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¿Qué es un Sensor Magnético?

Los sensores magnéticos son dispositivos utilizados para detectar el magnetismo en su entorno.

Se utilizan para detectar el magnetismo producido por imanes permanentes y electroimanes, así como el geomagnetismo. Los sensores magnéticos pueden detectar el vector (magnitud y dirección) del magnetismo.

Usos de los Sensores Magnéticos

En los últimos años, los sensores magnéticos han encontrado una amplia gama de aplicaciones en productos industriales y de consumo. Un ejemplo común son los teléfonos inteligentes, donde se utilizan para detectar la orientación y las direcciones en aplicaciones de cartografía y navegación.

Además, los sensores magnéticos son ampliamente utilizados en la industria y la investigación para inspeccionar y detectar sustancias que generan magnetismo. A continuación, se presentan algunos ejemplos de los objetivos de detección:

1. Detección geomagnética generada por la Tierra.
2. Detección magnética de minerales en formaciones rocosas.
3. Detección magnética biológica generada por músculos y cerebros.
4. Detección de tinta magnética para evitar la falsificación de billetes.
5. Detección magnética utilizada en ensayos no destructivos de estructuras.
6. Detección de flujo magnético producido por corrientes eléctricas.

Estos objetivos de detección pueden aplicarse en una variedad de productos, como brújulas, sensores de rotación y ángulo, sensores de flujo magnético para imágenes por resonancia magnética (IRM) que utilizan el flujo biomagnético y amperímetros sin contacto.

Principio de los Sensores Magnéticos

Los sensores magnéticos convierten la fuerza de Lorentz debida al flujo magnético en una señal eléctrica y detectan el vector magnético (magnitud y dirección).
Existen diferentes tipos de sensores magnéticos, que pueden clasificarse a grandes rasgos en sensores Hall que utilizan elementos Hall y sensores de elementos magnetorresistivos que utilizan elementos magnetorresistivos (MR).

Sensor Hall

Los sensores Hall utilizan el efecto Hall entre el elemento Hall y el flujo magnético perpendicular para detectar el vector magnético. El efecto Hall es un fenómeno por el que se genera una fuerza electromotriz a 90° con respecto al flujo magnético y una corriente cuando se genera una corriente en ángulo recto con respecto al flujo magnético.

Sensor MR

Los sensores MR detectan los vectores magnéticos mediante elementos magnetorresistivos cuya resistencia cambia cuando perciben el magnetismo.
Existen cuatro tipos de elementos magnetorresistivos: elementos magnetorresistivos semiconductores, elementos magnetorresistivos isoméricos, elementos magnetorresistivos gigantes y elementos magnetorresistivos de túnel.

Más Información sobre los Sensores Magnéticos

1. Sensores Magnéticos y Brújulas

Una brújula es una herramienta utilizada para determinar la dirección. Históricamente, las brújulas han utilizado imanes permanentes, pero en los últimos años ha habido un aumento en el uso de brújulas electrónicas que emplean sensores magnéticos en lugar de imanes permanentes para calcular la dirección.

Las brújulas electrónicas también están integradas en los teléfonos inteligentes. En los teléfonos, tienen funciones como la detección de la dirección en aplicaciones de orientación y la navegación en aplicaciones de mapas.

Aunque la mayoría de las aplicaciones de mapas se basan en el sistema de posicionamiento global (GPS), la precisión de la detección de la posición mediante GPS puede ser de solo unos metros. Esto puede ser insuficiente para una navegación precisa, y además, en áreas con una mala recepción de señal GPS, puede haber problemas de conectividad.

Para abordar estos desafíos, los teléfonos inteligentes combinan el sistema GPS con una brújula electrónica. Esta brújula detecta el rumbo y la dirección del movimiento, y ayuda a compensar posibles errores del GPS. Además, es posible ajustar la visualización del mapa para que el sentido de la marcha siempre apunte hacia arriba, lo que mejora la experiencia de navegación.

Es importante tener en cuenta que, dado que la brújula electrónica calcula el rumbo utilizando el débil campo geomagnético, también se utiliza esta tecnología para compensar los efectos de elementos magnéticos como los altavoces, que podrían interferir con la precisión de la brújula electrónica.

2. Sensores Magnéticos y Automóviles

Para realizar sistemas de control que mejoren la seguridad y el confort de los vehículos se utilizan diversos sensores, pero los magnéticos ofrecen ventajas en cuanto a fiabilidad y coste. Se utilizan principalmente en las siguientes aplicaciones

• Detección de la velocidad del vehículo
• Control del régimen del motor
• ABS (sistema antibloqueo de frenos)
• Dirección asistida
• Navegación del automóvil

La tecnología de conducción automática ha atraído la atención en los últimos años, y el desarrollo tecnológico avanza hacia su realización mediante la tecnología de IA. Aunque todavía existen muchos retos, los sistemas de marcadores magnéticos están atrayendo la atención como una forma de resolver estos problemas.

A diferencia de la conducción automática totalmente autónoma, los sistemas de marcadores magnéticos son sistemas basados en el guiado. Se trata de un sistema de ayuda a la conducción en el que los marcadores magnéticos colocados en la carretera son detectados por los sensores magnéticos del vehículo para identificar la ubicación actual y controlar la trayectoria del vehículo. Se han iniciado pruebas de demostración para realizar la conducción automática en autobuses de línea.

¿Qué son los Agentes Quelantes?

Los agentes quelantes son agentes que forman complejos con iones metálicos, causantes de diversos efectos adversos, para reducir su actividad.

Se utilizan varios tipos de agentes quelantes, pero básicamente se basan en una estructura de ácido aminocarboxílico; el EDTA y el DTPA son ejemplos típicos, pero el tipo de iones metálicos a los que se unen y su solubilidad en agua difieren, por lo que se seleccionan en función de su aplicación.

Estructura de ácido aminocarboxílico: se refiere a una estructura con grupos amino (-NH2) y grupos carboxilo (-COOH) en la molécula.

Aplicaciones de los Agentes Quelantes

1. Aplicaciones Industriales

Los agentes quelantes se utilizan para equilibrar soluciones y ajustar las concentraciones de iones debido a su alta solubilidad en agua y a sus propiedades estabilizadoras. Otras aplicaciones incluyen la recuperación de metales valiosos y la clasificación y eliminación de metales peligrosos mediante el uso de agentes quelantes que se unen y reaccionan sólo con metales específicos.

2. Aplicaciones Médicas

La sobrecarga de hierro es una enfermedad en la que el exceso de hierro se acumula en el cuerpo por alguna razón, causando diversos síntomas como fatiga y dolor en las articulaciones del cuerpo. El hierro funciona bien en la cantidad adecuada, pero su presencia en exceso tiene un efecto negativo.

Para remediarlo, existen agentes quelantes del hierro. Los principales ingredientes son moléculas orgánicas como la deferoxamina y el deferasirox. Forman complejos de quelatos con el hierro y lo eliminan del organismo. De este modo, los componentes metálicos y las sustancias radiactivas presentes en exceso en el organismo pueden ser expulsados y controlados adecuadamente.

3. Aplicaciones Domésticas

Los agentes quelantes se añaden principalmente a los detergentes lavavajillas y detergentes para ropa, donde protegen de los iones metálicos a los tensioactivos responsables de su eficacia limpiadora.

Propiedades de los Agentes Quelantes

En el caso del EDTA, el agente quelante más típico, el compuesto formado por la reacción de los iones metálicos con el agente quelante se denomina complejo quelante y permanece soluble en el líquido sin precipitar; se sabe que el EDTA forma enlaces de coordinación con los iones metálicos en una proporción 1:1 en solución acuosa.

El complejo se forma en una estructura tridimensional que recuerda a unas tijeras de cangrejo, y el metal queda atrapado dentro del complejo, ejerciendo así un efecto de sellado del metal. La acción de bloqueo del metal impide que los iones de calcio y hierro del agua se unan a otros iones.

Por ejemplo, los detergentes para la ropa contienen agentes quelantes, cuyo objetivo es evitar que los tensioactivos cargados negativamente se unan a los iones de calcio y hierro del agua del grifo. Los tensioactivos son detergentes, por lo que su capacidad de limpieza se reduce considerablemente si se unen a los iones metálicos del agua. Por este motivo, se añaden agentes quelantes con propiedades de bloqueo de metales para evitar que los iones metálicos se unan reactivamente a los tensioactivos.

En función de la aplicación, puede seleccionarse una amplia gama de agentes quelantes, como EDTA, DTPA y HEDTA. Como el tipo y el rendimiento de los iones metálicos a los que se coordinan y se unen difieren en función del tipo, se requiere cuidado y confirmación a la hora de seleccionar el tipo adecuado.

Tipos de Agentes Quelantes

Existen muchos tipos de agentes quelantes utilizados en los alimentos, dependiendo de su finalidad y aplicación. Los cuatro agentes quelantes más comunes son el ácido etilendiaminotetraacético, el ácido cítrico, el ácido fítico y el ácido glucónico.

1. Ácido Etilendiaminotetraacético (EDTA)

Dos tipos de EDTA se designan como antioxidantes: EDTA disódico y EDTA disódico cálcico. Atrapan los iones metálicos que favorecen la oxidación. Existen algunas restricciones y sólo pueden utilizarse en alimentos enlatados y embotellados. Dependiendo de los criterios de uso, el EDTA disódico debe ser inactivado por el EDTA disódico cálcico antes de que el alimento final esté acabado.

2. Ácido Cítrico

Se utiliza como acidulante para potenciar el sabor de los alimentos. Es bien conocido por ser el ingrediente principal de cítricos como limones y naranjas. Forma complejos de quelatos con los minerales del organismo, lo que facilita su absorción.

3. Ácido Glucónico

El ácido glucónico regula la fermentación de los alimentos y se utiliza como alternativa al miso y la sal. También se utiliza ampliamente como agente enmascarador de olores, ajustador del pH e inhibidor del cambio de color. Se añade con ingredientes como el gluconato sódico y la glucono-delta-lactona.

4. Ácido Fítico

Esta sustancia se utiliza como decolorante y antioxidante y abunda en el salvado de arroz y los frutos secos. Forma y retiene complejos de quelatos con minerales como el calcio, el hierro, el cobre y el zinc. Existe la preocupación de que altos niveles de esta sustancia puedan inhibir la absorción de minerales esenciales debido a su acción quelante demasiado fuerte.

Otra Información sobre Agentes Quelantes

Cómo Calcular la Cantidad de Agentes Quelantes Añadida

El valor de quelación (CV) es un indicador de la cantidad de iones metálicos con los que puede formar un complejo de Agentes Quelantes. Se define como el número de mg de carbonato cálcico con los que 1 g de agente quelante puede formar un enlace de coordinación, en mgCaCO3/g.

En el caso del EDTA-4H, el CV es de 342 mgCaCO3/g y este valor puede calcularse de la siguiente manera: puesto que el EDTA y los iones de calcio se unen 1:1, también se necesita 1 mol de carbonato cálcico para saturar 1 mol de EDTA-4H con iones de calcio.

Por lo tanto, si el peso molecular del carbonato cálcico es 100 y el del EDTA/4H es 292, se necesita 1 g de EDTA/4H para ligar 342 mg de carbonato cálcico. Si se conoce la cantidad de metal que un agente quelante puede secuestrar de esta forma, es posible calcular la cantidad aproximada que debe añadirse cuando se utilice realmente el agente quelantes.

¿Qué son los Reómetros Capilares?

Un reómetro capilar es un dispositivo de medición utilizado para evaluar el esfuerzo cortante y la viscosidad de los materiales que fluyen.

También puede medir muestras calentadas a altas temperaturas y se utiliza para evaluar las propiedades físicas de materiales plásticos y otros materiales que son sólidos a temperatura ambiente. Los reómetros capilares pueden evaluar las propiedades reológicas relacionadas con la viscosidad de un material y su fluidez cuando se aplican presión y temperatura.

Las propiedades reológicas son las relacionadas con la reacción de una muestra cuando se le aplica una fuerza externa. Las muestras sólidas, como los plásticos, se calientan en el instrumento hasta que se vuelven líquidas. La muestra calentada se introduce en un tubo fino, llamado capilar, y se extruye a distintas velocidades.

El reómetro capilar mide la viscosidad de la masa fundida en función de la velocidad de extrusión. Capilar significa tubo capilar y se denomina reómetro capilar porque evalúa las propiedades físicas mediante la extrusión a través de un paso estrecho.

Usos de los Reómetros Capilares

Los reómetros capilares se utilizan para procesar materiales termoplásticos y establecer las condiciones de descarga en la conformación por inyección. Normalmente, el procesamiento de plásticos requiere la aplicación de altas presiones a altas temperaturas.

Además, algunos materiales presentan un cambio no lineal de la viscosidad (disminución repentina o aumento repentino de la viscosidad) en relación con la fuerza externa aplicada, una propiedad conocida como líquidos no newtonianos, por lo que debe investigarse la viscosidad de la muestra en relación con la presión y la temperatura para diseñar las condiciones óptimas de procesamiento y dosificación. Los reómetros capilares se utilizan para establecer las condiciones óptimas de los procesos de fabricación de materiales poliméricos y compuestos, como los plásticos.

Principio de los Reómetros Capilares

El principio de un reómetro capilar es similar a la medición de la fuerza de empuje y la velocidad a la que sale un líquido de una jeringa. Se calienta un material termoplástico para hacerlo fluido. A continuación, se extruye desde un cilindro a un estrecho conducto denominado matriz capilar.

El esfuerzo cortante y la viscosidad del material a la temperatura de ensayo se determinan a partir de la presión a la que se extruye la muestra y la velocidad a la que se extruye. Dependiendo del instrumento, también se pueden realizar mediciones del hinchamiento de la matriz, de la audibilidad de la masa fundida (tensión de fusión) y de la viscosidad extensional.

Estructura de los Reómetros Capilares

Los reómetros capilares tienen un paso estrecho llamado matriz capilar en un extremo del cilindro y un émbolo en el otro extremo del cilindro que empuja la muestra calentada hacia fuera. La estructura está diseñada para tener un manómetro que mida la presión en el cilindro a medida que se empuja la muestra hacia fuera y un émbolo que mida la velocidad a la que se mueve el émbolo a medida que empuja la muestra hacia fuera.

Características de los Reómetros Capilares.

1. Eficaces para la Evaluación Reológica

Los reómetros capilares se caracterizan por su capacidad para medir a altas temperaturas y fuerzas elevadas (cizalladura elevada). Aunque el límite superior varía de un instrumento a otro, pueden calentarse hasta 400 °C o más, lo que los hace útiles para evaluar la viscosidad de plásticos fundidos. Las fuerzas de cizallamiento también son extremadamente altas, de hasta 1.000.000/segundo, lo que permite investigar la fluidez de las muestras cuando se aplican grandes fuerzas. Es importante investigar el comportamiento de las muestras bajo fuerzas de cizallamiento tan elevadas, ya que el procesamiento de plásticos suele implicar fuerzas muy elevadas durante la descarga.

2. Útil para la Evaluación de Productos Sometidos a Alto Cizallamiento

Además de los materiales plásticos, los reómetros capilares también se utilizan para evaluar productos sometidos a un alto cizallamiento cuando se extruyen de sus envases, como el ketchup, la mayonesa y otros productos alimentarios, así como los cosméticos en gel. Los reómetros capilares pueden utilizarse a temperatura ambiente, y la amplia gama de fuerzas de cizallamiento aplicadas a las muestras y la gran precisión de los reómetros permiten investigar el comportamiento de descarga de alimentos y productos cosméticos que fluyen desde sus envases.

Los reómetros capilares también pueden medir la viscosidad a diferentes velocidades de cizallamiento, de modo que en la práctica la muestra se evalúa trazando una curva de la viscosidad de fusión frente a la velocidad de cizallamiento.

¿Qué es un Capilar?

Un capilar es un tubo estrecho en el que se produce la acción capilar. La acción capilar se refiere al fenómeno por el que un líquido fluye hacia un capilar y se desplaza por el tubo debido a la tensión superficial del líquido y a la humectación contra la pared interior del capilar.

Este fenómeno se debe a las fuerzas intermoleculares entre el líquido y la superficie sólida circundante (por ejemplo, el vidrio). En concreto, si el diámetro del tubo capilar es lo suficientemente pequeño, se rompe el equilibrio entre la tensión superficial del líquido y las fuerzas adhesivas entre el líquido y las paredes del recipiente, lo que actúa para impulsar el líquido.

Éste es también el principio que subyace al fenómeno de humectación de los pinceles, los tubos finos, los materiales porosos como el papel y el yeso, la arena, etc., un fenómeno natural muy familiar. Otros mecanismos también implican la acción capilar, por ejemplo, las plantas aspiran agua de sus raíces y la transportan a las células de todo el cuerpo, y la acción capilar también forma parte de este mecanismo.

Ejemplos de Productos que Utilizan la Capilaridad

1. Ejemplos Conocidos de Capilaridad

La acción capilar tiene un efecto muy práctico en nuestra vida cotidiana. Consideremos su mecanismo básico a partir de la operación de limpiar el agua con un paño de cocina.

La fuerza de atracción entre sustancias similares, como entre las moléculas de agua, se denomina cohesión. Por otro lado, la fuerza de atracción entre sustancias de propiedades diferentes, como entre las finas fibras de un paño de cocina y las moléculas de agua, se denomina fuerza adhesiva.

Si la fuerza adhesiva es mayor que la fuerza de cohesión, las moléculas de agua mojan la superficie de las fibras del paño de cocina y son atraídas hacia los espacios entre las fibras. Las moléculas de agua que tienen contacto son atraídas entre sí debido a la acción de la fuerza de cohesión.

Como resultado, la molécula de agua que lidera atrae a las siguientes moléculas de agua hacia los espacios entre las fibras del paño de cocina. Debido a esta diferencia de fuerzas cohesivas y adhesivas, el agua penetra en el paño de cocina a un ritmo constante.

2. Acción Capilar y Cromatografía en Capa Fina

La cromatografía en capa fina es un instrumento de laboratorio químico en el que se aplica una fina película de gel de sílice u otra fase estacionaria a una placa de vidrio o aluminio para separar compuestos complejos. En esta técnica analítica también se utiliza con éxito la acción capilar.

Concretamente, esta técnica analítica consiste en sumergir un extremo de una capa fina de muestra en un disolvente, lo que hace que el disolvente se desplace de la parte inferior a la superior de la placa de capa fina, a través de los huecos de la fase estacionaria.

3. Adaptación a la Electroforesis Capilar

La electroforesis capilar es un método analítico para separar componentes traza mediante la inyección de una solución electrolítica de muestra en un tubo capilar de sílice fundida y la electroforesis.

En comparación con la cromatografía como la HPLC o la electroforesis, la electroforesis capilar es un método analítico adecuado para detectar componentes a partir de pequeños volúmenes de muestra, ya que consta de una unidad de separación capilar muy pequeña y generalmente sólo requiere unos 100 nl de muestra.

En este método, el capilar se sumerge primero en una solución tampón electrolítica con un ánodo y un cátodo conectados en cada extremo. En la pared interior del capilar hay grupos silanol (-SiOH) que se ionizan al entrar en contacto con la solución tampón y adquieren una carga negativa.

Esta carga negativa atrae las sustancias cargadas positivamente de la solución tampón, formando una doble capa eléctrica en la superficie de la pared interior. La aplicación de un voltaje en este estado hace que la carga positiva de la fase móvil fuera de la doble capa eléctrica se desplace hacia el cátodo. Esto genera un flujo de fase móvil denominado flujo electroosmótico.

En la electroforesis capilar, el material con carga positiva se desplaza rápidamente hacia el cátodo y, por tanto, se detecta primero. Las sustancias neutras y negativas que no se moverían hacia el cátodo debido únicamente a sus propiedades eléctricas también se mueven hacia el cátodo y son detectadas por el detector debido al flujo electroosmótico que se produce en el capilar.

Generalmente se utilizan capilares con un diámetro interior de 20-100 µm. Cuanto mayor es el diámetro interior, mayor es la sensibilidad de detección, por lo que incluso los oligoelementos pueden detectarse con alta sensibilidad. Por otra parte, un diámetro interior menor mejora la resolución.

Principio de la Acción Capilar en los Capilares

Los capilares (tubos finos y estrechos) sumergidos en agua forman un menisco. La curvatura de este menisco es mayor (es decir, el radio de curvatura es menor) cuanto más estrecho es el tubo. La curvatura provoca una diferencia de presión en la interfase entre el líquido y el gas. Los líquidos con un ángulo de contacto agudo (por ejemplo, agua sobre vidrio) forman un menisco cóncavo, de modo que la presión del líquido por debajo del menisco es inferior a la presión atmosférica.

Por lo tanto, el agua en el tubo es impulsada desde su posición inicial por la mayor presión del agua fuera del tubo (es decir, el agua a presión atmosférica por debajo de la interfase horizontal aire-agua) a subir por el tubo al mismo nivel.

El movimiento ascendente se detiene cuando la diferencia de presión entre el agua del interior del tubo y el agua situada por debajo del plano fuera del tubo se ve contrarrestada por la presión hidrostática ejercida por la columna de agua del interior del tubo capilar.

Esto significa que el nivel del agua dentro del tubo es superior al del agua fuera del tubo y las moléculas de agua son capaces de adsorberse alrededor del tubo y permanecer en ese nivel de agua en contradicción con su peso.

Cómo se Fabrican los Capilares

Los capilares se fabrican calentando el centro de un tubo de vidrio u otro material de vidrio largo y delgado con un quemador de gas para ablandarlo y, a continuación, retirándolo rápidamente de la llama y estirándolo enérgicamente con ambas manos.

Inmediatamente después de estirar el capilar de vidrio, éste sigue caliente, por lo que hay que dejar que se enfríe la zona alrededor de la parte calentada. Tras comprobar que el tubo de vidrio ha vuelto a la temperatura ambiente, utilice una herramienta de corte, como un cortador de ampollas, para cortar las partes innecesarias.

Por último, ajústelo a una longitud conveniente para su uso y guárdelo en un recipiente adecuado para evitar que se rompa. Además de los tubos de vidrio, pueden utilizarse pipetas Pasteur para fabricarlos. Con el vidrio pueden producirse cortes y quemaduras, por lo que debe utilizarse equipo de protección y tener cuidado al trabajar con ellos.

¿Qué es un Condensador?

Un condensadores es un componente formado por dos placas metálicas con una sustancia que no conduce la electricidad entre ellas.

También se denomina condensador. Generalmente, los condensadores tienen dos funciones: almacenar una carga eléctrica y hacer avanzar la corriente alterna.

Usos de los Condensadores

Los condensadores se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde electrodomésticos hasta equipos industriales. Son parte integrante de cualquier producto con circuitos electrónicos. Los usos específicos de los condensadores son los siguientes:

• Placas de control de equipos de aire acondicionado, como climatizadores y frigoríficos
• Cuadros de control de calentadores de agua
• Infraestructura de control para televisores y grabadoras
• Dispositivos de potencia para la corrección del factor de potencia en subestaciones
• Infraestructuras de control de ordenadores y adaptadores de CA

Principio de los Condensadores

Un condensador es un componente formado por un dieléctrico entre dos electrodos metálicos. Cuando se aplica una tensión continua entre los dos electrodos de un condensador, se almacena una carga eléctrica en los electrodos porque no puede sobrepasar el dieléctrico.

La carga almacenada se comporta inicialmente como si existiera una continuidad aparente entre los dos polos. A medida que la carga se satura gradualmente, se comporta como si ambos polos estuvieran completamente abiertos. Éste es el principio de los condensadores.

Debido a estas propiedades de los condensadores, se utilizan como:

• Fuentes de Energía de Reserva
  Al liberar la carga almacenada, pueden actuar como fuente de energía de reserva temporal.
• Alivio de Tensión
  Al almacenar o liberar una carga, es posible suavizar la corriente de pulsación; los adaptadores de CA, por ejemplo, utilizan esta función.
• Eliminación de Ruidos y Extracción de Tensiones de Algunas Frecuencias
  Las tensiones en la banda de frecuencias del ruido pueden eliminarse mediante el alisado. Si se construye un circuito de resonancia junto con una bobina, es posible extraer sólo algunas señales de la banda de frecuencias.

Tipos de Condensadores

Existen distintos tipos de condensadores, como los electrolíticos, los de película y los eléctricos de doble capa.

1. Condensadores Electrolíticos

Se realiza un tratamiento superficial en el ánodo metálico para formar una película de óxido, que sirve de dieléctrico. Para el cátodo se utiliza una solución electrolítica o similar. Los materiales de ánodo más comunes son el aluminio, por ejemplo, debido a consideraciones de rendimiento y precio.

2. Condensadores de Película

Los electrodos son de lámina metálica o de metal depositado al vapor. El material dieléctrico es una película de plástico. Los condensadores de película no tienen polaridad, por lo que pueden utilizarse en circuitos de corriente alterna.

3. Condensadores Eléctricos de Doble Capa

Los condensadores eléctricos de doble capa no utilizan dieléctrico. En su lugar, se utiliza una capa límite denominada doble capa eléctrica para almacenar una carga eléctrica.

Otra Información sobre Condensadores.

1. Cómo leer la Capacitancia de un Condensador

El rendimiento de los condensadores se expresa en términos de capacitancia. La unidad de capacitancia es pF o µF, siendo pF la más común, excepto para condensadores de gran tamaño.

La lectura de la capacitancia varía en función de si la capacitancia es mayor o igual a 100 pF o menor de 100 pF y de si se utiliza R en la visualización; para 100 pF o más, el final de la capacitancia indica el multiplicador. Por ejemplo, un condensadores ‘541’ es 54 x 10¹ = 540 pF.

Si es inferior a 100 pF, lea el número tal cual; si se utiliza R, lea R como punto decimal. Por ejemplo, un condensadores ‘4R7’ es 4,7 pF. La tolerancia del condensadores también se indica con una letra del alfabeto.

En el caso de “B”, ±0,5 pF para 10 pF o menos y ±0,1% para 10 pF o más. Por ejemplo, un Condensadores “102J” es 10 x 10² ±5% = 950 pF a 1.050 pF.

2. Vida Útil de los Condensadores

Los condensadores están formados por capas alternas de electrodos y dieléctricos. El dieléctrico contiene electrolito para aumentar la capacitancia, que se evapora con el tiempo. Esto se conoce como secado, y la vida útil de un ultracondensador termina cuando se agota el electrolito de su interior.

La vida útil de los condensadores depende de la temperatura ambiente. Si la temperatura ambiente aumenta 10 °C, la tasa de evaporación se duplica aproximadamente. A la inversa, si la temperatura desciende 10 °C, la tasa de evaporación se reduce aproximadamente a la mitad.

Los condensadores generales se especifican a 105 °C y 2.000 horas. Si la temperatura ambiente desciende 10 °C, la vida útil se reduce a 4.000 horas. Si la temperatura ambiente desciende 30 °C, la vida útil es de aproximadamente 1,8 años. Los condensadores también se autocalientan debido a la corriente. Este aumento de temperatura también afecta a la vida útil y debe tenerse en cuenta.

Además, también hay una vida útil que depende de la tensión aplicada. A la tensión nominal, sólo es visible, pero cuando se aplica sobretensión o tensión inversa, se produce una reacción química en los electrodos que acorta la vida útil.

¿Qué son los Sustratos de Vidrio?

Sustratos de vidrio es un término general para designar los sustratos planos de vidrio a los que se han asignado funciones específicas para el uso al que están destinados.

Hay distintos tipos de vidrio en función del contenido alcalino y el grosor de la lámina, y su lisura y propiedades eléctricas difieren de las de la lámina de vidrio ordinaria. Tiene una amplia gama de aplicaciones, desde monitores de ordenador y pantallas de smartphones hasta células solares.

También existe el sustrato de vidrio epoxi, que se fabrica impregnando fibras de vidrio tejidas con resina epoxi y moldeándolas. Los sustratos de vidrio epoxi pueden fabricarse a bajo coste y sobre ellos se montan componentes electrónicos para formar los circuitos electrónicos que hacen funcionar los equipos electrónicos. También suelen denominarse circuitos impresos.

Usos de los Sustratos de Vidrio

Los sustratos de vidrio se utilizan en una gran variedad de aplicaciones que van desde los equipos de consumo a los industriales. Las aplicaciones específicas son las siguientes

1. Aplicaciones de Pantallas y Cubiertas de Vidrio

Los sustratos de vidrio se utilizan en dispositivos móviles como teléfonos inteligentes y tabletas que usamos a diario, así como en pantallas para sistemas de navegación de automóviles. Son tan finos como 0,5-1,1 mm de grosor, y la transparencia y la suavidad son requisitos especialmente exigentes.

Cuando se utilizan para pantallas LCD de televisión, es importante mantener el contenido alcalino por debajo del 0,1% para reducir la contaminación del material de cristal líquido y su efecto en las características del transistor si se incluyen componentes alcalinos.

También hay aplicaciones de vidrio de recubrimiento para paneles táctiles y sensores de imagen, para los que se utilizan sustratos de vidrio a los que se ha dado una resistencia cinco veces superior a la de los sustratos de vidrio ordinarios mediante agentes químicos.

2. Aplicaciones en Equipos Eléctricos y Electrónicos

Los sustratos de vidrio epoxi se utilizan en placas base de ordenadores y cámaras digitales. Los sustratos de vidrio epoxi son las placas de circuito impreso más utilizadas y favorecen el funcionamiento estable de los equipos eléctricos y electrónicos.

Principios de los Sustratos de Vidrio

A diferencia del vidrio ordinario, los sustratos de vidrio para pantallas requieren un rendimiento muy elevado. Para mostrar con precisión las imágenes y vídeos de gran nitidez que aparecen en las pantallas LCD y OLED, la superficie se procesa para que sea lo más lisa posible, con un mínimo de irregularidades.

Las normas también son tan estrictas que cualquier materia extraña que pueda entrar en la pantalla se hace invisible. La demanda de Ssustratos de vidrio delgados y rígidos aumenta a medida que las pantallas se hacen más grandes y ligeras.

Los sustratos de vidrio epoxi se fabrican impregnando fibras de vidrio con resina epoxi y curando el material, por lo que tienen la ventaja de que los cambios dimensionales son pequeños aunque varíe la temperatura ambiente. Otra ventaja es que el material en sí es duro y tiene una excelente resistencia al calor, absorción de humedad y propiedades eléctricas.

Los costes de producción son relativamente bajos y el material es muy versátil, ya que está disponible en diversos grosores de lámina de cobre. Es fácil fabricar placas de doble cara y multicapa y se utiliza mucho en equipos electrónicos. Por otro lado, tiene la desventaja de requerir equipos especializados para su producción.

Tipos de Sustratos de Vidrio

El vidrio es una mezcla inorgánica de arena de sílice, sosa y alúmina. Se pueden producir distintos tipos de sustratos de vidrio en función de la proporción de contenido de los materiales constituyentes. Las características de los distintos tipos de sustratos de vidrio son las siguientes

1. Vidrio sin Álcalis

Vidrio con un contenido de óxido alcalino del 0,1%, que se utiliza principalmente para aplicaciones de pantallas de cristal líquido. Pueden fabricarse sustratos de vidrio de paredes delgadas, con algunos sustratos de vidrio de tan sólo 0,3 mm de espesor. Tiene una excelente suavidad y resistencia al calor.

2. Vidrio Reforzado Químicamente

El vidrio químicamente reforzado es aproximadamente cinco veces más resistente que los sustratos de vidrio ordinarios. También se utiliza para paneles táctiles, vidrio para discos ópticos y vidrio de cubierta para sensores de imagen.

3. Sustratos de Vidrio Epoxi

Tradicionalmente, los sustratos de papel fenólico y papel epoxi de bajo coste se han utilizado mucho en la electrónica de consumo, pero en los últimos años los sustratos de vidrio epoxi se han convertido en los más utilizados de todos los circuitos impresos. Los sustratos epoxídicos de vidrio representan la mayor parte de los sustratos de una cara, doble cara y multicapa.

4. Sustratos de Teflón

Son placas de circuito impreso fabricadas impregnando tela de vidrio con resina de politetrahidrofurano (PTFE). Los fluoropolímeros tienen una constante dieléctrica baja y, por tanto, excelentes características de alta frecuencia.

¿Qué son los Frascos de Vidrio?

Un frasco de vidrio es uno de los recipientes utilizados para sellar inyecciones, muestras y medicamentos. Está tapado y el contenido se aspira introduciendo una aguja en el tapón. Se clasifican como envases sellados. A diferencia de los frascos ampolla, que también se clasifican como envases herméticos, son más fáciles de abrir (menor riesgo de lesiones al no tener que cortar el vidrio para abrir el frasco). También son muy prácticos, ya que pueden utilizarse en múltiples porciones. Aparte de las aplicaciones médicas, los viales de vidrio también se utilizan para sellar muestras para cromatografía líquida de alto rendimiento y cromatografía de gases.

Usos de los Frascos de Vidrio

Los frascos de vidrio tienen doble tapa con un tapón de goma y están cubiertos por un precinto de aluminio. Cuando el precinto de aluminio está cubierto, se utiliza un instrumento especial llamado pinza manual para engarzar el tapón de goma. Así queda herméticamente cerrado y es excelente para el almacenamiento a largo plazo. La parte superior del precinto de aluminio tiene un orificio redondo a través del cual se puede extraer el medicamento o la muestra del interior con una aguja de jeringuilla.

Dado que pueden almacenar medicamentos y muestras de forma estable durante un largo periodo de tiempo y tienen una gran variedad de usos y capacidades. Se utilizan en diversos campos, como centros de investigación e institutos de análisis, además de hospitales y fabricantes farmacéuticos.

Principios de los Frascos de Vidrio

Una de las principales características de los frascos de vidrio es que la calidad de los productos químicos y de las muestras en su interior puede mantenerse estable durante un largo período de tiempo. Las razones de esta gran estabilidad son las siguientes

• Puede evitarse la oxidación del contenido
  La oxidación se evita porque el cuerpo del vial no es permeable a los gases. El vial puede sellarse con un tapón de goma, que impide la entrada de aire.
  El material utilizado tiene una baja reactividad con los productos químicos.

• El material utilizado tiene una baja reactividad con los productos químicos
  La composición de los materiales utilizados para los Ffrascos de vidrio son el vidrio de borato y el vidrio sodocálcico. El primero, el vidrio de boronato, tiene un bajo coeficiente de dilatación térmica y es duro. Se procesa cortando largas piezas cilíndricas de material y se utiliza para viales de pequeña capacidad y frascos de vidrio destinados a la liofilización. Este último tipo de vidrio, el vidrio sódico-cálcico, se compone principalmente de dióxido de silicio, óxido de sodio y óxido de calcio. Se forma vertiendo vidrio fundido en un molde y soplando aire en su interior, lo que permite producirlo en masa a bajo coste. Los frascos de vidrio fabricados con estos materiales tienen una baja elución alcalina del cuerpo del vial, lo que garantiza una calidad estable de los productos químicos y las muestras que contienen.

¿Qué es un Interruptor Electromagnético?

Usos de los Interruptores Electromagnéticos

A diferencia de los interruptores de circuito, los interruptores electromagnéticos se utilizan como función de conmutación en circuitos con corrientes de carga relativamente altas, por ejemplo, motores. Se utilizan principalmente en cuadros de control. A la hora de elegir un cuadro, hay que tener en cuenta la corriente admisible, la durabilidad de la conmutación y la facilidad de mantenimiento.

La aplicación más común es en circuitos de conmutación de motores. A menudo se utiliza el método de proporcionar un botón de encendido y otro de apagado en el cuadro de control. Los contactos auxiliares se utilizan en circuitos para circuitos de autorretención, encendido/apagado de lámparas y protección contra sobrecargas.

En las aplicaciones de iluminación, se incorporan funciones de conmutación y mecanismos de protección contra sobreintensidades en los cuadros de control que gestionan de forma centralizada la iluminación de los edificios.

Los motores de inducción trifásicos pueden funcionar hacia delante y hacia atrás cambiando el orden de las fases. Existe un interruptor electromagnéticos reversible para conmutar hacia delante y hacia atrás utilizando dos contactores electromagnéticos; se incorpora un enclavamiento mecánico para evitar que los dos contactores se conecten al mismo tiempo. Se utilizan cuando es necesaria la rotación hacia delante y hacia atrás.

Principio de los Interruptores Electromagnéticos

Los interruptores electromagnéticos se componen de un contactor electromagnético y un relé térmico.

1. Contactor Electromagnético

El contactor electromagnético consta de un electroimán, un contacto móvil, un contacto fijo, una bobina y un muelle. Cuando la alimentación está desconectada, los contactos móvil y fijo están separados por un muelle. Cuando se conecta la alimentación, circula una corriente por la bobina y se genera un campo magnético. El electroimán es arrastrado por el campo magnético, los contactos móvil y fijo entran en contacto y la corriente fluye hacia el circuito principal.

2. Relés Térmicos

Los relés térmicos constan de un bimetal, que es una combinación de dos metales con diferentes velocidades de expansión, un calentador, una placa de empuje y dos terminales de conexión. Cuando circula una corriente por el relé térmico, el calentador genera calor en proporción a la magnitud de la corriente.

El calor hace que el bimetal se eufemice y la placa de empuje se empuje. Si circula una corriente superior a la establecida, el eufemismo del bimetal aumenta y el circuito se interrumpe. Este principio protege los equipos eléctricos contra las sobrecorrientes. Para cargas de motor, es práctica común fijar el ajuste de corriente en 1,73 veces el valor normal o menos.

Cuando se dispara el relé térmico, se interrumpe el circuito de funcionamiento a través de los contactos auxiliares del contactor electromagnético. La corriente que circula por la bobina del electroimán del contactor electromagnético se desconecta, interrumpiendo el circuito del contacto principal y parando el motor, etc.

Más Información sobre los Interruptores Electromagnéticos

1. Diferencias entre Interruptores Electromagnéticos y Relés

La diferencia entre un interruptor electromagnético y un relé es el valor de la corriente que puede pasar por los contactos. Por lo general, los relés sólo se utilizan en circuitos de control. Incluso cuando se utilizan para accionar cargas, sólo se emplean para motores pequeños y electroválvulas. La capacidad máxima de los contactos de un relé es de unos 5 A.

Los interruptores electromagnéticos constan de un contacto principal, que puede transportar una gran corriente, y un contacto auxiliar, que se utiliza en circuitos de control. El valor de la corriente que puede pasar por el contacto principal depende de la capacidad de los interruptores electromagnéticos, que puede ser de 400-1.000 A como máximo.

2. Fallos en los Interruptores Electromagnéticos

Existen dos tipos principales de fallas en los interruptores electromagnéticos. El primero es la falla de los contactos, que se divide en dos categorías: el fallo de contacto, donde los contactos no hacen contacto adecuado debido a la formación de arcos durante la apertura y el cierre, y la soldadura de los contactos, donde una sobrecorriente causa que los contactos se peguen.

El fallo de los contactos generalmente se debe al deterioro provocado por la edad. Cuanto mayor sea la corriente de apertura y cierre, y mayor sea la frecuencia de uso, mayor será la probabilidad de que ocurra. También puede ser causado por la acumulación de polvo entre los contactos, pero esto se puede evitar con una limpieza periódica. Por otro lado, la soldadura de los contactos suele ser resultado de un deterioro forzado, que puede ocurrir cuando la carga aumenta o cuando hay un cableado defectuoso que provoca cortocircuitos ocasionales.

El segundo tipo de falla es la falla de la bobina. Las fallas en la bobina pueden incluir desconexiones, cortocircuitos y desprendimiento del núcleo de hierro fijo. La desconexión o el cortocircuito pueden ocurrir, por ejemplo, si la tensión de alimentación de control es incorrecta durante la fase de diseño. Las fallas en la bobina también pueden desarrollarse con el tiempo y se pueden evitar mediante sustituciones periódicas u otras medidas de mantenimiento.

¿Qué son las Cámaras Industriales?

Las cámaras industriales son dispositivos utilizados en entornos de fábricas con el propósito de seguridad. También se les conoce como cámaras industriales y se dividen en dos categorías principales: cámaras de vigilancia y cámaras de visión artificial.

Las cámaras de vigilancia se emplean comúnmente para monitorear y garantizar la seguridad en diferentes áreas. Se conecta un monitor a la cámara y una persona visualiza en tiempo real las imágenes capturadas. Además de la vigilancia general, estas cámaras también se utilizan en aplicaciones específicas, como microscopios digitales para monitoreo.

Por otro lado, las cámaras industriales de visión artificial se integran en los procesos de fabricación para realizar tareas automatizadas de reconocimiento y análisis de información en lugar de los seres humanos. Los datos de imagen capturados se procesan mediante un ordenador, que genera resultados de análisis y toma decisiones basadas en ellos. Estas cámaras industriales de visión artificial se utilizan en diversas aplicaciones, como inspección automática de productos.

Usos de las Cámaras Industriales

Las cámaras industriales para monitorización se utilizan en cámaras de seguridad, cámaras de vigilancia, grabadoras para vehículos, microscopios digitales, etc., y están destinadas principalmente a la observación visual humana de objetos.

Las cámaras industriales para visión artificial se utilizan principalmente en procesos de fabricación. Se integran en sistemas de inspección, en los que las imágenes captadas son analizadas por un ordenador para determinar los resultados de la inspección.

Entre sus aplicaciones se tienen: inspección de defectos y objetos extraños, determinación de criterios de llenado de contenedores de líquidos, lectura de códigos de barras y reconocimiento de caracteres en los sectores de la automoción, medicina y electricidad

Principios de las Cámaras Industriales

Las cámaras industriales, al igual que las cámaras digitales que utilizamos, constan de un objetivo y un cuerpo de cámara. La luz que entra por el objetivo es convertida en datos electrónicos por el sensor de imagen del cuerpo de la cámara.

El sensor de imagen puede detectar no sólo la luz visible, sino también la infrarroja, la ultravioleta y los rayos X. El rendimiento del sensor de imagen viene determinado por el tamaño, el número de píxeles y el método de escaneado.

¿Cómo Elegir una cámara industrial?

Al seleccionar una cámara industrial, es importante tener en cuenta los requisitos mínimos de rendimiento que se necesitan cumplir. Aquí están algunos puntos clave a considerar:

1. Captura de Imagen en Superficie

Las cámaras industriales pueden ser cámaras de área, que capturan una imagen de un área específica, o cámaras de sensor de línea. Las cámaras de sensor de línea tienen una fila de elementos y pueden obtener una vista global del producto moviéndolo. Para objetos cilíndricos, se puede girar el producto, y para productos planos, se puede capturar la imagen completa moviéndolo en paralelo. Las cámaras de sensor de línea son útiles para la supervisión e inspección en líneas de producción.

2. Tipo de Imagen Requerida

El tipo de cámara industrial necesaria depende de la información de color, la resolución y la velocidad de adquisición de imagen requeridas. Si solo se necesita determinar la forma del objeto, se puede optar por información monocroma en lugar de información en color. Si la resolución es superior a la necesaria, el precio de la cámara será más alto y se generará más cantidad de datos. Además, si se aumenta el número de productos a inspeccionar, se debe tener en cuenta el volumen de datos que se debe procesar.

3. Interfaces

Es importante comprender cómo se van a capturar las imágenes y los videos. Algunas interfaces comunes en cámaras industriales incluyen USB, CameraLink y Gigabit Ethernet. Estas interfaces difieren en velocidad máxima de transferencia y longitud del cable. USB, que también se utiliza en PC, puede tener una longitud de hasta 3 m (USB 3.0), CameraLink puede tener una longitud de hasta 10 m y Gigabit Ethernet puede tener una longitud de hasta 100 m.

Más Información sobre Cámaras Industriales

Diferencias entre los métodos de escaneado del sensor de imagen

Existen métodos de escaneado entrelazado y progresivo. El método entrelazado corta la imagen horizontalmente y la divide en etapas pares e impares. Se utiliza para fines de control, como las cámaras de vigilancia, ya que puede expresar movimientos suaves.

Los sistemas progresivos muestran las secciones divididas a la vez. Como destaca por captar el momento, se utiliza para aplicaciones de visión artificial en procesos de fabricación.

¿Qué son los Inductores de Potencia?

Un inductor de potencia es un elemento de bobina utilizado en circuitos de potencia entre inductores.

También se denominan choques de potencia. Existen tres tipos básicos de construcción: bobinados formados por tecnología de laminación, bobinados sobre un núcleo en forma de barra y bobinados sobre un núcleo en forma de tambor.

Los inductores, incluidos los inductor de potencia, tienen una propiedad que permite el paso de corrientes continuas, pero impide el paso de corrientes alternas. Esta propiedad se utiliza para eliminar el ruido de alta frecuencia en los circuitos de conversión de tensión.

La impedancia expresa la dificultad de paso de la corriente alterna, y la siguiente fórmula para la impedancia de un inductor muestra que esta propiedad puede explicarse fácilmente.

Impedancia de un inductor [Ω]ZL=jωL　
(L: inductancia [H] ω: frecuencia angular [rad/s])

Usos de los Inductores de Potencia

Los inductores de potencia son ampliamente utilizados en diversos campos, como electrodomésticos, equipos de telecomunicaciones y equipos de transporte. También desempeñan un papel importante en la estabilización de la tensión de alimentación en circuitos de potencia de dispositivos como teléfonos inteligentes y automóviles.

El control de la tensión de la fuente de alimentación de corriente continua es crucial para todos los dispositivos electrónicos. Esto se debe a que los dispositivos electrónicos requieren un rango de tensión de alimentación específico para su funcionamiento adecuado, y la capacidad de suministrar la tensión correcta a cada componente es fundamental para el funcionamiento estable del circuito y la vida útil del equipo.

Los convertidores CC-CC son circuitos utilizados para la conversión de voltaje, y la entrega estable de tensión depende del rendimiento de los inductores de potencia. Hay dos tipos principales de convertidores: los convertidores buck, que reducen la tensión, y los convertidores boost, que la aumentan. Ambos circuitos incluyen componentes como interruptores, diodos e inductores de potencia.

Principio de los Inductores de Potencia

Cuando una corriente alterna circula por un inductor, la inducción electromagnética genera una fuerza electromotriz inducida proporcional a la tasa de variación temporal de dicha corriente.

Fuerza electromotriz inducida [V]e = -L* (dI/dt)
(L: inductancia [H] I: corriente [A] t: tiempo [seg])

Debido a la ley de Lenz, la fuerza electromotriz inducida actúa en sentido contrario al cambio de flujo original, por lo que se le asigna un signo negativo para indicarlo explícitamente. Esta fuerza electromotriz inducida se genera para contrarrestar el cambio en la corriente, lo que dificulta el flujo de corriente alterna.

La inductancia (unidad: Henry [H]) es la constante de proporcionalidad en la fuerza electromotriz inducida. Representa la capacidad de convertir la energía eléctrica en energía magnética.

Para aumentar la inductancia, se pueden utilizar métodos como “aumentar la sección transversal de la bobina”, “aumentar el número de vueltas de alambre” y “aumentar la permeabilidad magnética mediante la adición de un núcleo”. En el caso de los convertidores, la inductancia se determina en función de la frecuencia de conmutación.

En comparación con los inductores utilizados en otras aplicaciones, los inductores de potencia se caracterizan por su tamaño y su alta inductancia. Están diseñados para ofrecer características más adecuadas para una entrega estable de tensión continua.

¿Cómo seleccionar un Inductor de Potencia?

Al seleccionar un inductor de potencia, primero hay que tener en cuenta el valor de la inductancia y la corriente admisible que circula por el inductor. Además, hay que tener en cuenta la forma y las características de frecuencia de la inductancia para determinar el componente óptimo. La decisión se basa en el nivel de eficiencia, las características de salida y la inmunidad al ruido que requiere el convertidor CC-CC que se va a diseñar.

En el caso de los inductor de potencia, se especifican la corriente continua superpuesta admisible y la corriente de aumento de temperatura admisible. En el caso de los inductores tomar en cuenta los siguientes puntos:

• Cuanto mayor sea la corriente CC que circula por el inductor, menor será la inductancia.
• A medida que aumenta la corriente, aumenta el calor Joule debido a la resistencia del bobinado.

Por lo tanto, no sólo es importante el valor de la inductancia, sino también el de la corriente admisible. Los fabricantes producen una gran variedad de inductores para una amplia gama de aplicaciones. Por ejemplo, un componente con una inductancia grande tiene bajas pérdidas de corriente continua y, por tanto, un alto rendimiento, pero hay una contrapartida: las dimensiones externas del componente son mayores y se genera más calor. También hay que prestar mucha atención a estos puntos.

Lo ideal sería que el valor de la tensión de la fuente de alimentación de CC de cada grupo de circuitos a diseñar se mantuviera en un valor constante en todo momento, pero esto rara vez es posible en la realidad. No obstante, es importante seleccionar dispositivos con excelentes características para evitar problemas.