18 Jun
Aplicación de Plasmas en Procesos de Manufactura
1.1 Teoría de la Generación del Plasma
El plasma se genera cuando las moléculas de agua son expuestas a altas temperaturas, provocando la aceleración de estas. En un ambiente normal, cuando las moléculas de agua pierden electrones, estos son rápidamente recuperados; a esto se le llama estado gaseoso. Sin embargo, el plasma se produce a tan altas temperaturas que es incapaz de captar nuevos electrones debido a la gran velocidad a la que se mueven.
1.2 Aplicaciones Prácticas y su Explicación
El procedimiento de corte con plasma consiste en provocar un arco eléctrico estrangulado a través de una boquilla sumamente pequeña, lo que concentra extraordinariamente la energía cinética del gas empleado, ionizándolo. Por polaridad, adquiere la propiedad de cortar, pudiendo seccionar cualquier material que sea conductor eléctrico.
Soldadura por Plasma
La soldadura por plasma se basa en el encendido del gas a una temperatura de 28.000 °C. Se usa para soldar piezas metálicas de precisión, ya que este sistema deja muy poco material y crea un cordón de soldadura milimétrico.
Procesamiento de Circuitos Integrados
2.1 ¿Qué es un Circuito Integrado?
Un circuito integrado (CI) o chip es una pastilla muy delgada que contiene una enorme cantidad (del orden de miles o millones) de dispositivos microelectrónicos interconectados, principalmente diodos y transistores, además de componentes pasivos como resistencias o condensadores.
2.2 Fundamentos de las Propiedades del Silicio para el Dopaje y la Impresión de Circuitos Electrónicos
La propiedad del silicio que lo hace tan útil es su condición de semiconductor. Si se mezcla silicio puro con cantidades muy pequeñas de otros elementos (se dopa), pueden modificarse sus propiedades eléctricas de forma muy precisa.
En su forma pura, el silicio es básicamente un aislante. Sin embargo, podemos hacerlo conductor al mezclarlo con pequeñas cantidades de otros elementos, proceso conocido como “dopaje”.
Dopaje Tipo N
El Fósforo y el Arsénico tienen 5 electrones en su órbita externa que sobran cuando se combinan en una red de átomos de silicio. Este quinto electrón está libre para moverse, lo que permite que una corriente eléctrica fluya a través del silicio. Los electrones tienen una carga negativa, de ahí el nombre dopaje tipo N.
Dopaje Tipo P
El Boro y el Galio tienen 3 electrones en su órbita externa, por lo que falta un electrón cuando se combinan en una red de átomos de silicio. Este electrón faltante ocasiona la formación de huecos en la red. Estos huecos permiten que circule una corriente a través del silicio, ya que aceptan fácilmente ser “tapados” por un electrón de un átomo vecino. Esto, a su vez, provoca la formación de un hueco en el átomo que desprendió dicho electrón, repitiéndose el proceso y generando una corriente de huecos a través de la red. Los huecos tienen una carga positiva, de ahí el nombre dopaje tipo P.
Creación del Diodo
Cuando unimos silicio tipo N y silicio tipo P, tenemos una unión semiconductora P-N. Este es el dispositivo semiconductor más simple, conocido como diodo, y es la base de toda la electrónica moderna.
Procedimientos de Unión, Soldaduras y Ensambles de Elementos Electrónicos
3.1 Características de las Soldaduras Blandas Base Estaño (Métodos de Soldadura Suave)
Soldadura Manual Suave
Un punto hecho de cobre es el extremo de trabajo del soldador para soldadura suave. Sus funciones son:
- Proporcionar calor a las piezas que se van a unir.
- Fundir el soldante.
- Conducir el soldante fundido a la unión.
- Retirar el exceso de soldante.
Soldadura por Ola
Técnica mecanizada que permite soldar varios alambres de plomo en una tarjeta de circuitos impresos, conforme pasa una ola de soldadura fundida.
Los componentes electrónicos se colocan con sus alambres de plomo sobresaliendo por los orificios de la tarjeta, sobre un transportador que los conduce a través del equipo para soldadura por ola.
Soldadura por Reflujo
Consiste en aplicar pasta para soldadura en los puntos de la tarjeta donde se harán los contactos eléctricos entre los componentes montados en la superficie y el circuito de cobre. Después, los componentes se colocan sobre la pasta, y el circuito impreso se calienta para fundir el soldante, formando uniones mecánicas y eléctricas entre los terminales de los componentes y la placa de circuito impreso.
3.2 Técnicas de Unión
- Unión Empalmada
- Unión de Esquina
- Unión Superpuesta
- Unión en T
- Unión de Bordes
Procesos de Recubrimientos y de Deposición
4.1 Tipos de Recubrimientos y Técnicas Operacionales
a) Secado al Aire, un Solo Componente
La primera etapa considera una eliminación de solventes por evaporación a temperatura ambiente. Posteriormente, por una interacción con el aire, las moléculas de las resinas se unen o polimerizan de forma entrelazada, dando lugar a películas relativamente continuas de resina-pigmento. Los recubrimientos alquídicos, vinílicos y acrílicos son ejemplos de este tipo.
b) Curado a Alta Temperatura
La primera etapa considera la eliminación de solventes a temperatura ambiente. Posteriormente, y ante la incapacidad de la resina para reaccionar con el aire a bajas temperaturas, es necesario exponer el recubrimiento a temperaturas superiores a 100 °C, logrando así el entrelazamiento o curado requerido para alcanzar las características de operación o protección.
c) Recubrimientos Alquídicos
Es un recubrimiento económico con buena retención de brillo y resistencia a ambientes secos o húmedos sin salinidad o gases corrosivos. Presenta buena adherencia, poder de humectación y tolera cierto grado de impurezas en la superficie, por lo que con frecuencia es suficiente con una limpieza manual. Seca por evaporación de solventes e interacción con el aire.
d) Recubrimientos Vinílicos
Son recubrimientos no tóxicos, resistentes a la abrasión, que pueden ser utilizados en la protección de superficies metálicas. Resisten la inmersión continua en agua dulce o salada, así como soluciones diluidas de la mayor parte de los ácidos orgánicos e inorgánicos, incluyendo HCl, HNO3, H3PO4, H2SO4 y ácido cítrico. No son afectados por derivados del petróleo como gasolina, diésel, petróleo crudo, etc.
e) Recubrimientos Epóxicos
En términos generales, el nivel de adherencia, dureza, flexibilidad y resistencia a los medios corrosivos de los recubrimientos epóxicos no han sido superados por ningún otro tipo de recubrimiento actual. Puede aplicarse sobre superficies de concreto, metálicas, galvanizadas o inorgánicas de zinc. Presenta una excepcional resistencia a medios alcalinos y buena resistencia a los medios ácidos; soporta salpicaduras, escurrimientos e inmersiones continuas de la mayoría de los hidrocarburos alifáticos y aromáticos, alcoholes, etc.
- Recubrimientos Epoxi-Alquitrán de Hulla
- Recubrimientos Vinil-Acrílicos
- Recubrimientos Fenólicos
- Recubrimientos de Silicona
- Recubrimientos Antivegetativos
- Recubrimientos de Zinc 100% Inorgánicos
Técnicas Operacionales
El recubrimiento es un proceso que consiste en depositar una capa de plastisol sobre un soporte como tejidos de fibras naturales o sintéticas, telas o papel. A continuación, esta capa depositada se gelifica en un horno de gelificación o estufa.
Esta técnica permite la fabricación de una variada gama de productos terminados.
Los métodos disponibles para aplicar recubrimientos orgánicos líquidos incluyen el uso de brochas y rodillos, la aspersión, la inmersión y el recubrimiento por flujo.
4.2 Funciones y Características de Algunos Recubrimientos
Funciones
- Protección contra la corrosión.
- Mejorar el aspecto (textura) superficial del producto.
- Aumentar la resistencia al desgaste y/o reducir la fricción.
- Aumentar la conductividad o la resistencia eléctrica.
- Reconstruir superficies desgastadas.
Características
- Recubrimientos anticorrosivos: Su finalidad es proteger un substrato de un medio corrosivo.
- Pinturas arquitectónicas: Se utilizan esencialmente para fines decorativos.
Procesos de Fabricación de Materiales Cerámicos Aislantes
5.1 Propiedades del Enlace Químico: Iónico y Covalente
Pueden ser de enlace covalente o iónico. Estos tipos de enlace les otorgan la característica de ser aislantes térmicos y eléctricos, así como la capacidad de ser semiconductores.
Los materiales con estos enlaces no forman moléculas aisladas, no son conductores, son duros y quebradizos.
5.2 Funciones Físicas y Químicas Aplicadas a Elementos Electrónicos
Las características de las electrocerámicas se relacionan con su microestructura cerámica, el tamaño y la forma del grano, su orientación y los límites o bordes del grano.
Se utilizan como:
- Aisladores (aislamiento de alto voltaje)
- Condensadores
- Materiales piezoeléctricos
- Materiales magnéticos
- Sensores semiconductores
- Conductores
- Superconductores de alta temperatura
Otras características incluyen:
- Duros y frágiles, con alto punto de fusión.
- Malos conductores, con baja conductividad térmica y eléctrica.
- Estabilidad química y eléctrica.
- Resistentes a la compresión.
Técnicas de Estudio y Fabricación en Robótica
6.1 Principios Elementales de la Robótica
Robótica: Ciencia o rama de la tecnología que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia artificial.
6.2 Mecanismos Mecánicos, Electrónicos y Computacionales
Definiciones
- Robótica: Ciencia o rama de la tecnología que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas realizadas por el ser humano o que requieren del uso de inteligencia.
- Robot: Manipulador automático controlado y reprogramable, capaz de posicionar y orientar piezas o dispositivos especiales. Suelen tener la forma de uno o varios brazos terminados en una muñeca.
Proceso de Fabricación de la Fibra Óptica
7.1 Física de Transmisión de Luz (Cómo se Transmite)
La transmisión por fibra óptica se basa en la diferencia de índice de refracción entre el núcleo y la cubierta, que tiene un índice de refracción menor. El núcleo transmite la luz, y el cambio que experimenta el índice de refracción en la superficie de separación provoca la reflexión total interna de la luz, de forma que solo una mínima parte de la luz transmitida abandona la fibra.
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