UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELÉCTRICA INGENIERÍA ELECTRÓNICA ESTUDIANTE: ALBERT FERNANDO BELLO VASQUEZ FECHA DE ENTREGA: 17/Octubre 2022 MATERIA: FIS 1200 J ORURO – BOLIVIA Trabajo de investigación superconductores y resistores Contenido TAREAS DE INVESTIGACIÓN N°4 ........................................................................................... 1 INVESTIGUE LAS CARACTERÍSTICAS DEL SUPERCONDUCTOR .................................... 1 Propiedades características ................................................................................................ 1 El caso del aluminio y del estaño ........................................................................................ 1 Superconductores en motores y en el almacenamiento energético..................................... 2 INVESTIGAR SOBRE: LDR, VDR, NTC, PTC, (TERMISTORES), RTD (DETECTORES DE TEMPERATURA), SENSOR MAGNETO RESISTIVO, SENSOR DE FUERZA RESISTIVO, OTROS .................................................................................................................................. 3 LDR (RESISTOR DEPENDIENTE DE LA LUZ) O FOTORRESISTOR ............................... 3 RESISTENCIA VDR ........................................................................................................... 3 TERMISTOR NTC .............................................................................................................. 4 TERMISTOR PTC............................................................................................................... 4 SENSORES DE TEMPERATURA (RTD) ............................................................................ 5 SENSOR MAGNETORRESISTIVO .................................................................................... 6 SENSOR DE FUERZA RESISTIVO .................................................................................... 6 Resistencias Variables: ....................................................................................................... 7 Potenciómetro: .................................................................................................................... 8 Bibliografía ................................................................................................................................. 9 Trabajo de investigación superconductores y resistores 1 TAREAS DE INVESTIGACIÓN N°4 INVESTIGUE LAS CARACTERÍSTICAS DEL SUPERCONDUCTOR Superconductor es un adjetivo que se aplica a aquellos materiales que, al ser enfriados, dejan de ejercer resistencia al paso de la corriente eléctrica. De este modo, a una cierta temperatura, el material se convierte en un conductor eléctrico de tipo perfecto. (Merino, 2014) Propiedades características Superconductividad La principal característica de los materiales conductores es que, en ausencia de campos magnéticos, por debajo de una temperatura crítica, su resistividad se hace idénticamente nula (dentro de los límites de medida, por supuesto). Esta transición se produce de forma abrupta (es un cambio de fase). Por encima de la temperatura crítica, la resistividad es finita; a la temperatura crítica se produce una discontinuidad de salto, y por debajo es nula. El primer material en el que se descubrió esta propiedad (en 1911, por Kammerling Omnes) fue en el mercurio para una temperatura de 4.2 K. Desde entonces se ha descubierto en otras sustancias (tanto elementales como compuestas). La mayor temperatura crítica descubierta es de 92 K (para un óxido de cobre, bario e ytrio), aun muy por debajo de la temperatura ambiente. La anulación de la resistividad implica que por el interior de un superconductor pueden circular corrientes eléctricas sin disipación de energía por efecto Joule. Esto los convierte en sustancias muy interesantes para la distribución de energía eléctrica o la generación de campos magnéticos intensos. El caso del aluminio y del estaño El aluminio y el estaño son dos ejemplos de materiales superconductores. Es habitual que los materiales se enfríen con helio líquido para que puedan alcanzar la mencionada temperatura crítica. Cuando el material se transforma en superconductor, puede emplearse para el desarrollo de circuitos y electroimanes. Actualmente, entre las aplicaciones más útiles e interesantes que se les da a los mencionados materiales superconductores destacan las siguientes: Trabajo de investigación superconductores y resistores 2 -Dentro del ámbito médico se han empleado para poder solucionar aneurismas sin necesidad de emplear cirugía, para extraer tumores e incluso para poder corregir arterias que habían sufrido algún daño. -En el campo científico, se han usado y se siguen usando para acometer estudios del crecimiento de plantas. Superconductores en motores y en el almacenamiento energético Se espera que, en el futuro, los superconductores se empleen para construir motores eléctricos y para crear equipos que permitan almacenar energía, entre otras aplicaciones. Cabe destacar, por último, que se conoce como superconductores de alta temperatura a los materiales que cuentan con una temperatura crítica superior a la temperatura de ebullición que tiene el nitrógeno o que no cumplen con la teoría BCS (desarrollada en 1957 para explicar la superconductividad). (Departamento de fisica de sevilla, 2009) Trabajo de investigación superconductores y resistores 3 INVESTIGAR SOBRE: LDR, VDR, NTC, PTC, (TERMISTORES), RTD (DETECTORES DE TEMPERATURA), SENSOR MAGNETO RESISTIVO, SENSOR DE FUERZA RESISTIVO, OTROS LDR (RESISTOR DEPENDIENTE DE LA LUZ) O FOTORRESISTOR Resistencia que varía en función de la luz que recibe. A más luz menos resistencia Aplicaciones: Encendido y apagado de las farolas de la calle . FIGURA 1: RESISTOR FOTOSENSIBLE (Luis Fernando Ixpata Chen, 2012) RESISTENCIA VDR Un varistor es un componente electrónico que modifica su resistencia eléctrica en función de la tensión que se aplica en sus extremos o patillas. También se suele llamar por su abreviatura VDR (Voltaje Dependent Resistor). El tipo más común de varistor es el de oxido metálico llamado MOV. Un MOV contiene una masa cerámica de granos de óxido de zinc, en una matriz de otros óxidos metálicos (como pequeñas cantidades de bismuto, cobalto, manganeso) intercalados entre dos placas de metal (los electrodos). FIGURA 2: UN VARISTOR (tecnologica, 2007) Trabajo de investigación superconductores y resistores 4 TERMISTOR NTC Un termistor es un sensor de temperatura por resistencia. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. El término termistor proviene de Thermally Sensitive Resistor. A más temperatura menos resistencia. Aplicaciones: Regulación de un sistema de calefacción FIGURA 3: UN TERMISTOR (tecnologica, 2007) TERMISTOR PTC Los termistores PTC o también llamados Termistores de Coeficiente de Temperatura Positivos son aquellos que aumentan la resistencia cuanta más temperatura alcance el producto. El aumento de la resistencia y de la temperatura, por lo tanto, son proporcionales y siguen una línea positiva similar. Al aumentar la resistencia, este tipo de termistores permiten ser usados en productos que alcanzan altas temperaturas, permitiendo que el sistema siga funcionando en todo momento. Estas son las diferentes aplicaciones que podemos encontrar en los termistores PTC: FIGURA 4: UN VARISTOR (Oñate, 2021) Trabajo de investigación superconductores y resistores 5 SENSORES DE TEMPERATURA (RTD) RTD significa Resistive Temperature Detector. Son sensores de temperatura cuyo principio físico se basa en la resistividad de los metales, es decir, en variación de la resistencia de un conductor con la temperatura. Esto se debe a que al incrementar la temperatura los iones vibran con mayor amplitud y así se dificulta el paso de los electrones a través del conductor. Los RTD son sensores de temperatura resistivos. En ellos se aprovecha el efecto que tiene la temperatura en la conducción de los electrones para que, ante un aumento de temperatura, haya un aumento de la resistencia eléctrica que presentan. Este efecto suele aproximarse a un sistema de primer o segundo orden para facilitar los cálculos. Los sensores RTD suelen ir asociados a montajes eléctricos tipo Puente de Wheatstone, que responden a la variación de la resistencia eléctrica por efecto de la temperatura para originar una señal analógica de 4-20 mA que es la que se utiliza en el sistema de control correspondiente como señal de medida. Aplicaciones: • • • • Inyección de plástico Procesos alimenticios Procesos industriales Equipo de empaque FIGURA 5: Sensores de temperatura (INC, 2019) Trabajo de investigación superconductores y resistores 6 SENSOR MAGNETORRESISTIVO Un sensor magnetorresistivo se basa en que la resistencia eléctrica de una aleación de capa fina ferromagnética cambia debido a un campo magnético exterior. «Ferro» proviene del latín y significa hierro. Por regla general se usan aleaciones mixtas, por ejemplo hierro y níquel. Estos sensores son muy pequeños y, gracias a su material especial, muy robustos y tienen un consumo reducido. Por tanto, se emplean preferiblemente allí donde no se dispone de una alimentación eléctrica continua. Aplicaciones: Un sensor magnetorresistivo se usa para las aplicaciones siguientes: • • • • • Mediciones de recorrido y ángulos Determinación de campos magnéticos Mediciones de corriente altamente dinámicas Interruptores sin contacto Mediciones dinámicas en condiciones extremas (p.ej. en motores de vehículos) SENSOR DE FUERZA RESISTIVO Esta resistencia de detección de fuerza (FSR) de Interlink Electronics es un componente pasivo que exhibe una disminución de la resistencia cuando se produce un aumento en la fuerza aplicada a la superficie activa de 0,58″ de diámetro, lo que permite crear un sensor que es capaz de detectar la fuerza o presión. Con un rango de sensibilidad de la fuerza de unos pocos gramos a unos pocos kilogramos (100g a 10kg dependiendo de su proyecto), este sensor está optimizado para su uso en aplicaciones de control táctil humano. Entre las aplicaciones de este sensor puede encontrar los siguientes ejemplos: • Interfaz de usuario táctil sensible a la presión • Sensor táctil para apéndices robóticos • Almohadilla de batería para un instrumento electrónico • Sensor del sistema de alarma: • alerta cuando se elimina un objeto • alerta cuando el intruso lo pisa Trabajo de investigación superconductores y resistores 7 FIGURA 6: Sensores de temperatura (SANDOROBOTICS, 2017) Resistencias Variables: Resistencias que varia manualmente entre cero y un valor indicado en el componente. Aplicaciones: regulación de la luminosidad de una bombilla FIGURA 7: Resistencias Variables (Departamento de fisica de sevilla, 2009) Trabajo de investigación superconductores y resistores 8 Potenciómetro: Es uno de los dos usos que posee la resistencia o resistor variable mecánica (con cursor y de al menos tres terminales). El usuario al manipularlo, obtiene entre el terminal central (cursor) y uno de los extremos una fracción de la diferencia del potencial total, se comporta como un divisor de tensión o voltaje. FIGURA 6: Potenciómetro (Departamento de fisica de sevilla, 2009) Trabajo de investigación superconductores y resistores 9 Bibliografía Departamento de fisica de sevilla. (2009). http://laplace.us.es. Obtenido de http://laplace.us.es/wiki/index.php/Superconductor INC, L. (2019). Logicbus INC. Obtenido de https://www.logicbus.com.mx/sensor-temperaturaRTD.php Luis Fernando Ixpata Chen, A. A. (2012). Universidad Mariano Galvez Villa Nuva. Obtenido de proyectofisica2.wordpress.com: https://proyectofisica2.wordpress.com/resistenciasespeciales-ptc-ntc-ldr-vdr/ Merino, J. P. (2014). https://definicion.de. Obtenido de https://definicion.de: (https://definicion.de/superconductor Oñate, I. (2 de Diciembre de 2021). diario electronico hoy. Obtenido de diarioelectronicohoy: https://www.diarioelectronicohoy.com/como-funciona-un-termistor-ptc/ SANDOROBOTICS. (2017). sandorobotics. Obtenido de https://sandorobotics.com/producto/hs1149/ tecnologica, A. (2007). www.areatecnologia.com. Obtenido de www.areatecnologia.com: https://www.areatecnologia.com/electronica/varistor.html Trabajo de investigación superconductores y resistores