Capacitores y Ultracapacitores Alumnos: • Diego Topalian • Javier Gonzalez • Juan Manuel Castro • Mercedes Castro Evans • Ricardo Krasnov
Capacitores y Ultracapacitores
Alumnos:•Diego Topalian•Javier Gonzalez
•Juan Manuel Castro•Mercedes Castro Evans
•Ricardo Krasnov
Capacitores Uso de los Capacitores en la actualidad Ultracapacitores Uso de los Ultracapacitores en la actualidad Futuro de los Ultracapacitores Capacitores vs Baterías
Agenda
Capacitores Uso de los Capacitores en la actualidad Ultracapacitores Uso de los Ultracapacitores en la actualidad Futuro de los Ultracapacitores Capacitores vs Baterías
Agenda
Un capacitor o condensador eléctrico es un componente: ◦ eléctrico (trabaja con corrientes y voltajes)◦ pasivo (no proporciona ganancia ni excitación) ◦ de dos terminales (que puede ser simétrico o
bien, polarizado), y◦ que acumula carga eléctrica.
Capacitor - ¿Qué es?
Fijo o variable Electrolítico o no, Con o sin polaridad y Material
del dieléctrico Capacidad eléctrica nominal C (en pF, nF, μF o
en mF) Tolerancia de la capacitancia (en %) Voltaje máximo de operación ΔVmax (en V ó kV) Temperatura máxima o Rango de temperatura
de operación (en °C) Tipo de encapsulado y terminales para montaje
(axial o no, superficial o no)
Principales Características
Un capacitor está construido con dos electrodos, placas o "armaduras" metálicas muy próximas, separadas por un aislante denominado "dieléctrico", que puede ser el aire, un líquido, aceite, pasta, papel con parafina o cera, o un sólido rígido.
Los capacitores "electrolíticos" tienen polaridad: un terminal “-” debe estar siempre a igual o menor potencial que el otro terminal “+”.
En estos capacitores, el dieléctrico es generalmente un electrolito líquido viscoso o una pasta salina.
Los dieléctricos sólidos rígidos pueden ser de materiales cerámicos como por ejemplo mica, vidrio, compuestos de tantalio, porcelana, o bien de polímeros como poliester (mylar), poliestireno, policarbonato, polipropileno o teflon.
Construcción
Funcionamiento
El tamaño del capacitor depende principalmente de tres parámetros: ◦ de la capacidad C◦ del voltaje máximo (ΔV)max◦ de la constante dieléctrica ke del dieléctrico
En particular, en computación y sistemas digitales portátiles o miniaturizados (memorias, pendrives, MP3, etc.) se usan cerámicas avanzadas ferroeléctricas de altísimas constantes dieléctricas.
Tamaño
Tamaño
Capacitores Uso de los Capacitores en la actualidad Ultracapacitores Uso de los Ultracapacitores en la actualidad Futuro de los Ultracapacitores Capacitores vs Baterías
Agenda
En la actualidad Los capacitores se emplean en un sinnúmero de
aplicaciones dentro del campo de la Electricidad y la Electrónica.
Aplicación de Capacitores El flash electrónico.
Tubos fluorescentes.
Circuitos de tiempo.
Aplicación de Capacitores
Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión.
Disminuir el consumo de intensidad en las instalaciones eléctricas.
Permitir el arranque de motores.
Convertir la tensión alterna en continua
Capacitores Uso de los Capacitores en la actualidad Ultracapacitores Uso de los Ultracapacitores en la actualidad Futuro de los Ultracapacitores Capacitores vs Baterías
Agenda
ULTRACAPACITORES
Clasificación Condensadores de
doble capa Pseudocapacitores Capacitores
híbridos
Aspecto Teórico
1. Batería2. Colectores3. Electrodo
Polarizado4. Capa Doble de
Helmholtz5. Electrolito con
Iones negativos y positivos
6. Separador
Principios de Funcionamiento Doble capa de capacitancia
electroestática
Principios de Funcionamiento Pseudocapacitancia
Ciclo de Vida
Capacitores Uso de los Capacitores en la actualidad Ultracapacitores Uso de los Ultracapacitores en la
actualidad Futuro de los Ultracapacitores Capacitores vs Baterías
Agenda
Aplicación de los ultracapacitores Almacenamiento de energia. Sistema de transferencia de potencia.Back-Up PowerRegenerative PowerBurst PowerQuick ChargeCold Starting
Capacitores Uso de los Capacitores en la actualidad Ultracapacitores Uso de los Ultracapacitores en la actualidad Futuro de los Ultracapacitores Capacitores vs Baterías
Agenda
Ventajas de los ultracapacitores Gran período de operación Capacidad de manejar altos valores de
corriente Valor de carga fácil de monitorear Alta eficiencia Gran rango de tensión Gran rango de temperatura Ciclos de funcionamiento largos Facilidad de mantenimiento
Nuevos materiales para su construcción
Silicio Grafeno Arcilla Polímeros Óxidos de metales de transición Nanotubos
Ventajas del Grafeno Gran flexibilidad Transparente Elevada conductividad térmica y eléctrica Elasticidad y dureza Resistencia (200 mayor que la del acero) Capaz de lograr adherencia a otras
partículas Generación de electricidad al ser expuesto
a la luz Autoreparacion Razón
Superficie/Volumen
Diferencias de capacidad
Futuras aplicaciones de los ultracapacitores
Automotriz Aeroespacial Apoyo energético Almacenamiento de energía Sistemas de transferencia de potencia Industria Blindajes
Capacitores Uso de los Capacitores en la actualidad Ultracapacitores Uso de los Ultracapacitores en la actualidad Futuro de los Ultracapacitores Ultracapacitores vs Baterías
Agenda
Estructura de una Bateria
◦ Está compuesta de celdas electroquímicas◦ Estas celdas consisten en dos electrodos
separados por una distancia◦ El espacio entre ellos se rellena con un electrolito,
(compuesto que convierte en iones cuando es disuelto en cierto solvente)
◦ La energía se almacena en el compuesto que crea los electrones.
Ultracapacitor vs Bateria
Ultracapacitor vs Bateria
Batería
◦ Mas conocida es lithium-ion◦ Almacena la energía en una reaccion química.◦ Carga y descarga mas lenta◦ Mayor capacidad de almacenamiento◦ Menos vida util
Ultracapacitor vs Bateria
Ultracapacitor
◦ Almacena la energía en un campo eléctrico◦ Carga y descarga mas rápida◦ Menor capacidad de almacenamiento (5% de una
bateria de lithium-ion)◦ Mayor vida util
Ultracapacitor vs Bateria
Trabajo en conjunto:◦ Los ultracapacitores son muy efectivos, sin
embargo, aceptando o entregando energía de forma repentina, lo que los hace buenos compañeros para las baterías de lithium-ion.
◦ Por ejemplo, en un auto eléctrico, un ultracapacitor puede proveer la energía necesaria para la aceleración, mientras que la batería alimenta el sistema y recarga el capacitor entre entregas de energía.
Ultracapacitor vs Bateria
Densidad de Potencia / Densidad de Energía◦ Densidad de energía es la cantidad de energía
almacenadada en un sistema dado, por unidad de volumen o masa.
◦ Densidad de potencia es la cantidad de potencia por unidad de volumen. En dispositivos como las baterias refiere a un volumen y es expresado como W/m3
Ultracapacitor vs Bateria
Densidad de Potencia / Densidad de Energía
Ultracapacitor vs Bateria
Comparación
Ultracapacitor vs Bateria
Capacitores Uso de los Capacitores en la actualidad Ultracapacitores Uso de los Ultracapacitores en la actualidad Futuro de los Ultracapacitores Ultracapacitores vs Baterías
Agenda
¡Gracias!