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Efecto skin en conductores

EFECTO SKIN EN CONDUCTORES
El efecto pelicular es un efecto eléctrico muy curioso. Se da únicamente en corriente alterna, y consiste en que la densidad de corriente se da principalmente por el exterior del conductor.
En corriente continua, la densidad de corriente es similar en todo el conductor (figura a), pero en corriente alterna se observa que hay una mayor densidad de corriente en la superficie que en el centro (figura b). Este fenómeno se conoce como efecto pelicular, efecto skin o efecto Kelvin. Hace que la resistencia efectiva o de corriente alterna sea mayor que la resistencia óhmica o de corriente continua.




Este efecto es apreciable en conductores de grandes secciones, especialmente si son macizos. Aumenta con la frecuencia, en aquellos conductores con cubierta metalica o si estan arrollados en un núcleo ferromagnético.
Una forma de mitigar este efecto es el empleo en las líneas y en los inductores del denominado hilo de Litz, consistente en un cable formado por muchos conductores de pequeña sección aislados unos de otros y unidos solo en los extremos. De esta forma se consigue un aumento de la zona de conducción efectiva.

Otra forma de reducir su efecto es fabricar los conductores huecos, las llamadasbarras de las subestaciones que son conductores rígidos en vez de los conductores habituales.
El efecto piel es que en la transmisión de corriente alterna entre mas alta sea la tensión es mas visible este efecto lo que pasa es que la corriente no se transmite en toda el area de sección transversal del conductor, sino que la mayor parte se hace por la periferia, en los conductores de muy alta tensión para evitar la perdida del material conductor se hacen huecos, ya que por el centro no conduce corriente, o son muy bajas casi despreciables. Por eso el ACSR. El alma de acero no es para transmitir corriente, es para  mejorar las propiedades mecanicas del conductor al que esta expuesto.








Este arco eléctrico se mantiene por la alta temperatura del medio gaseoso interpuesto entre ambos polos.

La separación correcta para sostener un electrodo entre pieza es de 2 a 5 mm máxima, dependiendo de la habilidad del operador, ya que si se acerca mucho se puede pegar o también si se separa se queme el material sobre todo si es delgado.Elementos fundamentales que intervienen en la soldadura:
•Metal base; es el metal que contiene , que soporta las piezas que se van soldar.
•Metal de aportación: es el metal o electrodo que se funde entre las 2 piezas que se van a unir.
•Junta soldada: es la zona en la cual se realiza la unión entre 2 piezas.
•Cordón de soldadura: este esta formado por todo el metal, sea base o aportación siendo aplicada por el operador.















Fig. Esquema del proceso de soldadura eléctrica al arco
PARÁMETROS OPERACIONALES.
Para tener calidad y eficiencia en la soldadura, tanto de deposito como juntas de pequeño espesor, soldadura de grandes espesores como alta penetración y aplicación del automatismo en el trabajo de soldadura, no importando la posición en la que se tenga que llevar a cabo ò los materiales que se puedan soldar ya sea aceros al alto, mediano y bajo carbón.

Por esto es indispensable conocer a fondo los parámetros operacionales de trabajo, para que se puedan obtener soldaduras que cumplan con los requisitos necesarios.

Los parámetros operacionales en orden de importancia son:
1.- Amperaje de soldadura.
2.- Voltaje de soldadura.
3.- Tipos de fundentes.
4.- Velocidad de la soldadura ( esto es habilidad del soldador)
5.- Diámetro y tipo de alambre (en el caso de procesos especiales).
6.- Fundentes de un pase o multipase , o de recubrimiento( también puede ser de oxiacetileno ò proceso especial ).
Amperaje( intensidad de soldadura).
El amperaje es el elemento que tiene mayor influencia, el uso excesivo de amperaje por ejemplo,provoca mucha penetración, cordones demasiados angostos, un excesivo esfuerzo y en consecuencia, una deformación de la pieza soldada porque lleva el riesgo de perforarla.

Por el contrario el uso de bajo amperaje produce falta de penetración e incompleta fusión( se hace bolas).
En la soldadura, la relación entre el voltaje y el amperaje es de máxima importancia.

En la soldadura con arco se deben tener en cuenta dos tipos de voltaje:
a)voltaje en circuito abierto(vca) b)voltaje de arco(va), el vca es el voltaje que hay entre las terminales de la maquina cuando no se esta soldando y es alrededor de 70 a 80 v.

El va es el voltaje entre el electrodo y el metal base durante la soldadura y es de 15 a 40 v. Cuando se forma el arco y se inicia la soldadura, el vca se reduce hasta el valor del va, o sea de 80 a 40 v al mismo tiempo aumenta el voltaje del arco.

Después se alarga el arco, el va sube todavía mas y se reduce el amperaje, cuando se acorta, el arco se reduce el va y aumenta el amperaje.

Voltaje(tensión de soldadura)
Los efectos de voltaje se pueden demostrar en esta forma:
Si se aumenta la intensidad de corriente(mas voltaje) como consecuencia se obtendrá una mayor longitud del arco y al contrario si se aplica unas menor intensidad se tiene una menor longitud de arco.

Se debe de aplicar el voltaje adecuado con un constante amperaje correcto y velocidad de avance para tener una soldadura correcta.

Circuito de la soldadura.
El circuito empieza en A, donde el cable del electrodo se conecta a una terminal de la maquina de soldar, y termina enB, donde el cable de tierra se conecta a la otra terminal de la maquina de soldar.
La corriente soldadora fluye por el cable del electrodo al porta electrodo.

Del porta electrodo fluye al electrodo y a través del hueco entre el extremo del electrodo y el metal base formando el arco.
Del metal base regresa por el cable de tierra a la maquina de soldar, como lo indican las flechas.


Porta electrodo











Fig. Circuito de soldadura.
La potencia en el circuito se puede perder por diversas razones:
Se puede tener perdidas en el circuito de soldadura por defectos en

Hay 4 palabras claves para entender este concepto:
Frecuencia, profundidad de piel, flujo de electrones e impedancia del conductor.
Como sabemos no es lo mismo la corriente que circula por un alambre recto que por uno enrollado. Concentrémonos en el alambre recto:
Su hay una corriente en este alambre recto y dicha corriente es alterna se produce en Campo magnético E, que se expande y contrae a lo largo del conductor, y provoca un voltaje el cual se opone al flujo de corriente, bueno esto se conoce como auto-inductancia.
AhoraImaginemos que este voltaje que se opone a la corriente en el centro(ES UNA IMPEDANCIA) del conductor, se hace mas grande con la frecuencia, provocando que el flujo de electrones tome el camino mas facil,(donde la impedancia es menor) que es cerca del exterior. Por otra parte, la profundidad de piel en el conductor en el cual la densidad corriente de la onda portadora cae (1/e) , o el 37% de su valor a lo largo de la superficie, es conocida como profundidad de piel y es función de la frecuencia, permeabilidad y conductividad del medio.
Así, diversos conductores, tales como plata, aluminio, y cobre, tienen diversas profundidades de piel. El resultado neto del efecto piel es una disminución eficaz en el area de la superficie transversal del conductor, y por lo tanto, un aumento neto en la resistencia de AC del alambre .Por ejemplo para el cobre, la profundidad de piel es aproximadamente 0. 85 cm en 60 Hz y 0. 007 cm a 1Mhz, el flujo de electrones pierde la profundidad en el centro y tiende a viajar por las orillas, se redujo completamente el area transversal de conducción. Observando este ejemplo de otra forma, el 63% del flujo de corriente de RF en el alambre de cobre fluira a una distancia de 0. 007 cm del borde exterior del cable.





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