aplicaciones de los condensadores y las bobinas en ingenieria

1. Condensador o Capacitor
En electricidad y electrónica, un condensador o capacitor es un dispositivo que
almacena energía eléctrica (en forma de campo electrico), es un componente
pasivo.
Está formado por un par de superficies conductoras (placas), entre las placas se
encuentra un material llamado dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador
para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante). La capacidad
depende de las características físicas del condensador:
- Si el área de las placas que están frente a frente es grande la capacidad
aumenta
- Si la separación entre placas aumenta, disminuye la capacidad
- El tipo de material dieléctrico que se aplica entre las placas también afecta la
capacidad
- Si se aumenta la tensión aplicada, se aumenta la carga almacenada
La unidad de medida es el faradio. Hay submúltiplos como el miliFaradio (mF),
microFaradio (uF), el nanoFaradio (nF) y el picoFaradio (pF)
Los condensadores suelen usarse para: Baterías, por su cualidad de almacenar
energía. Memorias, por la misma cualidad. Filtros. Adaptación de impedancias,
haciéndolas resonar a una frecuencia dada con otros componentes. Desmodular
AM, junto con un diodo. El flash de las cámaras fotográficas. Tubos fluorescentes.
Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión.
Filtros de Armónicas.
La distorsión armónica y sus efectos perjudiciales:
Las cargas no lineales tradicionales, tales como hornos de arco y de inducción,
reactores saturables, sumado al gran desarrollo de la tecnología de control por
medio de equipamiento electrónico de potencia controlado por tiristores, ha llevado
a un incremento significativo de la cantidad de cargas no lineales en el sistema.
Desafortunadamente las cargas no lineales, tienen efectos indeseables en el
suministro de corriente alterna requiriendo una cantidad importante de potencia

2. reactiva inductiva con una corriente no senoidal. La red necesita estar libre de esta
distorsión armónica para prevenir el funcionamiento inadecuado de los equipos.
La corriente de las cargas no lineales está compuesta por una componente
fundamental a la frecuencia de la red y un número de armónicas cuyas
frecuencias son múltiplos de ésta, dependiendo el espectro del tipo de carga que
se esté considerando. Estas armónicas conducen a que la corriente en los
capacitores se incremente en la medida que su impedancia desciende al aumentar
la frecuencia.
La distorsión armónica en la red de corriente alterna puede ocasionar
inconvenientes tales como:
Exceso de corriente en capacitores y bancos de capacitores, con el
consiguiente acortamiento de su vida útil. Actuación indebida de fusibles.
Disparo intempestivo de interruptores y otros equipos de protección. Actuación
indebida de fusibles.
Aumento de las pérdidas, y mal aprovechamiento de la instalación.
Sobrecalentamiento de motores y trasformadores, y componentes de circuito
en general.
Mal funcionamiento de computadoras y otros equipos electrónicos de control
y/o cargas sensibles.
Interferencia con circuitos de iluminación y telefónicos.
Resonancia con otros componentes del sistema. Oscilación mecánica en
máquinas.
Errores en equipos de medición, especialmente los de estado sólido. Error en
exceso en los medidores de energía.
Operación inestable en el disparo de circuitos que trabajan por cruce por cero
de tensión.
Disminución del factor de potencia.
Fallas en la aislación.
La distorsión armónica en la red de corriente alterna puede ocasionar
inconvenientes tales como:

3. Exceso de corriente en capacitores y bancos de capacitores, con el
consiguiente acortamiento de su vida útil. Actuación indebida de fusibles.
Disparo intempestivo de interruptores y otros equipos de protección. Actuación
indebida de fusibles.
Aumento de las pérdidas, y mal aprovechamiento de la instalación.
Sobrecalentamiento de motores y trasformadores, y componentes de circuito
en general.
Mal funcionamiento de computadoras y otros equipos electrónicos de control
y/o cargas sensibles.
Interferencia con circuitos de iluminación y telefónicos.
Resonancia con otros componentes del sistema. Oscilación mecánica en
máquinas.
Errores en equipos de medición, especialmente los de estado sólido. Error en
exceso en los medidores de energía.
Operación inestable en el disparo de circuitos que trabajan por cruce por cero
de tensión.
Disminución del factor de potencia.
Fallas en la aislación.
Filtros de armónicas:
Básicamente, los equipos de filtrado permiten resolver los inconvenientes
planteados anteriormente. Para definir el tipo de equipo a instalar es necesario
efectuar un minucioso estudio de armónicas, con mediciones de tensión y
corriente, análisis mediante simulador y selección del equipo más adecuado.
Como el circuito de filtrado absorbe parte o la totalidad de las armónicas
generadas por los convertidores, deberá ser adecuadamente diseñado.
Los filtros pueden clasificarse en:
Filtros desintonizados o antirresonantes
Están diseñados para presentar una frecuencia de resonancia por debajo de la
menor armónica que ofrece el sistema (generalmente la 5°). El valor de

4. frecuencia de desintonía se encuentra comprendido entre 179 y 223 Hz y se
logra agregando un reactor de desintonía en serie con los capacitores de uso
convencional. Dicho reactor elevará la tensión del capacitor por sobre la tensión
de la red, siendo por lo tanto que la tensión nominal de éste deberá elegirse
superior al valor resultante. El valor de la sobretensión en el capacitor dependerá
del grado de desintonía elegido. Este tipo de instalación tiene además un efecto
parcial de filtrado permitiendo la reducción del nivel de distorsión armónica de
tensión existente en la red, y este efecto es tanto más importante a medida que
la frecuencia de resonancia del filtro se aproxima a la frecuencia de resonancia
armónica natural, dicho en otros términos cuanto mayor es el grado de
desintonía menor será la absorción de armónicas. Un mayor efecto de absorción
(grado de filtrado) siempre depende de la impedancia de corto circuito del
sistema y la resistencia residual del circuito de filtrado.
Filtros sintonizados
Estos filtros presentan una impedancia muy baja para la corriente armónica
individual, derivando la mayor parte de la corriente distorsiva generada por las
cargas no lineales, hacia el filtro y no hacia el suministro. El valor de de
frecuencia de resonancia en este caso, se encontrará siempre levemente por
debajo de la armónica que se desea filtrar, aunque mucho más próxima que en el
caso de los filtros desintonizados. En estos casos es muy importante tener en
cuenta el valor de la corriente armónica máxima que se desea filtrar, pues de
ésta dependen el dimensionamiento del reactor y de la tensión del condensador.
El dimensionamiento de este tipo de filtros, requiere por lo tanto un estudio más a
fondo de las características de la instalación, las armónicas presentes y el
objetivo de distorsión en barras al cual se quiere llegar.
Aplicación:
Los equipos de filtrado, empleados en las instalaciones industriales y redes antes
mencionadas, permiten obtener las siguientes mejoras:
Compensación de la potencia reactiva a la frecuencia fundamental para un
factor de potencia especificado.
Disminuyen el porcentaje de distorsión armónica total (THD).
Evitan fenómenos de resonancia, que surgirían al conectar capacitores sin
protección contra armónicas.
Disminución de pérdidas activas en cables y aparatos electromagnéticos, por
reducción del THD.

5. La bobina o inductor
La bobina o inductor por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena
energía en forma de campo magnético
El inductor es diferente del condensador / capacitor, que almacena energía en
forma de campo eléctrico
Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo
magnético, siendo el sentido de flujo del campo magnético, el que establece la ley
de la mano derecha.
Al estar el inductor hecho de espiras de cable, el campo magnético circula por el
centro del inductor y cierra su camino por su parte exterior.
Una característica interesante de los inductores es que se oponen a los cambios
bruscos de la corriente que circula por ellas.
Esto significa que a la hora de modificar la corriente que circula por ellos (ejemplo:
ser conectada y desconectada a una fuente de alimentación de corriente
continua), esta intentará mantener su condición anterior.
Este caso se da en forma continua, cuando una bobinaesta conectada a una
fuente de corriente alterna y causa un desfase entre el voltaje que se le aplica y la
corriente que circula por ella.
En otras palabras:
La bobina o inductor es un elemento que reacciona contra los cambios
en la corriente a través de él, generando un voltaje que se opone al voltaje
aplicado
y es proporcional al cambio de la corriente.
El calentamiento por inducción es un proceso de calentamiento sin contacto. Se
utiliza la electricidad de alta frecuencia para calentar materiales que son
eléctricamente conductor. Puesto que es sin contacto, el proceso de calentamiento
no contamina el material que está siendo calentado. También es muy eficiente ya
que el calor se genera realmente dentro de la pieza de trabajo. Esto puede ser
contrastado con otros métodos de calentamiento donde el calor se genera en un
elemento de llama o calentamiento, que se aplica luego a la pieza de trabajo. Por
estas razones calentamiento por inducción se presta a algunas aplicaciones
únicas en la industria.

6. ¿Cómo funciona el calentamiento por inducción?
Una fuente de energía eléctrica de alta frecuencia se utiliza para conducir una
corriente alterna a través de una gran bobina. Esta bobina se conoce como la
bobina de trabajo. Véase el contrario imagen. El paso de corriente a través de esta
bobina genera un campo magnético muy intenso y cambiando rápidamente en el
espacio dentro de la bobina de trabajo. La pieza de trabajo para ser calentado se
coloca dentro de este campo magnético alterno intenso. Dependiendo de la
naturaleza del material de la pieza de trabajo, un número de cosas suceden.
El campo magnético alterno induce un flujo de corriente en la pieza de trabajo
conductora. La disposición de la bobina de trabajo y la pieza de trabajo pueden ser
consideradas como un transformador eléctrico. La bobina de trabajo es como el
principal donde se alimenta de energía eléctrica en, y la pieza de trabajo es como
una sola vuelta secundaria que se cortocircuita. Esto provoca que las corrientes
tremendas fluyan a través de la pieza de trabajo. Estas son conocidas como
corrientes de Foucault.
Además de esto, la alta frecuencia usado en aplicaciones de calentamiento por
inducción da lugar a un fenómeno llamado efecto de la piel. Este efecto de piel
obliga a la corriente alterna a fluir en una capa fina hacia la superficie de la pieza
de trabajo. El efecto de la piel aumenta la resistencia efectiva del metal para el
paso de la corriente grande. Por lo tanto, aumenta en gran medida el efecto de
calentamiento causado por la corriente inducida en la pieza de trabajo.
(Aunque el calentamiento debido a las corrientes de Foucault es deseable en esta
aplicación, es interesante observar que los fabricantes de transformadores hacen
grandes esfuerzos para evitar este fenómeno en sus transformadores. Laminadas
núcleos de transformador, los núcleos de polvo de hierro y ferritas se usan para
evitar que las corrientes de Foucault fluya dentro de núcleos de transformador.
Dentro de un transformador el paso de las corrientes de Foucault es altamente
indeseable porque causa el calentamiento del núcleo magnético y representa
energía que se desperdicia.)
¿Qué es el calentamiento por inducción se utiliza?
El calentamiento por inducción se puede utilizar para cualquier aplicación donde
se desea calentar un material eléctricamente conductor en una forma limpia,
eficiente y controlada.

7. Una de las aplicaciones más comunes es para el sellado de las juntas de sabotaje
contra la que están pegados a la parte superior de la medicina y las botellas de
bebidas. Un sello de aluminio recubierta con "cola de fusión en caliente" se inserta
en la tapa de plástico y se enrosca en la parte superior de cada botella durante la
fabricación. Estos sellos de aluminio luego se calienta rápidamente, como las
botellas de pasar por debajo de un calentador de inducción en la línea de
producción. El calor generado se derrite el pegamento y sella el papel de aluminio
sobre la parte superior de la botella. Cuando se quita la tapa, la lámina se
mantiene proporcionando un sello hermético y evitar cualquier alteración o la
contaminación de los contenidos de la botella hasta que el cliente atraviesa la
lámina.
Otra aplicación común es el "despido getter" para eliminar la suciedad de los tubos
de vacío, tales como los tubos de imagen de televisión, tubos de vacío, y varias
lámparas de descarga de gas. Un anillo de material conductor llamado un
"captador" se coloca dentro del recipiente de vidrio evacuado.
Dado que el calentamiento por inducción es un proceso sin contacto que puede
ser utilizado para calentar el captador que ya está sellado dentro de un vaso. Una
bobina de trabajo de inducción está situado cerca de la captador en la parte
exterior del tubo de vacío y la fuente de CA está encendido. En cuestión de
segundos desde el inicio del calentador de inducción, el captador se calienta al
rojo vivo, y los productos químicos en su recubrimiento reaccionan con cualquier
gas en el vacío. El resultado es que el captador absorbe cualquier últimas trazas
restantes de gas dentro del tubo de vacío y aumenta la pureza del vacío.
Otra aplicación común para calentamiento por inducción es un proceso llamado
purificación Zona utilizado en la industria de fabricación de semiconductores. Este
es un proceso en el que el silicio se purifica por medio de una zona de movimiento
de material fundido. Una búsqueda en Internet es seguro que suba más detalles
sobre este proceso que sé muy poco.
Otras aplicaciones incluyen la fundición, soldadura y soldadura fuerte o metales.
Las placas de inducción de cocina y ollas arroceras. Metal endurecimiento de
munición, dientes de los engranajes, las hojas de sierra y árboles de transmisión,
etc son también las aplicaciones más comunes debido a que el proceso de
inducción calienta la superficie del metal muy rápidamente. Por lo tanto, se puede

8. utilizar para endurecer la superficie, y el endurecimiento de las zonas localizadas
de piezas metálicas por "dejando atrás" la conducción térmica de calor más
profundo en la parte o las áreas circundantes. La naturaleza sin contacto de
calentamiento por inducción también significa que puede ser utilizado para
calentar los materiales en aplicaciones analíticas sin riesgo de contaminación de la
muestra. Del mismo modo, los instrumentos médicos de metal se pueden
esterilizar por calentamiento a altas temperaturas, mientras que todavía están
sellados dentro de un ambiente estéril conocida, con el fin de matar los gérmenes.
Lo que se requiere para el calentamiento por inducción?
En teoría sólo tres cosas son esenciales para la aplicación de calentamiento por
inducción:
- Una fuente de energía eléctrica de alta frecuencia.
- Una bobina de trabajo para generar el campo magnético alterno.
- Un trabajo eléctricamente conductor pieza a calentar.
Habiendo dicho esto, la práctica los sistemas de calentamiento por inducción son
generalmente un poco más complejo. Por ejemplo, una red de adaptación de
impedancia a menudo se requiere entre la fuente de alta frecuencia y la bobina de
trabajo con el fin de asegurar la transferencia de una buena potencia. Los
sistemas de agua de refrigeración también son comunes en los calentadores de
alta potencia de inducción para eliminar el calor residual de la bobina de trabajo,
su red de adaptación y la electrónica de potencia. Finalmente algo de electrónica
de control se emplea normalmente para controlar la intensidad de la acción de
calentamiento, y el tiempo del ciclo de calentamiento para asegurar resultados
consistentes. La electrónica de control también protege el sistema de ser dañado
por un número de condiciones de operación adversas. Sin embargo, el principio
básico de funcionamiento de cualquier calentador por inducción sigue siendo el
mismo que el descrito anteriormente.
Horno de inducción
Un horno de inducción utiliza inducción para calentar el metal a su punto de fusión.
Una vez fundido, el campo magnético de alta frecuencia también puede ser
utilizado para agitar el metal caliente, que es útil para asegurar que las adiciones

9. de aleación están completamente mezclados en la masa fundida. La mayoría de
los hornos de inducción constan de un tubo de anillos de cobre refrigerados por
agua que rodean a un contenedor de material refractario. Los hornos de inducción
se utilizan en las fundiciones más modernas como un método más limpio de la
fusión de metales de un horno de reverbero o de cubilote. Los tamaños varían de
un kilogramo de capacidad de una capacidad de cien toneladas. Los hornos de
inducción a menudo emiten un zumbido agudo o un zumbido cuando se están
ejecutando, en función de su frecuencia de operación. Metales fundidos incluyen
hierro y acero, cobre, aluminios, y metales preciosos. Debido a que es un proceso
limpio y sin contacto que puede ser utilizado en un vacío o en atmósfera inerte.
Hornos de vacío hacer uso de calentamiento por inducción para la producción de
aceros especiales y otras aleaciones que se oxidan si se calienta en presencia de
aire.
Soldadura por inducción
Un estudio similar, a menor escala proceso se utiliza para la soldadura por
inducción. Plásticos también se pueden soldar por inducción, si bien son dopado
con cerámica ferromagnéticos (donde histéresis magnética de las partículas
proporciona el calor necesario) o por las partículas metálicas.
Las costuras de los tubos se pueden soldar de esta manera. Las corrientes
inducidas en un tubo de correr a lo largo de la costura abierta y calentar los bordes
resultantes en una temperatura lo suficientemente alta como para la soldadura. En
este punto los bordes de las uniones se hacen solidarios y la costura soldada se.
La corriente de RF también puede ser transmitida al tubo por los cepillos, pero el
resultado es el mismo - la corriente fluye a lo largo de la costura abierta,
calentándolo.
El tratamiento térmico de inducción
El calentamiento por inducción se utiliza a menudo en el tratamiento térmico de
artículos de metal. Las aplicaciones más comunes son la inducción
endurecimiento de las piezas de acero, la inducción de soldadura / soldadura
fuerte como un medio de unir componentes metálicos y la inducción de recocido
para ablandar selectivamente un área seleccionada de una pieza de acero.

10. El calentamiento por inducción puede producir altas densidades de potencia que
permiten tiempos cortos de interacción para alcanzar la temperatura requerida.
Esto le da un control estricto del patrón de calentamiento con la siguiente
distribución del campo magnético aplicado muy de cerca y permite que la tasa de
distorsión térmica y daños. Esta capacidad puede ser utilizado en el
endurecimiento para producir piezas con propiedades variables. El proceso de
endurecimiento más común es la de producir una superficie localizada
endurecimiento de un área que necesita resistencia al desgaste, manteniendo la
tenacidad de la estructura original, según sea necesario en otro lugar. La
profundidad de los patrones de inducción endurecidos se puede controlar
mediante la elección de tiempo de inducción de frecuencia, densidad de potencia y
la interacción. Hay límites a la flexibilidad del proceso, principalmente derivados de
la necesidad de producir inductores específicos para muchas aplicaciones. Esto es
bastante caro y requiere la concentración de las altas densidades de corriente en
los inductores de cobre pequeñas, que pueden requerir de ingeniería
especializada y "cobre-montaje".
La soldadura por inducción es cuando dos o más materiales se unen entre sí por
un metal de relleno que tiene un punto de fusión más bajo que los materiales de
base utilizando calentamiento por inducción. En el calentamiento por inducción,
materiales ferrosos generalmente se calientan rápidamente del campo
electromagnético que es creado por la corriente alterna a partir de una bobina de
inducción.
Inducción de forja se refiere al uso de un calentador por inducción para precalentar
los metales antes de la deformación utilizando una prensa o martillo. Típicamente
los metales se calientan a entre 1.100 ° C (2.010 ° F) y 1.200 ° C (2.190 ° F) para
aumentar su maleabilidad y el flujo de ayuda en la matriz de forjado.
Inducción Billet
En el calentador de inducción tocho la totalidad de la palanquilla o lingote se
calienta. Normalmente, para palanquillas cortas o babosas de una tolva o
recipiente se utiliza para presentar de forma automática los palanquillas de
acuerdo a pellizcar las unidades de la cadena de rodillos, impulsados por tractores
o en algunos casos empujadores neumáticos. Las palanquillas son entonces
impulsado a través de la bobina uno detrás del otro en los carriles refrigerados por
agua o revestimientos cerámicos se utilizan a través del orificio de la bobina que

11. reducen la fricción y evitar el desgaste. La longitud de la bobina es una función del
tiempo de inmersión requerido, el tiempo de ciclo por componente y la longitud de
la palanquilla. El elevado volumen de trabajo de gran sección transversal, no es
raro tener 4 o 5 bobinas en serie para dar 5 m (16 pies) de la bobina o más.