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Celestino Benítez Vázquez http://www.issuu.com/microprocesadores http://micros.myblog.es/

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EL TIRISTOR. Es un semiconductor sólido de silicio constituido por cuatro capas alternativas tipo PNPN. Dispone de tres terminales accesibles denominados ánodo, cátodo y puerta, siendo este último el electrodo de control. Este semiconductor funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del tiristor no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. Una vez arrancado, podemos anular la tensión de puerta y continuará conduciendo hasta que la corriente de carga pase por cero. Trabajando en c.a. se desexcita en cada alternancia o ciclo.

A

A=Anodo

I

K=Cátodo G=Puerta

G K

Ic If

Ih

Vinvmax

Vd

Vd Ir Vdmax

FIG.1

En la FIG.1 puede verse su símbolo electrónico y sus curvas características estáticas. Como valores importantes para definir su funcionamiento se suelen considerar: • • • • • • •

Tensión máxima inversa soportable (Vinvmax) entre A y K. Tensión directa máxima soportable (Vdmax). Caída de tensión directa durante la conducción (Vd). Corriente de continua o eficaz en funcionamiento (Ic). Corrientes de fuga directa (If) e inversa (Ir). Corriente de reposo (Ih). Temperatura de funcionamiento (T).

Si se puede imaginar… Se puede programar.

Existen solo 10 tipos de personas: Los que entienden en binario y los que no.

Además es importante analizar las características de mando del tiristor que nos permitirán definir la potencia necesaria para el arranque.

Vg

Pgdis

3 2

Vgmax Vgmin

1

Igmin

Ig FIG.2

Igmax

Según la FIG.2 debemos considerar los siguientes parámetros: • • • • • •

Tensión máxima directa de puerta Vgmax). Tensión inversa máxima de puerta (Vginmax). Corriente máxima de puerta (Igmax). Potencia máxima disipable (Pgdis). Tensión mínima directa de puerta (Vgmin). Corriente mínima de puerta (Igmin).

La zona 1 representa los valores de tensión e intensidad de puerta en los que no se consigue el disparo. La zona 2 es el conjunto de valores que consigue un disparo adecuado. La zona 3 es de destrucción del componente. En lo que se refiere a las características dinámicas del tiristor, según el circuito del que forme parte, interesa conocer los siguientes parámetros: 1) 2) 3) 4) 5) 6)

Tensión inversa accidental ánodo-cátodo. Angulo de conducción. Tiempo de retardo. Tiempo de subida. Tiempo de respuesta. Factor de conmutación (dv/dt).

Réplica de la Nao Victoria en la que Juan Sebastián El Cano dio la vuelta al mundo

Cuando se dispone un tiristor en un circuito electrónico trabajando en conmutación, se utiliza para cebarlo un impulso de puerta que genera una corriente inicial entre la puerta y el cátodo, para después propagarse la conducción al resto del dispositivo de forma muy rápida. Además hay que considerar que no tendrá un cebado efectivo antes de que la corriente de ánodo alcance un valor denominado “corriente de enganche” por lo que no debe retirarse el pulso de puerta antes de alcanzar dicho valor. La extinción se produce cuando la corriente de ánodo cae por debajo de un valor denominado “corriente de mantenimiento”. Si el circuito exterior exige un crecimiento de la corriente rápido en el cebado, como la tensión entre ánodo y cátodo no disminuye de forma instantánea, puede producirse un consumo de potencia importante que puede llevar a la destrucción del componente por variación de la corriente (di/dt). Cuando se produce un crecimiento muy rápido de la tensión entre ánodo y cátodo en el bloqueo, esta dv/dt puede producir el cebado aún en ausencia de la señal de puerta. La elección del modelo a utilizar depende fundamentalmente de la aplicación práctica, sin embargo, en general habrá que considerar los siguientes criterios: • • • •

La tensión a bloquear: No solo la tensión máxima o valor de cresta de la red, si no también las sobretensiones de conmutación o elementos parásitos. La intensidad de la corriente eficaz y la de pico, sin olvidar las posibles corrientes de cortocircuito. Los parámetros de conmutación (dv/dt y di/dt) que pueden ser primordiales. La sensibilidad, siendo preferidos elementos de sensibilidad media, ya que poseen mayor inmunidad ante los parásitos.

Entre los tiristores se pueden encontrar diferentes categorías atendiendo a sus distintos procedimientos de fabricación y constitución propios. Pueden destacar: • • • • • • • •

Los tiristores sensibles. Los tiristores rápidos. El tipo darlistor. El complementario. El de doble puerta. El tiristor bloqueable. Los fototiristores. El triac, etc.

EL TRIAC. El triac es un semiconductor controlable por puerta similar al tiristor, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversi贸n de la tensi贸n o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento. Puede tambi茅n ser disparado independientemente de la polarizaci贸n de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o negativa.

Debe tenerse en cuenta que si se aplica una variación de tensión importante (dv/dt) aún sin conducción previa, el triac puede entrar en conducción directa. Cuando se encuentra en conmutación la dv/dt puede producir también el cebado. En lo referente a la variación di/dt aparecen dificultades idénticas a las de los tiristores.

R2 56 +5V

MOTOR 220V

MOC3041

TXAL228

R1 220

R4 100 C1 0’1uF 250V

R3 1K2

CONTROL

ULN2803

FIG.3

En la FIG.3 vemos una aplicación práctica de gobierno de un motor de c.a. mediante un triac (TXAL228). La señal de control (pulso positivo) llega desde un circuito de mando exterior a la puerta inversora de un ULN2803 que a su salida proporciona un 0 lógico por lo que circulará corriente a través del diodo emisor perteneciente al MOC3041 (optoacoplador). Dicho diodo emite un haz luminoso que hace conducir al fototriac del optoacoplador a través de R2 tomando la tensión del cátodo del triac de potencia. Este proceso produce una tensión de puerta suficiente para excitarlo y colocarlo en estado de conducción provocando el arranque del motor. Debemos recordar que el triac se desactiva automáticamente cada vez que la corriente pasa por cero, es decir, en cada semiciclo, por lo que es necesario redispararlo en cada semionda o bien mantenerlo con la señal de control activada durante el tiempo que consideremos oportuno. Como podemos apreciar, entre los terminales de salida del elemento de potencia se sitúa una red RC cuya misión es proteger al semiconductor de las posibles sobrecargas que se puedan producir por las corrientes inductivas de la carga, evitando además cebados no deseados.

Leer sin reflexionar es como comer sin digerir.

Es importante tener en cuenta que el triac debe ir montado sobre un disipador de calor constituido a base de aletas de aluminio de forma que el semiconductor se refrigere adecuadamente.

PRL: ERGONOMÍA 1. En la Prevención de Riesgos Laborales entendemos por ergonomía “la ciencia cuyo fin es compatibilizar los sistemas, los entornos y los productos del trabajo con las características de los operarios con el fin de mejorar su seguridad”. Fundamentalmente la ergonomía tratará dentro del ámbito laboral temas como: la manipulación de objetos, los ruidos, la iluminación, los tiempos, los turnos, la organización del trabajo, las acciones posturales, el movimiento de cargas, la fatiga física e intelectual, etc.

El RD 487/1997 de 14 de Abril establece las disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas a la manipulación manual de cargas que entrañe riesgos.

En este sentido, la Ley de prevención de Riesgos Laborales, en su artículo 15 establece los principios de acción preventiva que el empresario debe aplicar como deber general de prevención y son entre otros: • • • • • • •

Evitar los riesgos. Evaluar los riesgos que no puedan evitarse. Combatir los riesgos en su origen. Tener en cuenta la evolución de la técnica. Adaptar el trabajo a la persona. Adoptar medidas que antepongan la protección colectiva a la individual. Dar las debidas instrucciones a los trabajadores.

En base a todo ello, puede afirmarse que la ergonomía pretende lograr sistemas de trabajo seguros y productivos, para lo cual será preciso llevar a cabo estudios sobre los trabajos, análisis de capacidades individuales, evaluar tanto las condiciones como las cargas de trabajo y en función de todo lo anterior establecer la medidas correctoras. Cualquier operario, en su trabajo diario, se encuentra obligado a realizar determinadas tareas que le exigen determinados recursos físicos, mentales y psíquicos, constituyendo todos estos esfuerzos la carga de trabajo. Si hacemos referencia únicamente a los esfuerzos físicos estaremos ante la denominada “carga física” que produce básicamente dos tipos de trastornos: • •

Las lesiones muscoloesqueléticas en distintas partes del cuerpo (mano, muñeca, extremidades superiores e inferiores, columna, cuello, hombros, etc.) La fatiga que puede ser reversible si disponemos de tiempos de descanso adecuados o crónica en caso contrario. Produce disminución de la capacidad física del operario para llevar a cabo su trabajo, lo que produce un bajo rendimiento, un aumento de los errores y sensación de malestar.

LA MÁQUINA DE VAPOR: EL LOCOMÓVIL En esencia una máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía generada en la combustión de madera o carbón, en energía mecánica cinética, aprovechando el vapor de agua generado en el proceso. Hace más de 300 años Eduard Somerst inventa la primera máquina de vapor sin embargo no consigue desarrollar ni vender su descubrimiento, llegando a quedar en la más absoluta ruina económica. Con posterioridad (en 1668) Thomas Savery obtiene la patente sobre esta máquina y la introduce en las minas inglesas, siendo su principal función el bombeo de agua. Fue más tarde cuando Newcomen consiguió una máquina más estable con la que se conseguía el movimiento de un pistón. Finalmente Watt perfecciona la máquina de vapor obteniendo un rendimiento más elevado en su funcionamiento y consiguiendo transformar la energía del vapor en un movimiento cinético rotatorio. La máquina de vapor se utilizó de forma activa durante el desarrollo de la Revolución Industrial, donde su aplicación principal era servir como elemento de tracción para otras máquinas o dispositivos como bombas, motores, etc. Una de sus grandes aplicaciones se da en el transporte mediante barcos con la construcción de grandes “vapores”. El primer buque a vapor construido en España (1817) fue el “Real Fernando” de la Real Compañía de Navegación del Guadalquivir, también llamado "El Betis", para dedicarse al tráfico fluvial entre esta ciudad y Sanlucar de Barrameda, diseñado para alcanzar velocidades de hasta siete nudos. No debemos olvidar además el gran impacto que tuvo la máquina de vapor en la industria minera, fundamentalmente en los procesos de traslado de minerales mediante las máquinas de carbón.

Otra de las aplicaciones de las máquinas de vapor fue el “locomóvil”, una máquina capaz de moverse por tierra sin necesidad de tracción animal. Es posible que podamos considerar el locomóvil como el antecesor del actual automóvil (aunque tecnológicamente estemos hablando de cosas muy diferentes). Sin embargo debería ser una total aventura circular con estas máquinas con ruedas de hierro por senderos o caminos no preparados para ellas. En 1860, Pedro Rivera realizó diversas modificaciones en un locomóvil traído de Inglaterra con el objetivo de utilizarlo en transporte de carga y de viajeros. En las imágenes que siguen podemos ver un locomóvil del Museo del Ferrocarril de Gijón con la chimenea plegada, un detalle del fogón donde se introducía la madera y el carbón para producir la combustión y un segundo locomóvil perteneciente al Museo de la Minería y la Industria con su chimenea desplegada.


Tiristor y triac