Tipos conductores electrónicos

SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y
ADMISIÓN SNNA
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS,
ELECTRÓNICA
E INDUSTRIAL

NIVELACIÓN POR CARRERA
CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

TUTOR DEL PROYECTO DE AULA:
Ing. Fabián Santana R.

INTEGRANTES:
1. Acurio Garay Eduardo Mauricio
2. Balarezo Andrade César Aníbal
3. Semanate Semanate Kevin Lorenzo
4. Tipanquiza Duque Hennry Pavel

Ambato – Ecuador
2013

1. TEMA
Tipos de conductores de energía eléctrica utilizados en los elementos electrónicos
básicos.

2. PROBLEMA
La Influencia de los tipos de conductores de energía eléctrica utilizados en los
elementos electrónicos básicos.

3. OBJETIVOS
a. Objetivo General
- Analizar los tipos de conductores de energía eléctrica utilizados en los elementos
básicos.
b. Objetivos Específicos
- Investigar los tipos de conductores existentes para saber cual de ellos es más
factible para su utilización.
- Indagar la composición de cada uno de los conductores de energía eléctrica.

PROYECTO DE QUÍMICA

- Conocer la aplicación adecuada de cada uno de los tipos de conductores.

2

4. MARCO CIENTÍFICO
4.1 LA ENERGÍA ELÉCTRICA
Para funcionar, un circuito requiere que se le proporcione energía. Ésta puede ser obtenida de
una pila, una batería o una dínamo. El circuito transforma la energía que se le proporciona en
otro u otros tipos de energía; por ejemplo, en una ampolleta se produce luz y calor; en un taladro
o ventilador, energía de movimiento y calor, etc.
Consideremos una ampolleta de 60 watts para 220 volts que, conectada a este voltaje, funciona
continuamente durante 10 horas. En este tiempo, ¿qué energía eléctrica le proporciona al
circuito la red eléctrica domiciliaria?, ¿qué energía eléctrica se transforma en luz y calor?
De la definición de potencia tenemos que esta energía E debe ser E = Wt, la cual resulta
expresada en joules cuando la potencia (W) está en watts y el tiempo (t) en segundos. Como 1
hora = 3.600 segundos, entonces t = 36.000 s; como la potencia de la ampolleta es 60 watts,
reemplazando en la expresión anterior tenemos que la energía buscada es E = 2.160.000 joules.
Si en una casa existen los elementos que se indican en la tabla adjunta funcionando durante un
mes las horas que se señalan, entonces la energía eléctrica que proporciona la empresa que la
abastece de energía eléctrica será, para cada elemento, la que se indica en la última columna
(Educarchile, 2013).
TABLA Nº1: CÁLCULO DE LA ENERGÍA EMPLEADA EN UNA CASA.

Fuente: Educar chile
Realizado por: Investigadores

joules (297 millones 360 mil joules). ¡Un gran número! Es conveniente que hagas este ejercicio
con los artefactos reales que se usan en tu casa.
Como estos números son muy incómodos, se prefiere usar una unidad de energía denominada
kilowatt-hora (kWh), que corresponde a 3.600.000 juoles. Por lo tanto, el consumo eléctrico


Al sumar estos valores encontramos que la energía que se utiliza durante el mes es 297.360.000

3

mensual en la casa de nuestro ejemplo es de 82,6 kilowatt-hora. Si el valor del kilowatt-hora es
de $30, la empresa que la abastece de energía eléctrica debiera cobrar $2.478.
Es muy importante destacar que el kilowatt-hora, aunque su nombre induce a confusión no mide
potencia, sino que energía. En efecto, un kWh es la energía que emplea un artefacto de 1000
watt que funciona durante 1hora.
En nuestro país, la energía eléctrica de las redes domiciliarias, industriales y comerciales, se
obtiene mediante el mismo principio de generación de corriente alterna. La única diferencia
consiste en que la forma como se hace “girar la bobina o el imán dentro de la bobina”.
En una central hidroeléctrica se aprovecha la energía potencial que posee el gran volumen de
agua que se acumula en el embalse. Para ello se hace descender al agua a través de unas
tuberías, aumentando la velocidad del agua conforme va descendiendo su altura. Las tuberías
terminan en unas turbinas que son puestas en funcionamiento por la acción del agua, dichas
turbinas son las encargadas de transformar la energía del agua en energía eléctrica moviendo
grandes bobinas respecto de campos magnéticos (Educarchile, 2013).
4.2. ¿CÓMO SE GENERA LA ENERGÍA ELÉCTRICA?
4.2.1. GENERACIÓN.
La energía eléctrica se obtiene en las centrales de generación, las cuales están
determinadas por la fuente de energía que se utiliza para mover el motor. A su vez, estas
fuentes de energías pueden ser renovables o no. En el grupo de las renovables se
encuentran las centrales hidráulicas (hacen uso de la fuerza mecánica del agua), eólicas
(viento), solares (sol) y de biomasa (quema de compuestos orgánicos de la naturaleza
como combustible). Cada una de estas fuentes indicadas se pueden regenerar de manera
natural o artificial (Twenergy, 2013).
Frente a éstas últimas, se encuentran las centrales que utilizan fuentes de energía que no
son renovables. Es decir, aquellas que tienen un uso ilimitado en el planeta y cuya
velocidad de consumo es mayor que la de su regeneración. En esta segunda formación

como el carbón, el petróleo, gas natural y otros combustibles fósiles) y las nucleares (a
través de fisión y fusión nuclear) (Twenergy, 2013).
4.2.2. TRANSMISIÓN.


se agrupan las centrales térmicas (se produce electricidad a partir de recursos limitados

4

Una vez que se ha generado la energía eléctrica por alguna de las técnicas precedentes,
se procede a dar paso a la fase de transmisión. Para ello, se envía la energía a las
subestaciones ubicadas en las centrales generadoras por medio de líneas de transmisión,
las cuales pueden estar elevadas (si se encuentran en torres de sustentación) o
subterráneas. Estas líneas de alta tensión trasmiten grandes cantidades de energía y se
despliegan a lo largo de distancias considerables (Twenergy, 2013).
4.2.3. DISTRIBUCIÓN.
El último paso antes de obtener la electricidad en los hogares es el que corresponde a la
distribución. Este sistema de suministro eléctrico tiene como función abastecer de
energía desde la subestación de distribución hasta los usuarios finales (Twenergy,
2013).

4.3. CONDUCTORES ELÉCTRICOS
Se llaman conductores eléctricos a los materiales que puestos en contacto con un cuerpo
cargado

de

electricidad

transmite

ésta

a

todos

los

puntos

de

su

superficie.

Los mejores conductores eléctricos son los metales, especialmente la plata, pero es muy cara.
Por ello se emplea el cobre en su lugar y el aluminio, material muy ligero, lo que favorece su
empleo en las redes de alta tensión (Navajas, 2013).
Se aplica este concepto (conductor eléctrico) a los cuerpos capaces de conducir o transmitir la
electricidad. Un conductor eléctrico está formado primeramente por el conductor propiamente
tal, usualmente de cobre. Este puede ser alambre, es decir, una sola hebra o un cable formado
por varias hebras o alambres retorcidos entre sí.
Los materiales más utilizados en la fabricación de conductores eléctricos son el cobre y el
aluminio.

palabras, su baja resistencia mecánica.
La resistencia es indeseable, pues produce pérdidas de calor cuando el flujo eléctrico circula a
través del material. El cobre tiene la resistencia eléctrica más baja de todos los metales no
preciosos.


La principal razón para utilizar el cobre es su excelente conductividad eléctrica o, en otras

5

La resistencia del aluminio es el 65% más alta que la del cobre. Por eso, para conducir la misma
corriente eléctrica, un cable de aluminio necesitará una sección transversal un 65% más grande
que la del cable de cobre. Además de menos conductivo es tres veces más ligero que el cobre.
Por eso se usa para cables aéreos donde el peso es fundamental.
Para cables bajo tierra se utiliza cobre, que tiene una alta resistencia a la corrosión. Y si estos
cables bajo tierra transportan un alto voltaje, se prefiere también el cobre por su menor
volumen, ya que el cable de aluminio tiene mayor área y, por tanto, necesita mayor cantidad de
material de aislamiento para rodearlo.
Aunque casi todos los materiales pueden conducir la electricidad en un cierto grado, los mejores
conductores son los metales. Esto es debido a su estructura, los átomos de los metales ceden los
electrones de su última capa, disponiéndose en redes cúbicas. Los electrones de todos ellos
forman una nube, que se va desplazando por entre esta red tridimensional de iones positivos,
para evitar repulsiones. Debido a esta nube de electrones libres la conductividad eléctrica del
metal es excelente.
Los mejores conductores son la plata y el oro, pero debido a que resultan caros, se emplean el
cobre y el aluminio (Navajas, 2013).
4.4.

CONDUCTORES,

SEMICONDUCTORES

Y

AISLANTES

PRINCIPIOS

ELÉCTRICOS Y DIGITALES.
4.4.1. M ATERIALES C ONDUCTORES
4.4.1.1. CONDUCTORES.
Los elementos conductores tienen facilidad para permitir el movimiento de cargas y sus
átomos se caracterizan por tener muchos electrones libres y aceptarlos o cederlos con
facilidad, por lo tanto son materiales que conducen la electricidad (Iscped, 2013).
4.4.1.2. MATERIALES CONDUCTORES.

o menor medida conducen o permiten el paso de la corriente eléctrica por sus cuerpos
(Iscped, 2013).


En la categoría “conductores” se encuentran agrupados todos los metales que en mayor

6

FIGURA Nº2: ELEMENTOS METÁLICOS |DE LA TABLA PERIÓDICA

Fuente: Slideshare

4.4.1.3. CONDUCTIVIDAD EN LOS METALES.
Normalmente las bandas de energías se componen de: 1) una banda de valencia. 2) una
banda de conducción y, 3) otra banda interpuesta entre las dos anteriores denominada
“banda prohibida”. La función de esta última es impedir o dificultar que los electrones
salten desde la banda de valencia hasta la banda de conducción. En el caso de los
metales la banda prohíbida no existe, por lo que los electrones en ese caso necesitan
poca energía para saltar de una banda a la otra (Iscped, 2013).
FIGURA Nº3: CONDUCTIVIDAD DE LOS METALES

Fuente: www.asifunciona.com

La figura mostrada a continuación muestra una sección de un conductor de cobre
(Z=29) que solo tiene un electrón en la capa de valencia (capa más externa). Observe
como sus electrones libres se mueven libremente entre los átomos (Iscped, 2013).
FIGURA Nº4: SECCIÓN DE UN CONDUCTOR DE COBRE

4.4.2. CARACTERÍSTICAS
4.4.2.1. ¿PARA QUE SIRVE?



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Las principales aplicaciones de un conductor eléctrico son el transporte de energía
eléctrica (cables de la red eléctrica domiciliaria, de alta tensión, aparatos eléctricos,
actuadores,

iluminación,

(transmisores/receptores,

automóviles,

computadores,

etc.),

automóviles,

transporte
etc.),

y

de

señales

fabricación

de

componentes electrónicos (conectores, placas de circuito impreso, resistencias,
condensadores, transistores, circuitos integrados, sensores, etc.) (Iscped, 2013).
FIGURA Nº5: TRANSPORTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA


4.4.3. DEFINICIÓN DE SEMICONDUCTOR
4.4.3.1. ELEMENTOS SEMICONDUCTORES.
Los "semiconductores" como el silicio (Si), el germanio (Ge) y el selenio (Se), por
ejemplo, constituyen elementos que poseen características intermedias entre los cuerpos
conductores y los aislantes, por lo que no se consideran ni una cosa, ni la otra (Iscped,
2013).
FIGURA Nº6: TRANSPORTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA

ELEMENTOS

SEMICONDUCTORES.
Si los conductores son materiales que disponen de electrones libres y los aislantes
carecen de ellos, los semiconductores se encuentran en una situación intermedia: a la
temperatura de 0 K se comportan como aislantes, pero mediante una aportación de


4.4.3.2.

8

energía puede modificarse esta situación, adquiriendo un comportamiento más cercano
al de los conductores (Iscped, 2013).
FIGURA Nº6: EL ÁTOMO DE SILICIO

4.4.3.3. ELEMENTOS SEMICONDUCTORES.
A temperatura cercana al cero absoluto no hay electrones libres y el semiconductor se
comporta como un aislador o dieléctrico. A mayores temperaturas algunos electrones
adquieren suficiente energía para escapar del enlace y se convierten en electrones
“libres” ( libres pero dentro del sólido cristalino ), dejando atrás una vacante en el
enlace covalente. Dicha vacante se conoce como un hueco y todo este proceso se
conoce como producción térmica de un par electrón-hueco (Iscped, 2013).
FIGURA Nº7: ELEMENTOS SEMICONDUCTORES

4.4.3.4. APLICACIONES DE LOS SEMICONDUCTORES.



9

Las aplicaciones de los semiconductores se dan en diodos, transistores y termisores
principalmente. Diodos: Al unir un semiconductor N con otro P se produce un
fenómeno de difusión de cargas en la zona de contacto, que crea una barrera de
potencial que impide a los demás electrones de la zona N saturar los restantes huecos
positivos de la zona (Iscped, 2013).
4.4.3.5. RESUMIENDO.
En resumen un semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o
como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o
magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que
se encuentre (Iscped, 2013).
FIGURA Nº8: PARTES DE UN SEMICONDUCTORE


4.4.3.6. ¿QUE SON LOS MATERIALES AISLANTES?
“Los cuerpos aislantes son aquellos que no permiten el paso e intercambio de electrones
periféricos, siendo sus átomos normalmente estables, por lo tanto no dejan pasar la
corriente eléctrica a través de ellos” (Iscped, 2013).

4.4.3.7. ESTRUCTURA.


FIGURA Nº9: ÁTOMOS ESTABLES

1
0

Los átomos de los elementos aislantes poseen entre cinco y siete electrones fuertemente
ligados a su última órbita, lo que les impide cederlos. Esa característica los convierte en
malos conductores de la electricidad, o no la conducen en absoluto (Iscped, 2013).
FIGURA Nº10: ÁTOMOS DE LOS ELEMENTOS AISLANTES

4.4.3.8. MATERIALES AISLANTES
Madera
Vidrio
Plástico
Resinas sintéticas
Porcelana
4.4.3.9. EJEMPLO.
El plástico que recubre el hilo de cobre conductor, impide que suframos una descarga
eléctrica al entrar en contacto con el hilo de cobre. Nos los encontramos en el
recubrimiento de los cables eléctricos, en los aparatos electrónicos y en todos los
aparatos que funcionen con corriente eléctrica (Iscped, 2013).



FIGURA Nº11: PLÁSTICO QUE RECUBRE EL HILO DEL CONDUCTOR

1
1

4.4.4. TIPOS DE MATERIALES CONDUCTORES DE LA CORRIENTE
COBRE:
Símbolo: Cu.
Densidad: 8.9 Kg/dm3
Resistencia Específica ?: 0.0178
Conductividad: 56
Punto de Fusión: 1085 °C
PROPIEDADES
El cobre es, después de la plata, el metal que tiene mayor conductividad eléctrica; las
impurezas, incluso en pequeña cantidad, reducen notablemente dicha conductividad.
También después de la plata el cobre es el metal que mejor conduce el calor. No es
atacado por el aire seco; en presencia del aire húmedo, se forma una platina (Carbonato
de Cobre), que es una capa estanca, que protege el cobre de posteriores ataques (Saudin,
2013).
APLICACIONES
El cobre puro, con un grado de pureza del 99.9%, se fábrica generalmente por
procedimientos electrolíticos. Su denominación normalizada es KE-CU (Cobre Catódico).
Industrialmente, solo se emplea como material conductor cobre electrolítico.
El cobre Electrolítico se emplea en electrotecnia especialmente como material conductor
para líneas eléctricas y colectores y como material de contacto en interruptores de alta
tensión. Se utiliza también, por su elevada conductividad térmica, por ejemplo en equipos
de soldadura, tubos de refrigeración (Saudin, 2013).

Símbolo: Al.
Densidad: 2.7 Kg/dm3
Resistencia Específica ?: 0.0278
Conductividad: 36


ALUMINIO:

1
2

Punto de Fusión: 658 °C
PROPIEDADES
El aluminio presenta buena conductividad eléctrica y es también buen conductor del
calor. Es fácil de conformar por laminado y estirado. Su resistencia es ala tracción,
modelando, es de 90 a 120 N/mm2 y laminado en caliente de 130 a 200 N/mm2. A la
inversa, el alargamiento, varía entre 35 y 3%. El aluminio se puede alear fácilmente con
otros metales. Sometido a la acción del aire, se cubre de una capa de óxido, que debido
a su estanqueidad protege de oxidación ulterior al metal situado bajo la misma, por lo
que el aluminio es resistente a la corrosión. El aluminio se puede estañar y soldar. Como
material conductor se emplea exclusivamente aluminio puro (99,5 % Al). El aluminio
purísimo (Krayal) contiene 99,99999 % Al: su conductividad aumenta al bajar su
temperatura, hasta, a 4,2 K (Saudin, 2013).
APLICACIONES
El aluminio puro se emplea, debido a su resistencia a la corrosión y a su baja densidad,
para revestimientos de cables. Su buena deformabilidad lo hace apropiado para láminas
de condensadores, su buena colabilidad para jaulas de rotores y su buena conductividad
para líneas aéreas (Saudin, 2013).
AGUA
Compuesto de hidrógeno y oxígeno, de fórmula H2O. Líquido incoloro, inodoro e
insípido, esencial para la vida de los animales y plantas, de los que entra a formar parte.
Muy abundante en la naturaleza, no se encuentra en la misma en estado puro, sino con
gran variedad de sales minerales disueltas. Sus puntos de fusión (0ºC) y ebullición


(100ºC) son la base de las distintas escalas de temperatura (Saudin, 2013).

1
3

5. IDEA A DEFENDER
POSITIVA
De acuerdo con el estudio realizado sobre las propiedades de los conductores de energía
eléctrica utilizados en los elementos básicos electrónicos, se dice que el funcionamiento de
cada uno de estos conductores de energía eléctrica depende de el material de cual son fabricados
por lo hace que sean más factibles para su aplicación en el campo de la electrónica, la
electricidad.

NEGATIVA
De acuerdo con el estudio realizado sobre las propiedades de los conductores de energía
eléctrica utilizados en los elementos básicos electrónicos, se dice que el funcionamiento de
cada uno de estos conductores de energía eléctrica no depende de el material de cual son
fabricados por lo hace que sean problemáticos para su aplicación en el campo de la electrónica,


la electricidad.

1
4

6. CONCLUSIONES
Se pudo analizar y verificar el funcionamiento de cada uno de los tipos de conductores
de energía eléctrica que son utilizados comúnmente en los diversos elementos básicos
para saber su correcta utilización y aplicación en el campo de estudio.
Al momento de realizar la investigación se pudo analizar cuáles son los conductores que
se pueden utilizar y cuál de ellos es más factible para su aplicación en el campo de la
electrónica y también de la electricidad y su correcto funcionamiento para que el
conductor no resulté inadecuado al momento de utilizarlo y de esa forma por la mal
utilización del conductor se dañe o descomponga el circuito donde está siendo utilizado.
Se pudo observar que los tipos de conductores son diversos y existen varios de ellos y
son únicos en su construcción o su composición ya que los conductores tienen una
forma diferente cada uno y son hechos de diversos materiales para que cada uno de los
mismos tenga diferente función al momento de su aplicación y de la manera de cómo
están elaborados cumplan una función para la cual fueron fabricados y de esta manera
tengan un buen desempeño en su funcionamiento , aplicación y así evitar daños no
deseados.
4Los conductores son diversos y la aplicaciones de cada uno de ellos es de diferente
forma y en diferentes cosas al momento de su aplicación es por eso que se deber
conocer su composición y donde es aplicable ese tipo de conductor que estamos
aplicando ya que ese conductor está hecho para cumplir con su función y así hacer que
logre un funcionamiento óptimo y pueda rendir a su máxima capacidad logrando que en
el campo donde se aplique tenga mayor durabilidad y evite desperfectos

 Es importante conocer el material de cada uno de los elementos usados en la electrónica
para la conformación de circuitos y demás aplicaciones ya que con ello nosotros
podemos optar por una mejor elección, que según nuestro interés o necesidad al
momento de adquirirlos evite que no nos encontráramos con problemas al momento de
usarlos.
 Debemos conocer la capacidad de conductividad de de energía del material conductor
de cada uno de los elementos que se va a emplear en la aplicación o interés deseado ya
que en algunos casos se requiere de elementos que posean un conductor con
capacidades altas de conductividad de energía y que nosotros podemos encontrar,
según el tipo de material, con alto o bajo costo en su compra.
 Es factible además de conocer el tipo de conductor eléctrico empleado en los elementos
de la electrónica, conocer también su estructura y en base a esto conocer su
funcionamiento para entender para que esta predispuesto o diseñado el elemento y a qué
fin ha sido destinado al momento de emplearlo, y por tal motivo emplearlo de mejor
manera.
 Es común usar los metales tales como el oro plata y cobre por su alta conductividad de
energía eléctrica, pero los más comunes, los más usados y además adecuados son los
elementos que poseen como conductor al cobre ya que su costo es más bajo más fácil de
obtener y de manipular.


7. RECOMENDACIONES

1
5

8. BIBLIOGRAFÍA
 EDUCARCHILE. 2013. La Energía Eléctrica. Consultado el 22/noviembre/2013. A las
22h14. Disponible en: http://www.educarchile.cl/ech/pro/app/detalle?ID=133085
 TWENERGY. 2013. ¿Cómo se genera la energía eléctrica?. Consultado el
23/Noviembre/2013. A las 22h30. Disponible en: http://twenergy.com/energiaelectrica/que-es-la-energia-electrica-381
 NAVAJAS, S. 2013. Conductores Eléctricos. Consultado el 24/Noviembre/2013. A las
20h00.

Disponible

en:

http://www.voltimum.es/news/7545/cm/conductores-

electricos.html
 ISCPED. 2012. Conductores, Semiconductores y Aislantes Principios Eléctricos y
Digitales. Consultado el 24/Noviembre/2013. A las 23h39. Disponible en:
http://es.slideshare.net/iscped/conductores-semiconductores-y-aislantes-11389938
 SAUDIN, I. 2013. Tipos de materiales conductores de la corriente. Consultado el
25/Noviembre/2013.

A

las

21h50.

Disponible

en:

http://www.monografias.com/trabajos71/conductores-electricos/conductores-


electricos.shtml#ixzz2ljC0I3fS

1
6

9. ANEXOS
GRÁFICO Nº1: PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE ALEACIONES Y METALES

GRÁFICO Nº2: TIPOS DE CONDUCTORES

Fuente: www.monografias.com

Fuente: luis.tarifasoft.com


GRÁFICO Nº3: CIRCUITOS ELÉCTRICOS

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7

GRÁFICO Nº4: CONDUCTORES O CABLES

Fuente: programacasasegura.org



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