomba de desplazamiento positivo de inscripción interna en la que los engranajes externos e internos engranan para transportar fluido. Es una marca registrada de Japan Oil Pump Co.

Se denomina bomba trocoide porque el perfil de los dientes de los engranajes externos e internos tiene la forma de una curva trocoide. Una curva trocoide es una curva trazada por un punto fijo dentro o fuera de un círculo cuando éste se enrolla sin deslizarse a lo largo de una curva determinada.

Cuando se acciona un engranaje interno, el engranaje externo engranado también gira en la misma dirección. Esto da como resultado un tamaño compacto, baja velocidad de deslizamiento del engranaje, bajo ruido y baja pulsación de presión, entre otras características. Suelen utilizarse para bombear aceite, pero también pueden emplearse para refrigerantes, combustibles y líquidos especiales.

Aplicaciones de las Bombas Trocoides

Las bombas trocoides se utilizan principalmente para suministrar aceite lubricante en equipos de construcción e industriales, máquinas herramienta, maquinaria alimentaria, maquinaria de impresión, instalaciones medioambientales, instalaciones de ocio y barcos. Los líquidos transportados incluyen sistemas hidráulicos, aceites abrasivos, combustibles, refrigerantes y productos químicos distintos de los aceites volátiles y la gasolina, como sistemas hidráulicos y abrasivos.

Al seleccionar una bomba trocoidal, deben tenerse en cuenta la presión de funcionamiento, la velocidad, el caudal de descarga, la temperatura y el tipo de líquido transportado.

Principios de las Bombas Trocoides

Una bomba trocoidal consta de una carcasa circular con dos engranajes cuyo perfil dentado es una curva trocoidal, un eje, un cojinete, una entrada de aspiración, una salida de descarga, un cierre del eje, una válvula de alivio y un filtro de aspiración.

Los dos engranajes encajan en la carcasa circular interior y el engranaje exterior encaja en la carcasa exterior. El engranaje interior tiene un diente menos que el exterior y ambos engranajes son excéntricos. Un eje está conectado al centro del engranaje interior y lo hace girar.

Si el engranaje interior gira, el engranaje exterior con el que engrana también gira, pero el engranaje exterior gira más despacio que la velocidad del engranaje interior. El volumen del espacio separado por los dos engranajes cambia. El cambio de volumen hace que el fluido se aspire por la entrada y se descargue por la salida, actuando así como una bomba.

Las bombas trocoides son bombas de descarga constante. Cuando la velocidad es constante, la relación entre la descarga y la presión es inversamente proporcional, de modo que la descarga es máxima cuando la presión es cero. Y cuando la presión es máxima, la descarga es cero, pero la potencia de accionamiento es máxima, lo que puede provocar la sobrecarga del motor eléctrico.

Más Información sobre las Bombas Trocoidales

1. Características de las Bombas Trocoidales

Las bombas trocoides tienen cuatro características

• Compactibilidad
  Al ser bombas de engranajes internos, son más pequeñas que otras bombas de la misma capacidad. Por tanto, ofrece una mayor libertad en el diseño del equipo.
• Autocebante
  Al ser una bomba de desplazamiento positivo, es autocebante y, a diferencia de otras bombas centrífugas, no necesita aceite de cebado.
• Bajo Nivel de Ruido y Pulsaciones de Presión
  El sistema de engranajes internos tiene una baja velocidad de deslizamiento de los engranajes, lo que se traduce en un bajo ruido de engrane y una baja pulsación de presión.
• Bajo Coste
  Su sencilla construcción permite fabricar los engranajes interiores y exteriores con aleaciones sinterizadas, lo que los hace relativamente baratos.

2. Fallos de las Bombas Trocoidales

Pueden producirse fallos tales como que no aumente la presión de descarga debido a obstrucciones en la tubería de aspiración o en el filtro. El filtro del lado de aspiración debe inspeccionarse y limpiarse. También existe la posibilidad de que no se pueda aspirar ni descargar aire debido a agujeros en la tubería o a un apriete defectuoso en la brida.

Además, es posible que la viscosidad del líquido haya aumentado o se esté pegando al reiniciar el sistema tras una parada prolongada. Lo más probable es que los fallos que provocan fugas de líquido se deban al deterioro o daño de las piezas de estanqueidad. Es importante llevar a cabo un mantenimiento preventivo decidiendo un ciclo de mantenimiento, por ejemplo sustituyendo periódicamente las piezas consumibles como los retenes de aceite.

También existe la posibilidad de un apriete unilateral en caso de fugas en la superficie de la brida. La cavitación de la bomba provoca ruidos anormales. Si se produce cavitación, debe medirse la presión de aspiración de la bomba y reducirse al máximo las pérdidas y la resistencia en el lado de la tubería de aspiración.

El lavado puede producirse si el líquido está cerca de la presión de vapor de saturación del líquido en función de la temperatura ambiente. Si la sección del cojinete está dañada, debe sustituirse el cojinete. Como pieza consumible, es importante mantenerla, sustituyéndola periódicamente.

¿Qué es un Robot Paralelo?

Los robots de eslabones paralelos son robots industriales que utilizan brazos conectados en paralelo para realizar movimientos de alta velocidad y precisión hacia un único punto.

Los brazos están formados por piezas llamadas eslabones y articulaciones, y los productos de tres brazos son la norma. Los robots de eslabones paralelos son fáciles de mantener gracias a su sencilla configuración. El mecanismo concentra varias salidas de motor en un único punto en el extremo del brazo, lo que permite movimientos de gran potencia y precisión.

Se utilizan para operaciones de recogida en equipos automatizados. Los tubos de carbono / CFRP también se utilizan para los brazos de los robots de eslabones paralelos.

Aplicaciones de los Robots Paralelos

Los robots paralelos son máquinas muy utilizadas en la industria. Los siguientes son algunos ejemplos de aplicaciones para robots paralelos

• Apilado y ordenación de palés de alimentos
• Etiquetado de cosméticos, etc.
• Recogida de piezas ligeras de semiconductores, etc.

Debido a su alta velocidad y precisión de movimientos, se utilizan para tareas relativamente ligeras, como clasificar y recoger piezas de trabajo, incluso desplazarlas. Los robots industriales distintos de los SCARA suelen ser caros de instalar debido a su alto rendimiento y a menudo requieren complejas tareas de mantenimiento.

Además, como suelen requerir tareas de enseñanza especializadas, hay que tener en cuenta una gran carga de costes. En cambio, los robots paralelo tienen una estructura simplificada en comparación con los robots industriales distintos de los SCARA.

La ventaja es, por tanto, que son baratos de instalar y fáciles de mantener y gestionar.

Principio de los Robots Paralelos

Los robots de eslabones paralelos están construidos principalmente por motores, cojinetes y brazos de eslabones. Normalmente, tres brazos de enlace están conectados en paralelo y cada brazo de enlace tiene su propio motor.

La base del cuerpo está fijada al techo y el extremo del brazo está suspendido por el brazo de enlace. La principal característica de los robots paralelos es que tienen un mecanismo de enlace paralelo. Un enlace paralelo es un mecanismo por el que varias salidas de motor se concentran en un único punto en el extremo del brazo. Los robots articulados suelen requerir que cada articulación se mueva a su vez para mover el extremo del brazo robótico. Se trata del mecanismo de articulación en serie.

En cambio, en un mecanismo de enlace paralelo, varias articulaciones están conectadas al mismo destino final de salida, de modo que cada una de ellas se mueve en paralelo para mover el destino final de salida. Esto se denomina mecanismo de enlace paralelo y permite a los robots funcionar a mayor velocidad que los que funcionan con un mecanismo de enlace en serie. Los mecanismos de enlace paralelo constan de brazos, motores y cojinetes. Como resultado, la estructura es sencilla y puede introducirse a bajo coste.

Los robots de eslabones paralelos que venden varios fabricantes son también más baratos que otros robots articulados. Como su introducción es barata, son fáciles de conseguir para los responsables del centro de fabricación. Si aprovechan su funcionamiento a alta velocidad, pueden automatizar tareas como el pick and place. Si se introducen varias unidades en las situaciones adecuadas, cabe esperar que se puedan automatizar múltiples procesos en una fábrica.

Más Información Sobre los Robots Paralelos

Diferencias con los Robots SCARA

Los robots SCARA son robots industriales articulados horizontalmente con tres ejes de rotación para el movimiento horizontal y un eje para el movimiento vertical. Los robots de enlace paralelo y los robots SCARA se aplican de forma similar en tareas en las que las piezas de trabajo se transportan en cintas transportadoras. La diferencia entre estos dos es su funcionamiento horizontal y su alta velocidad.

Los robots SCARA, también conocidos como robots articulados horizontales, son robots con un mecanismo de enlace en serie. Son robots con ventaja en los movimientos horizontales respecto al suelo y pueden realizar tareas como el apriete horizontal de tornillos o la succión de piezas.

Los robots paralelos, en cambio, son básicamente buenos en tareas verticales respecto al suelo. Esto significa que es difícil llevar a cabo tareas como el apriete de tornillos, que pueden realizar los robots SCARA. Sin embargo, los robots paralelos pueden trabajar más rápido que los robots SCARA. Por lo tanto, son más eficaces que éstos cuando se trata de trabajos verticales.

¿Qué son las Cortinas Ópticas de Seguridad?

Las cortinas ópticas de seguridad son sensores de luz que vigilan la intrusión de personas en los equipos.

Se utilizan principalmente como medida de seguridad para los trabajadores y se instalan en las entradas de los equipos y en zonas peligrosas. Debido a su naturaleza crítica para la seguridad, muchos productos se diseñan y evalúan de acuerdo con la norma internacional IEC 61496-1/2 de seguridad general para sensores y son certificados como equipos de seguridad por organismos de certificación externos.

Aplicaciones de las Cortinas Ópticas de Seguridad

Las cortinas ópticas de seguridad son un tipo de dispositivo utilizado principalmente en la industria. A continuación se indican algunos ejemplos de uso de las cortinas ópticas de seguridad

• Alrededor de Aerturas En Prensas
• Alrededor de Equipos de Inversión de Productos
• Alrededor de Aberturas En Trituradoras Y Clasificadoras
• Seguridad En Museos, Cajas Fuertes, etc.

Suelen utilizarse para detectar la intrusión humana en las proximidades de grandes máquinas motrices. Evitan los accidentes causados por quedar atrapado o enredado en la maquinaria.

A la hora de evitar la intrusión en grandes máquinas motrices, es habitual cubrirlas con vallas o barandillas para hacerlas físicamente impenetrables. Sin embargo, resulta inconveniente cubrir por completo zonas a las que acceden personas con frecuencia o que requieren un mantenimiento regular. En estas zonas, se pueden instalar cortinas ópticas de seguridad para que los equipos se apaguen cuando entren personas.

Aparte de las aplicaciones industriales, las cortinas ópticas de seguridad se utilizan a veces en museos, donde las personas entran y salen con frecuencia del edificio y se requiere seguridad por la noche.

Principios de las Cortinas Ópticas de Seguridad

Las cortinas ópticas de seguridad constan de un sensor de luz, una caja y cables conductores.

1. Sensor de Luz

Los sensores de luz suelen estar formados por un par de unidades emisoras y receptoras de luz. El mecanismo es similar al de los sensores fotoeléctricos y láser, en los que la unidad receptora de luz detecta un objeto bloqueando la luz proyectada y transmite una señal. Los ejes ópticos deben estar alineados para que se reciban múltiples haces de luz paralelos proyectados.

La fuente de luz de los proyectores está especificada para utilizar una gama de longitudes de onda de 400 nm a 1.500 nm. Se utilizan principalmente LED con una longitud de onda de unos 900 nm, que emiten radiación infrarroja.

Las cortinas ópticas de seguridad son dispositivos críticos para la seguridad, por lo que aunque falle el sensor, el sistema funcionará para apagar el equipo si detecta una anomalía. La señal sanitaria se mezcla con el sensor de luz y si no se recibe dentro del tiempo de respuesta, se envía una señal de fallo como fallo del circuito.

2. Envolvente

La carcasa es el revestimiento exterior que protege el sensor óptico y las placas de circuitos internas. Generalmente, se utiliza resina sintética dura o metal. Puede estar pintada con un patrón de rayas de tigre para indicar que se trata de un producto de seguridad.

3. Cables Conductores

Los cables conductores son componentes utilizados para conectar sensores a equipos de control externos. Generalmente, se utilizan cables de transferencia multiconductores. Suelen ser cables conectores.

Cómo Seleccionar una Cortina Óptica de Seguridad

Los criterios de selección de las cortinas ópticas de seguridad incluyen la altura de detección, el paso del eje óptico y la distancia de detección.

1. Altura de Detección

La altura de detección es la anchura de la cortina óptica de seguridad desde la que se emite el haz luminoso. Se selecciona en función del tamaño de la abertura.

Cuanto mayor sea la altura de detección, más amplia será la zona a detectar, pero también es más cara y el equipo es mayor, por lo que resulta antieconómica. Por lo general, el diseño debe minimizar el tamaño de la abertura y reducir el tamaño de la cortina óptica de seguridad.

2. Paso del Eje Óptico

El paso del eje óptico es la distancia a la que se emite el eje óptico. También denominado objeto mínimo detectable, cuanto más corto sea este valor, más probabilidades habrá de detectar incluso pequeñas intrusiones de material. Sin embargo, cuanto más corto es el paso del eje óptico, más caro resulta.

Si desea detectar también intrusiones en las manos, seleccione una anchura de 10 mm a 20 mm. Si desea detectar también intrusiones en las manos, seleccione una anchura de 20 mm a 40 mm. Si desea detectar la intrusión del brazo o del cuerpo humano, seleccione una anchura de 40 mm o más.

3. Distancia de Detección

La distancia de detección es la distancia de instalación entre el proyector y el receptor. Se selecciona en función del tamaño de la abertura. Generalmente, cuanto mayor es la distancia de detección, más caro suele ser el producto.

Existen productos con distancias de detección cortas, inferiores a 5 m. También hay productos capaces de detectar hasta 50 m o más. En general, cuanto más corto es el paso de detección, más corta suele ser la distancia de detección.

Más Información sobre las Cortinas Ópticas de Seguridad

Funciones de las Cortinas Ópticas de Seguridad

Las cortinas ópticas de seguridad garantizan la seguridad, pero existen funciones de muting y blanking que pueden desactivarlas parcialmente. Sin embargo, hay que tener cuidado al utilizar estas funciones, ya que un uso incorrecto puede provocar accidentes mortales.

La función de muting desactiva temporalmente la cortina óptica de seguridad. Se realiza sobre una parte de la zona de detección. Por ejemplo, si un producto o componente se está fabricando y atraviesa la cortina de seguridad, sólo se desactiva la parte de la cortina de seguridad que la atraviesa.

Una función de blanking es una función que desactiva parte de la cortina óptica de seguridad en cualquier momento. Se utiliza en equipos en los que el eje óptico está constantemente bloqueado por un objeto fijo, por ejemplo, un banco de trabajo.

¿Qué es un Controlador de Seguridad?

Un controlador de seguridad es un dispositivo que determina si el funcionamiento de una máquina es seguro y la controla a partir de las señales recibidas de los dispositivos de entrada de seguridad.

Su función es impedir que la máquina se ponga en marcha o detenerla por la fuerza en caso de peligro. Los componentes electrónicos y el software se basan en normas de seguridad funcional y se ha demostrado la seguridad del producto.

Usos de los Controladores de Seguridad

Los controladores de seguridad supervisan los dispositivos de entrada, los dispositivos de salida y el propio controlador de seguridad para detectar posibles fallos.

Reciben señales de los dispositivos de entrada mientras la máquina está en marcha. Algunos ejemplos de dispositivos de entrada son los pulsadores de parada de emergencia y las cortinas fotoeléctricas. El dispositivo de entrada emite una señal binaria de encendido/apagado y, en función del estado de esta señal, emite una señal de control de parada forzada al dispositivo de salida o supervisa el estado de los dispositivos de entrada y salida.

Si se produce una avería en la máquina, el autodiagnóstico detecta la avería y corta la alimentación de la máquina deteniendo la salida. En caso de anomalía, el equipo de salida puede detenerse de forma segura aunque el operario se encuentre en una situación insegura.

Principios de los Controladores de Seguridad

Los dispositivos cableados han sido la norma desde el punto de vista de la seguridad, pero ahora que es posible configurar circuitos de seguridad, se puede garantizar que los dispositivos electrónicos tienen la misma calidad que los dispositivos cableados.

La estructura interna del controlador de seguridad está diseñada y fabricada según los principios de la seguridad funcional. La CPU realiza comprobaciones mutuas y retrospectivas de los circuitos de entrada y salida, y las CPU se diagnostican y supervisan mutuamente dentro del dispositivo. Mediante estas comprobaciones, la máquina sólo funciona cuando es normal.

Tipos de Controladores de Seguridad

Los controladores de seguridad pueden clasificarse según sean programables o no de la siguiente manera

1. Tipo Programable

También denominados controladores de seguridad programables, permiten crear programas de control de seguridad específicos para cada máquina. Por lo tanto, pueden adaptarse con flexibilidad cuando es necesario construir lógicas complejas.

2. Tipos No Programables

Generalmente se denominan relés de seguridad, y van desde los que tienen un par de entradas y salidas cada uno, hasta los que tienen múltiples entradas y salidas, lo que permite construir circuitos de control de seguridad sencillos.

Dependiendo del producto, los circuitos de control de seguridad pueden construirse fácilmente sin programación, permitiendo la desconexión total y parcial.

Más Información sobre los Controladores de Seguridad

1. Seguridad del Controlador 

Para demostrar que un controlador de seguridad es seguro, debe basarse en normas de seguridad funcional.

Las normas de seguridad funcional se basan en la idea de que las cosas se averiarán y las personas siempre fallarán. Las medidas que reducen el riesgo aceptable se determinan en función de la magnitud de los daños causados por un fallo o error.

El nivel de contramedidas en función de la escala de daños se denomina Nivel de Integridad de la Seguridad. Los niveles de integridad de la seguridad se dividen en cuatro niveles: el nivel de integridad de la seguridad 4 requiere el nivel más alto de contramedidas y el nivel de integridad de la seguridad 1 requiere el nivel más bajo de contramedidas.

Basado en normas de seguridad funcional” se define como la determinación del nivel de contramedidas en función de la gravedad del daño y la utilización de registros como las bases de diseño y los procesos de fabricación para explicar a terceros que las contramedidas se reflejan correctamente.

2. El Programa Utilizado en el Controlador de Seguridad

Existen cuatro tipos de programas de controlador de seguridad: diagrama de escalera, diagrama de flujo, diagrama de escalera por pasos y SFC (Sequential Function Chart). Se denomina diagrama de escalera o programa de escalera porque su formato de descripción se asemeja a una escalera.

Un relé es un componente electrónico que se conecta y desconecta mediante una señal eléctrica externa. En una secuencia de relés, un relé de salida se conecta o desconecta cuando se cumple una condición del temporizador o del contador, dependiendo del estado del relé de entrada, que está controlado por una entrada externa como un sensor, y del relé de salida, que controla una salida externa como un motor.

La desventaja de la programación en escalera es que es difícil cambiar el sistema, ya que los distintos fabricantes de controladores de seguridad tienen software de programación diferente.

3. Funciones Requeridas del Controlador de Seguridad

Como mínimo, el controlador de seguridad debe cumplir las normas de seguridad funcional, pero además se requieren los siguientes puntos

Investigar La Causa de Una Parada Forzosa de La Máquina
En algunos casos, un dispositivo de entrada o el controlador de seguridad pueden considerar que una máquina es peligrosa y forzar su parada, aunque la máquina no se encuentre realmente en un estado peligroso. El controlador de seguridad debe ser capaz de investigar la causa de la situación durante un breve periodo de tiempo, por ejemplo, si la máquina era realmente peligrosa o si se debía a un fallo de funcionamiento.

Facilidad de Manejo
Cuando se adquiere un controlador de seguridad, es necesario realizar el cableado y la implementación del programa. Si se dedica un gran número de horas-hombre a estas tareas al poner en marcha o reconfigurar una línea de producción, se reducirá la eficacia de la producción.

¿Qué es un Equipo de Pulverización Catódica?

Los equipos de pulverización catódica se utilizan para pulverizar uniformemente películas muy finas sobre la superficie de un objeto.

El sputtering es un método de deposición física en fase vapor (PVD), como la evaporación en vacío y el metalizado iónico. Se utiliza principalmente en diversos campos, como la deposición de semiconductores y cristales líquidos. También se utiliza para limpiar la superficie de objetos.

Aplicaciones de los Equipos de Pulverización Catódica

Los equipos de pulverización catódica se utilizan para producir películas finas para semiconductores, cristales líquidos y pantallas de plasma. En comparación con otros sistemas de evaporación PVD, los equipos de sputtering se caracterizan por una amplia gama de aplicaciones, ya que son capaces de depositar metales y aleaciones con altos puntos de fusión.

Recientemente, se han depositado metales en la superficie de plástico, vidrio y películas para hacerlos conductores y utilizarlos como electrodos transparentes y cableado para paneles táctiles, lo que amplía aún más la gama de aplicaciones de los equipos de pulverización catódica.

Otros productos del mercado son los dispositivos médicos y artículos diversos recubiertos con dióxido de titanio fotocatalítico para conferirles propiedades antibacterianas. También se utiliza en aplicaciones analíticas como la preparación de muestras para microscopía electrónica de barrido (SEM).

Estructura de los Equipos de Pulverización Catódica

Los equipos de pulverización catódica se componen principalmente de:

• Cámara de Vacío
• Mesa de Muestras
• Blanco Para Sputtering
• Sistema de Escape (por Ejemplo, Bomba Rotativa)
• Sistema de Nuministro de Gas
• Fuente de Alimentación (por ejemplo, fuente de alimentación de alta frecuencia y alto voltaje)

La cámara de vacío contiene una mesa de muestras para sostener el sustrato y un blanco de equipos de pulverización catódica para suministrar el material de sputtering, y la bomba de vacío y el sistema de suministro de gas están conectados a la cámara.

Principios de los Equipos de Pulverización Catódica

Los principios de los equipos de pulverización catódica es que se aplica un alto voltaje bajo vacío para repeler los átomos del material de la película y formar una película sobre la superficie del objeto. En primer lugar, la cámara se despresuriza lo suficiente mediante una bomba y, a continuación, se introducen en el equipo gases inertes, como el argón, a una presión constante.

Cuando se aplica un alto voltaje negativo al objetivo, que es el material para la película fina, y se genera una descarga luminosa, el argón llenado previamente se convierte en plasma y choca con el objetivo en el cátodo, provocando la expulsión de los átomos y moléculas del objetivo. Los átomos del blanco se depositan entonces sobre la superficie del objeto al que se aplica la tensión positiva, produciendo una película fina.

Tipos de Equipos de Pulverización Catódica

Existen varios tipos de sistemas de pulverización catódica:

1. Método DC

Este método aplica una tensión continua entre los electrodos. Presenta varias ventajas, como una estructura sencilla, pero tiene desventajas como la posibilidad de que la muestra resulte dañada por el plasma a alta temperatura y, si el blanco de sputtering es un aislante, la formación de la película no puede llevarse a cabo correctamente.

2. Método RF

Este método aplica un voltaje de CA de alta frecuencia entre electrodos y puede formar películas sobre materiales como cerámica, sílice y otros óxidos, óxidos metálicos y nitruros, que no pueden formarse por el método de CC.

3. Método del Magnetrón

Este método utiliza un imán para crear un campo magnético en el lado del blanco para mantener el plasma cerca del blanco. Esto no sólo reduce el daño a la muestra causado por el plasma, sino que también aumenta la velocidad de generación de plasma, lo que resulta en una formación de película más rápida. Existen varios métodos de suministro de energía, incluyendo DC, AC y AC de alta frecuencia. Por otro lado, el blanco se reduce de forma desigual y la eficiencia de utilización tiende a ser baja.

4. Método de Haz de Iones

Este método produce iones en un lugar separado del blanco o de la muestra y los acelera hacia el blanco. Como este método no descarga iones en la cámara, no sólo minimiza el impacto sobre la muestra, sino que también elimina la necesidad de tener en cuenta la adhesión de impurezas y la conductividad del blanco.

Además de los anteriores, existen otros tipos de equipos de pulverización catódica, como los ciclotrones de electrones (ECR), que deben seleccionarse adecuadamente en función de la aplicación y el presupuesto.

Más Información sobre los Equipos de Pulverización Catódica

Características de los Equipos de Pulverización Catódica

La deposición de películas mediante los equipos de pulverización catódica puede lograr un espesor uniforme de la película y, al utilizar propiedades eléctricas, puede aumentar la resistencia de la película. Se pueden producir películas de metales de alto punto de fusión y materiales de aleación, que son difíciles de producir utilizando otros métodos de PVD. Otro método consiste en llenar la película con oxígeno en lugar de gases inertes como el argón para depositar películas de óxido.

Por otro lado, existen desventajas como el mayor tiempo de deposición en comparación con otros métodos de PVD y el riesgo de dañar el blanco de sputtering por el plasma generado.

¿Qué es un Robot SCARA?

Los robots SCARA son robots industriales articulados horizontalmente con tres ejes de rotación para el movimiento horizontal y un eje para el movimiento vertical.

Estos robots se conocen comúnmente como “robots SCARA”, acrónimo de “Selective Compliance Assembly Robot Arm” (brazo robótico de ensamblaje de cumplimiento selectivo).

Los robots SCARA tienen las siguientes características

• Movimientos Horizontales Rápidos
• Coste Relativamente Bajo
• Alta Rigidez Mecánica En Sentido Vertical (Porque Los Tres Ejes de Rotación Están Dispuestos Verticalmente)

Gracias a estas características, los robots SCARA se utilizan para tareas de montaje como insertar y colocar piezas y apretar tornillos, contribuyendo a la automatización de los centros de producción.

Aplicaciones de los Robots SCARA

Los robots SCARA se utilizan a menudo en líneas de producción de productos alimenticios y sustratos electrónicos. Además de estas aplicaciones, existe una gran variedad de otros usos, como trabajos de pick & place para componentes y otras piezas, montaje en prensa, trabajos de dispensación, trabajos de ensamblaje, etc.

1. Usos en Líneas de Producción Alimentaria

• Llenado de bandejas de plástico con alimentos (por ejemplo, dulces envueltos individualmente) que han bajado por una cinta transportadora.
• Embalaje de alimentos envasados en retorta en cajas de envío.

2. Uso en Líneas de Producción de Placas de Circuitos Electrónicos

• Recogida y colocación de componentes en bandejas después de que el alimentador de piezas los haya dispuesto a granel.
• Colocación de componentes electrónicos (por ejemplo, conectores) en bandejas sobre placas electrónicas.
• Colocación de placas electrónicas ensambladas en máquinas de inspección y preparación de las placas para el siguiente proceso tras la inspección.

3 Otros Usos

• Apriete de tornillos: apriete de tornillos en varios lugares utilizando un destornillador eléctrico en el extremo del robot.
• Desembalaje de cartón: trabajo para cortar cinta y vaciar cartón.
• Colocación de etiquetas: colocación de una mano dedicada a la colocación de etiquetas en la punta del robot.

Principios de los Robots SCARA

Los robots SCARA constan básicamente de cuatro ejes de movimiento: tres ejes de movimiento de rotación y un eje de movimiento vertical; los tres ejes se utilizan para mover la punta del brazo horizontalmente. Debido a esta configuración, los robots SCARA pueden describirse como robots especializados en movimientos horizontales.

Los tres ejes de rotación se utilizan para desplazar la punta del robot horizontalmente, moviéndola a gran velocidad directamente por encima de la pieza de trabajo y, a continuación, los ejes verticales se utilizan para aproximar la punta del robot directamente por encima de la pieza de trabajo. A continuación, realiza tareas como la sujeción de la pieza de trabajo.

En función de la tarea, la punta del brazo del robot SCARA puede equiparse con las siguientes herramientas

• Ventosas Neumáticas
• Pinzas Neumáticas
• Pinzas Eléctricas
• Dispositivos de Apriete de Tornillos
• Dispensadores

El manejo de los robots SCARA requiere un aprendizaje. Hasta ahora, se solía utilizar una herramienta específica denominada “teaching pendant”. En los últimos años, ha aumentado el número de robots SCARA que hacen hincapié en la facilidad de uso, como los modelos que pueden enseñarse en un PC y los modelos que pueden enseñarse fácilmente incluso a principiantes, lo que se conoce como enseñanza directa.

Más Información Sobre los Robots SCARA

1. Robots SCARA de Alta Velocidad

Algunos robots SCARA están diseñados para funcionar a alta velocidad. Cuando el robot funciona a alta velocidad, contribuye a aumentar la productividad de toda la línea.

Cuanto más rápido complete un robot SCARA una tarea, más rápido podrá pasar la pieza a un proceso posterior. Como resultado, se reduce el tiempo de producción de un solo producto. Por eso, los robots SCARA de mayor velocidad aumentan la productividad de toda la línea.

Para realizar robots SCARA que puedan funcionar a altas velocidades, se pueden utilizar las siguientes medidas

• Aumentar la potencia del motor
• Reducir el peso del brazo
• Aumentar la rigidez de las articulaciones
• Controlar el robot para suprimir las vibraciones

2. Robots SCARA con Utilizan Cámaras

El rendimiento del propio robot puede aumentarse transmitiendo información de la cámara al robot SCARA. Consideremos el caso de un robot SCARA que aprieta tornillos en una pieza de trabajo. Las piezas de trabajo tienen intersecciones individuales y, estrictamente hablando, cada una tiene un tamaño ligeramente diferente.

Por lo tanto, aunque el robot SCARA que sujeta el tornillo se mueva a la posición de aprendizaje, puede producirse una situación en la que el orificio roscado de la pieza de trabajo no coincida con la posición de la punta del tornillo en el extremo del robot SCARA. En tales situaciones, el apriete del tornillo suele fallar.

En este caso, se utiliza una cámara para fotografiar los orificios del tornillo y se calcula la cantidad de desviación de la posición de referencia. La cantidad de desviación se transmite entonces al robot SCARA, que corrige la posición desplazándola al punto de aprendizaje original.

De este modo, el robot SCARA puede realizar la operación de apriete sin importar dónde se encuentre el orificio del tornillo dentro del rango de imagen de la cámara. Este mecanismo se conoce como “compensación de la posición de la imagen” y se utiliza ampliamente en la automatización de fábricas.

¿Qué es un Espectrómetro?

Un espectrómetro es un dispositivo que separa los componentes de la luz para medir sólo la intensidad de la luz de la longitud de onda que se desea medir a partir de una mezcla de luz sintética de varias longitudes de onda.

Recientemente, muchos espectrómetros han integrado un detector de la luz separada, y el proceso completo, desde la separación de la luz hasta el mecanismo de detección, a veces se denomina colectivamente espectrómetro.

Usos de los Espectrómetros

Los espectrómetros se utilizan en todas las industrias y situaciones de investigación porque, en principio, pueden espectroscopiar fuentes de luz en varias bandas de longitud de onda (fuentes), ya sean reflejadas o transmitidas, y desde ondas de radio hasta radiaciones, así como luz visible.

En química analítica, se utilizan para medir la intensidad de la luz solar y la emisión de plasma, y también para evaluar propiedades ópticas como la reflectancia de los materiales.

También suelen incorporarse, sin saberlo, a las líneas de control de calidad que detectan la luz reflejada u otras longitudes de onda arbitrarias en las líneas de inspección de productos mediante fuentes de luz como el láser.

Principios de los Espectrómetros

Generalmente, para espectroscopiar una fuente luminosa, primero hay que dar forma a la luz.

Tras ajustar la resolución de la luz haciendo pasar la fuente luminosa a través de una abertura denominada rendija, la fuente luminosa se colima mediante un colimador formado por lentes y espejos.

La espectroscopia se consigue pasando esta luz colimada a un espectrógrafo. Existen dos tipos de espectrómetro: el de rejilla de difracción, que utiliza el fenómeno de difracción de la luz, y el de prisma, que utiliza el fenómeno de refracción de la luz.

En el tipo de rejilla de difracción, la espectroscopia se lleva a cabo utilizando la reflexión de la luz por rejillas de difracción grabadas a intervalos regulares en la superficie del monocromador, de modo que la longitud de onda y la resolución de la luz que puede detectarse pueden variar cambiando el patrón de difracción.

El principio del monocromador de tipo rejilla de difracción se explica aquí mediante un diagrama.

Las rejillas de difracción pueden ser del tipo de transmisión o de reflexión. Cuando la luz colimada de una fuente de luz (luz blanca) que contiene luz de varias longitudes de onda incide en una rejilla de difracción, se forman múltiples rejillas, es decir, partes estructurales similares a rejillas (G1, G2 ). La difracción de la luz reflejada en una dirección angular amplia se produce en las posiciones respectivas de las múltiples rejillas, es decir, las partes estructurales en forma de rejilla (G1, G2 ). Aquí se produce la interferencia de la luz y se emite luz monocromática en la dirección del ángulo (θ) en el que la diferencia de camino óptico (dsinθ) de la luz reflejada procedente de cada rejilla satisface una condición predeterminada (múltiplo entero de la longitud de onda λ), en la que sólo se realza una longitud de onda λ específica.

De este modo, la rejilla de difracción dispersa (separa en forma de arco iris) diferentes longitudes de onda en distintos ángulos.

Además, utilizando una rendija sólo se puede extraer luz monocromática de una longitud de onda específica de la luz reflejada dispersada. Este es el principio de un monocromador de tipo rejilla. Girando la rejilla, se puede variar la longitud de onda de la luz que se desea extraer.

Cómo Elegir un Espectrómetro

Cuando se utiliza un espectrómetro integrado en un detector, es necesario seleccionar uno adecuado para la longitud de onda de la fuente de luz medida.

Por ejemplo, si la fuente de luz se encuentra en el rango del ultravioleta al infrarrojo cercano, un CCD está bien, pero si desea detectar fuentes de luz de longitud de onda más larga, necesita un detector de tipo InGaAs.

Como se menciona en el principio de medición, la longitud de onda que se puede detectar viene determinada por el patrón de difracción de un monocromador de tipo rejilla de difracción, por lo que es necesario seleccionar uno adecuado para la longitud de onda de interés.

Los monocromadores de tipo prisma tienen una resolución determinada por la naturaleza del prisma, pero tienen la ventaja de que no hay pérdida de intensidad luminosa.

Cómo Utilizar un Espectrómetro

El procedimiento general para utilizar un instrumento de análisis con espectrómetro es el siguiente.

1. Decidir la sustancia que se va a medir y el intervalo de longitudes de onda que se va a medir.
2. Seleccione el espectrómetro correspondiente a la longitud de onda que desea medir.
3. Iluminar la sustancia y espectralizar la longitud de onda deseada.
4. Introduzca la luz deseada en el sensor para detectar la señal.
5. La señal obtenida se convierte en un espectro.

Si se trata de un objeto caro utilizado en un laboratorio, un espectrómetro llamado interferómetro de Michelson detecta automáticamente la longitud de onda de una luz específica. Las máquinas más pequeñas y portátiles también pueden detectar la longitud de onda de interés haciendo pasar la luz transmitida o reflejada por el material a través de un espectrómetro intercambiable.

Las longitudes de onda obtenidas entran en el sensor (detector) y se detectan como una señal para cada longitud de onda. Esta señal se convierte en una forma de onda denominada espectro, que puede analizarse a continuación para analizar el estado de la sustancia.

Ejemplos de Experimentos con Espectrómetros

Existen varios ejemplos de experimentos con espectrómetros, en función de la longitud de onda que se desee medir.

Por ejemplo, a continuación se presentan ejemplos de experimentos en cada rango de longitudes de onda, empezando por el lado de las longitudes de onda cortas.

1. Los espectrómetros de rayos X identifican la composición de una superficie haciendo brillar rayos X sobre la superficie de un material y haciendo pasar la luz reflejada a través del espectrómetro.
2. Los espectrómetros de UV/visible identifican la composición del objeto y las cantidades que contiene haciendo pasar luz a través del material.
3. Los espectrómetros de infrarrojos revelan la estructura de una sustancia haciendo brillar la luz sobre los enlaces entre moléculas.

Así pues, la información obtenida depende de la gama de longitudes de onda del espectrómetro.

Espectros Obtenibles con Espectrómetros

El propósito de utilizar un espectroscopio es adquirir información de una sustancia desconocida o conocida y analizarla para identificar el estado de la sustancia. El espectro final obtenido del espectrómetro, denominado espectro, es el diagrama de ondas utilizado para este análisis.

Algunos ejemplos de espectros obtenidos con un espectrómetro son Definiendo primero la información que se desea conocer, es importante seleccionar el espectrómetro adecuado y adquirir el espectro.

1. Los espectrómetros de rayos X identifican los átomos a partir de los picos de los rayos X característicos que se miden.
2. Los espectrómetros de UV/visible detectan la diferencia de energía entre los electrones excitados cuando la luz se transmite a través de la muestra en forma de espectro.
3. Los espectrómetros de infrarrojos detectan la energía vibratoria entre los enlaces que unen los átomos en forma de espectro.

¿Qué es un Comprobador de Impacto?

Un comprobador de impacto es una máquina de prueba para realizar pruebas de impacto.

En las pruebas de impacto, confirmamos que los productos que utilizamos tienen la resistencia suficiente al ser sometidos a un impacto, y si se rompen, comprobamos cómo se rompen. Algunos de los productos que usamos todos los días incluyen partes que se usan mientras reciben cargas de impacto y productos que están sujetos a impactos debido a factores accidentales. Para mantener la seguridad de los productos, es esencial en el desarrollo de productos evaluar la durabilidad frente a las cargas de impacto y cómo se rompen.

Hay dos categorías principales de pruebas de impacto. Esta es una prueba para verificar la resistencia al impacto como una característica del material en sí y la película de recubrimiento mediante la creación de una pieza de prueba especial, y una prueba para verificar la resistencia al impacto del producto en sí y cómo se rompe cuando recibe un impacto.

La mayoría de las pruebas estandarizadas por JIS, etc. se clasifican en las primeras. En estas pruebas, se miden la cantidad de deformación, expansión, contracción, planitud, grietas superficiales, etc., cuando se aplica impacto a la muestra.

Aplicación del Comprobador de Impacto

Los probadores de impacto se utilizan para evaluar productos, piezas utilizadas en productos y materiales para determinar si tienen o no una resistencia al impacto específica. Los probadores de impacto se utilizan para comprobar la resistencia al impacto de materiales metálicos y resinas, y la resistencia de productos industriales frente a cargas de impacto.

Los teléfonos inteligentes, que son indispensables en nuestras vidas, no suelen estar sujetos a cargas de choque. Sin embargo, puede suceder que lo deje caer accidentalmente. Para confirmar que el producto no se romperá incluso en una caída tan accidental y saber cómo se romperá, se realizan pruebas de impacto con un probador de choque.

Principio del Comprobador de Impacto

Existen varios métodos de prueba para la prueba de impacto, y cada uno tiene su propia máquina de prueba. El principio común de las máquinas de prueba de impacto es que las muestras de prueba y los métodos de prueba se especifican para garantizar la repetibilidad de la prueba.

El comprobador de impacto aplica una carga de impacto al objeto de prueba, y es importante aplicar las mismas condiciones durante las pruebas repetidas. Al realizar una prueba de impacto, el objeto de prueba puede sufrir una gran deformación plástica o grietas, pero incluso una ligera diferencia en la carga de impacto puede cambiar mucho los resultados.

La variabilidad en el propio objeto de prueba también puede desempeñar un papel. Por lo tanto, el método de prueba se define desde el punto de vista de si la misma carga de impacto se puede aplicar repetidamente y si la prueba se puede realizar con alta reproducibilidad.

Información Adicional para los Comprobadores de Impacto

Tipo de Ensayo de Impacto

Las siguientes tres son pruebas de impacto típicas:

1. Probador de Impacto Izod
La prueba de impacto Izod es un método en el que se fija un lado del material y se impacta el otro lado para medir el valor del impacto. Un lado de la muestra con muescas se fija y se golpea con un martillo de péndulo.

La evaluación se realiza en el ángulo en el que el martillo golpea la muestra y se eleva por inercia. Este método de prueba se utiliza principalmente para evaluar la dureza y la tenacidad de los materiales.

2. Probador de Impacto Charpy
La prueba de impacto charpy es una prueba que evalúa la fragilidad de los materiales. La vulnerabilidad es fragilidad. Se fijan ambos extremos de una pieza de muestra con una muesca en el centro y se aplica un impacto en el centro con la fuerza de fijación, y la cantidad de deformación de la pieza de muestra en ese momento y el tamaño del valor del impacto en ese momento de rotura se miden para su evaluación.

En el momento de la rotura, la energía potencial del martillo que salta por el impacto se utiliza para calcular la energía absorbida por la probeta al romperse.

3. Probador de Impacto de Alta Aceleración
Un probador de impacto de alta aceleración es un probador que fija el producto a medir en una mesa de impacto, genera una onda de aceleración de impacto en la mesa y mide el grado en que el producto está dañado por el impacto. Se utiliza en dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes y computadoras portátiles.

Otras pruebas incluyen plásticos: prueba de resistencia al impacto a la tracción, prueba de impacto de caída de Dupont y prueba de impacto de dardo.

¿Qué son los Condensadores Cerámicos Monolíticos?

Los condensadores cerámicos multicapa, también llamados MLCC (condensadores cerámicos multicapa), son condensadores de tipo componente de chip que tienen electrodos internos y capas dieléctricas apiladas en varias capas. Se espera una mayor evolución en la industria de los capacitores, donde la miniaturización y el aumento de la capacidad están progresando.

El titanato de bario y el óxido de titanio se utilizan principalmente como dieléctricos, y los electrodos internos y los dieléctricos se forman en múltiples capas. Al aumentar el número de capas, es posible aumentar la capacitancia, lo que lleva a la miniaturización de los MLCC.

Los tamaños principales de MLCC en estos días son 0603 (0,6×0,3 mm) y 0402 (0,4×0,2 mm). Ya hemos logrado el tamaño 0201 de próxima generación con algunos valores de capacitancia, pero debido a la dificultad de manejo, aún no se ha generalizado en el mercado.

Hay dos tipos de condensadores cerámicos multicapa: tipo chip y tipo radial. Comparado con otros condensadores, tiene baja impedancia de alta frecuencia, baja ESR (resistencia en serie equivalente) y buenas características de alta frecuencia.

Tipos de Condensadores Cerámicos Multicapa

Se han comercializado capacitores cerámicos multicapa con diversas características, pero dependiendo de la aplicación, es necesario determinar el tipo a adoptar considerando el tamaño, tensión soportada, características de temperatura, etc. Los capacitores cerámicos multicapa se clasifican ampliamente en dos tipos, Clase 1 y Clase 2, según sus características.

1. Clase 1

La clase 1 también se denomina tipo con compensación de temperatura, pero su ESR es extremadamente pequeña y, dado que la capacitancia cambia poco y linealmente con la temperatura, se puede corregir con relativa facilidad.

Sin embargo, la capacitancia suele ser tan pequeña como 1 pF a 1 μF. Se utiliza principalmente para aplicaciones donde los cambios en la capacitancia no son deseables, como circuitos de oscilación y circuitos de tiempo constante.

2. Clase 2

La clase 2 también se denomina tipo ferroeléctrico y utiliza titanato de bario como materia prima principal y, aunque es pequeña, tiene una gran capacitancia de aproximadamente 100 μF. Sin embargo, hay muchas cosas a tener en cuenta al usarlo, como su gran ESR, grandes fluctuaciones de temperatura en la capacitancia y una caída en la capacitancia efectiva cuando se aplica una polarización de CC.

Por lo tanto, cuando se utiliza un condensador cerámico multicapa de clase 2, es fundamental diseñar el circuito en función de sus características. Se utiliza principalmente en circuitos que no se ven afectados por pequeños cambios en la capacitancia, como el suavizado de fuentes de alimentación y el desacoplamiento de capacitores.

Aplicaciones de Condensadores Cerámicos Multicapa

El rendimiento de los condensadores cerámicos multicapa se puede seleccionar según el número de capas, y la amplia gama de alineaciones permite una amplia gama de aplicaciones. Los condensadores cerámicos multicapa se utilizan en teléfonos móviles, televisores y equipos industriales para desacoplar, acoplar, suavizar circuitos, suavizar convertidores CC/CC, fuentes de alimentación de computadoras y supresión de ruido.

Para uso en vehículos, se seleccionan productos de larga duración y difíciles de romper. Muchos capacitores de tamaño pequeño y alta capacidad se utilizan para equipos industriales y, en los últimos años, han reemplazado a otros capacitores.

Los condensadores cerámicos multicapa convencionales actuales tienen un tamaño 1005 de 1,0 x 0,5 x 0,5 mm y un tamaño 0603 de 0,6 x 0,3 x 0,3 mm, que son bastante pequeños. Se cree que los condensadores ultrapequeños como el tamaño 0201 de la generación se volverán convencional.

Principio del Condensador Cerámico Multicapa

La capacitancia C de un capacitor es proporcional a la constante dieléctrica ε y al área del electrodo S, e inversamente proporcional a la distancia d entre los electrodos. Además, cuando los capacitores se conectan en paralelo, la capacitancia total es igual a la suma de las capacitancias de cada capacitor.

Por lo tanto, para aumentar la capacitancia del capacitor, es importante usar un dieléctrico con una constante dieléctrica alta, aumentar el área del electrodo y minimizar la distancia entre las placas de los electrodos. Los condensadores cerámicos multicapa tienen una estructura en la que las placas de electrodos muy delgadas se apilan en capas, y se pueden considerar como muchos condensadores con distancias de placas de electrodos cercanas conectadas en paralelo.

En otras palabras, el número de capas N es proporcional a la capacitancia C del capacitor. Por lo tanto, al aumentar la capacitancia con el número de capas N, es posible lograr tanto la miniaturización como una alta capacitancia en capacitores cerámicos multicapa.

El titanato de bario, que tiene una constante dieléctrica muy alta, se usa comúnmente como dieléctrico, pero se espera que su rendimiento alcance su punto máximo pronto. Por lo tanto, se espera el desarrollo de materiales con mejores constantes dieléctricas y menor fatiga.

Estructura del Condensador Cerámico Multicapa

El níquel se usa para los electrodos y el titanato de bario se usa principalmente para el dieléctrico. Una lámina dieléctrica se recubre con una pasta de níquel que sirve como electrodo interno, y las láminas se colocan en capas y se moldean bajo presión.

Después de eso, se corta en pedazos pequeños, se sinteriza a aproximadamente 1000°C y se une con electrodos externos para hacer un condensadores cerámicos monolíticos. Al conectar alternativamente los electrodos internos a los electrodos externos en los lados izquierdo y derecho, las capas están en el mismo estado que si estuvieran unidas en paralelo.

Desde que se fabricó en forma de lámina, se ha vuelto más eficiente y se han logrado más avances en la miniaturización y el adelgazamiento. El número de capas es tan alto como 1000 capas. Se clasifica en un sistema de baja constante dieléctrica que usa óxido de titanio como dieléctrico y un sistema de alta constante dieléctrica que usa titanato de bario.

También se clasifican en Clase 1 y Clase 2 según la tasa de cambio de capacitancia y el rango de temperatura. La clase 1 se utiliza para compensación de temperatura, baja capacitancia y circuitos de señal. La clase 2 tiene una constante dieléctrica alta y un coeficiente de temperatura grande, y se utiliza para circuitos de suavizado y desacoplamiento de fuentes de alimentación.

Otra Información sobre Condensadores Cerámicos Multicapa

1. Características de los Condensadores Cerámicos Multicapa

La capacitancia de los condensadores cerámicos multicapa varía con la temperatura. Por lo tanto, al seleccionar un condensadores cerámicos monolíticos, es necesario considerar no solo la capacidad y el voltaje nominal, sino también la temperatura en el entorno de uso.

Los condensadores cerámicos multicapa presentan una resistencia en serie equivalente (ESR) baja porque utilizan metales como el níquel y el cobre para sus electrodos. Los condensadores cerámicos multicapa también se caracterizan por su baja inductancia parásita (ESL) debido a su estructura, lo que los hace aptos para su uso en altas frecuencias.

En otras palabras, al aprovechar estas características de baja ESR y ESL, es posible formar circuitos resonantes con valores altos de Q y circuitos de adaptación de baja pérdida. es una de las partes indispensables en el campo de los productos de circuitos de alta frecuencia. .

Al cambiar el número de capas de placas de electrodos, es posible controlar libremente la capacidad de pequeña a grande. Por esta razón, una de las características de los capacitores cerámicos multicapa como productos es la extremadamente amplia gama de capacitancias disponibles en la línea.

2. Tecnología Básica para Aumentar la Capacidad

La capacitancia de un capacitor aumenta en proporción al área de las placas de electrodos internos. Para aumentar la capacitancia sin cambiar el tamaño del condensadores cerámicos monolíticos, es importante apilar tantas capas de electrodos como sea posible.

En términos generales, para lograr la miniaturización y una gran capacidad, es necesario apilar electrodos con un grosor del orden de submilimétricos, por lo que el adelgazamiento de las capas de electrodos es una tecnología esencial. Para hacer que las capas de electrodos sean más delgadas, es importante ajustar el óxido de bario, que es la materia prima del dieléctrico, y la tecnología de impresión para convertir los electrodos internos similares a pasta en láminas.

Las partículas finas llamadas granos, que se forman agregando aditivos al óxido de bario, imprimiéndolo en una hoja y luego sinterizándolo, juegan un papel en el dieléctrico. Cómo diseñar la microestructura del grano es importante para la función suficiente del dieléctrico diluido.

Además, la tecnología de serigrafía, como la que se usa para las serigrafías, se usa para imprimir en una capa delgada los electrodos internos sobre la pasta. Es posible formar una capa delgada uniforme de electrodos internos extruyendo la pasta de los microporos.

3. Porción de Condensadores Cerámicos Multicapa

Los condensadores cerámicos multicapa ahora se usan tanto en el mundo de los equipos electrónicos que se dice que son el pan de cada día de la industria. Por ejemplo, se utilizan alrededor de 200 a 300 condensadores cerámicos multicapa en un receptor de TV y alrededor de 1000 en un teléfono inteligente.

En el caso de los vehículos eléctricos, son más de 15.000 por vehículo. Las empresas japonesas tienen una gran participación en la producción de esta cerámica multicapa. Aunque son datos un poco antiguos, las cuatro principales empresas en términos de cuota de mercado en 2017 son las siguientes, y las tres empresas japonesas representan la mayor parte de la cuota de mercado mundial.

• Fabricación de Murata: 33,9 % (más del 40 % en 2020)
• Electromecánica Samsung: 18,1%
• Taiyo Yuden: 10,3%
• TDK: 8,4%

Los automóviles en particular requieren condensadores cerámicos multicapa de alto rendimiento, y Murata Manufacturing y TDK dominan actualmente el mercado global. Se espera que el uso de condensadores cerámicos multicapa aumente aún más después de 2021, cuando los teléfonos inteligentes de la generación 5G se generalicen, y se cree que seguirán siendo escasos por el momento.