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PROFESOR: UZIEL MONSIVAIS ROJAS CICLO 2015-16 III Bimestre Pgina 1

PLANEACIONES DE CLASE DEL TERCER BLOQUE DE CIRCUITOS ELECTRICOS I

PROFESOR: UZIEL MONSIVAIS ROJASDEL: AL: PERIODO:

Esc. Sec.:TECNICA N 45

GRADO Y GRUPOS1 I

CIUDADREYNOSA TAMPS.

BLOQUE 3 Transformacin de materiales y energa

EJE Transformacin de materiales y energa

TEMA Materiales

SUBTEMASOrigen, caractersticas y clasificacin de los materialesLos materiales en los procesos y productos tcnicos: en casa, oficina y laboratoriode tecnologa.Los materiales con que estn hechas las herramientas y su relacin con losmateriales sobre los que actan.

CONCEPTOSRELACIONADOS

Materiales naturales y sintticos. Propiedades fsicas y qumicas. Propiedades tcnicas Insumos.

PROPOSITOS

1. Distinguir el origen, la diversidad y las

posibles transformaciones de los materialessegn la finalidad.

2. Clasificar los materiales de acuerdo con suscaractersticas y su funcin en diversos

procesos tcnicos.

3. Identificar el uso de los materiales y de laenerga en los procesos tcnicos.

4. Prever los posibles efectos derivados deluso y transformacin de materiales y energaen la naturaleza y la sociedad.

APRENDIZAJES ESPERADOS

Identifican los materiales de acuerdo con su origen y

aplicacin en los procesos tcnicos.

Distinguen la funcin de los materiales y la energa en los

procesos tcnicos.

Valoran y toman decisiones referentes al uso adecuado demateriales y energa en la operacin de sistemas tcnicospara minimizar el impacto ambiental.

Emplean herramientas y mquinas para transformar y

aprovechar de manera eficiente los materiales y la energaen la resolucin de problemas tcnicos.

OBSERVACIONES:

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BLOQUE III

TRANSFORMACIN DE MATERIALES Y ENERGA

En este bloque se retoman y articulan los contenidos de los bloques I y II para analizar los

materiales desde dos perspectivas: la primera considera el origen, las caractersticas y laclasificacin de los materiales, y hace hincapi en la relacin de sus caractersticas con la

funcin que cumplen; la segunda propone el estudio de los materiales, tanto naturales como

sintticos.

Se propone el anlisis de las caractersticas funcionales de los productos desarrollados en un

campo tecnolgico y su relacin con los materiales con que estn elaborados, as como su

importancia en diversos procesos tcnicos. Asimismo, se revisan las implicaciones en elentorno por la extraccin, el uso y la transformacin de materiales y energa, y la manera de

prever riesgos ambientales.

La energa se analiza a partir de su transformacin para la generacin de la fuerza, el

movimiento y el calor que posibilitan el funcionamiento de los procesos o la elaboracin de

productos; de esta manera, ser necesario identificar las fuentes y los tipos de energa, as

como los mecanismos para su conversin y su relacin con los motores. Tambin es

necesario abordar el uso de la energa en los procesos tcnicos, principalmente en el empleo

y efecto del calor, adems de otras formas de energa para la transformacin de diversos

materiales.

COMPETENCIAS A DESARROLLAR

Resolucin de problemas, diseo, gestin e intervencin.

TEMAS:3.1 MATERIALES

3.2. ENERGA

Actividad 1Lee lo siguiente y contesta lo que se te pregunta:

MATERIAEs tangible, detectable, perceptible, ocupa un lugar en el espacio, tiene masa, es fuente deenerga, puede ser slida, liquida o gaseosa.

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Receptibilidad de la forma, todo aquello capaz de recibir una forma, es potencialmente deconvertirse en algo (cumplir una funcin tcnica o ser parte de un objeto).

MATERIAL Porcin de materia a la que se le da un uso particular.Materia: Arcilla, piedras, madera, oro, minerales, sal de mesa, agua,.Materiales:Ladrillo, varilla, telas, plsticos,..

MATERIA PRIMA.Materia sobre la que actan las acciones tcnicas para la produccin debienes.

a) Escribe tres ejemplos que conozcas de:Materia:Material:Materia prima:

Actividad 2Lee lo siguiente y contesta lo que se te pregunta:

CRONOLOGA DE LOS ACONTECIMIENTOS HISTRICOS RELACIONADOS CON LAENERGA1500,000 (a.c.). El hombre comienza a utilizar el fuego.9000. Se inicia la agricultura en forma elemental.7000. Se elaboran los primeros instrumentos de trabajo.6000. Se domestican algunos animales, como vacas, cerdos y ovejas.4000. Se utiliza el caballo con fines domsticos.3500. Se inventa la rueda, probablemente en Mesopotamia.2900. Se construyen los primeros barcos de vela.1000. Se comienza a trabajar el hierro.

300 (d.c.). Se construyen las ruedas hidrulicas en Grecia.650. Se implementan los primeros molinos de viento.852. Se emplea el carbn como combustible domstico.1239. Se utiliza el carbn con fines industriales.1300. Se emplea el carbn para la calefaccin domstica.1606. Se realizan los primeros experimentos exitosos con motores de vapor.1690. Se construye el primer motor de mbolo.1693. Se enuncia e l principio de conservacin de la energa.1712. Se construye la primera mquina de vapor elemental.1765. Se crea la primera mquina de vapor de Watt con caractersticas similares a lasmodernas.

1789. Se enuncian las leyes de la electrosttica.1820. Se inician los trabajos de electromagnetismo y termodinmica.1839. Alexander Becquerel descubre que al incidir la luz sobre ciertas sustancias se produceuna corriente elctrica.1859. Se perfora el primer pozo de petrleo en Titusville, Pensilvania.1876. Se desarrolla el motor de combustin Interna de cuatro tiempos.1879. Se utiliza por primera vez la lmpara incandescente.

1. Gonzlez Jordn, Roberto. Ahorro de energa en Cuba, Editorial Cientfico-Tcnica, La Habana, 1986, p. 21

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VientosCorrientes marinas

CONVERSIn

ENERG

A

ELECTRICA

ProduccinHogarTransporteComunicaciones

FUENTES DE ENERGIA Y SU TRANSFORMACIN

La luz del sol provoca elcalentamiento de diferencial de lasuperficie terrestre por la formaesfrica de la Tierra, su inclinacin

con respecto al sol y susmovimientos de rotacin ytraslacin

El calentamiento diferencial de la atmsferay las masas ocenicas cambia su densidady provoca movimientoFenmenos metereolgicosViento, corrientes marinas, mareas

El movimiento de la atmosfera o viento yde las coorrientes marinas, es suceptiblede conversin en energia elctricamediante implementos mecnicos

MOVIMIENTO

Sol Biomasa

Mareas

MOVIMIENTO

La luz es transformadamediante la Fotosntesis

USOS

PRODUCCIN DE COMBUSTIBLESEnerga qumicaLuz

Calor

Reacciones qumicas

Geotermia

VientosCorrientes marinas

CONVERSIn

ENERG

A

ELECTRICA

ProduccinHogarTransporteComunicaciones

FUENTES DE ENERGIA Y SU TRANSFORMACIN

La luz del sol provoca elcalentamiento de diferencial de lasuperficie terrestre por la formaesfrica de la Tierra, su inclinacin

con respecto al sol y susmovimientos de rotacin ytraslacin

El calentamiento diferencial de la atmsferay las masas ocenicas cambia su densidady provoca movimientoFenmenos metereolgicosViento, corrientes marinas, mareas

El movimiento de la atmosfera o viento yde las coorrientes marinas, es suceptiblede conversin en energia elctricamediante implementos mecnicos

MOVIMIENTO

Sol Biomasa

Mareas

MOVIMIENTO

La luz es transformadamediante la Fotosntesis

USOS

PRODUCCIN DE COMBUSTIBLESEnerga qumicaLuz

Calor

Reacciones qumicas

Geotermia

1882. Se desarrolla e instala por Thomas Alva Edison la primera gran central elctrica delmundo en Nueva York.1896. Se descubre la radiactividad.1900. Se transforma la energa geotrmica en elctrica.1903. Se efecta el vuelo del primer avin de hlice.1941. Se utiliza la turbina en el primer avin a reaccin.1942. Se logra la primera reaccin nuclear controlada.

1945. Se lanzan las bombas atmicas sobre Hiroshima y Nagasaki.1957. Se pone en funcionamiento la Primera Central Electronuclear.1973. Se inicia la primera crisis del petrleo.1980. Se produce la segunda crisis del petrleo.1991. Se disparan los precios del petrleo debido a la Guerra del Golfo Prsico.1996. Se anuncia el comienzo del declive del uso del carbn como combustible.1998. Se produce un incremento de la capacidad mundial instalada de generacin elica.2000. Se anuncia que Irlanda ser, en 30 aos, la primera economa en el mundo con 100%de su energa obtenida a partir de fuentes renovables basada en hidrgeno y Vanuatu

De la cronologa presentada:

a) Describe las fuentes de energa identificadas, las acciones humanas o artefactos queejemplifican su conversin para su empleo en acciones tcnicas.b) Cules son las fuentes y tipos de energa empleadas en tu especialidad y cul es su

funcin tcnica?c) Que entiendes por convertidor de energa?d) Qu convertidores empleas en tu especialidad?

Actividad 3Analiza la siguiente informacin:

a) En qu tipos de energa se puede convertir la luz del sol?b) En qu tipos de energa se puede convertir la fuerza del agua?c) En qu tipos de energa se puede convertir la fuerza del viento?

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Actividad 4Algunos ejemplos de procesos tcnicos. Completa.

NFASIS PROCESOS TCNICOS

Diseo de circuitos elctricosElectrificar una casa, circuitos en serie,paralelos y/o mixtos, entre otros.

Confeccin del vestido e industria textil Diseo de prendas y accesorios, confeccinde prendas, entre otros.

Carpintera e industria de la maderaFabricacin de muebles, construccin decasas, cabaas, entre otros.

(Escribe tu nfasis) (Anota dos procesos tcnicos de tu nfasis)

Junto con tu profesor(a) selecciona un objeto tcnico o proceso tcnico de tu nfasisespecialidad.

Actividad 5

Identifica el uso, origen y funcin de los materiales empleados para producir el objeto oproceso seleccionado.

MATERIALES

Componentes del objeto oproceso seleccionado

Material de que est hechoy su origen.

Funcin que cumple

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Actividad 6Investiga como es el proceso de produccin del objeto seleccionado, puntualizando en losmateriales utilizados, las clases de energa que intervienen en su fabricacin, la maquinara,equipo y herramienta utilizada, el funcionamiento del objeto, las dificultades encontradas, elimpacto ambiental, las medidas de higiene y seguridad que se utilizan y requieren yredctalo.

Actividad 7Representa dicho proceso en una maqueta, con un dibujo, haciendo un prototipo, etctera.

Actividad 8Comunica tus resultados en una presentacin en plenaria.

Actividad 9Finalmente contesta, con tus palabras, lo que se te solicita.a) Qu importancia tiene el uso de los materiales ms adecuados en la fabricacin de

artefactos y que impacto social y ambiental tienen segn su origen?

b) Comenta como distingues la funcin de los materiales y la energa en su proceso defabricacin.c) Cmo valoras el proceso de fabricacin y que sugieres para su mejora, principalmente

para hacer un uso ms adecuado de los materiales y la energa para minimizar el impactoambiental?

d) Qu herramientas, equipo, maquinaria y materiales empleaste para transformar yaprovechar de manera eficiente los materiales y la energa en la produccin de tu objetotcnico o proceso?

RBRICA PARA LA CO-EVALUACIN

Marque con una X el rubro que considere conveniente de acuerdo a los descriptores que sepresentan a continuacin.

RUBRO MUY BIEN BIEN REGULARNECESITAREDISEO

Congruenciaentre los

propsitos delbloque y losaprendizajesesperados.

Los propsitos delbloque soncongruentes conlos aprendizajesesperados

Los propsitos delbloque soncongruentes conla mayora de losaprendizajesesperados

Los propsitos delbloque soncongruentes conalgunosaprendizajesesperados.

Los propsitos delbloque no soncongruentes conlos aprendizajesesperados.

Competencias

Se describe de

forma muy claralas competenciasa desarrollar y lasjustificanarticulndolas conlos aprendizajesesperados.

Se describen las

competencias y sejustifican, pero nolo hace de maneraclara.

Se describen las

competencias,pero no sejustifican.

No se sealanlas

competencias.

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El papel deldocente y los

alumnos.

Se describe demaneraespecfica, elpapel quedebern asumirlos alumnos y eldocente en todaslas actividadespropuestas.

Se describe demaneraespecfica, elpapel quedebern asumirlos alumnos y eldocente en lamayora de lasactividadespropuestas

Se describe demaneraespecfica, elpapel quedebern asumirlos alumnos y eldocente enalgunasactividadespropuestas

No se describeelpapel quedebern asumirlos alumnos y eldocente en lasactividadespropuestas

Materiales,equipamiento y

recursosdidcticos

complementarios

Los materiales,equipamiento ylos recursosdidcticos sonacordes a todaslas actividadesque la integran.

Los materiales,recursosdidcticos yequipamiento quese sugieren, sonacordes a lamayora de lasactividades que laintegran.

Los materiales,recursosdidcticos yequipamiento, sonacordes aalgunas de lasactividades que laintegran.

Los materiales,recursosdidcticos yequipamiento, noson acordesa lasactividades que laintegran

Evaluacin

La estrategiageneral deevaluacin escongruente conlos propsitos delbloque, seala losmomentos,actores, tiempose instrumentosespecficos,haciendo nfasisen el producto yen el proceso.

La estrategiageneral deevaluacin escongruente conlos propsitos delbloque, seala losmomentos,actores, tiempose instrumentosespecficos,haciendo nfasisslo en el procesoo producto.

La estrategiageneral deevaluacin escongruente conlos propsitos delbloque, pero noseala algunos delos siguienteselementos: losmomentos,actores, tiempose instrumentosespecficos, ni

hace nfasis enel producto ni enel proceso.

La estrategiageneral deevaluacin no escongruente conlos propsitos delbloque y noseala ninguno delos siguienteselementos:momentos,actores, tiempose instrumentosespecficos.

EVALUACIN

LISTA DE COTEJOCon la elaboracin del producto, el alumno:

SI NO

Resuelve la problemtica planteada.

Define las caractersticas de la propuesta.

El diseo es el adecuado a las necesidades del usuario.

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Incorpora criterios de diseo con base en el desarrollosustentable (econmicos, polticos, ambientales sociales).

SUGERENCIAS DIDCTICAS

Elaborar una tabla que muestre la relacin de los materiales de los que estn hechos los objetos del hogar, definirla funcin de stos y comparar el mismo objeto hecho de un material distinto.

Realizar un an lisis grupal acerca de las caractersticas de los materiales en relacin con las acciones y el uso deherramientas para transformarlos.

Ejemplificar el anlisis con arcilla, madera, aluminio y cobre, entre otros.

Realizar el anlisis morfolgico de una herramienta. Identificar su forma, funcin y materiales con los cuales estelaborada.

Realizar pruebas de las propiedades elctricas de diversos materiales: conductores, aislantes, semiconductores ysuperconductores. Redactar un informe de los datos observados.

Se redacta he ilustra los diversos materiales:En la actualidad da a da ut ilizamos distintos objetos yherramientas,estos de aqu se encuentran hechos dedistintosmateriales.Los materiales se pueden clasificar en:

Materiales metlicos Materiales polmeros Materiales cermicos

Cada uno de los cuales tienen distintas propiedades debido a suestructuray su composicin. Las propiedades de

cada uno de los materiales varan de acuerdo a sufuerzade enlace (energa de enlace), disposicin atmica yempaquetamiento de tomos en cada slido. Estas propiedades sirven para eldiseodeestructurasy maquinariaen laingenieray en el da a da.Es importante establecer que al mismotiempoque existen distintos tipos de materiales, existen tambin para caduno de ellos, diferentes tipos de propiedades. Las propiedades principalmente frecuentadas en la ingeniera de lomateriales son:

Propiedades elctricas: basadas en como reacciona un material ante un campo elctrico. Propiedades mecnicas: basadas en elcomportamientoante un fenmeno externo. Propiedades magnticas: basada en el comportamiento de un material en presencia de un campo

magntico. Propiedades trmicas: basada en la reaccin de un material en durante cambios detemperatura.

Propiedades pticas: basadas en el comportamiento de los materiales en presencia deondasluminosas(luz).Elobjetivode esteinformese enfocara en definicin ydescripcinde las propiedades elctricas de un material edependencia de si ste es cermico, metlico o polmero. De la misma manera, se enfocara en laevaluacindecadapropiedadpara reconocer las aplicaciones en la ingeniera. Principalmente entonces en cuatro propiedadeselctricas ms importantes: conductividad y di-electricidad;superconductividad; y, polarizacin ypiezoelectricidad.Es importante establecer entonces a partir de los tres tipos ms referenciales de materiales clasificados de acuerda su comportamiento elctricos: conductores,semiconductoresy dielctricos; los cuales podemos analizar de
http://www.monografias.com/trabajos11/contrest/contrest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/contrest/contrest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/contrest/contrest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos14/historiaingenieria/historiaingenieria.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/historiaingenieria/historiaingenieria.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/historiaingenieria/historiaingenieria.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/elso/elso.shtml#ondashttp://www.monografias.com/trabajos5/elso/elso.shtml#ondashttp://www.monografias.com/trabajos5/elso/elso.shtml#ondashttp://www.monografias.com/trabajos5/natlu/natlu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/natlu/natlu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/natlu/natlu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/guiainf/guiainf.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/guiainf/guiainf.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/guiainf/guiainf.shtmlhttp://monografias.com/trabajos10/anali/anali.shtmlhttp://monografias.com/trabajos10/anali/anali.shtmlhttp://monografias.com/trabajos10/anali/anali.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/conce/conce.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/conce/conce.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/conce/conce.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/nofu/nofu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/nofu/nofu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/nofu/nofu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/nofu/nofu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/conce/conce.shtmlhttp://monografias.com/trabajos10/anali/anali.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/guiainf/guiainf.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/natlu/natlu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/elso/elso.shtml#ondashttp://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/comportamiento-humano/comportamiento-humano.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/historiaingenieria/historiaingenieria.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/contrest/contrest.shtml

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acuerdo a las propiedades antes mencionadas y vincularlos con la clasificac in de acuerdo a su estructuracristalina: metlicos, cermicos y polmeros. Entonces a continuacin se explica brevemente tal clasificac in delos materiales:

CONDUCTORES: Son aquellos con gran nmero de electrones en la Banda de Conduccin, es decir,con gran facilidad para conducir la electricidad (gran conductividad). Todos losmetalesson conductores,unos mejores que otros.

SEMICONDUCTORES:Son materiales poco conductores, pero sus electrones pueden saltar fcilmentede la Banda de Valencia a la de Conduccin, si se les comunica energa exterior. Algunos ejemplos son: eSilicio, el Germanio, el Arseniuro de Galio; principalmente cermicos.

AISLANTES O DIELECTRICOS:Son aquellos cuyos electrones estn fuertemente ligados al ncleo ypor tanto, son incapaces de desplazarse por el interior y, consecuentemente, conducir. Buenos aislantesson por ejemplo: la mica, la porcelana, el polister; en lo que integran una gran cantidad de materialescermicos y materiales polmeros.

COMPORTAMIENTO ELECTRICO Y CONDUCTIVIDADLas propiedades elctricas de un material describen su comportamiento elctrico -que en muchas ocasiones esms crtico que su comportamiento mecnico- y describen tambin su comportamiento dielctrico, que es propiode los materiales que impiden el flujo de corriente elctrica y no solo aquellos que proporcionan aislamiento. Lo

electrones son aquellos que portan la carga elctrica (por deficiencia o exceso de los mismos) e intervienen entodo tipo de material sea este conductor, semiconductor o aislante. En los compuestos inicos, sin embargo, sonlos iones quienes transportan la mayor parte de la carga. Adicional a esto la facilidad de los portadores (e lectroneo iones) depende de los enlaces atmicos, las dislocaciones a nivel cr istalino, es decir, de su micro-estructura, yde las velocidades de difusin (compuestos inicos). Para esto es necesario antes especificar que elcomportamiento elctrico de cualquier material, el cual se deriva a partir de propiedades como la conductividadelctrica. Por eso la conductividad elctrica abarca un gran rango dependiente del tipo de material. Los electroneson precisamente los portadores de la carga en los materiales conductores (como los metales), semiconductores ymuchos aislantes, por ello al observar la tabla siguiente podemos observar que dependiendo de su tipo yestructuraelectrnicala conductividad es alta o baja.

Materiales Estructura electrnica Conductividad (ohm-1. cm-1)

Metales alcalinos:

Na 1s22s22p63s1 2.13E+5

K 3s23p64s1 1.64E+5

Metales alcalinotrreos:

Mg 1s22s22p63s2 2.25E+5

Ca 3s23p64s2 3.16E+5

Metales delgrupoIIIA:

Al 1s22s22p63s23p1 3.77E+5

Ga 3s23p63d104s24p1 0.66E+5Metales de transmisin:

Fe 3d64s2 1.00E+5

Ni 3d84s2 1.46E+5

Metales del grupo IB:

Cu 3d104s1 5.98E+5

Ag 4d105s1 6.80E+5
http://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/electro/electro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/electro/electro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/electro/electro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/dinamica-grupos/dinamica-grupos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/electro/electro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml

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Au 5d106s1 4.26E+5

Materiales del grupo IV:

C(diamante) 1s22s22p2 < 10E-18

Si ..3s23p2 5.00E-6

Ge ..3d104s24p2 0.02

Sn ..4d105s25p2 0.90E+5Polmeros:

Polietileno 10E-15

Politetrafluoroetileno 10E-18

Poli-estireno 10E-17 a 10E-19

Epoxi 10E-12 a 10E-17

Materiales cermicos:

Almina (Al2O3) 10E-14

Vidrio de slice 10E-17

Nitruro de boro (BN) 10E-13

Carburo de silicio (SiC) 10E-1 A 10E-2

Carburo de boro (B4C) 1 a 2COMPORTAMIENTO ELECTRONICO DEBIDO A NIVELES DE ENERGA Los electrones en los metales se hallan en una disposicin cuntica en la que los niveles de baja energadisponibles para los electrones se hallan casi completamente ocupados, a esteconceptose lo conoce como"teorade banda". En esta teora se dice que losgruposde electrones residen en bandas, queconstituyenconjuntosde orbitales. Cada banda tiene un margen devaloresde energa, los cuales poseenelectrones pero en defecto (pocos). En el caso de los metales, es el paso de electrones (electrones libres) a estasbandas con defecto de electrones lo que data sus elevadas conductividades tanto trmicas como elctricas.Adicionalmente, dicha banda se conforma de bandas menores: banda de valenciay banda de conduccin. Labanda de valenciaes un nivel de energa en el que se realizan las combinaciones qumicas. Los electronessituados en ella, pueden transferirse de untomoa otro, formando iones que se atraern debido a su diferentecarga, o sern compartidos por varios tomos, formando molculas. La banda de conduccin es un nivel deenerga en el cual los electrones estn an ms desligados del ncleo, de tal forma que, en cierto modo, todos loselectrones (pertenecientes a esa banda) estn compartidos por todos los tomos del slido, y pueden desplazarsepor este formando una nube electrnica. Cuando un electrn situado en la banda de valencia se le comunicaexteriormente energa, bien sea elctricamente, por temperatura, luz, etc. puede (al ganar energa) saltar a la bandde conduccin, quedando en situac in depoderdesplazarse por el slido.Entre ambas bandas existe una regin de valores de energa que no pueden ser adquiridos por los e lectrones. Estaregin de valores prohibidos se denomina energy gap es decir brecha de energa.
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Cuando aplicamos uncampo elctricoa un slido, los electrones se mueven a estados ligeramente superiores enenerga, siempre que dichos estados existan. Esto significa que dichos estados deben estar vacos y permitidos.Esto significa mientras mayores sean los espacios vacos y permitidos -y menor la brecha de energa-, mayor serla conductividad de un material.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorLos materiales entonces suelen comportarse elctricamente dependiendo de los espacios vacos permitidos que

haya en la banda de energa a la que se mueven. En ciertos casos, comnmente en aislantes y semiconductores,por ejemplo el diamante, estos tienen una brecha de energa grande la cua l separa a los electrones de la banda deconduccin. Pocos de los electrones de tales materiales tienen la energa suficiente para poder pasar por esteespacio prohibido, y en consecuencia la conductividad elctrica de los mismos es baja (alrededor de 10-18 ohm-1*cm-1). Sin embargo, al aumentarle la temperatura o aplicarle un voltaje aun material, a este se le suministraenerga (trmica o elctrica) con lo cual los electrones pueden ganar la energa necesaria para poder pasar a travde la brecha de energa. Por ejemplo, el nitruro de borio al aumenta su temperatura desdeambientehasta 800C,aumenta su conductividad desde 10-13 hasta 10-4 ohm-1*cm-1.No obstante, los metales o conductores se comportan de otra manera. Al aumentarle la temperatura a unconductor, algunos de los electrones adquieren la energa que les falta para subir a los niveles de energadesocupados. Pese a que elgapde energa es alto, los espacios desocupados de energa estn cercanos y son

amplios, por lo que el incremento de temperatura para que los electrones puedan emigrar, es mnimo. Una vez qulos electrones pasan a niveles de energa desocupados en la banda de va lencia, se ha dejado niveles de energamenores desocupados denominados huecos. De esta forma, la carga elctrica puede ser conducida por loselectrones excitados (electrones que ganaron energa para pasar por la brecha) y por los huecos recin creados. Eas como no es necesario incrementos altos de temperatura para aumentar la conductividad de un materialconductor considerablemente.CONDUCTIVIDAD EN LOS METALES TEMPERATURA Y ESTRUCTURA: PARAMETROS QUE AFECTAN LA CONDUCTIVIDADComo se especific anteriormente, la conductividad de un material se ve afectado por su estructura de bandas deenerga a nivel atmico. Sin embargo, la conductividad es afectada tambin por elcambiode la energa cinticade los tomos o molculas debido al amplio incremento o disminucin de temperatura. De igual manera se afecta

la conductividad por efecto del cambio o tipo de su estructura debido a las imperfecciones a nivel cr istalino de lamisma.En el caso de los metales cuando se incrementa bastante la temperatura de este, la energa trmica hace que lostomos vibren mucho ms, incrementando su energa interna (energa cintica de los tomos). Ya con esto, lamovilidad de los electrones al igual que el recorrido libre medio (distancia promedio entre colisiones) se reduce,no as aumenta la resistividad del metal. La resistividad enfuncinde la temperatura podra estimarse por mediode la siguiente ecuacin:

Donde se observa una relacin entre la resistividad debido a la vibracin trmica por efecto de la nueva
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temperatura y la res ist ividad a temperatura ambiente, la cual se ve afectada por el cambio de temperatura yel coeficiente trmico de la resistividad.Por otro lado, al existir defectos reticulares, es decir imperfecciones de laredcristalina, los electrones sedispersan, de este modo la movilidad de ellos disminuye y con ello la conductividad.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorComo se observara en la figura anterior, en el caso de un cristal perfecto (a), el electrn no tiene mayor problempara poder pasar a travs de la red de tomos. Contrario a esto, al aumentarle la temperatura a un material (b), lo

electrones aumentan sus vibraciones por lo que la facilidad del electrn de poder desplazarse por la red es muchomenor. Adicional a esto, si la red tuviere imperfecciones como tomos sustitucionales (c)(generalmente enmetales impuros), el electrn es dispersado causando una dificultad en la movilizacin a travs de la misma.EFECTO DEL PROCESAMIENTO Y DEL ENDURECIMIENTO EN UN MATERIAL METLICO Por lo general, un material metlico, es procesado o endurecido, antes de ser empleado o usado para algunaaplicacin tcnica. Estas prcticas afectan de maneras distintas a las propiedades elctricas de un material. En elcaso del endurecimiento por solucin slida al agregar tanto tomos sustitucionales como intersticiales se puedeaumentar laresistenciamecnica.No as, al incrementar la cantidad de componente aleante en un material, laconductividad se ve disminuida. Se puede dar una breve explicacin a partir de la siguiente figura.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorAl introducir defectos puntuales de tipo sustitucional, intersticial, o vacantes generamos el endurecimiento por

solucin slida. Sin embargo, estos defectos puntuales tambin alteran la red. Es as como los tomos(sutitucionales e intersticiales), producen una desviacin en elmovimientodel electrn haciendo que el materialdisminuya su conductividad.Adicionalmente, un metal puede ser endurecido por envejecimiento y/o por dispersin (componentes aleados sonsolutos precipitados). En estos tratamientos para endurecer un metal, la conductividad es reducida an ms. Estose debe a que la distancia entre los precipitados es mas larga que entre defectos puntuales causados por solucinslida.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorDe igual manera, e l endurecimiento por deformacin (o portrabajoen fro) tiene su efecto sobre la conductividaSin embargo, por medio de este tipo de endurecimiento, la conductividad y propiedades elctricas no se ven tanafectadas. Esto se debe que en este caso, existen regiones en los cuales e l recorrido medio de los electrones es

grande, por lo que la conductividad es nicamente perjudicada en secciones en las cuales los granos se hayancomprimidos y tensionados.CONDUCCIN EN POLMEROS Los polmeros tienen una estructura de banda con una gran brecha de energa, lo cual indica que su conductividaelctrica es bien baja. Esto se debe a que los electrones de valencia en estos tupos de materiales toman parte enenlaces covalentes. Los polmeros por ello se utilizan en aplicaciones en los cuales se requieren aislamientoelctrico para evitar cortocircuitos y descargas. Los polmeros en pocas palabras consisten en un buen materialdielctrico. No obstante deb ido a la baja conductividad, en muchos casos suelen acumular electricidad estticaycrean campos electroestticos que producen daos a los materiales que aslan debido a las pequeas descargascontrarias que llegan a causar.La resistividad en un polmero puede reducirse agregando compuestos inicos. Esto se debe a que los iones

pueden viajar libremente por la superficie del polmero atrayendo partculas deagua(humedad) y disipando as lesttica. Otra forma de disminuir la resistividad de un polmero es por medio de la adicin de partculas de grafitu otro material de mayor conductividad. Por ocasiones, aditivos de este tipo pueden ser fibras conductoras pormedio de unprocesoo dopado que consiste en agregar de manera intencional un pequeo nmero de tomos deimpureza en el material. Cuando ocurre esto se aumenta la conductividad de los polmeros convirtindolos ensemiconductores denominados ext rnsecos. Lo que ocurre es que los electrones pueden as saltar libremente de utomo a otro a lo largo de la cadena (de carbonos, propias de los polmeros), incrementando de tal manera laconductividad lo suficiente. Espec ficamente entonces, un semiconductor extrnseco, es un material aislante alcual se le agrega intencionalmente (mediante dopado) una pequea cantidad de tomos de impureza. La
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conductividad de dicho conducto depender entonces de la concentracin de impureza (o dopante) que tenga elmaterial, en este caso polmero. Ejemplo de estos materiales son los polmeros de acetal y la poliftalocianina.CONDUCTIVIDAD EN LOS CERMICOS: PROPIEDADES DIELCTRICASAntes de poder especificar la conductividad propia de los cermicos es importante poder especificar la propiedaddielctrica que tienen estos. La mayora de los materiales cermicos no son conductores de cargas mviles, por loque no son conductores de electricidad. Cuando son combinados con fuerza, permite usarlos en la generacin deenerga y transmisin. Por ejemplo, las lneas de alta tensin son generalmente sostenidas por torres de

transmisin que contienen discos de porcelana, los cuales son lo suficientemente aislante como para resistir rayoy tienen la resistenciamecnicaapropiada como para sostener los cables.No as una subcategora del comportamiento elctrico aislante de los cermicos la propiedad dielctrica. Un buenmaterial dielctrico es aquel que es capaz de mantener elcampo magnticoa travs de l y sin inducir prdida deenerga. Los materiales cermicos es usada para la prdida progresiva de di electricidad de alta frecuencia, usadaen aplicaciones comomicroondasyradiotransmisores. A partir de esto, los materiales dielctricos o aislantes seemplean en loscondensadorespara separar fsicamente sus placas y para incrementar su capac idad al disminuir ecampo elctrico y por tanto, la diferencia de potencial entre las mismas.Comoinformacinadicional, la constante dielctrica es la propiedad que describe el comportamiento de undielctrico en un campo elctrico y permite explicar, tanto el aumento de la capac idad de un condensador como endice de refraccin de un mater ial transparente. En tanto la constante se basa en una relacin con la permitividad

del material y la del vaco, denominndose permitividad relativa:

En donde la permitividad del espacio es .TEORIA DE SUPERCONDUCTIVIDAD: MATERIALES METLICOS Y CERMICOSAl reducir paulatinamente la temperatura de un mater ial cerca de l cero absoluto, las vibrac iones entre los tomosdisminuyen gradualmente hasta ser unvalornulo. A partir de esta afirmacin, se puede concretar la teora de los

materiales superconductores. Esta establece que cuando ciertos cristales son llevados a temperaturas que tiendenal cero absoluto, la resistividad elctrica de aquel material se vuelve nula, de esta manera la corriente puede fluirlibremente por el material (sin colisiones y en zigzag). Aun cuando no es factible reducir la temperatura hasta elcero absoluto, ciertos materiales (por lo general semiconductores e incluso materiales impuros) presentan talcomportamiento a valores por encima de dicho valor. En la siguiente figura podemos observar cual sera elcomportamiento de la resistencia de un material en funcin de la temperatura.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorEn el caso de la curva A, ocurrira si la resistencia e lctrica se debe completamente a la dispersin que loselectrones sufriran por las vibraciones de la red atmica. La curva B pudiera ocurrir s i las dispersiones de loselectrones por las impurezas que estuvieran presentes fuesen de magnitud mayor a lo comn. La curva C seproducira si los electrones de la banda de conduccin, disminuyeran rpidamente al disminuir la temperatura.

Sin embargo, el cambio de conduccin a superconduccin se lleva acabo, nicamente cuando el material alcanzauna temperaturacrticaTc, a la cual los electrones tienen una misma energa pero unspin(el mpetu angularintrnseco de una partcula) opuesto que al combinarse forman pares. De esta manera, cuando la frecuencia de lasvibraciones de los tomos dentro de la red y la frecuencia de los pares de electrones logra llegar a un movimientoarmnico, ocurre la conductividad. A continuacin se presenta en una tabla las temperaturas crticas de algunosmateriales comunes en la ingeniera.MATERIAL TC (K)

Superconductor del tipo I:
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W 0.015

Al 1.180

Sn 3.720

Superconductor del tipo II:

Nb 9.25

Nb3Sn 18.05GaV3 16.80

Superconductores cermicos:

(La, Sr)2CuO4 40.0

YBa2Cu3O7-x 93.0

TlBa2Ca2Cu4O11 122.0

MATERIALES METLICOS SUPERCONDUCTORESEn algunos metales aparece un efecto de superconductividad cuando son enfriados a muy baja temperatura. Suresistencia desaparece por debajo de una temperatura crtica que es especfica para cada material. Ciertos metales

especialmente aquellos que tienen bajas temperaturas defusiny son mecnicamente suaves y de fcil obtencinen un alto grado de pureza y libres de esfuerzos mecnicos internos o residuales, y as exhiben semejanzas en sucomportamiento enel estadosuperconductor. Estos materiales superconductores reciben el nombre desuperconductores Tipo I. En cambio, el comportamiento de muchasaleacionesy de algunos de los metalesimpuros es complejo e individual, particularmente con respecto a la forma cmo resultan a fectados enelestadosuperconductor en presencia de un campo elctrico o magntico. Estos superconductores se denominansuperconductores Tipo II.MATERIALES CERMICOS SUPERCONDUCTORES Existen superconductores cermicos los cuales son materiales comnmente denominados como perovskitas. Lasperovskitas son xidos metlicos que exhiben una razn estequiomtrica de 3 tomos deoxigenopor cada 2tomos de metal; son tambin tpicamentemezclasde muchos diferentes metales. Por ejemplo, un caso es el

superconductor Y1Ba2Cu3O7, en el cual los metales presentes son el Itrio, Bario yCobre.Las perovskitas comomaterial cermico, comparten muchas propiedades con otros cermicosPOLARIZACIN Y PIEZOELECTRICIDAD: METALES SEMICONDUCTORES Y CERMICOSEs importante explicar que cuando uno aplica un campo magntico a un metal semiconductor o un cermico, segenera la formacin y el movimiento de dipolos contenidos en un material. Estos dipolos son tomos o grupos detomos que t ienen carga desequilibrada, no as en el caso a de la aplicacin de un campo elctrico dichos dipolosse alinean causando una polarizacin. La polarizacin ocurre cuando un lado de este tomo o molcula se haceligeramente ms pos itivo o negativo que el lado opuesto, es decir, se crean dipolos debidos al campo elctrico.Existen cuatro mecanismos de polarizacin:

Polarizacin electrnica:Consiste en la concentracin de los electrones en el lado del ncleo ms

cercano al extremo positivo del campo. Esto produce una distorsin del arreglo electrnico, y as el tomacta como un dipolo temporal inducido. Este efecto, que ocurre en todos los materiales es pequeo ytemporal.

Polarizacin inica:Los enlaces inicos tienden a deformarse elsticamente cuando se colocan en uncampo elctrico debido a las fuerzas que actan sobre los tomos a ms de las de enlaces. En consecuencla carga se redistribuye dentro del material microscpicamente. Los cationes y aniones se acercan o sealejan dependiendo de ladireccinde campo causando polarizacin y llegando a modificar lasdimensiones generales del material.

Polarizacin molecular:Algunos materiales contienen dipolos naturales, de modo que cuando se les
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aplica un campo giran, hasta alinearse con l. No obstante, existen algunos materiales como es el caso detitanato de bario, los dipolos se mantienen alineados a pesar de haberse eliminado la influencia del campoexterno.

Anteriormente, al enunciar la polarizacin inica, se menciona la posibilidad de que hubiera modificacin de lasdimensiones del material. Este efecto se conoce como electrostriccin, adems de darse por cambios en lalongitud de los enlaces entre iones, puede ser resultado de la actuacin de los tomos como partculas en formaoval en vez de esfrica o por distorsin debida a la orientacin de los dipolos permanentes de un material. Sin

embargo, existen materiales que muestran una propiedad adicional, tales que cuando se les impone un cambiodimensional, ocurre polarizacin, lo que crea un voltaje o un campo. Los materiales que presentan estecomportamiento son piezoelctricos. Cuando se encuentran entre capas del material conductor, los materialesdielctricos que se polarizan son capaces de almacenar cargas, esta propiedad se describe mediante dosconstantes: constante dielctrica (relacin de la permisividad del material con la permisividad en el vaco) y laresistencia dielctrica (campo dielctrico mximo que puede mantener un material entre conductores).La presencia de polarizacin en un material despus de que se retira el campo elctrico se puede explicar enfuncin de una alineacin residual de dipolos permanentes. Esto sucede al tomar un cristal cuyos dipolos seencuentran orientados de forma aleatoria, de forma que no hay polarizacin neta; al aplicar un campo, los d ipolocomienzan a a linearse con dicho campo. Para finalizar, e l campo alinea todos los dipolos y se obtiene lapolarizacin mxima o de saturacin; cuando posteriormente se retira el campo, queda una polarizac in

remanente, debida al acoplamiento de dipolos y el material ha quedado permanentemente polarizado. En el casode los materiales metlicos frricos, que retienen una polarizacin neta, una vez retirado el campo se conocencomo ferroelctricos.Para que el material dielctrico almacene energa, se debe impedir que los portadores de carga como iones yelectrones se muevan de un conductor a otro a travs de l, en consecuencia, los materiales dielctricos tienensiempre una alta resistividad elctrica. Materiales utilizados para aislar el campo elctr ico deben poseer altaresistividad elctrica, alta resistencia dielctrica y un bajo factor de prdida. Sin embargo, una constantedielctrica alta no es necesaria e incluso puede llegar a ser indeseable. Una constante dielctrica pequea impidela polarizacin, por lo que no se almacena carga localmente en el aislante. Esto quiere decir que nicamente losmateriales poco conductores e inclusive aislantes, son capaces de polarizarse con facilidad.PIEZOELECTRICIDAD PROPIEDAD ELCTRICA DE LOS CERMICOS

Como se pudo resaltar con anterioridad, un material piezoelctricomuestrala propiedad, tales que cuando se lesimpone un cambio dimensional ocurre polarizacin creando un voltaje o un campo elctrico.La piezoelectricidades la deformidad que se produce nicamente en materiales cermicosal incidir sobre ellounacorriente alternade alta frecuencia, produciendo una dilatacin y contraccin que origina vibracionesmecnicas, comportndose as el material como un emisor sonoro. En forma resumida se puede decir que losmateriales piezoelctricos transforman la energa mecnica (o energa sonora) en energa elctrica (efectopiezoelctrico directo), y as lo que ocurre es que al someter el material a laaccinmecnica de la compresin otraccin, las cargas de lamateriase separan y esto da lugar a una polarizacin de la carga; o puedo ocurrir loopuesto (efecto piezoelctrico inverso). Esta polarizacin es la causante de que salten las chispas.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorEfecto Piezoelctrico Directo Efecto Piezoelctrico Inverso

(E. Mecnica E. Elctrica) (E. Elctrica E. Mecnica)Para que la materia presente la propiedad de la piezoelectricidad debe cristalizar ensistemasque no tengan centrde simetra (que posean disimetra) y por lo tanto que tengan un eje polar. Losgases,los lquidos y los slidosmetlicos con simetra no poseen piezoelectr icidad, esto quiere decir que se va a ver ms acentuada lapiezoelectricidad en materiales no simtricos como los cermicos. Si se ejerce unapresinen los extremos del ejpolar, se produce polarizacin: un flujo de electrones va hacia un extremo y produce en l una carga negativa,mientras que en el extremo opuesto se induce una carga positiva.El alto voltaje obtenido, que es necesario para que la chispa salga, es mayor si se utilizan lminas de cristal (u otcermico) estrechas y de gran superficie. Las lminas estrechas se cortan de manera que e l eje polar cruce
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perpendicularmente a dichas caras.La corriente generada es proporcional al rea de la placa y a la rapidez de la variacin de la presin aplicadaperpendicularmente a la superficie de la placa. El mas conocido de los materiales p iezoelctricos es el cuarzo ylos ms eficaces son los titanatos. Como en estos materiales se establece un campo elctrico y se induce lapolarizacin bajo al aplicar una fuerza mecnica, o viceversa, estos materiales son muy prcticos para utilizarlosen transductores y otros aparatos de medidas (que veremos mas adelante).APLICACIONES

PRINCIPALES APLICACIONES DE LOS POLMEROS1.- Bateras:Una de las ap licaciones ms conocidas son las bateras recargables (de litio), estas son de menor peso que lasconvencionales que contenan plomo y cido sulfrico. La aplicacin del polmero en estas es que se utilizaelectrodos deplsticopara as evitar e l desgaste mecnico asociado a la disolucin/deposicin del electrodo queocurre durante el proceso de carga y descarga de las bateras comunes. Adicional a esto, se haya la ventaja que lopolmeros no contienen sustancias txicas ni contaminantes que puedan afectar al usuario.2.- Aplicaciones biomdicas:Elcuerpo humanoes otro dispositivo en el que los polmeros conductores podra desempear un papel importanten el futuro debido a su alta estabilidad y a sucarcterinerte se especula con la posibilidad de su utilizacin enprtesisneurolgicas y musculares.

MUSCULOS ARTIFICIALES:Losmsculosartificiales basados en los polmeros conductores electrnicos intrnsecos fueron patentados en1992. Las sustancias gelatinosas trabajan a muy elevados potenciales (> 20 V), necesitan dos electrodos metlicoauxiliares para crear el campo elctrico que requieren, trabajan mediante fenmenos electrocinticas(electroforesis y electro-smosis), son dispositivos electro-kineto-mecnicos en los cuales lavelocidaddemovimiento es baja. Los nuevos msculos artificiales son en cambio basados en polmeros conductores nos haacercado a los msculos naturales en varios aspectos fundamentales: trabajan a bajo potencial (100 mV- 2 V) losmsculos naturales a 60-150 mV, que es el potencial del pulso nervioso- , el mismo material es conductorelectrnico, inico y es actor y sensor de las condiciones de trabajo. Existe una diferencia importante entre e lmsculo natural y los nuevos msculos artificiales (o de segunda generacin), dicha diferencia data en que elpulso elctrico transmitido se debe a la accin de la energaqumicaen transformacin a energa

mecnicaproductodelmetabolismo(energa qumica-mecnica), por el contrario los msculos artificialesadquieren sus movimientos en base a lacorriente elctricaque esmotordel proceso (energa elctrica-mecnica)Adems, e l msculo artificial trabaja tanto en contraccin como en expansin, mientras que el natural solamentetrabaja en contraccin.NERVIOS ARTIFICIALESLassealesdelsistema nerviosovan codificadas en pulsos inicos tales como K+, Na+ o Ca2+, o qumicos -neurotransmisores- muchos de e llos tambin inicos. Para llegar a captar las "rdenes" enviadas porelcerebropara mover un brazo, y poder amplificarlas y emplearlas en mover un brazo artificial o en conseguirque un paciente no pierda masa muscular despus de un accidente, se necesita un transductor in-electrn. Losxidos metlicos son empleados como transductores enredesneuronales, pero no son biocompatibles, locontrario con los po lmeros conductores que son biocompatibles, pero desventaja el hecho que tienden a

intercambiar aniones.El intercambio de aniones se puede transformar en un intercambio de cationes mediante una ingeniera moleculasencilla en lasntesis.Al generar elctricamente polipirrol en presencia de un polielectrlito, como sulfato depoliestireno, carboximetilcelulosao poliacrilato sdico, se genera un material compuesto poilipirrol-polielectrolito, debido a que el polielectrolito va compensando las cargas positivas de l polmero durante lageneracin. Al reducir el polmero los aniones no se van, ya que forman parte de una madeja polimricaentrelazada. Para mantener el principio de electroneutralidad obligamos a que penetren cat iones desde el exteriorpara asociarse con el polianin. Durante la oxidacin se expulsan los cationes.El polmero conductor se transforma as en un transductor en el que una entrada de electrones en el material va
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asociada con una entrada de cationes y viceversa. Al ser un gel y comportarse, al mismo tiempo, como unamembrana, los cationes presentes en el polmero- y su potencial elctrico -dependen de la concentracin en elmedio. Ello quiere decir que el electrodo polimrico responde ante la concentracin del medio con un potencialelctrico, por lo que disponemos de la interfase adecuada, biocompatible y sensible, capaz de recibir sealeselctricas y transformarlas en seales inicas, por lo tanto entendibles por elsistemanervioso, o de responder anuna var iacin de la concentracin inica, provocada por un pulso nervioso; transformndola en una sealelctrica.

3.-Sensores:Los biosensores demedicindel amperaje constituyen un amplio campo de trabajo por suinterscientfico y susmltiples aplicaciones biomdicas y analticas. Las posibilidades de inmovilizacin de los reactivos biolgicos(incluyendoenzimas,clulas,tejidosy anticuerpos) son muy diversas, lo que hace que existan un gran nmero dtrabajos cientficos que se publican en la actualidad sobre el tema.BIOSENSOREste es un ejemplo de un sensor, en este el dopado al que se someten los polmeros es bastante sensible alcalor,sufriendo as una prdida de conductividad al calentarse. Conectndolo a una resistencia, estos polmerospermiten controlar la temperatura a la que, por ejemplo, un producto farmacutico llega a alterarse. Tambin sepueden usar como sensores deradiacinsi se colocan en unaatmsfera de gases que los convierte endopantesactivoscuando son expuestos a radiacin.

SENSOR ANALITICOEste es otro tipo de sensor, en el cual como otra aplicacin debida al poder de cambiadores inicos de lospolmeros conductores estos pueden ser utiles, esto se da a que los polmeros son capaces de detectar y separariones como Hg2+ e incluso Au0 de una gran variedad de disoluciones tanto acuosas como con disolventesorgnicos.4.- Otras Aplicaciones de acuerdo a sus propiedades elctricas:Es importante establecer que los polmeros conductores son fotosensibles y fotoqumicos ya que al oxidarse y/oreducirse los metales orgnicos son capaces absorber y emitir luz en la regin del visible (400 a 600 nm).VENTANAS INTELIGENTESPermiten elcontrolde la intensidad de la luz capaz de penetrar en un espacio cerrado: edificios, coches, aviones,etc. La ms ut ilizada es una estructura de tres capas. La oxidacin del polmero provoca un cambio delcolor(de

amarillo claro a azul en polipirrol) e incrementa su propiedad de reflejarse. La reduccin simultanea del xidoprovoca un cambio similar de transparente a azul (oxido de tungsteno). La capa intermedia acta como unelectrolito slido transparente. Por lo tanto durante la oxidacin del polmero la intensidad de luz que atraviesa laventana desciende y se refleja ms. Durante la reduccin polimrica ocurre el proceso inverso. La intensidadpuede ser controlada manualmente o automticamente mediante la conexin de un suministrador de potenc ial coun fotomultiplicador a travs de unmicroprocesadory unprogramaque defina el nivel de intensidad requerido.Cuando anochece la luz no es suficiente para mantener lailuminacinadecuada (estando el polmero en estadoreducido) se conecta automticamente la luz elctrica y se controla la intensidad hasta alcanzarse el niveladecuado de intensidad.PANTALLAS PLANAS Y DISPOSITIVOS DE VISUALIZACIONAmbos dispositivos estn basados en propiedades electro-crmicas. Se pueden construir sobre sistemas

transparentes o sobre superficies metlicas pulidas (espejos). Las propiedades ms importantes son la variacin dla definicin del color en pequeas superficies y los tiempos de transicin, menores de 0.1 s para pantallas planaESPEJOS INTELIGENTESEste dispositivo esta basado tambin en dispositivos electro-crmicos. Trabaja con grandes reflectancias y bajasabsorciones. La reduccin parcial provoca un incremento en la absorcin evitando altas intensidades de reflexinen los espejos retrovisores de los coches.5.- Recubrimientos anti-corrosin:Debido a que durante el dopaje se puede decidir si una parte de l polmero debe ser inerte act iva elctricamente seha diseado recubrimientos para evitar la corrosin en aceros y TiGr2. Aunque todava no han sido desarrollados
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a la perfeccin son capaces de proteger al substrato tanto enaire,como en disoluciones de cido sulfrico(H2SO4) de concentracin hasta 4 molar. Los polmeros elegidos en esta ocas in en todos los estudiosconsultados en el polipirrol y el poli-3-metiltiofeno.6.- Cables de Encendido de Automviles:Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorEstos cables deben cumplir con los siguientes requisitos: altas propiedades de aislamiento, resistencia a las altastemperaturas (hasta 200C), resistencia a las vibraciones y a las variaciones de la humedad. Estas caractersticas

deben mantenerse de manera constante y fiable a largo plazo, incluso en las condiciones ms extremas. Es poresto que se utilizan polmeros (polietileno y polipropileno), ya que son ms aptos para estas aplicaciones.PRINCIPALES APLICACIONES DE LOS CERMICOSAplicaciones de los Aislantes:Los cermicos como materiales aislantes tienen mltiples aplicaciones. Poseen alta constante dielctrica por loque se usa para elalmacenamientode energa en condensadores, alta rigidez dielctrica que permitelaproducciny transmisin de altas tensiones y un bajo factor de prdidas por lo que se usa para algunoscomponentes e lectrnicos. En estos componentes elctricos, a islar a los conductores, es necesario para transportaenerga. Los cermicos en condensadores acumulan y modulan la energa elctrica. Para el caso de transductoreslos cermicos sirven para detectar una diferencia de potencial producida por una distensin mecnica.

La res istencia superficial y resistencia a las corrientes de fugas en los cermicos aislantes es un ventaja ya que enaltas tensiones pueden aparecer corrientes elctricas como consecuencia de depsitos sobre la superficie de losaislantes. Al cabo de un c ierto tiempo la corriente podra atacar a estos materiales. Tambin en el caso de surigidez dielctrica como la tensin a la que se produce una descarga disruptiva entre dos electrodos, permite laproduccin y transmisin de altas tensiones, la r igidez dielctrica no acta como una magnitud lineal. Tambinposeen alta constante dielctrica por lo que se usa para el almacenamiento de energa en condensadores, ytambin un bajo factor de prdidas por lo que se usa para algunos componentes electrnicos.Materiales Piezoelctricos:La piezoelectricidad como ya se defini es un propiedad inusual que presentan algunos materiales cermicos (ypocos metales impuros). El que ms se conoce es el cuarzo y los ms eficaces son los titanatos (como el titanatode bario). En estos materiales se establece un campo elctrico y se induce la polarizacin bajo la aplicacin de unfuerza mecnica, o viceversa. Los materiales piezoelctricos se usan en transductores, y en otras aplicaciones mfamiliares como cabezal de tocadiscos, micrfonos, detectores sonar, detectores ultrasnicos, entre otros.

Aplicaciones de los cermicos como semiconductores
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Principalmente comocapacitorescermicos con una constante dielctrica relativamente alta, son de diseo fsicode fcil fabricacin, en donde se puede encontrar una gran variedad de formatos.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorPor ello como material cermico principal, esta lacermicaque se basa de manera primordial de TiO2 (dixidode titanio) y titanatos (con otros xidos). Los capacitores cermicos estn clasificados en tres tipos:

Cermicos declaseI [COG (NP0)] (estable): Este tipo de capacitores empleados, usualmente a base dedixido de titanio o titanato de calcio son utilizados encircuitosresonantes, alta frecuencia y

acoplamiento, dielctricos de temperatura compensada, estabilidad dielctrica y otras aplicaciones dondeun alto Q son esenciales. Conocidos tambin como NP0 o Negativo Positivo Cero.

Cermicos de clase II [XR7] (semiestable):Son usados cuando la miniaturizacin es requerida paraaplicaciones de radio frecuencia, filtros y acoplamiento de etapas, donde el Q y la estabilidad pueden estacomprometida.

Cermicos de clase III [Z5U] (propsitos generales): Son aplicados en circuitos de acoplamiento ycomo supresores de interferencia.

Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorAplicaciones de los cermicos en Ultrasonidos y Ecografa:Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorLos sonidos constituyen una forma de energa mecnica (una presin), que se propaga en un medio, gracias a la

vibracin ondulatoria de sus molculas, por compresiones y dilataciones peridicas de las mismas y con unavelocidad de propagacin que depende de las caractersticas fsicas del medio. La fuente para la produccin deultrasonidos se basa en la piezoelectricidad. Los cermicos con propiedades piezoelctricas ms utilizados en losequipos actuales son el cristal de cuarzo, sulfato de litio y titanato de bario para la dilatacin y contraccin queorigina vibraciones mecnicas, comportndose as el cristal como un emisor sonoro.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorDe estas dos ultimas prop iedades, frecuencia y longitud de onda, depende la capacidad de resolucin del hazultrasnico de tal forma que si se aumenta mucho la frecuencia (7-10 Mhz.). Se origina un haz con longitud deonda pequea, y por tanto con poco poder de penetracin, sin embargo proporciona una muy buena resolucin.Para tener acceso a estructuras mas profundas, se necesitan frecuencias menores entre 3 y 5 Mhz. Es lo msutilizado en la actualidad, disminuye el poder de resolucin, pero se consigue aumentar el poder de penetracin,

para as poder visualizar estructuras mas profundas.Catalizadores:Los ms comunes son los catalizadores de circonio, en estos el lado externo de la pieza de d ixido de circonio sehalla en contacto directo con los gases de escape, mientras que el lado interno est en contacto con el aire. Ambapartes estn recubiertas con una capa de platino. Eloxgenoen forma de iones atraviesa el elemento de cermicacarga elctricamente la capa de platino. Como los gases calientes estn en contacto con el catalizador, variosgases decombustinque saldran por el tubo de escape se convierten en sustancias inocuas: CO2 y H2O.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorFibras pticas:La fibrapticaen un cable hecho de un material tipo ptico-cermico ligero, en cableado las fibras son muchoms finas que los metlicas o plsticas, de modo que pueden ir muchas ms en el espacio donde antes solo una

fibra de cable metlico o plstica. Especficamente las fibras pticas son filamentos devidriode alta purezaextremadamente compactos teniendo un grosor por fibra es similar a la de un cabello humano. Cada fibra esfabricada a alta temperatura con base en silicio, su proceso de elaboracin es controlado por mediodecomputadoras,para permitir que el ndice de refracc in de su ncleo, que es la gua de la onda luminosa, seauniforme y evite las desviaciones.Para ver el grfico seleccione la opcin "Descargar" del men superiorLafibra pticaconsiste en una gua de luz con materiales mucho mejores que los convencionales en variosaspectos. En la fibra ptica la seal no se atena tanto como en el caso del tpico cable de cobre, ya que en lasfibras no se p ierde informacin por refraccin o dispersin de luz consiguindose as buenos rendimientos, y en
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cobre, sin embargo, las seales se ven atenuadas por la resis

planeacion 3 bim. 2016 1° ¨i¨

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