Informe Mensual Septiembre 2015

Proceso de soldadura

Objetivo

Para dicho informe se dará a conocer el proceso de soldadura, clasícamente ha sido considerada una técnica de unión de materiales por diferentes procesos o métodos, con el objeto de fabricar y recuperar piezas, equipos o estructuras, o para formar un revestimiento con características especiales.

Definición de soldadura

*Proceso de unión de materiales por fusión

La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos o mas piezas de un material por la acción del calor con o sin aportación de material metálico, por lo general lo mas usado son los metales, con el fin de lograr la unión, en la cual son soldadas fundiendo, así mismo se puede agregar un material de aporte y que al fundirse forma un charco de material fundido entre las piezas a soldar, al enfriarse se convierte en una unión fija a la que se denomina cordón.

Los efectos de la soldadura resultan determinantes para la utilidad del material soldado. El metal de aportación y las consecuencias derivadas del suministro de calor pueden afectar a las propiedades de la pieza, deben evitarse porosidades y grietas añadiendo elementos de aleación al metal de aportación.   

Clasificación de la soldadura 

En las soldaduras, dependiendo del material de aportación tenemos dos tipos:

• Homogénea: Cuando no se utiliza material de aportación o cuando se utiliza pero es de la misma naturaleza que las piezas que se van a unir. En este caso los metales que unimos y el material de aportación tienen que ser de la misma naturaleza.
• Heterogénea: Se efectúa entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportación. También puede ser entre metales iguales, pero con distinto metal de aportación.

Tipos de soldadura y aplicación 

Los procesos de soldadura se dividen en dos categorías principales :

1.- La soldadura por fusión , en la cual se obtiene una fusión derritiendo las dos superficies que se van a unir , y en algunos casos añadiendo un metal de aporte para unión.

2.- Soldadura de estado sólido. en la cual se usa calor o presión o ambas para obtener la fusión, pero los metales base no se funden ni se agrega un metal de aporte.

  
Soldadura blanda

• Aplicaciones: Para uniones de hojalatas, chapas galvanizadas, piezas de latón y bronce, tubos de plomo, y componentes electrónicos y eléctricos.

Tipo: Heterogénea
Material de aportación: Aleación de Estaño y plomo
Temperatura de soldadura: 400°C
Instrumento: Soldador eléctrico

Simplemente tenemos que conectar el soldador o cautin a la corriente eléctrica y dejar que caliente la punta. Una vez caliente se coloca el estaño en la punta y se fundirá sobre las partes a unir. El estaño suele ser una mezcla de estaño y resina.

Soldadura fuerte

• Aplicaciones: Para uniones de latón, cobre, aleaciones de plata, bronce, acero y fundición.

Tipo: Heterogénea
Materiales de Aportación: Latón o cobre.
Temperatura de la soldadura: 800°C
Instrumento: Soplete de Gas

 Es una técnica de unión térmica en la que un metal de aportación fundido penetra al interior. Entre los metales a unir, los metales de aportación para soldadura fuerte tienden una temperatura de fusión superior a 450°C, pero siempre inferior a la de los metales que van a unirse.

Si se usa el metal de aporte adecuado, proporciona una unión con características resistentes incluso superior a la del metal base.

Soldadura de Arco Electrico SAC (arc welding en ingles , AW) es un proceso de soldadura en la unión de las partes se obtiene por fusión mediante el calor de un arco eléctrico entre un electrodo y el material de trabajo.

El sistema de soldadura eléctrica con electrodo recubierto se caracteriza, por la creación y mantenimiento de un arco eléctrico entre una varilla metálica llamada electrodo, y la pieza a soldar.

Soldadura Oxiacetilenica 

• Aplicaciones: Laminas de Acero o Hierro. Se utiliza en construcción, en la industria naval y en la automovilística.

Tipo: Homogénea
Material de Aportación: El mismo que el de las piezas que se van a unir.
Temperatura de Soldadura: Mayor de 3 000°C.
Instrumentación: Soplete Oxiacetilénico.

La soldadura oxiacetilenica es la forma más difundida de soldadura autógena. No es necesario aporte de material.Este tipo de soldadura puede realizarse con material de aportación de la misma naturaleza que la del material base (soldadura homogénea) o de diferente material (heterogénea) y también sin aporte de material (soldadura autógena).

 Para lograr una fusión rápida ( y evitar que el calor se propague) se utiliza un soplete que combina oxigeno (como comburente) y acetileno (como combustible).

Soldadura por Resistencia Eléctrica 

• Aplicaciones: Tiene gran importancia en la industria moderna, sobre todo en chapa fina. Se emplea en la fabricación de carrocerías de automóviles, electrodomésticos (por ejemplo, neveras), y en las industria eléctrica.
• La soladura por resistencia, y en particular la soldadura por puntos, está especialmente indicada para el sector de la automoción, y particularmente para la soldadura de las carrocerías, debido a los residuos espesores de las chapas empleadas en las mismas. 

Soldadura que se basa en el efecto Joule: el calentamiento se produce al pasar la corriente eléctrica a través de la unión de las piezas
Tipo: Homogénea
Material de aportación: No Aplica
Temperatura de Soldadura: La misma que la temperatura de fusión de los materiales de unir.
Instrumento: La temperatura de las partes a unir y del metal de aporte se puede lograr por medio de resistencia a la corriente (puntos), por la inducción (costura) o por arco eléctrico. En  los tres métodos el calentamiento se da por el paso de la corriente entre las piezas metálicas a unir. Para cada tipo se usa una maquina diferente.

Tipos de soldadura por resistencia

Todas ellas tienen en común la presencia de una o varias pinzas de soldadura, un transformador y un secuenciador, ademas de todas las conexiones eléctricas, mecánicas y de refrigeración.
--Instalación robotizada
--Pinza manual con transformador suspendido
--Máquina mono-punto
--Máquina automática multipunto

Soldadura por puntos
Las piezas generalmente chapas quedan soldadas por pequeñas zonas circulares aisladas y regularmente espaciadas que, debido a su relativa pequeñez, se denominan puntos.

Las chapas objeto de unión se sujetan por medio de electrodos y, a través de ellos, se hace pasar la corriente eléctrica para que funda los puntos.

Soldadura por costura

La soldadura eléctrica por costura se basa en el mismo principio que la soldadura por puntos, pero en este caso las puntas de los electrodos se sustituyen por rodillos, entre las cuales y, presionadas por el borde de éstos, pasan las piezas a soldar.

En este tipo de soldadura los electrodos en forma de varilla de la soldadura de puntos se sustituye con ruedas giratorias y se hace una serie de soldaduras de puntos sobrepuestas a lo largo de la unión.
Sus aplicaciones industriales incluyen la producción de tanques de gasolina, silenciadores de automóviles y otros contenedores fabricados con lamina de metal.

El espaciamiento de las pepitas de soldadura depende del movimiento de las ruedas de electrodos relacionado con la aplicación de la corriente de soldadura son:

Soldadura de movimiento continuo: La rueda gira en forma continua a una velocidad constante y la corriente se activa a intervalos que coinciden con el espaciamiento deseado entre los puntos de Soldadura a lo largo de la costura. Normalmente, la frecuencia de las descargas de corriente se establece para que produzca puntos de soldadura sobrepuesta (primera imagen). Pero si se reduce bastante la frecuencia habrá espacios entre los puntos de soldadura y a ese método se le denomina Soldadura de puntos por rodillo (segunda imagen). En otra variación, la corriente de soldadura permanece constante (en lugar de activarse y desactivarse por lo que se produce una costura soldada verdaderamente continua (tercera imagen).

  

Resumen de la importancia de los procesos de soldadura en la industria automotriz  

La soldadura en realidad es un proceso metalúrgico, por eso entender como los metales se comportan durante su producción y fundición es conocer el proceso de soldadura. La mayoría de los procesos de soldadura, al igual que en la fundición de metales, requieren la generación de altas temperaturas para hacer posible la unión de metales envueltos. El tipo de fuente de calor es básicamente lo que describe el tipo de proceso, Ej: Soldadura autógena, soldadura de arco eléctrica, etc. Uno de los principales problemas de la soldadura, es el comportamiento de los metales ante la combinación de los agentes atmosféricos y los cambios en su temperatura.

 El proceso de soldadura es relevante ya que tiene ciertas ventajas, como la sencillez del proceso, pues no requiere reparación especial de las chapas a unir,para diversos procesos es necesaria la robustez del proceso, ya que es capaz de absorber tolerancias considerables en variables, tales como exceso de gas, suciedad de chapas, atmósferas contaminadas, para procesos donde se construyen dispositivos es muy alta la velocidad, con tiempos de soldadura muy cortos y elevadas velocidades de paso de unos puntos a otros, gran flexibilidad y adaptabilidad al poder integrar las pinzas de soldadura en instalaciones robotizadas capaces de ejecutar rutinas de trabajo muy diversas.

Cuestionario

1. ¿Que es el proceso de soldadura?
   
   
   Es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos o mas piezas de un material por la acción del calor con o sin aportación de material metálico.
2. Cuando no se utiliza material de aportación o cuando se utiliza pero es de la misma naturaleza que las piezas que se van a unir. En este caso los metales que unimos y el material de aportación tienen que ser de la misma naturaleza,se le denomina:
   
    a) Homogénea                b) Heterogénea
3. Se efectúa entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportación. También puede ser entre metales iguales, pero con distinto metal de aportación.
   
   a) Heterogénea              b) Homogénea
4. Al fundirse forma un charco de material fundido entre las piezas a soldar, al enfriarse se convierte en una unión fija a la que se denomina ______.
   
    a) Cordón                b) Arco                c) Aporte
5. Tipo de soldadura que se basa en el efecto Joule: el calentamiento se produce al pasar la corriente eléctrica a través de la unión de las piezas:
   
    a) Puntos                    b) Resistencia              c) Costura
6. Tipo de soldadura por resistencia donde las piezas(chapas quedan soldadas por pequeñas zonas circulares aisladas y regularmente espaciadas.
    a) Resistencia          b) Arco                           c) Puntos
   
   
7.  Tipo de soldadura por resistencia la cual se basa en el mismo principio que la soldadura por puntos, pero en este caso las puntas de los electrodos se sustituyen por rodillos, presionadas por el borde de estos, pasas las piezas a soldar.
    a) Puntos                b) Resistencia                    c) Costura
8. La soldadura por______ , en la cual se obtiene una fusión derritiendo las dos superficies que se van a unir , y en algunos casos añadiendo un metal de aporte para unión.
   
   a) Fusión                  b)Solido                          c) Aporte
9. Soldadura de estado_____. En la cual se usa calor o presión o ambas para obtener la fusión, pero los metales base no se funden ni se agrega un metal de aporte.
   
   a) Aporte                b) Fusión                         c) Solido
10. Es un proceso de soldadura en la unión de las partes se obtiene por fusión mediante el calor de un arco eléctrico entre un electrodo y el material de trabajo.
    
    a) Arco Eléctrico           b) Resistencia        c) Puntos

Bibliografia

https://es.wikipedia.org/wiki/Soldadura

https://tecnologiafuentenueva.wikispaces.com/file/view/Soldadura.pdf

http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-43.pdf

http://www.areatecnologia.com/tipos-de-soldadura.html

https://www.youtube.com/watch?v=ohid0rt5Sbs

http://www.ecured.cu/index.php/Soldadura_por_resistencia

http://unidadivprocesosdesoldadura.weebly.com/soldadura-por-resistencia.html

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Informe Mensual Agosto 2015

Tratamientos Térmicos 

Objetivo

El objetivo de dicho tema, es el dar a conocer que son, y como son empleados los tratamientos térmicos, así como conocer a fondo como es transformado el acero para beneficio y empleo en los procesos industriales.

  

Definición

Es el conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad, presión, etc. De los metales o las aleaciones en estado sólido, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono.

Tipos de tratamientos térmicos

Los tratamientos térmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con contantes innovaciones se van requiriendo metales con mayores resistencias tanto al desgaste como la tensión. Los principales tratamientos térmicos son:

• Temple
• Revenido
• Recocido
• Normalizado

Temple

El temple tiene por objetivo endurecer y aumentar la resistencia de los aceros.Es una condición que se produce en el metal por efecto del tratamiento mecánico o térmico. Para ello, se calienta el acero a una temperatura (entre 900-950°C) y se enfría luego mas o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua,aceite, etc. 

Revenido

El tratamiento de revenido consiste en calentar al acero después de normalizado o templado, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando se pretenden resultados altos en tenacidad, o lento, para producir al máximo las tensiones térmicas que pueden generar deformaciones.

Este proceso hace más tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza.

Recocido

Consiste básicamente en en un calentamiento hasta la temperatura de austenización (800-925°C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo frió y las tensiones internas.Cuyo objetivo es "ablandar", el acero para facilitar si mecanizado posterior.

Normalizado

Un tratamiento térmico en el cual las aleaciones porosas se calientan hasta aproximadamente 100 °F sobre el rango critico, sosteniendo esa temperatura por el tiempo requerido, y enfriarla a la temperatura del medio ambiente, dando lugar a la recristalización y afino de la perlita.

Es uno de los tratamientos más conocidos, que se usan para afinar y homogeneizar la estructura.
objetivos del normalizado

• Subsanar defectos de las operaciones anteriores de la elaboración en caliente (colada, forja, laminación,…) eliminando las posibles tensiones internas.
• Preparar la estructura para las operaciones tecnológicas siguientes (por ejemplo mecanizado o temple). se consigue que la estructura interna del acero sea más uniforme y aumentando la tenacidad.
• El normalizado se utiliza como tratamiento previo al temple y al revenido, aunque en ocasiones puede ser un tratamiento térmico final.

Ejemplos de Uso

• Construcción de dispositivos- En dichos dispositivos se puede observar en el momento del ensamble como el acero de las piezas es sometido a diversos tratamientos ya mencionados para la dureza o firmeza del  dispositivo , dependiendo su  uso.
• Se puede usar el recocido a baja temperatura para eliminar los esfuerzos residuales que se producen durante el trabajo en frió. También se puede usar para eliminar por completo el endurecimiento por deformación que se desarrollo durante el trabajo en frió. En este caso, la parte obtenida es suave y dúctil, pero sigue teniendo un buen acabado superficial y exactitud dimensional.Tal es el caso de las platinas.
•  En el caso del Temple:Enfriamiento rápido
  Se saca la pieza del horno y se enfría el material en un fluido denominado medio de temple a una velocidad superior a la crítica de temple con objeto de obtener una estructura martensítica, y así mejorar la dureza y resistencia del acero
  El medio de temple puede ser:
  * Agua: es el medio más económico y antiguo. Se consiguen buenos temples con aceros al carbono. Las piezas se agitan dentro del agua para eliminar las burbujas de gas.
  *Aceite: enfría más lentamente que el agua.
  * Aire: se enfrían las piezas con corrientes de aire. Se utiliza para los denominadas aceros rápidos.

Resumen 

La importancia de emplear los tratamientos térmicos en aceros, es debido a que existen piezas que están sometidas a condiciones de trabajo que requieren propiedades específicas para soportar esfuerzos de choque, vibraciones y rozamiento superficial. Para soportar estas condiciones de trabajo, se requiere tenacidad elevada, resistencia, y una gran dureza superficial.

Por este motivo se realizan los tratamientos térmicos, que son procesos en los cuales mediante una sucesión de operaciones de calentamiento y enfriamiento, se modifica la micro estructura y la constitución de los metales y aleaciones sin variar su composición química.
La finalidad de estos procesos es mejorar las propiedades mecánicas del material, especialmente la dureza, la resistencia, la tenacidad y la maquinabilidad.

Cuestionario

• ¿Que son los tratamientos térmicos?

-Es el conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo condiciones controladas de temperatura, tiempo de permanencia, velocidad y presión.

• ¿Cual es el objetivo de los tratamientos térmicos?

-El fin es mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. 

• Cuales son los principales tratamientos térmicos?

-Temple 

-Revenido

-Recocido

• El _______ tiene por objetivo endurecer y aumentar la resistencia de los aceros.Es una condición que se produce en el metal por efecto del tratamiento mecánico o térmico. Para ello, se calienta el acero a una temperatura (entre 900-950°C) y se enfría luego mas o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua,aceite, etc. 

 - Temple      -Revenido      - Recocido

• El hierro forjado se produce mediante que tratamiento térmico:

-Revenido     -Recocido      -Temple

• El ________  consiste en calentar al acero después de normalizado o templado, seguido de un enfriamiento controlado que puede ser rápido cuando se pretenden resultados altos en tenacidad, o lento, para producir al máximo las tensiones térmicas que pueden generar deformaciones.

-Revenido      Temple    -Recocido

• ¿Que beneficios encontramos en el recocido?

-Se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. También facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo frió y las tensiones internas.Cuyo objetivo es "ablandar", el acero para facilitar si mecanizado posterior.

• El Normalizado, es uno de los tratamientos más conocidos, que se usan para afinar y homogeneizar la estructura.

-Cierto         -Falso 

• Menciona un ejemplo del uso de los tratamientos térmicos dentro de la industria automotriz Volswagen:

-Construcción de dispositivos- En dichos dispositivos se puede observar en el momento del ensamble como el acero de las piezas es sometido a diversos tratamientos ya mencionados para la dureza o firmeza del  dispositivo , dependiendo su  uso.

Bibliografia 

https://www.youtube.com/watch?v=RGl1MhPCsZY

https://www.youtube.com/watch?v=WARKjduWBtY

https://www.youtube.com/watch?v=ENJzdELm1vo
http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4911/html/7_normalizado.html
http://www.monografias.com/trabajos82/tratamientos-termicos/tratamientos-termicos2.shtml

 Dibujo
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Informe del Mes de Marzo Electrónica potencial

Electrónica de Potencia

Objetivo

En la industria moderna nos encontramos con dos necesidades fundamentales que deben ser atendidas por la ingeniería electrónica. Por una parte se requiere disponer de sistemas electrónicos que nos permitan realizar la conversión entre las diferentes formas en las que se maneja la energía eléctrica y, por otra, son necesarios sistemas electrónicos que permitan controlar los procesos industriales en los que se utiliza esta energía. La electrónica de potencia será aquella parte de la electrónica encargada del control y la conversión de la energía eléctrica.

Cada vez son más los dispositivos y sistemas que en una o varias de sus etapas son accionados por energía eléctrica. Los accionamientos consisten, en general, en procesos que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía, o en el mismo tipo, pero con diferentes características. Los encargados de realizar dichos procesos son los Sistemas de Potencia.

La electrónica de potencia se basa principalmente en la conmutación de dispositivos semiconductores de potencia. Con el desarrollo de la tecnología de los semiconductores de potencia, las capacidades de manejo de potencia y la rapidez de conmutación de los dispositivos de potencia ha manejado en forma considerable. El desarrollo de los microprocesadores y la tecnología de las micro computadoras tienen un gran impacto sobre el control y la sistetización de la estrategia de control para los dispositivos semiconductores de potencia. 

Estructura de los sistemas electrónicos de potencia.

Todos los sistemas electrónicos de potencia presentan una estructura básica similar formada por tres bloques: El circuito de potencia, el circuito de disparo y bloqueo y el circuito de control.

Significado

La Electrónica de Potencia es la parte de la Electrónica que se encarga de estudiar los dispositivos, circuitos, sistemas y procedimientos para el procesamiento, control y conversión de la energía eléctrica.

La electrónica de potencia es una rama de la Ingeniería Eléctrica que se enfoca principalmente en la conversión y control de la energía eléctrica para diferentes aplicaciones tales como el control de alumbrado, procesos electro químicos, suministros de energía regulada de CD y CA, soldadoras eléctricas, filtrado activo, compensación de VAR´S, control del movimiento de máquinas eléctricas y otras más.

Partes de un equipo electrónico de potencia

La mayor flexibilidad y control de los dispositivos electrónicos, hace que se apliquen para resolver procesos cada vez más complejos. Un equipo electrónico de potencia consta fundamentalmente de dos partes:

El Circuito de potencia comprende los dispositivos semiconductores de potencia agrupados formando las diferencias topológicas correspondientes a cada tipo de convertidor. Los circuitos de potencia son los encargados de Actuar sobre la energía eléctrica presente a la entrada del sistema para convertir en la energía eléctrica con la forma deseada.

Circuito de potencia: es el encargado de alimentar al receptor (por ejemplo: motor, calefacción, electro freno, iluminación, etc.). Está compuesto por el contactor (identificado con la letra K),  elementos de protección (identificados con la letra F como pueden ser los fusibles  F1, relé térmico  F2, relés magnetotérmicos, etc.) y un interruptor trifásico general (Q). Dicho circuito estará dimensionado a la tensión e intensidad que necesita el motor. En la figura se muestra el circuito de potencia del arranque directo de un motor trifásico.

El circuito de control o (Mando) se encarga de, como su nombre indica, controlar el proceso de conversión de la energía. Este control se realiza comparando la salida del sistema con la salida deseada y, a partir del resultado, generando las señales necesarias para disparar y bloquear los semiconductores de potencia de forma adecuada.

Circuito de mando: es el encargado de controlar el funcionamiento del contactor. Normalmente consta de elementos de mando (pulsadores, interruptores, etc. identificados con la primera letra con una S), elementos de protección, bobinas de contactores, temporizadores y contactos auxiliares. Este circuito está separado eléctricamente del circuito de potencia, es decir, que ambos circuitos pueden trabajar  a tensiones diferentes, por ejemplo, el de potencia a 380 V de c.a. y el de mando a 24 V de c.c. Como ejemplo adjuntaremos una serie de esquemas de mando:

1.     Marcha de KM1 por impulsos a través de SM. En caso de detectar sobre intensidad, F2  desconectará KM1 hasta que sea rearmado el relé térmico.

2.     Esquema de Marcha – Paro de un contactor con preferencia del paro. Con SM conectamos KM1 y al soltarlo sigue en marcha porque el contacto de KM1 realimenta a su propia bobina. La parada se realizará mediante SP y por protección térmica a través de F2.

3.     Marcha – Paro igual que el anterior pero con preferencia de la marcha sobre el paro.

4.      Dos pulsadores de marcha (S2 y S4) y dos paros (S1 y S3)

5.      Conexión de varios contactores con dependencia entre ellos. Averigua si se conecta H1 y que contactores son necesarios para hacerlo.

6.      Explica cómo funciona este esquema.

Los circuitos de disparo y bloqueo se encargan de dar a las señales provenientes de los circuitos de control los niveles de tensión y corriente adecuados para poder disparar y bloquear los semiconductores de potencia, además de proporcionar el aislamiento galvánico necesario entre la etapa de potencia y la de control.

Aplicaciones de la electrónica de potencia

Durante muchos años ha existido la necesidad de controlar la potencia electrónica de los sistemas de tracción y de los controles industriales impulsados por motores eléctricos; esto ha llevado un temprano desarrollo del sistema Ward-Leonard con el objetivo de obtener un voltaje de corriente directa variable para el control de los motores e impulsadores. La electrónica de potencia ha revolucionado la idea del control para la conversión de potencia y para el control de los motores electrónicos.

La electrónica de potencia combina la energía, la electrónica, y el control. El control se encarga del régimen permanente y de las características dinámicas de los sistemas de lazo cerrado. La energía tiene que ver con el equipo de energía de potencia estática y rotativa o giratoria, para la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. La electrónica se ocupa de los dispositivos y circuitos de estado sólidos requeridos en el procesamiento de señales para cumplir con los objetivos de control deseados. La electrónica de potencia se puede definir como la aplicación de electrónica de estado sólidos para el control y la conversión de la energía eléctrica.

La electrónica de potencia se basa, en primer término, en la conmutación de dispositivos semiconductores de potencia. Con el desarrollo de la tecnología de los semiconductores de potencia, las capacidades del manejo de la energía y la velocidad de conmutación de los dispositivos de potencia se han elevado.

El desarrollo de las tecnologías de los microprocesadores- micro computadoras tiene un gran impacto sobre el control y la síntesis de la estrategia de control para los dispositivos semiconductores de potencia. El equipo de electrónica de potencia moderno utiliza (1) Semiconductores de potencia, que pueden compararse con el musculo, y (2) micro electrónico, que tiene el poder y la inteligencia del cerebro.

Aplicaciones generales como se muestra en la figura siguiente , en el eje vertical Capacidad en (VA) y en el eje horizontal Frecuencia de operación en (Hz).

Productos donde se aplica la electrónica de potencia

La electrónica de potencia ha alcanzado ya un lugar importante en la tecnología moderna y se utiliza ahora en una gran diversidad de productos de alta potencia, que incluye:

• ·         Controles de calor
• ·         Controles de iluminación
• ·         Controles de motor
• ·         Fuente de alimentación
• ·         Sistema de propulsión de vehículos
• ·   Sistemas de corriente directa de alto voltaje ( HVDC por sus siglas en inglés)

Consumo de Energía

•  El 65% esta destinado a motores eléctricos.
•   El 20% esta dedicado a sistemas de iluminaion
•  El resto es consumido por otros.

·        Aplicaciones mas usuales

·         Industriales: Electrolisis, soldadura, robótica.

·         Transporte: Cargadores de baterías, metro, electrónica de autos.

·         Distribución: Fuentes de energía, renovables, filtros activos.

·         Aeroespaciales: alimentación a satélites y lanzaderas.

·         Comerciales: Calefacción alimentación de ordenadores y equipos.

·         Domesticas: Refrigeradores, iluminación, aire acondicionado. 

Dispositivos de la electrónica de potencia 

Controlados: Estos dispositivos no disponen de ningún terminal de control externo.

Semi controlados: Se tiene control externo de la puesta en conducción, pero no así del bloqueo del dispositivo.

Totalmente controlados: En este grupo encontramos los transistores bipolares BJT, los transistores de efecto de campo MOSFET, los transistores bipolares de puerta aislada IGBT  y los tiristores GTO.

Clasificación

Para estas aplicaciones se han desarrollado una serie de dispositivos semiconductores de potencia, todos los cuales derivan del diodo o el transistor. Entre estos se encuentran los siguientes:

ü  Diodos de potencia

ü  Rectificadores controlado de silicio (SCR) en ingles.

ü  Transistores bipolares de juntura de potencia (BJT)

ü   MOSFET de potencia

ü  Transistores bipolares de compuerta aislada(IGBT)

ü  Transistor de inducción estática(SIT)

Los Tiristores pueden subdividirse en ocho tipos:

• Tiristor de conmutación forzada
• Tiristor conmutado por linea
• Tiristor desactivado por compuerta (GTO)
•  Tiristor de conducción inversa (RTC)
• Tiristor de inducción estático (SITH)
• Tiristor desactivado con asistencia de compuerta (GATT)
• Rectificador controlado de silicio fotoactivo (LASCR)
• Tiristor controlado por MOS (MCT)
• Triac.

Diodos

Un diodo semiconductor es una estructura P-N que permite la circulación de corriente en un único sentido.

Diodos de potencia : Componentes electrónico utilizado en la electrónica de potencia .A diferencia de los de baja potencia estos se caracterizan por ser capaces de soportar una alta intensidad con un pequeña caída de tensión en estado de conducción y en sentido inverso, deben ser capaces de soportar una fuerte tensión negativa de ánodo con una pequeña intensidad de fugas.

Diodos rectificadores para baja frecuencia

 Diodos para baja frecuencia

Características

IFAV: 1A – 6000 A

VRRM: 400 – 3600 V

VFmax: 1,2V (a IFAVmax)

trr: 10 µs

Aplicaciones

Rectificadores de Red.

Baja frecuencia (50Hz).

Diodos rápidos (fast) y ultrarrápidos (ultrafast)

Características

IFAV: 30A – 200 A

VRRM: 400 – 1500 V

VFmax: 1,2V (a IFAVmax)

trr: 0,1 - 10 µs

Aplicaciones

Conmutación a alta frecuencia (>20kHz).

Inversores.

UPS.

Accionamiento de motores CA.

Diodos Schotkky

Se utiliza cuando se necesita una caida de tension muy pequeña (0.3 V tipicos) para circuitos con tensiones reducidas de salida. No soportan tensiones inversas superiores a 50 - 100 V.

Características

IFAV: 1A – 120 A

VRRM: 15 – 150 V

VFmax: 0,7V (a IFAVmax)

trr: 5 ns

Aplicaciones

Fuentes conmutadas.

Convertidores.

Diodos de libre circulación.

Cargadores de baterías.

Diodos para aplicaciones especiales (alta tensión)

Características

IFAV: 0,45A – 2 A

VR: 7,5kV – 18kV

VRRM: 20V – 100V

trr: 150 ns

Diodos para aplicaciones especiales (alta corriente)

Características

IFAV: 50A – 7000 A

VRRM: 400V – 2500V

VF: 2V

trr:10 µs

Diodo de recuperación rápida.Son adecuados en circuitos de frecuencia elevada en combinación con interruptores controlable, donde se necesitan tiempos de recuperación pequeños. Para unos niveles de potencia de varios cientos de voltios y varios cientos de amperios, estos diodos poseen un tiempo de recuperación inversa (trr) de pocos nanosegundos.

 Diodos rectificadores o de frecuencia de lineaLa tensión en el estado de conducción (ON) de estos diodos es la pequeña posible, y como consecuencia tener un trr grande, el cual es únicamente aceptable en aplicaciones de la frecuencia de linea. Estos diodos son capaces de bloquear varios kilo voltios y conducir kilo-amperios. Se pueden conectar en serie y/o paralelo para satisfacer cualquier rango de tensión o de corriente.

Tiristores

http://es.slideshare.net/Boytronic/tiristores-caractersticas-aplicaciones-y-funcionamiento

Los tiristores constituyen una familia de dispositivos que pueden tomar diferentes nombres y características, pero donde todos los elementos que la componen se basan en el mismo principio de funcionamiento. Constructiva mente son dispositivos de 4 capas semiconductoras N-P-N-P y cuya principal diferencia con otros dispositivos de potencia es que presentan un comportamiento bies table. Su construcción se debe en su origen a General Electric en 1957 y la comercialización general comienza hacia 1960.

Dentro de la familia de los tiristores, trataremos en este tutorial los tipos más significativos: Diodo Shockley, SCR (Silicon Controlled Rectifier), GCS (Gate Controlled Switch), SCS (Silicon Controlled Switch), Diac y Triac.

La palabra tiristor, procedente del griego, significa puerta. El nombre es fiel reflejo de la función que efectúa este componente: una puerta que permite o impide el paso de la corriente a través de ella. Así como los transistores pueden operar en cualquier punto entre corte y saturación, los tiristores en cambio sólo conmutan entre dos estados: corte y conducción.

En particular, el SCR (Silicon Controlled Rectifier), si bien es solo uno de los miembros de la familia de los tiristores es el mas caracterizado, por lo que se ha vuelto una costumbre generalizada denominarlos por el nombre de la familia. En consecuencia, por lo general, al utilizarse el término tiristor, en realidad se suele hacer referencia a los SCR, y se los conoce inclusive así en el comercio, si bien en los manuales se lo ubica correctamente con el nombre de SCR.

Los tiristores pueden tener 2, 3 o 4 terminales, y ser de conducción unilateral (un solo sentido) o bilateral (en ambos sentidos). Ante una señal adecuada pasan de un estado de bloqueo al de conducción, debido a un efecto de re alimentación positiva. El pasaje inverso, de conducción a bloqueo se produce por la disminución de la corriente principal por debajo de un umbral. Funcionan como llaves, presentando dos estados posibles de funcionamiento:

No conducción (abierto) 

Conducción (cerrado)

Triac

Este dispositivo es simular al diac pero con un único terminal de puerta (gate). Se puede disparar mediante un pulso de corriente de gate y no requiere alcanzar el voltaje V_BO como el diac.

Es un tiristor bidireccional de tres terminales. Permite el paso de corriente de la ternimal A1 al A2 y viceversa y puede ser disipados con tensiones de puerta de ambos signos. Es en esencia  la conexión de os tiristores en paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta.

La parte positiva de la onda (semiciclo positivo) pasara por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta , de esta manera la corriente circulara de arriba hacia abajo.

La parte negativa  de la onda pasara por el triac siempre y cunado haya habido una señal de disparo en la compuerta de esta manera la corriente circulara de abajo hacia arriba.

Lo interesante es , que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y así, controlar el tiempo que cada tiristor estará en conducción con esto se puede controlar la corriente que se entrega a una carga y por consiguiente la potencia que consume.

Transistores

El funcionamiento y utilización de los transistores de potencia es idéntico al de los transistores normales, teniendo como características especiales las altas tensiones e intensidades que tienen que soportar y, por tanto, las altas potencias a disipar.

Existen tres tipos de transistores de potencia:

•  bipolar
•  unipolar o FET (Transistor de Efecto de Campo).
• IGBT.

El IGBT ofrece a los usuarios las ventajas de entrada MOS, más la capacidad de carga en corriente de los transistores bipolares:

• Trabaja con tensión.
•   Tiempos de conmutación bajos.
• Disipación mucho mayor (como los bipolares).
• Nos interesa que el transistor se parezca, lo más posible, a un elemento ideal:
• Pequeñas fugas.
•  Alta potencia.

Bajos tiempos de respuesta (ton , toff), para conseguir una alta frecuencia de funcionamiento.

• ·         Alta concentración de intensidad por unidad de superficie del semiconductor.
• ·         Que el efecto avalancha se produzca a un valor elevado ( VCE máxima elevada).
• ·         Que no se produzcan puntos calientes (grandes di/dt )

Una limitación importante de todos los dispositivos de potencia y concretamente de los

transistores bipolares, es que el paso de bloqueo a conducción y viceversa no se hace

instantáneamente, sino que siempre hay un retardo (ton , toff). Las causas fundamentales de

estos retardos son las capacidades asociadas a las uniones colector - base y base - emisor y

los tiempos de difusión y recombinación de los portadores.

Totalmente controlados: En este grupo encontramos los transistores bipolares BJT, los transistores de efecto de campo MOSFET, los transistores bipolares de puerta aislada IGBT  y los tiristores GTO.

El interés actual del Transistor Bipolar de Potencia (BJT) es muy limitado, ya que existen dispositivos de potencia con características muy superiores. Le dedicamos un tema porque es necesario conocer sus limitaciones para poder comprender el funcionamiento y limitaciones de otros dispositivos de gran importancia en la actualidad.

Formado por dos uniones PN con tres zonas cada una conectada a los terminales:C: "Colector", la zona central es la B:"Base" y E: "Emisor". El Emisor está muy impurificado, la Base tiene una impurificación muy baja, mientras que el Colector posee una impurificación intermedia. Un transistor es similar a dos diodos, el transistor tiene dos uniones: una entre el emisor y la base y la otra entre la base y el colector. El emisor y la base forman uno de los diodos, mientras que el colector y la base forman el otro. Estos diodos son denominados: "Diodo de emisor" (el de la izquierda en este caso) y "Diodo de colector" (el de la derecha en este caso).

Cuestionario

1.- ¿Qué es electrónica de potencia.?
Son las aplicaciones de la electrónica de estado sólido para el control y la conversión de la energía eléctrica.

2.-¿ Cueles son las diferencias entre las características de la compuerta de los GTO y los tiristores ?

 Los tiristores tienen activación controlada y desactivacion sin control y las compuertas GTO la activación y la desactivacion son controladas.

3.-¿ Cuales son las diferencias entre un TBJ y IGTB?

no hay diferencia

4.-¿Cual es la diferencia entre un tiristor y un triac?

La diferencia con un tiristor es que este es unidireccional y el triac es bidireccional

5.-¿Que es un convertidor?

Es una matriz de conmutación

6.-¿Cuales son los diversos tipos de tiristores?

Tiristores de control de fase, de desactivacion por compuerta , de trido bidirecional , de conducción inversa y de inducción estática.

7.-¿ Cuales son las diferencias entre las características de compuerta de tiristores y transistores?

Los tiristores tienen activación controlada y desactivación sin control, en cambio los transistores se controla la activación y la desactivación de ellos, los tiristores requieren de pulso en la compuerta y los transistores con señal continua en la compuerta y aparte la capacidad que cada uno tiene para soportar voltajes el tiristor soporta voltajes bipolares y los transistores unipolares.

8.-¿ cuales son las condiciones para que un transistor conduzca?

Cuando un pequeña corriente pasa a través de la de la compuerta hacia el cátodo, el tiristor conduce, siempre y cuando la terminal del ánodo este a un potencial más alto que el cátodo.

9.-¿ Cual es la característica de compuerta se un IGBT?

Características de activación y desactivación controladas, requisito de señal continua en la compuerta, capacidad de soportar voltajes unipolares y capacidad de corriente unidireccional.

10.-¿Cuales son los pasos incluidos en el diseño de un equipo de electronica de potencia?

1 Diseño de los circuitos de potencia. 2 Proteccion de los dispositivos de potencia 3. Determinación de la estrategia de control 4. Diseño de los circuitos lógicos y de mando.

Bibliográfica

http://potencia.eie.fceia.unr.edu.ar/TIRISTORES%201.pdf

http://www.uv.es/marinjl/electro/transistores.html

http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/transist/pot.htm

http://www.ele-mariamoliner.dyndns.org/~jsalgado/analogica/7transistores.pdf

https://www.youtube.com/watch?v=UmywTGYbbE0

http://www.automatas.org/siemens/intr_s5_(1).htm

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http://es.slideshare.net/robysdj/electrnica-de-potencia

http://www.ecured.cu/index.php/Diodos_de_potencia

http://www2.uca.es/grup-invest/instrument_electro/Ramiro/docencia_archivos/Tiristores.PDF

http://www.profesormolina.com.ar/tutoriales/enica_pot.htm