efecto de piel trabajo listo
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INTRODUCCIÓN
El efecto corona se manifiesta como luz (halos violáceos en forma de corona
alrededor del conductor), ruido audible, interferencia en radio y televisión, vibración
en el conductor, producción de ozono y óxidos de nitrógeno. Además, causa
disipación de potencia y energía que deben ser suministradas por alguna fuente de
generación.
La rigidez dieléctrica del aire depende de varios factores. Entre los
principales, se tienen los siguientes: el tipo de tensión eléctrica aplicado (continua,
alterna o de impulso), la frecuencia del sistema, las condiciones atmosféricas
(presión, temperatura, humedad, niebla, lluvia, nieve, hielo), la naturaleza de las
superficies de los conductores (las rugosidades, irregularidades, defectos, impurezas
adheridas, la disposición relativa de los conductores y sus diámetros (conductores
simples o subconductores), fotoionización disponible.
El efecto piel es un fenómeno electromagnético debido a la dificultad de los
campos electromagnéticos de penetrar en los materiales conductores, en un
conductor, la circulación de una corriente se distribuye en la superficie de su sección
de acuerdo a la frecuencia. En corriente continua o alterna de muy baja frecuencia,
toda la sección conduce. A medida que la frecuencia aumenta, la circulación sólo seproduce por las zonas exteriores del conductor. A frecuencias muy altas, sólo
conduce la superficie exterior. Esto se conoce como «efecto Skin» (efecto Piel) Este
fenómeno hace que la resistencia efectiva o de corriente alterna sea mayor que la
resistencia óhmica o de corriente continua. Este efecto es el causante de la variación
de la resistencia eléctrica, en corriente alterna, de un conductor debido a la variación
de la frecuencia de la corriente eléctrica que circula por éste. El efecto skin también
es conocido como efecto piel, este efecto produce variaciones en la resistencia cuando
existe un incremento en la frecuencia, generalmente a frecuencias latas este efecto se
presencia mucho y más si se trata de resistencias de carbón.
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EL EFECTO CORONA
Es una descarga, en ocasiones luminosa, debida a la ionización del gas que
rodea a un conductor en el cual existe un gradiente de potencial superior a un
determinado valor.
Es un fenómeno eléctrico que se produce en los conductores de las líneas de
alta tensión y se manifiesta en forma de halo luminoso a su alrededor. Dado que los
conductores suelen ser de sección circular, el halo adopta una forma de corona, de ahí
el nombre del fenómeno.
El efecto corona está causado por la ionización del aire circundante al
conductor debido a los altos niveles de tensión de la línea. En el momento que las
moléculas de aire se ionizan, éstas son capaces de conducir la corriente eléctrica yparte de los electrones que circulan por la línea pasan a circular por el aire. Tal
circulación producirá un incremento de temperatura en el gas, que se tornará de un
color rojizo para niveles bajos de temperatura, o azulado para niveles altos. La
intensidad del efecto corona, por lo tanto, se puede cuantificar según el color del halo,
que será rojizo en aquellos casos leves y azulado para los más severos.
La primera forma de efecto corona registrada fue el fuego de San Telmo. En
clima tormentoso en el mar, en ocasiones aparecían luces como flamas rojizas o
azuladas en la parte superior de los mástiles de los barcos. Los marineros lo asociaban
con una forma de protección y lo nombraron en honor a su patrono, Erasmo de
Formia (Sant Elmo).
En el curso de las investigaciones sobre la electroestática en el siglo XVII, se
observó por primera vez el mismo fenómeno en laboratorio. Por lo general, también
se le daba el nombre de corona. Ahora normalmente se utiliza el término de efecto
corona para describir este fenómeno de descarga de gas eléctrico externo.
Aparece en tensiones altas: aproximadamente 30 kV/cm en el aire, en las
líneas aéreas, puede aparecer en los conductores, herrajes, amortiguadores, aisladores,
y en general en cualquier punto donde se supere el gradiente de potencial mínimo
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Origen Físico
En presencia de un fuerte campo eléctrico externo, las moléculas que
componen el aire tienden a ionizarse, es decir, a perder o ganar un electrón libre
transformándose en cargas eléctricas no neutras. Luego, las partículas ionizadas y los
electrones libres son repelidos o atraídos por el campo eléctrico según sea su
polaridad.
Cuando el campo eléctrico externo es alterno, entonces las moléculas
ionizadas y los portadores libres se acercan y alejan de la fuente del campo eléctrico
continuamente. Este movimiento de iones y cargas es más enérgico cuanto mayor sea
la magnitud y la frecuencia del campo eléctrico.
Si la magnitud del campo eléctrico supera un cierto valor, entonces el
movimiento de las cargas produce choques entre ellas en donde se disipa una cantidad
de energía tal que se producen recombinaciones químicas entre las moléculas
involucradas. Este proceso químico libera al espacio nuevas moléculas, y la
recombinación e ionización de algunas de estas produce la liberación de fotones los
cuales producen el efecto visible que se conoce como Efecto Corona.
MECANISMO Y MODOS DE CORONA
En mezclas de gases, cada constituyente tiene su propia distribución y siendo
su temperatura la misma, el valor rms varía con la raíz cuadrada de las masas de las
moléculas componentes. En particular, cuando hay electrones, estos tienen la más alta
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velocidad debido a su masa mucho más pequeña que la de los átomos o moléculas del
gas. Todas las partículas están en permanente colisión unas contra otras y siendo la
mayoría de ellas de tipo elástico, la energía translacional y el momentum se
conservan. Sin embargo, sí una partícula tiene singularmente alta energía (parte de la
pequeña población en el extremo alto de la distribución de velocidades), estas pueden
causar colisiones inelásticas
IONIZACION DEL AIRE A TRAVES DEL EFECTO CORONA.
En cualquier momento que exista una población de electrones en el aire como
consecuencia de cualquier fenómeno, en una región de alta intensidad de campo
eléctrico, estos se aceleraran con el campo y adquirirán suficiente energía para excitaro ionizar un átomo neutro. Esta es la fuente del fenómeno de efecto corona. Cuando
el campo es lo suficientemente alto, ocurre ionización acumulativa. Un electrón
ioniza un átomo produciendo un segundo electrón. Este a su vez, junto con el electrón
original puede ionizar otros átomos, produciendo una avalancha llamada de
Townsend. Así, la ionización tiende a aumentar exponencialmente, por supuesto que
no todas las colisiones producidas resultan en un nuevo electrón, algunas causan
excitación y esto es en efecto el fenómeno visual. En un campo uniforme el proceso
descrito puede conducir a la ruptura dieléctrica total del gas a través de una descarga
de flameo. Esto puede ocurrir también en campos no uniformes si el voltaje es lo
suficientemente alto, siendo la causa de, por ejemplo, el flameo entre conductores o a
través de cadenas de aisladores. Este es el proceso básico que ocurre bajo una
descarga atmosférica. Sin embargo cuando el voltaje no es lo suficientemente alto
para causar disrupción total, pero si lo suficiente para producir ionización en algunas
regiones, allí aparecerá el efecto corona. De acuerdo con Peek (1920), el gradiente
eléctrico en la superficie de un conductor, necesario para producir corona AC visual
en el aire.
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DISTINTAS APLICACIONES PARA LOS TRATADORES DEL EFECTO
CORONA.
Con la elaboración de este proyecto se ha querido implementar un nuevo
método de esterilización para materiales plásticos utilizados en la manipulación de
pruebas en laboratorios clínicos, se han escogido estos por lo que este material no
resiste los métodos convencionales de esterilización que utilizan procedimientos que
trabajan a altas temperaturas para la completa esterilización de los materiales. Otro
procedimiento para la esterilización utiliza el gas oxido de etileno para tratar los
materiales clínicos, este método requiere de una adecuada manipulación puesto que el
compuesto químico utilizado es tóxico para el ser humano. Los equipos que utilizan
él oxido de etileno tienen la necesidad de un suministro externo de gas y uncomplicado sistema de válvulas, instalaciones y tuberías que pueden representar una
fuente de fugas con la concebida puesta en peligro para los operarios y para la capa
de ozono de la tierra. A través de la investigación de este proyecto se quiere
implementar un equipo que sea capaz de esterilizar materiales plásticos y reemplace
tanto en costos como en funcionalidad a los actuales equipos utilizados para tal
propósito. El equipo que se espera realizar esta diseñado básicamente para esterilizar
materiales plásticos, no tiene la capacidad de esterilizar implemento que es necesario
para la manipulación en laboratorios y clínicas como textiles e instrumentos metálicos
de gran utilidad en el ambiente quirúrgico. Al terminar el proyecto se quiere
comprender la capacidad y propiedad que tiene el uso del ozono para la debida
esterilización de materiales expuestos a esta variedad alotrópica del oxígeno.
LOS EFECTOS DEL EFECTO CORONA
Generación de luz
Ruido audible
Ruido de radio
Vibración resultante del viento eléctrico
Deterioro de los materiales como consecuencia de un bombardeo de iones
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Generación de ozono, óxidos de nitrógeno y la presencia de humedad, ácido
nítrico
Disipación de la energía
Dónde ocurre
Alrededor de conductores de línea
En espaciadores y amortiguadores
Aislante eléctricos dañados - de cerámica o un material diferente de la
cerámica
Aislantes contaminados
En los extremos vivos de ensambles de aislantes y manguitos aisladores
En cualquier punto de su equipo eléctrico, donde la fuerza del campo eléctrico
exceda los 3MV/m
En ciertos árboles de gran tamaño. Esto origina temor supersticioso en la
gente que no conoce el tema.
EFECTO CORONA EN SISTEMAS ELÉCTRICOS
El efecto corona se produce cuando el campo eléctrico (o gradiente de
potencial) supera un cierto umbral. El umbral está dado por condiciones del aire
como presión y humedad.
En las líneas de transmisión, el campo eléctrico que se forma alrededor de los
conductores tiene la forma como se muestra en la siguiente figura, donde se muestra
una configuración de doble circuito con cable de guardia:
Si localmente el gradiente de potencial supera un umbral, entonces se produce
efecto corona.
El gradiente de potencia crítico para que no se produzca efecto coronadisminuye varía con las siguientes condiciones:
Humedad del Aire: mayor humedad en el ambiente favorece la formación de
efecto corona.
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Densidad relativa del aire: cuanto menor es la densidad relativa del aire, más
favorable es para la formación de efecto corona. La densidad relativa, a su
vez, aumenta con la presión atmosférica y disminuye con la temperatura.
Suciedad de los Conductores: al depositarse suciedad sobre los conductores
y/o gotas de agua en condiciones de lluvia, por efecto de puntas se producen
concentraciones de cargas lo cual provoca un gran aumento local del gradiente
de potencial.
Las variables antes expuestas, determinan un gradiente crítico. Luego, si el
gradiente de potencial en la línea es mayor al crítico, se producirá efecto corona.
En una primera etapa, el efecto corona es imperceptible al ojo humano, sin embargo
se puede estar produciendo. El efecto corona provoca ruido acústico, calor, gasozono, emisión de luz y vibraciones mecánicas. Todo esto conlleva un gasto de
energía y, por lo tanto, una pérdida de energía eléctrica del sistema.
Por lo tanto, es importante saber cómo predecir el efecto corona en los
sistemas eléctricos.
Consecuencias del efecto corona , efectos más importantes:
Pérdidas de energía
Radio interferencias
Otros efectos:
Deterioro del material
Producción de compuestos contaminantes
Tensión crítica disruptiva
Es la tensión a la que el campo en la superficie del conductor excede la rigidez
dieléctrica del aire y comienza el efecto corona
Existe también una tensión crítica visual, superior a la tensión crítica disruptiva, a
partir de la cual el efecto corona se hace visible
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EFECTO CORONA EN BOYAS SEÑALIZADORAS
El efecto corona se produce con más facilidad alrededor del punto en el que el
conductor atraviesa la boya Para evitarlo, la boya se recubre interiormente de una
capa semiconductora que provoca una distribución homogénea del potencial.
Formas de Evitar el Efecto Corona.
Para líneas de muy alta tensión (superior a los 220 kV), es económicamente
imposible evitar el efecto corona en cualquier condición de operación. En particular,
habrá cierto efecto corona en condiciones de lluvia necesariamente.
Las medidas que se pueden tomar para evitar el efecto corona en una línea de
transmisión apuntan hacia disminuir el gradiente de potencial en la superficie de los
conductores expuestos al aire.
Una primera forma es aumentar el radio del conductor. Se puede probar que,
en general, para líneas de tensión superior a los 220 kV, el radio necesario para evitarel efecto corona en condiciones normales es superior al radio determinado por la
ampacidad de diseño de la línea. Es decir, si se quiere evitar el efecto corona se debe
utilizar más conductor, obteniéndose una línea sobredimensionada en corriente. Por
esta razón, esta medida es poco económica ya que se debe incurrir en un mayor gasto
de conductor.
Otra forma de evitar el efecto corona es utilizar conductores en haz, es decir,
varios conductores por fase. De la fórmula del radio equivalente se ve que se puede
aumentar el radio equivalente aumentando el número de conductores por fase. Esto
es, en general, más económico que aumentar la sección del único conductor, ya que
en este caso se puede disminuir la sección de los sub conductores a medida que se
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agregan. Sin embargo, igual la línea queda sobredimensionada en ampacidad pero no
tanto como cuando se utiliza solo un conductor.
En el caso de subestaciones, el efecto corona se produce en conductores a alta
tensión que quedan expuestos al aire.
Para detectar la aparición del efecto se instalan cámaras térmicas especiales
que permiten ver la aparición del efecto a niveles inferiores que el ojo y oído humano.
Para evitar el efecto, se aumenta la superficie de los conductores expuestos, o
se les diseña con superficies curvas para evitar la concentración de cargas en las
puntas.
EFECTO CORONA EN TRANSFORMADORES
Se produce internamente en los bobinados del transformador cuando el aceite
pierde partes de sus propiedades dieléctricas convirtiéndose en un camino fácil para
la corriente del núcleo hacia la carcazas ya que los transformadores de potencia
manejan tensiones elevadas y corrientes de gran envergadura por las necesidades de
consumo los sistemas de aislación tienden a versen afectados si no se les realiza un
adecuado mantenimiento.
EFECTO DE PIEL
Es la tendencia de una corriente eléctrica alterna (CA) a distribuirse dentro de
un conductor con la densidad de corriente grande estar cerca de la superficie del
conductor, disminuyendo a mayores profundidades. La corriente eléctrica fluye
principalmente en la "piel" del conductor, entre la superficie exterior y un nivel
llamado la profundidad de la piel. El efecto de la piel hace que la resistencia efectiva
del conductor para aumentar a frecuencias más altas, donde la profundidad de la piel
es más pequeña, reduciendo así la eficacia de sección transversal del conductor. El
efecto de la piel es debido a oponerse a las corrientes parásitas inducidas por el
campo magnético variable resultante de la corriente alterna. En 60 Hz en el cobre, la
profundidad de la piel es de aproximadamente 8,5 mm. A frecuencias altas de la
profundidad de la piel se vuelve mucho más pequeño. Aumento de la resistencia de
CA debido al efecto de la piel pueden ser mitigados mediante el uso especialmente
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tejido de alambre Litz. Debido a que el interior de un conductor de gran lleva tan
poco de los conductores de corriente, tubulares, tales como tubo se puede utilizar para
ahorrar peso y coste.
CAUSA
Profundidad de la piel es debido a las corrientes parásitas circulante (que
surge de un cambiante campo H) cancelando el flujo de corriente en el centro de un
conductor y de refuerzo en los skin. Conductores, típicamente en forma de hilos,
puede ser utilizado para transmitir energía eléctrica o señales utilizando una corriente
alterna que fluye a través de dicho conductor. Los portadores de carga que
constituyen que los actuales, por lo general, los electrones son impulsados por uncampo eléctrico debido a la fuente de energía eléctrica. Una corriente alterna en un
conductor produce un campo magnético alterno en y alrededor del conductor. Cuando
la intensidad de la corriente en algunos cambios de conductor, el campo magnético
también cambia. El cambio en el campo magnético, a su vez, crea un campo eléctrico
que se opone al cambio en la intensidad de corriente. Este campo eléctrico opuesto se
llama "contra-fuerza electromotriz" (EMF sin receta). La fuerza contra electromotriz
es más fuerte en el centro del conductor, y obliga a los electrones de conducción
hacia el exterior del conductor, como se muestra en el diagrama de la derecha.
Una corriente alterna también puede ser inducida en un conductor debido a un
campo magnético alterno de acuerdo con la ley de la inducción. Una onda
electromagnética que incide sobre un conductor por lo tanto, se producen
generalmente como una corriente, lo que explica la reflexión de las ondas
electromagnéticas de los metales.
Independientemente de la fuerza motriz, la densidad de corriente se encuentra
a ser mayor en la superficie del conductor, con una magnitud reducida más profunda
en el conductor. Este descenso en la densidad de corriente se conoce como el efecto
de la piel y la profundidad de penetración es una medida de la profundidad a la que la
densidad de corriente cae a 1 / e de su valor cerca de la superficie. Más del 98% de la
corriente fluirá dentro de una capa de 4 veces la profundidad de la piel desde la
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superficie. Este comportamiento es distinto del de corriente continua que
generalmente se distribuye uniformemente sobre la sección transversal del alambre.
El efecto fue descrito por primera vez en un artículo de Horacio Cordero en
1883 para el caso de los conductores esféricos, y se generalizó a los conductores de
cualquier forma por Oliver Heaviside en 1885. El efecto de la piel tiene
consecuencias prácticas en el análisis y diseño de la radio-frecuencia y circuitos de
microondas, líneas de transmisión (o de guías de onda), y antenas. También es
importante incluso a frecuencias de red (50 - 60 Hz) en la transmisión de energía
eléctrica de CA y los sistemas de distribución. Aunque el término "efecto piel" se
asocia más frecuentemente con aplicaciones que implican la transmisión de corrientes
eléctricas, la profundidad de la piel también describe el decaimiento exponencial delos campos eléctricos y magnéticos, así como la densidad de corrientes inducidas,
dentro de un material a granel cuando un avión onda incide sobre él en incidencia
normal.
FORMULA
El J CA densidad de corriente en un conductor disminuye exponencialmente
desde su valor en el JS superficie de acuerdo con la profundidad d de la superficie,
como sigue:
donde δ es llamada la profundidad de la piel. La profundidad de la piel se define así
como la profundidad por debajo de la superficie del conductor en el que la densidad
de corriente ha caído a 1 / e (aproximadamente 0,37) de JS. En casos normales, se
aproxima bien como:
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donde
ρ = resistividad del conductor
frecuencia ω = angular de corriente = 2π frecuencia x
μ = absoluta permeabilidad magnética del conductor
Una expresión más general para la profundidad de la piel que es más exacto en el
caso de malos conductores (no metales) a altas frecuencias es:
donde es la permisividad eléctrica del material. Nótese que en la forma usual para el
efecto de la piel, anteriormente, el efecto de anula. Esta fórmula es válida lejos de
fuertes resonancias atómicas o moleculares (donde tendría una parte imaginaria
grande) y en las frecuencias que son mucho más abajo tanto la frecuencia de plasma
del material (dependiente de la densidad de electrones libres en el material) y el
recíproco de la media tiempo entre colisiones con los electrones de conducción. En
buenos conductores como los metales a todas estas condiciones están aseguradas por
lo menos hasta frecuencias de microondas, lo que justifica la validez de esta fórmula.
Esta fórmula se puede reordenar de la siguiente manera para revelar
desviaciones de la aproximación normal:
A frecuencias muy inferiores a la cantidad en el interior del radical es
próxima a la unidad y se aplica la fórmula general. Por ejemplo, en el caso del cobre
esto sería cierto para frecuencias muy inferiores Hz.
Sin embargo, en muy malos conductores en las frecuencias suficientemente
altas, el factor de los aumentos de la derecha. A frecuencias mucho más altas que
se puede demostrar que la profundidad de la piel, en lugar de seguir a
disminuir, se aproxima a un valor asintótico:
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Esta desviación de la fórmula habitual sólo se aplica a materiales deconductividad relativamente baja y en las frecuencias donde la longitud de onda de
vacío no es mucho, mucho mayor que la profundidad de penetración en sí. Por
ejemplo, el silicio a granel (sin aditivos) es un mal conductor y tiene una profundidad
de penetración de unos 40 metros a 100 kHz (= 3000m). Sin embargo, como se
aumenta la frecuencia hasta bien entrada la frecuencia de los mega hertz, nunca la
profundidad de la piel cae por debajo del valor asintótico de 11 metros. La conclusión
es que en pobres conductores sólidos tales como el silicio sin dopar, el efecto de la
piel no necesita ser tenido en cuenta en la mayoría de las situaciones prácticas:
cualquier corriente se distribuye por igual en todo el material de la sección
transversal, independientemente de su frecuencia.
RESISTENCIA
La resistencia efectiva debido a una corriente confinado cerca de la superficie
de un conductor grande (mucho más gruesa que δ) puede resolverse como si la
corriente fluye uniformemente a través de una capa de espesor delta basado en la
resistividad de CC de ese material. Por lo tanto, puede asumir un área de sección
transversal aproximadamente igual a veces delta circunferencia del conductor. Así, un
conductor de larga cilíndrica tal como un alambre, que tiene un gran diámetro D en
comparación con δ, tiene una resistencia de aproximadamente el de un tubo hueco
con δ espesor de pared llevar corriente directa. Utilizando un material de resistividad
entonces encontrar la resistencia de CA de un alambre de longitud L para ser
La aproximación final anterior supone.
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Una fórmula conveniente (atribuido a FE Terman) para el DW diámetro DW
de un alambre de sección transversal circular cuya resistencia se incrementará en un
10% a la frecuencia f es:
El aumento de la resistencia de CA se ha descrito anteriormente sólo es
preciso para un alambre aislado. Para cerrar un alambre a los cables otros POR
EJEMPLO en un cable o una bobina, la resistencia de corriente alterna también se ve
afectada por el efecto de proximidad, que a menudo causa un aumento mucho más
grave en la resistencia de corriente alterna.
UN EFECTO MATERIAL EN PROFUNDIDAD DE LA PIEL
En un buen conductor, la profundidad de la piel varía como la raíz cuadrada
inversa de la conductividad. Esto significa que los mejores conductores tienen una
profundidad de penetración reducida. La resistencia general del mejor conductor
permanece baja, incluso con la profundidad de la piel reducida. Sin embargo, esto
significa que hay menos reducción de la resistencia de CA al sustituir un metal de alta
conductividad, en comparación con la reducción de la resistencia de corriente
continua, cuando su diámetro es mayor que la profundidad de la piel de esta
frecuencia.
Profundidad de la piel también varía como la raíz cuadrada inversa de la
permeabilidad del conductor. En el caso del hierro, su conductividad es
aproximadamente 1/7 que la del cobre. Sin embargo es su permeabilidad ferro
magnética es aproximadamente 10.000 veces mayor. Esto reduce la profundidad de la
piel para el hierro a aproximadamente 1/38 de cobre, alrededor de 220 micrómetros a
60 Hz. Alambre de hierro es por lo tanto inútil para líneas de alta tensión en corriente
alterna. El efecto de la piel también reduce el espesor efectivo de laminaciones en
transformadores de potencia, aumentando sus pérdidas.
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Varillas de hierro funcionan bien para de corriente continua (DC) de
soldadura, pero es imposible utilizar a frecuencias mucho más altas que 60 Hz. En
unos pocos kilohercios, la varilla de soldadura se iluminará en rojo vivo, como la
corriente fluye a través del gran aumento de la resistencia de CA como resultado del
efecto piel, con relativamente poca energía restante para el propio arco. Sólo no
magnéticos barras puede ser utilizado para la soldadura de alta frecuencia.
MITIGACIÓN
Un tipo de cable de Litz llamado alambre (del alemán Litzendraht, alambre
trenzado) se utiliza para mitigar el efecto de la piel para las frecuencias de unos pocos
kilohercios a aproximadamente un megahercios. Se compone de un número de hilos
de alambre aislados tejidas juntas en un patrón cuidadosamente diseñado, de modo
que el campo magnético global actúa igualmente en todos los cables y hace que la
corriente total que se distribuye por igual entre ellos. Con el efecto de la piel que tiene
poco efecto sobre cada uno de los filamentos finos, el paquete no sufre el mismo
incremento en la resistencia de CA que un conductor sólido de la misma área de
sección transversal haría debido al efecto de la piel.
Alambre de Litz se utiliza a menudo en los bobinados de transformadores de
alta frecuencia para aumentar su eficiencia mediante la mitigación de efectos tanto enla piel y el efecto de proximidad. Transformadores de gran potencia se enrollan con
conductores trenzados de construcción similar al cable de Litz, pero empleando una
mayor sección transversal que corresponde a la profundidad de la piel más grande en
las frecuencias de red. [5] hilos conductores compuestos de nanotubos de carbono [6]
se han demostrado como conductores para antenas de onda media a frecuencias de
microondas. A diferencia de los conductores de antena estándar, los nanotubos son
muchos menores que la profundidad de la piel, permitiendo la utilización completa de
la rosca de la sección transversal que resulta en una antena extremadamente ligero.
De alta tensión, alta tensión de líneas aéreas de transmisión de energía a
menudo utilizan cable de aluminio con alma de acero de refuerzo; la mayor
resistencia del núcleo de acero es de ninguna consecuencia ya que se encuentra muy
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por debajo de la profundidad de la piel en el que esencialmente no hay flujo de
corriente alterna. En otras aplicaciones, conductores sólidos son reemplazados por
tubos, completamente dispensación con la porción interna del conductor cuando la
corriente fluye pequeña. Esto no afecta a la resistencia de CA pero reduce
considerablemente el peso del conductor.
El conductor rígido o tubular puede ser también plateado para tomar ventaja
de una mayor conductividad de la plata. Esta técnica se utiliza particularmente en
VHF a frecuencias de microondas, donde la profundidad de la piel pequeña requiere
sólo una capa muy fina de plata, haciendo que la mejora de la conductividad muy
rentable. Silver o chapado en oro se utiliza de manera similar en la superficie de guías
de onda utilizados para la transmisión de microondas. Esto reduce la atenuación de laonda que se propaga debido a las pérdidas resistivas que afectan a la acompañante
corrientes parásitas; los confines efecto de la piel tales corrientes parásitas a una capa
superficial muy fina de la estructura de guía de ondas. El efecto de la piel por sí
mismo no es en realidad combatirse en estos casos, pero la distribución de las
corrientes cerca de la superficie del conductor hace que el uso de metales preciosos
(que tiene una baja resistividad) práctico
Profundidad de la piel es debido a las corrientes parásitas circulante (que surge de un
cambiante campo H) cancelando el flujo de corriente en el centro de un conductor y
de refuerzo en la piel.
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FUNCION DEL EFECTO PIEL
¿PORQUE AUNMENTA LA RESISTENCIA?
Cuando una corriente alterna circula por un conductor, el campo magnético
que circunda el conductor es de naturaleza variable, es decir tenemos un campo
magnético variante en el tiempo a la proximidad de un conductor, todos sabemos que
sucede, se induce voltaje en el conductor, este voltaje auto-inducido se opone al
flujo de corriente original que lo estableció y se hace más pronunciado en el centro
del conductor debido a que el centro del conductor no solo es enlazado por el flujo
magnético interno, si no además por el externo, este voltaje inducido en el centro del
conductor empuja a los electrones a la superficie haciendo que el flujo de corrientetienda a la superficie del conductor, el flujo de corriente en estas condiciones
presenta una distribución no uniforme en la sección transversal del conductor, parte
del centro del conductor no es recorrido por la corriente y es como si tuviésemos un
conductor hueco en el centro.
¿COMO AUNMENTA LA RESISTENCIA?
La resistencia en el conductor aumenta por dos fenómenos, el primero la
temperatura que aumenta al concentrarse la mayor parte de la corriente que setransmite en solo parte del conductor, y el segundo efecto importante es que los
harmónicos de mayor frecuencia tienden a circular cerca o en la superficie del
conductor creando caídas de tensión instantáneas de alto nivel.
Estos efectos harmónicos no son perceptibles en la frecuencia fundamental, y
es necesario equipo especial para medirlos.
¿COMO PUEDO VARIAR O REDUCIR EL EFECTO PIEL?
El efecto piel depende de la frecuencia, la inductancia de la materia
conductora, de la resistividad, el diámetro y la longitud del conductor.
A menores frecuencia menor efecto, a menor inductancia menor efecto, de
igual modo a mayor diámetro menor efecto.
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Estos son los parámetro básicos que se pueden variar para reducir su efecto
aunque es casi imperceptible a frecuencias de 50 o 60 HZ de uso industrial o
domestico a nivel de líneas de transmisión es considerado.
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CONCLUSIÓN
Con el término "efecto corona" se quiere señalar al conjunto de fenómenos
que llevan a la aparición de la conductividad del aire u otro gas alrededor de un
conductor sometido a alta tensión. Siendo el origen de esta ionización la magnitud del
campo eléctrico en la proximidad del conductor y en particular en las vecindades de
las regiones de fuerte curvatura (efecto de puntas). Estas descargas disruptivas
generan luz, ruido audible, ruido de radio, vibración del conductor, ozono y otros
productos que causan una disipación de energía que debe ser suministrada por el
sistema de alimentación.
El efecto corona ha sido estudiado extensivamente en muchos de sus aspectos
teóricos desde principios de siglo formulándose muchas leyes y ecuaciones tomadas
como base por los diseñadores para la evaluación de los distintos fenómenos
asociados. Aunque no es necesario tener un amplio conocimiento de la teoría de
descarga en gases, sí es importante conocer la base de la cinética de gases para
comprender mejor el mecanismo del efecto corona.
El efecto corona se presenta cuando el potencial de un conductor en el aire se
eleva hasta valores tales que sobrepasan la rigidez dieléctrica del aire que rodea al
conductor. El efecto corona se manifiesta por luminiscencias o penachos azuladosque aparecen alrededor del conductor, más o menos concentrados en las
irregularidades de su superficie.
También se puede decir que el efecto de piel puede ser definida como la
tendencia de la corriente alterna eléctrica (CA) a fluir sobre todo cerca la superficie
exterior de un conductor eléctrico, y no a través del núcleo. El término "piel" se
refiere a la superficie exterior del conductor. "Profundidad" se utiliza para describir la
profundidad de la piel donde la corriente está fluyendo. Profundidad de la piel
también se puede considerar como una medida de la distancia sobre la cual la
corriente cae desde su valor original.
El efecto piel ocurre con breves impulsos de corriente, por las mismas razones
se produce a altas frecuencias de corriente alterna. Esto puede salvar vidas. Si usted
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es atrapado en una tormenta eléctrica, puede refugiarse en un automóvil o de otro tipo
vehículo de metal y ser relativamente seguro, incluso si usted sufre un impacto
directo.
El efecto de la piel hace que prácticamente toda la corriente fluya en el
exterior del vehículo a medida que pasa desde la nube a tierra.
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BIBLIOGRAFÍA
http://en.wikipedia.org/wiki/Skin_effect
http://www.standrews.ac.uk/~www_pa/Scots_Guide/audio/skineffect/page1.ht
ml
WILLIAN D. STEVENSON; “Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia”.
McGraw-Hill, segunda edición 1977.
ANTONIO MEJIA UMAÑA; “Conferencias de Líneas y redes”. Facultad de
Ingeniería U.N.