Capacitores y Ultracapacitores Alumnos: Diego Topalian Javier Gonzalez Juan Manuel Castro Mercedes Castro Evans Ricardo Krasnov

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Capacitor - ¿Qué es? 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. 

Principales Características 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) 

Construcción 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. 

Funcionamiento

Tamaño 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

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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

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ULTRACAPACITORES

Clasificación Condensadores de doble capa Pseudocapacitores Capacitores híbridos

Aspecto Teórico Batería Colectores Electrodo Polarizado Capa Doble de Helmholtz Electrolito con Iones negativos y positivos Separador

Principios de Funcionamiento Doble capa de capacitancia electroestática

Principios de Funcionamiento Pseudocapacitancia

Ciclo de Vida

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Aplicación de los ultracapacitores Almacenamiento de energia. Sistema de transferencia de potencia. Back-Up Power Regenerative Power Burst Power Quick Charge Cold Starting

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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

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Ultracapacitor vs Bateria 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 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

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