Tecnología de los materiales - Superconductores

1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE
CHETUMAL
Baxin López David Alberto
Materia: Tecnología de los
Materiales
SUPERCONDUCTORES
Ingeniería Eléctrica
2do.
Semestre Grupo “B”
Chetumal, Quintana Roo

2. Contenido
INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................................3
SUPERCONDUCTORES...................................................................................................................................4
Clasificación de superconductores ............................................................................................................................4
Superconductores de baja temperatura .....................................................................................................................4
Superconductores de alta temperatura......................................................................................................................5
Los elementos más usados como superconductores son:..........................................................................................5
Función de los superconductores:.........................................................................................................................5
Estructura molecular de los Superconductores:.....................................................................................................6
Superconductores en el mercado:.........................................................................................................................6
CONCLUSIÓN:......................................................................................................................................................7
Bibliografía ...............................................................................................................................................................8

3. INTRODUCCIÓN
Antes de empezar con las características del concepto de superconductores daré
breve explicación de cómo se asentaron bases para la identificación de
conductividad de cada material.
Para la determinación de la conductividad de los diferentes materiales están
basados en la teoría de bandas, que nos permiten entender los fenómenos de
conductividad eléctrica y térmica en los materiales sólidos. Teoría según la cual se
describe la estructura electrónica de un material.
Para que un material sea buen conductor de la corriente eléctrica debe haber
poca o ninguna separación entre la BC (banda de corriente) y la BV (banda de
valencia), de manera que los electrones puedan saltar entre las bandas. Cuando la
separación entre bandas sea mayor, el material se comportará como un aislante. En
ocasiones, la separación entre bandas permite el salto entre las mismas de solo
algunos electrones. En estos casos, el material se comportará como un
semiconductor.
Los materiales pueden clasificarse, de acuerdo con su resistividad y conductividad,
en aislantes, conductores, semiconductores y superconductores
Aislantes: es todo material o elemento que no permite el paso de la corriente
eléctrica, ya que sus átomos no ceden ni reciben electrones.
Semiconductores: en este caso, los semiconductores cuentan con una barrera
que no deja pasar la corriente eléctrica, es necesario aplicarles un cierto voltaje para
romper esa barrera y comenzar la conducción, al dejarla pasar la corriente viajara en
un solo sentido sin poder ir en sentido contrario. El elemento más utilizado en la
actualidad para fabricar componentes semiconductores es el silicio.
Superconductores: estos son materiales que al pasar por ellos corriente eléctrica
no generan perdida de energía ni crean resistencia, incluso estando a temperatura
cero. Permiten la transferencia de energía, sin generar un gasto energético.
Teniendo ya una idea de cada concepto podemos pasar a definir más a detalle de
que consta y qué los identifica como superconductores.

4. SUPERCONDUCTORES
Los superconductores son un tipo especial de materiales que pueden conducir
la corriente eléctrica sin ofrecer resistencia, y, por tanto, sin que se produzca una
“pérdida” energética.
Es decir, los metales son buenos conductores, tanto térmicos como eléctricos,
pero estos se calientan al conducir un flujo de electrones, porque los átomos del
metal vibran y chocan contra estos. Ofrecen resistencia y se pierde energía en forma
de calor. Esto no es rentable en algunas ocasiones. Por eso los superconductores son
una vía efectiva de pérdida nula de energía.
Clasificación de superconductores
Se distinguen dos tipos de superconductores:
• Superconductores de tipo I, que impiden que los campos magnéticos penetren
en ellos, es decir, efecto Meissner. Son elementos puros con una temperatura
crítica muy baja.
• Superconductores de tipo II, son superconductores "imperfectos" que permiten
que los campos magnéticos penetren en su interior, pasando gradualmente del
estado superconductor al normal. Entre ellos se encuentran aleaciones,
sustancias cerámicas con una temperatura crítica alta.
Superconductores de baja temperatura
Al disminuir la temperatura, también lo hace la
resistencia del metal a la corriente eléctrica, por lo
que, a temperaturas en torno al 0 K, algunos
materiales se convierten en superconductores.
Pueden ser diversos metales, si se enfrían lo suficiente
(algunas aleaciones, o, incluso, compuestos de
carbono).
Cuando a un material superconductor se le enfría
por debajo de su temperatura crítica, el campo
magnético no atraviesa su interior, sino que lo rodea,
se dice que son diamagnéticos perfectos

5. Este comportamiento es completamente diferente al conductor perfecto, que
mantiene constante el lujo en su interior, o sea, que la derivada del campo es 0. A
este grupo este grupo pertenece aproximadamente la mitad de los elementos
metálicos en estado puro y también algunas aleaciones.
Superconductores de alta temperatura
En 1986 se descubrió una nueva familia de compuestos cuya temperatura
crítica era notablemente superior a todas las anteriores. A partir de este hecho, varios
investigadores en todo el mundo se han lanzado a descubrir compuestos con
temperatura críticas más altas. En pocos años se han encontrado compuestos con Tc
(temperatura crítica) cerca de los 140 K. A este nuevo tipo de materiales se les
conoce como superconductores de alta temperatura.
A esta temperatura, el ahorro de energía puede ser superior al coste de
refrigerar el material superconductor y por lo tanto los diseños de dispositivos con
superconductor pueden ser competitivos a nivel industrial.
Las desventajas de los superconductores a alta temperatura son dos: son muy
frágiles y su granularidad no les permite conducir grandes cantidades de corriente en
presencia de campos magnéticos. Todos los materiales cerámicos son frágiles y poco
dúctiles, lo que dificulta de forma extraordinaria la fabricación de cables.
El material deja de ser superconductor si se sobrepasa de la temperatura
crítica, la corriente crítica o aplicando un campo magnético suficientemente intenso,
llamado campo crítico. Existen pues, tres límites para la superconductividad: la
temperatura crítica (Tc), la corriente crítica (Ic) y el campo crítico (Bc). Estos no son
valores constantes, sino que cada parámetro depende del otro, dando lugar a una
superficie que limita la zona de trabajo
Los elementos más usados como superconductores son:
-Niobio - estaño -Niobio -Titanio -Hierro -Selenio
Función de los superconductores:
La principal utilidad de los superconductores es la producción de campos
magnéticos muy intensos y transportadores de corriente.

6. Estructura molecular de los Superconductores:
Superconductores en el mercado:
Superimanes
Trenes levitados (MAGLEV)- Efecto
Meissner
Líneas de sumistro
Almacenamiento de Energía
Eléctrica

7. CONCLUSIÓN:
Como conclusión tenemos que para poder identificar la clasificación
de cada material se basan en la Teoría de bandas, viendo así la
resistividad de cada elemento por medio de saltos de electrones entre
las bandas de valencia y conducción. Mientras más cerca estén las
bandas más será la conducción, mientras más alejadas más la
resistividad.
Los materiales superconductores son de mucha utilidad actualmente
aunque no son de uso común pues para lograr que un metal llegue a
su temperatura crítica se lleva un proceso usualmente costoso. Sus
utilidades son diversas, ya sea super imanes, líneas de suministro, entre
otras cosas.
En nuestra carrera de ingeniería eléctrica es muy importante tener el
conocimiento de estos conceptos e identificar su utilidad pues los
veremos constantemente entorno en nuestra vida laboral si
desempeñamos en este campo.

8. Bibliografía
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https://sites.google.com/site/electromagnetismo12211232/conductores-aislantes-semiconductores-y-
superconductores
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https://todoesquimica.blogia.com/2012/030302-superconductores.php
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