Celda electroquímica

Celda electroquímica electroquímica

Un diagrama de celda electroquímica de configuración semejante a la pila Daniell. Daniell . Las dos semipilas están unidas por un puente salino que permite a los iones moverse entre ambos. Los electrones fluyen por el circuito externo. Una celda electroquímica es un dispositivo capaz de obtener energía eléctrica a partir de reacciones químicas, químicas , o bien, de producir reacciones químicas a través de la introducción de energía eléctrica. Un ejemplo común de celda electroquímica es la "pila" estándar de 1,5 voltios. En realidad, una "pila" es una celda galvánica simple, mientras una batería consta de varias celdas conectadas en serie. serie .

Contenido [ocultar ocultar]]  

1 Tipos de celdas electroquímicas 2 Las semiceldas o semireacciones en una celda voltaica 2.1 Reacción de equilibrio 2.2 Potenciales de electrodo y fuerza electromotriz de una pila 3 Tipos de celdas galvánicas 3.1 Principales tipos 3.2 Celdas galvánicas primarias 3.3 Celdas galvánicas secundarias 3.4 Algunos tipos de celdas galvánicas 4 Celdas electrolíticas 5 Véase también 6 Referencias o o

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o o o o

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[editar editar]] Tipos de celdas electroquímicas Hay dos tipos fundamentales de celdas y en ambas tiene lugar una reacción redox, redox , y la conversión o transformación de un tipo de energía en otra:

Cuba electrolítica, mostrando los electrodos y la fuente de alimentación que genera la corriente eléctrica. 

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La celda voltaica transforma una reacción química espontánea en una corriente eléctrica, como las pilas y baterías. También reciben los nombres de celda galvánica, pila galvánica o pila voltaica. Son muy empleadas por lo que la mayoría de los ejemplos e imágenes de este artículo están referidos a ellas. La celda electrolítica transforma una corriente eléctrica en una reacción química de oxidación oxidación--reducción que no tiene lugar de modo espontáneo. En muchas de estas reacciones se descompone una sustancia química por lo que dicho proceso recibe el nombre de electrolisis electrolisis.. También reciben los nombres de celda electrolítica o cuba electrolítica . A diferencia de la celda voltaica, en la célula electrolítica, los dos electrodos no necesitan estar separados, por lo que hay un sólo recipiente en el que tienen lugar las dos semirreacciones.

[editar editar]] Las semiceldas o semireacciones en una celda voltaica

La pila de Bunsen, Bunsen, inventada por Robert Bunsen. Bunsen. Una celda galvánica o celda voltaica consta de dos semiceldas conectadas eléctricamente mediante un conductor metálico, y también mediante un puente salino. salino .

Cuba electrolítica, mostrando los electrodos y la fuente de alimentación que genera la corriente eléctrica. 

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La celda voltaica transforma una reacción química espontánea en una corriente eléctrica, como las pilas y baterías. También reciben los nombres de celda galvánica, pila galvánica o pila voltaica. Son muy empleadas por lo que la mayoría de los ejemplos e imágenes de este artículo están referidos a ellas. La celda electrolítica transforma una corriente eléctrica en una reacción química de oxidación oxidación--reducción que no tiene lugar de modo espontáneo. En muchas de estas reacciones se descompone una sustancia química por lo que dicho proceso recibe el nombre de electrolisis electrolisis.. También reciben los nombres de celda electrolítica o cuba electrolítica . A diferencia de la celda voltaica, en la célula electrolítica, los dos electrodos no necesitan estar separados, por lo que hay un sólo recipiente en el que tienen lugar las dos semirreacciones.

[editar editar]] Las semiceldas o semireacciones en una celda voltaica

La pila de Bunsen, Bunsen, inventada por Robert Bunsen. Bunsen. Una celda galvánica o celda voltaica consta de dos semiceldas conectadas eléctricamente mediante un conductor metálico, y también mediante un puente salino. salino .

Cada semicelda consta de un electrodo y un electrolito electrolito.. Las dos semiceldas pueden utilizar el mismo electrolito, o pueden utilizar electrolitos diferentes. Las reacciones químicas en la celda pueden implicar al electrolito, a los electrodos o a una sustancia externa (como en las pilas de combustible que puede utilizar el hidrógeno gaseoso como reactivo). En una celda voltaica completa, las especies químicas de una semicelda pierden electrones (oxidación) hacia su electrodo mientras que las especies de la otra semicelda ganan electrones (reducción) desde su electrodo. Un puente salino se emplea a menudo para proporcionar un contacto iónico entre las dos medias celdas con electrolitos diferentes, para evitar que las soluciones se mezclen y provoquen reacciones colaterales no deseadas. deseadas .1 Este puente salino puede ser simplemente una tira de papel de filtro empapado en solución saturada de nitrato de potasio. potasio . Otros dispositivos para lograr la separación de las disoluciones son vasijas porosas y disoluciones gelificadas. Un recipiente poroso se utiliza en la pila de Bunsen (derecha). También se les denomina semirreacciones pues en cada una de ella tiene lugar una parte de la reacción redox:  

La pérdida de electrones (oxidación oxidación)) tiene lugar en el ánodo ánodo.. La ganancia de electrones (reducción reducción)) en el cátodo cátodo..

[editar editar]] Reacción de equilibrio Cada semicelda tiene una tensión característica llamada potencial de semicelda o potencial de reducción. reducción . Las diferentes sustancias que pueden ser escogidas para cada semicelda dan lugar a distintas diferencias de potencial de la celda completa, que es el parámetro que puede ser medido. No se puede medir el potencial de cada semicelda, sino la diferencia entres los potenciales de ambas. Cada reacción está experimentando una reacción de equilibrio entre los diferentes estados de oxidación de los iones; cuando se alcanza el equilibrio, la célula no puede proporcionar más tensión. En la semicelda que está sufriendo la oxidación oxidación,, cuanto más cerca del equilibrio se encuentra el ion/átomo con el estado de oxidación más positivo, tanto más potencial va a dar esta reacción. Del mismo modo, en la reacción de reducción reducción,, cuanto más lejos del equilibrio se encuentra el ion/átomo con el estado de oxidación más negativo, más alto es el potencial.

[editar editar]] Potenciales de electrodo y fuerza electromotriz de una pila El potencial o fuerza electromotriz de una pila se puede predecir a través de la utilización de los potenciales de electrodo, las tensiones de cada semicelda. (Ver tabla de potenciales de electrodo estándar ). La diferencia de voltaje entre los potenciales de reducción de cada electrodo da una predicción para el potencial medido de la pila.

Los potenciales de pila tienen un rango posible desde 0 hasta 6 voltios. Las pilas que usan electrolitos disueltos en agua generalmente tienen potenciales de celda menores de 2,5 voltios voltios,, ya que los oxidantes y reductores muy potentes, que se requerirían para producir un mayor potencial, tienden a reaccionar con el agua.

[editar editar]] Tipos de celdas galvánicas [editar editar]] Principales tipos Las celdas o células galvánicas se clasifican en dos grandes categorías: 

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Las células primarias transforman la energía química en energía eléctrica, eléctrica , de manera irreversible (dentro de los límites de la práctica). Cuando se agota la cantidad inicial de reactivos presentes en la pila, la energía no puede ser fácilmente restaurada o devuelta a la celda electroquímica por medios eléctricos. eléctricos .2 Las células secundarias pueden ser recargadas, es decir, que pueden revertir sus reacciones químicas mediante el suministro de energía eléctrica a la celda, hasta el restablecimiento de su composición original .3

[editar editar]] Celdas galvánicas primarias  Artículo principal: celda primaria

Batería de plomo-ácido, de un automóvil. Las celdas galvánicas primarias pueden producir corriente inmediatamente después de su conexión. Las pilas desechables están destinadas a ser utilizadas una sóla vez y son desechadas posteriormente. Las pilas desechables no pueden ser recargadas de forma fiable, ya que las reacciones químicas no son fácilmente reversibles y los materiales activos no pueden volver a su forma original. Generalmente, tienen densidades de energía más altas que las pilas recargables ,4 pero las células desechables no van bien en aplicaciones de alto drenaje con cargas menores 5 Ω). de 75 ohmios (75 Ω).

[editar editar]] Celdas galvánicas secundarias recargable  Artículo principal: Batería recargable

Batería de plomo-ácido, regulada por válvula de sellado, libre de mantenimiento. Las celdas galvánicas secundarias debe ser cargadas antes de su uso; por lo general son ensambladas con materiales y objetos activos en el estado de baja energía (descarga). Las celdas galvánicas recargables o pilas galvánicas secundarias se pueden regenerar (coloquialmente, recargar) mediante la aplicación de una corriente eléctrica, que invierte la reacciones químicas que se producen durante su uso. Los dispositivos para el suministro adecuado de tales corrientes que regeneran las sustancias activas que contienen la pila o batería se llaman, de modo inapropiado, cargadores o recargadores. La forma más antigua de pila recargable es la batería de plomo-ácido.6 Esta celda electroquímica es notable, ya que contiene un líquido ácido en un recipiente sellado, lo cual requiere que la celda se mantenga en posición vertical y la zona de estar bien ventilada para garantizar la seguridad de la dispersión del gas hidrógeno producido por estas células durante la sobrecarga. La celda de plomo-ácido es también muy pesada para la cantidad de energía eléctrica que puede suministrar. A pesar de ello, su bajo costo de fabricación y sus niveles de corriente de gran aumento hacen que su utilización sea común cuando se requiere una gran capacidad (más de 10 A·h) o cuando no importan el peso y la escasa facilidad de manejo.

Batería de plomo-ácido con celdas de fieltro de vidrio absorbente, mostrando aparte los dos electrodos y, en medio, el material de vidrio absorbente que evita derrames del ácido. Un tipo mejorado de la celda de electrolito líquido es la celda de plomo-ácido regulada por válvula de sellado (VRLA,por sus siglas en inglés), popular en la industria del automóvil como un sustituto para la celda húmeda de plomo-ácido, porque no necesita mantenimiento. La celda VRLA utiliza ácido sulfúrico inmovilizado como electrolito, reduciendo la posibilidad de fugas y ampliando la vida útil .7 Se ha conseguido inmovilizar el electrolito, generalmente por alguna de estas dos formas:

 

Celdas de gel que contienen un electrolito semi-sólido para evitar derrames. Celdas de fieltro de fibra de vidrio absorbente, que absorben el electrolito en un material absorbente realizado con fibra de vidrio especial.

Otras células portátiles recargables son (en orden de densidad de potencia y, por tanto, de coste cada vez mayores): celda de níquel-cadmio (Ni-Cd), celda de níquel metal hidruro (NiMH) y celda de iones de litio (Li-ion).8 Por el momento, las celdas de ion litio tienen la mayor cuota de mercado entre las pilas secas recargables .9 Mientras tanto, las pilas de NiMH han sustituido a las de Ni-Cd en la mayoría de las aplicaciones debido a su mayor capacidad, pero las de NiCd siguen usándose en herramientas eléctricas, radios de dos vías, y equipos médicos .9

Batería de Níquel-Cadmio (Ni-Cd)

Batería de Níquel metal hidruro (NiMH)

Usada en cámaras fotográficas Usada en cámaras de vídeo... y en pequeños dispositivos electrónicos

Batería de ion litio (Li-ion)

Usada en teléfonos móviles

[editar] Algunos tipos de celdas galvánicas     

Celda de concentración Celda electrolítica Pila galvánica Batería de Lasagna Batería de limón

[editar] Celdas electrolíticas El segundo gran tipo de celdas electroquímicas convierte la energía de una corriente eléctrica en la energía química de los productos de una reacción que no se da de modo espontáneo en las condiciones de trabajo de dicha cuba. El voltaje de dicha corriente ha de ser mayor al que tendría la celda galvánica en la que se produjese el proceso inverso, por lo que también se deben conocer los potenciales de reducción. Ejemplo: Los potenciales de reducción del cobre(II)/cobre y del zinc(II)/Zinc valen respectivamente +0,34 V y -0,76 V. Una pila o celda galvánica que aprovechara la reacción espontánea Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu proporcionaría una fuerza electromotriz de +0,34 V -(-0,76 V)=1,10 voltios.

Aparato para electrolisis del agua y otras disoluciones con matraces para recogida de los gases liberados. Si ahora queremos provocar la reacción contraria Cu + Zn2+ → Cu2+ + Zn por ejemplo para depositar Zn sobre un objeto metálico, habremos de introducir una fuente de alimentación que genere una corriente eléctrica de más de 1,10 voltios Por tanto, en la célula electrolítica existe igualmente una reacción redox pero ahora está provocada por la energía eléctrica de las cargas que atraviesan la cuba. Aunque ahora existe un único recipiente, también existen dos semirreacciones, una en cada electrodo, pues en cada una de ella tiene lugar una parte de la reacción redox:  

La pérdida de electrones (oxidación) tiene lugar en el ánodo. La ganancia de electrones (reducción) se produce en el cátodo.

Un ejemplo es la electrolisis del agua cuando se le hace pasar una corriente eléctrica.

[editar] Véase también     

Pila alcalina Notación de celdas Potencial electroquímico Batería de níquel-cadmio Actividad

Energia libera di Gibbs Da Wikipedia, l'enciclopedia libera. L'energia libera di Gibbs è una funzione di stato usata in termodinamica per rappresentare l'energia libera nelle trasformazioni a temperatura e pressione costante e in chimica per determinare se, ad una temperatura nota, una reazione chimica avviene spontaneamente o meno. Prende il nome dall'ingegnere, chimico e fisico statunitense Willard Gibbs. L'energia libera di Gibbs

dove

è l'entalpia,

è definita come:[1]

la temperatura e l'entropia.

Indice [nascondi] 

1 Derivazione matematica 1.1 Energia libera di Gibbs e potenziale chimico 2 Applicazione in chimica 2.1 Equilibrio chimico 2.2 Relazione con il lavoro utile 2.3 Sistemi materiali 3 Relazione con la funzione di partizione 4 Note 5 Bibliografia 6 Voci correlate o

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Derivazione matematica [modifica] Il secondo principio della termodinamica, formulato attraverso la relazione di Clausius, impone che:

dove:   

è il calore scambiato dal sistema ΔS è la variazione di entropia T la temperatura.

L'equazione precedente si può riscrivere come:

con Δ H è la variazione di

entalpia  pari a Δ H = ΔQ a pressione costante e in assenza di lavoro di non-espansione/compressione. La relazione si semplifica introducendo l'energia libera di Gibbs:

che, a temperatura e pressione costanti, ha il seguente differenziale:

Quindi, a temperatura e pressione costanti, la diseguaglianza di partenza viene così semplificata:

Questa relazione indica che nelle trasformazioni a temperatura e pressione costanti l'energia libera di Gibbs diminuisce per un processo spontaneo (differenziale negativo) mentre è ad un valore minimo (differenziale nullo) per un processo reversibile, cioè in condizioni di equilibrio. Questo criterio è molto importante, in quanto di solito le trasformazioni nell'ambiente naturale ed in laboratorio avvengono a temperatura e pressione costante (piuttosto che a volume costante): è per questo che la funzione di Gibbs è più utilizzata rispetto a quella di Helmholtz. L'equazione di Gibbs-Helmholtz esprime la dipendenza dell'energia libera dalla temperatura. Alla definizione della grandezza si arriva applicando una trasformata di Legendre rispetto all'entropia e al volume della "relazione fondamentale termodinamica in forma energetica"

. Si ha che:

e dato che l'entalpia  H = U + PV si ha che

ed in particolare

Energia libera di Gibbs e potenziale chimico [modifica] Una semplice e utile relazione tra l'energia libera di Gibbs e il potenziale chimico stabilisce che:

cioè il potenziale chimico è pari all'energia libera di Gibbs per particella. Il risultato si ottiene con un semplice ragionamento: sapendo dal primo principio della termodinamica e dalle trasformate di Legendre che il differenziale dell'energia libera è:

si nota che l'unica variabile estensiva da cui G dipende è N, perciò si deve poter scrivere:

Dato però che la derivata parziale rispetto ad  N dell'energia libera è proprio il potenziale chimico:

da cui il risultato cercato.

Applicazione in chimica [modifica]

Due grafici che mostrano qualitativamente la variazione di energia libera e la spontaneità di una reazione. Nel caso a) siamo in presenza di una reazione esotermica disordinante mentre nel caso b) la reazione è endotermica ordinante. La variazione di entalpia e la variazione di entropia sono state considerate indipendenti dalla temperatura. Nel punto T 0 la reazione è in equilibrio (ΔG = 0). In chimica un fenomeno come l'osmosi è un esempio di processo spontaneo (ΔG < 0) mentre l'elettrolisi richiede il compimento di un lavoro elettrico perché implica reazioni non spontanee (ΔG > 0). Una reazione che raggiunge l 'equilibrio  possiede ΔG = 0: una pila si scarica quando la reazione chimica che sfrutta per produrre energia elettrica raggiunge l'equilibrio. La variazione di energia libera di Gibbs di una reazione chimica viene calcolata applicando la relazione:

riferita alla formazione di una mole di composto.

È interessante notare come l'energia libera di Gibbs sia un indice della spontaneità di una reazione chimica. Vi sono infatti 3 casi :[2]   

la reazione è già avvenuta ed il sistema è all'equilibrio.  ΔG < 0: la reazione avviene spontaneamente ed è irreversibile.  ΔG > 0: la reazione avviene spontaneamente nel senso opposto .  ΔG = 0:

Chiedere che una reazione chimica spontanea implichi un aumento dell'energia libera di Gibbs è come chiedere che un corpo aumenti spontaneamente la sua energia potenziale in un campo gravitazionale. Normalmente viene utilizzata l' energia libera molare standard di formazione , simbolo ΔG0, relativa agli stati standard dei reagenti e dei prodotti

Si definisce stato standard  di una sostanza lo stato di aggregazione più stabile alla pressione unitaria nella scala prescelta (ad esempio: 1 bar, 1 pascal, 1 torr,1 mmHg, 1 atm) e alla temperatura che si sta considerando. L'energia libera degli elementi nei loro 0 stati standard assume valore uguale a zero. Qualora non fosse noto il ΔG di una 0 reazione, conoscendo il ΔG di opportune reazioni è possibile calcolare la differenza di energia libera molare standard di formazione combinando, tramite artificio matematico, queste reazioni (legge di Hess ). Ciò è lecito, visto che il ΔG0 è una funzione di stato.

Equilibrio chimico [modifica] Consideriamo la generica reazione in fase gassosa:

La variazione di energia libera di Gibbs totale risulta

I singoli termini delle energie libere di Gibbs parziali molari (potenziali chimici ) μi dei vari componenti della miscela di reazione, moltiplicati per i rispettivi coefficienti stechiometrici valgono:

rimanendo inteso che gli argomenti dei logaritmi sono adimensionali in quanto a i = pi /  pθi, per le varie specie aeriformi partecipanti all'equilibrio, con p θi = 1 bar (o 100 kPa) in condizioni standard. Calcolando quindi la variazione complessiva si ottiene:

La somma algebrica pesata sui coefficienti stechiometrici dei potenziali chimici standard μiθ oppure delle energie libere standard di  formazione, ΔGf θ, sono per definizione la variazione di energia libera standard di reazione ΔrGθ. Per cui si può scrivere l'equazione isoterma di van't Hoff:

Per definizione, in condizioni di equilibrio ΔG = 0: l'argomento del logaritmico, Q, noto come quoziente di reazione e che esprime lo stato del sistema nelle condizioni attuali (non standard e non di equilibrio), è in questo caso uguale alla costante d'equilibrio. Quindi si ricava l'utile relazione:

Per la materia in fase condensata, si devono usare le attività invece delle pressioni parziali, e l'espressione per il calcolo dell'energia libera assume la forma:

Relazione con il lavoro utile [modifica] Supponiamo di voler utilizzare una reazione chimica per ottenerne lavoro utile tramite una pila. Il lavoro utile si differenzia dal lavoro accidentale, legato alla variazione del numero di moli gassose di prodotti e reagenti. Tale lavoro assume valore massimo in condizioni di reversibilità. Supponendo di realizzare tale condizione ideale con l'opposizione di una differenza di potenziale da parte di una batteria, in modo che si abbia una differenza infinitesima rispetto alla forza elettromotrice, il lavoro L messo in gioco è

Applicando il primo principio della termodinamica si ottiene

ma dQrev = TdS, per cui il primo principio della termodinamica diventa

sostituendo questa espressione di dU nel differenziale di G esplicitato, dG = dU + pdV + Vdp − TdS − SdT , si ottiene

che semplificata diventa

nelle normali condizioni di laboratorio la temperatura e la pressione sono costanti, per cui

Il lavoro elettrico è uguale al prodotto del numero di elettroni messi in gioco (n) per la carica di un numero di Avogadro di elettroni (F) per la forza elettromotrice della pila (E), quindi:

Sistemi materiali [modifica] Si consideri un sistema materiale costituito da una mole di gas perfetto che passi reversibilmente da uno stato con energia libera G1 ad uno stato finale con energia libera G2. Come già visto si ha

ma in questo caso l'unica forma di lavoro fornita dal sistema è di tipo meccanico (pdV), per cui si ha

Se il processo è isotermo, dT = 0 e dG = Vdp. Ricavando il volume dall'equazione di stato dei gas perfetti, l'espressione diventa

che integrando tra p0 e p finale, diventa

Se lo stato iniziale è quello standard, possiamo indicare G1 come G0 e P0 vale 1 bar. Quindi, generalizzando, si ottiene l'espressione dell'energia libera standard

(per n moli di gas diventa ) È importante notare due fattori: l'energia libera (G) di un gas è funzione della temperatura e della pressione mentre l'energia libera standard dipende solo dalla temperatura. Inoltre il termine P è in realtà adimensionale, essendo frutto di un rapporto con una pressione unitaria. Nel caso di un gas reale la fugacità sostituisce la pressione. La relazione precedentemente descritta è valida anche nei riguardi della materia condensata, nella forma

dove a è l'attività. Su queste basi fu elaborata l 'equazione di Van't Hoff , che permette di calcolare la variazione di energia libera di una reazione chimica in funzione delle concentrazioni e della costante d'equilibrio.

Relazione con la funzione di partizione [modifica] L'energia libera di Gibbs, così come le altre variabili termodinamiche, sono correlate alla funzione di partizione canonica:

dove     

V è il volume T è la temperatura kB è la costante di Boltzmann Z è la funzione di partizione canonica β è uguale a 1/kB

Note [modifica]

Electrodo

Las baterías comunes poseen dos electrodos. Un electrodo es una placa de membrana rugosa de metal, un conductor utilizado para hacer contacto con una parte no metálica de un circuito, por ejemplo un semiconductor, un electrolito, el vacío (en una válvula termoiónica), un gas (en una lámpara de neón), etc. La palabra fue acuñada por el científico Michael Faraday y procede de las voces griegas elektron , que significa ámbar y de la que proviene la palabra electricidad ; y 1 hodos, que significa camino.

Contenido [ocultar] 

1 Ánodo y cátodo en celdas electroquímicas 1.1 Celda primaria 1.2 Celda secundaria 2 Otros ánodos y cátodos 3 Electrodos de soldadura 4 Electrodos de corriente alterna 5 Tipos de electrodos 6 Véase también 7 Referencias 7.1 Bibliografía 8 Enlaces externos o o

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[editar] Ánodo y cátodo en celdas electroquímicas

Un electrodo en una celda electroquímica. Se refiere a cualquiera de los dos conceptos, sea ánodo o cátodo, que también fueron acuñados por Faraday. El ánodo es definido como el electrodo en el cual los electrones salen de la celda y ocurre la oxidación, y el cátodo es definido como el electrodo en el cual los electrones entran a la celda y ocurre la reducción. Cada electrodo puede convertirse en ánodo o cátodo dependiendo del voltaje que se aplique a la celda. Un electrodo bipolar es un electrodo que funciona como ánodo en una celda y como cátodo en otra.

[editar] Celda primaria Una celda primaria es un tipo especial de celda electroquímica en la cual la reacción no puede ser revertida, y las identidades del ánodo y cátodo son, por lo tanto, fijas. El cátodo siempre es el electrodo positivo. La celda puede ser descargada pero no recargada.

[editar] Celda secundaria Una celda secundaria, una batería recargable por ejemplo, es una celda en que la reacción es reversible. Cuando la celda está siendo cargada, el ánodo se convierte en el electrodo positivo (+) y el cátodo en el negativo (-). Esto también se aplica para la celda electrolítica. Cuando la celda está siendo descargada, se comporta como una celda primaria o voltaica, con el ánodo como electrodo negativo y el cátodo como positivo.

[editar] Otros ánodos y cátodos En un tubo de vacío o un semiconductor polarizado (diodos, condensadores electrolíticos) el ánodo es el electrodo positivo (+) y el cátodo el negativo (-). Los electrones entran al dispositivo por el cátodo y salen por el ánodo. En una celda de tres electrodos, un electrodo auxiliar es usado sólo para hacer la conexión con el electrolito para que una corriente pueda ser aplicada al electrodo en curso. El electrodo auxiliar esta usualmente hecho de un material inerte, como un metal noble o grafito.

[editar] Electrodos de soldadura Véanse también: Soldadura por arco y Arco eléctrico

En la soldadura por arco se emplea un electrodo como polo del circuito y en su extremo se genera el arco eléctrico. En algunos casos, también sirve como material fundente. El electrodo o varilla metálica suele ir recubierta por una combinación de materiales diferentes según el empleo del mismo. Las funciones de los recubrimientos pueden ser: eléctrica para conseguir una buena ionización, física para facilitar una buena formación del cordón de soldadura y metalúrgica para conseguir propiedades contra la oxidación y otras características.

[editar] Electrodos de corriente alterna

Para sistemas eléctricos que usan corriente alterna, los electrodos son conexiones del circuito hacia el objeto que actuará bajo la corriente eléctrica, pero no se designa ánodo o cátodo debido a que la dirección del flujo de los electrones cambia periódicamente, numerosas veces por segundo. Son una excepción a esto, los sistemas en los que la corriente alterna que se aplica es de baja amplitud (por ejemplo 10 mV) de tal forma que no se alteren las propiedades como ánodo o cátodo, ya que el sistema se mantiene en un estado pseudo-estacionario. Los electrodos también son considerados varillas de metal cubiertas con sustancias adecuadas al tipo de soldadura. La medida de electrodos más utilizada es de 2,50 x 350 y 3,25 x 350 mm. El primer número indica el diámetro del electrodo (1,5-2,5,etc.) y el segundo número la longitud total del electrodo.

[editar] Tipos de electrodos            

Electrodos para fines médicos, como EEG, EKG, ECT, desfibrilador; Electrodos para técnicas de Electrofisiología en investigación biomédica; Electrodos para ejecución en silla eléctrica; Electrodos para galvanoplastia; Electrodos para soldadura; Electrodos de protección catódica; Electrodos inertes para hidrólisis (hechos de platino); Electrodos para puesta a tierra, también conocidos como  pica o jabalina; Ultramicroelectrodo; Electrodo de anillo-disco rotatorio; Electrodo de calomelanos; Pararrayos.

[editar] Véase también                   

Electrodo de trabajo Electrodo de referencia Batería Reacción Redox Protección catódica Pila galvánica Anión contra catión Electrón contra hueco Electrolito Microscopio electrónico Noryl Ecuación de Tafel Cátodo caliente Cátodo frío Electrodo auxiliar Celda electroquímica Electroquímica Potencial de electrodo Voltamperometría

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Electrodo estándar de hidrógeno Negro de platino

Electroencefalografía (Redirigido desde EEG)

Punta-onda lenta epiléptico en descargas monitorizadas con EEG. La electroencefalografía (EEG) es una exploración neurofisiológica que se basa en el registro de la actividad bioeléctrica cerebral en condiciones basales de reposo, en vigilia o sueño, y durante diversas activaciones (habitualmente hiperpnea y estimulación luminosa intermitente) mediante un equipo de electroencefalografia (producto sanitario).

Contenido [ocultar]       

1 Historia 2 EEG normal durante la vigilia 3 EEG normal durante el sueño 4 Hallazgos anómalos en el EEG 5 Indicaciones del EEG 6 Véase también 7 Enlaces externos

[editar] Historia

Primera imagen publicada de un electroencefalograma (diciembre 1929).

Richard Birmick Caton (1842-1926), médico de Liverpool (Reino Unido), presentó en 1875 sus hallazgos sobre los fenómenos bioeléctricos en los hemisferios cerebrales de ratones y monos, expuestos por craniectomía. Hans Berger (1873-1941) comenzó sus estudios sobre electroencefalografía en humanos en 1920.

[editar] EEG normal durante la vigilia Actividad de fondo    

Ritmos alfa: 8-13 Hz Ritmos delta 1-3 Hz Ritmos beta: > 14 Hz Actividad theta: 4-7 Hz

Métodos de activación      

Hiperpnea Estimulación luminosa intermitente Estimulación visual Estimulación auditiva Estimulación somestésica Estimulación nociceptiva

[editar] EEG normal durante el sueño Grafoelementos específicos del sueño      

Onda aguda al vértex Onda aguda positiva occipital Huso del sueño Complejo K Actividad delta del sueño Alertamientos

Fases del sueño     

NREM Fase I NREM Fase II NREM Fase III NREM Fase IV REM

 Estadiaje de Rechtschaffen y Kales

[editar] Hallazgos anómalos en el EEG

   

Grafoelementos EEG anómalos Anomalías EEG intermitentes Anomalías EEG periódicas Anomalías EEG continuas

[editar] Indicaciones del EEG  

Epilepsia Encefalopatía Encefalopatía inflamatoria Encefalopatía metabólica Encefalopatía tóxica Encefalopatía connatal Encefalopatía hipóxica Coma Diagnóstico de muerte encefálica Tumores cerebrales y otras lesiones ocupantes de espacio Demencia Enfermedades degenerativas del sistema nervioso central Enfermedad cerebrovascular Traumatismo craneoencefálico Cefalea Vértigo Trastornos psiquiátricos o o o o o

         

 En términos generales:  El EEG está indicado en todo fenómeno paroxístico en que se sospeche una causa de origen cerebral -y en toda situación de disfunción cerebral, especialmente en fase sintomática

Electrocardiograma El electrocardiograma (ECG / EKG, del alemán  Elektrokardiogramm) es la representación gráfica de la actividad eléctrica del corazón, que se obtiene con un electrocardiógrafo en forma de cinta continua. Es el instrumento principal de la electrofisiología cardíaca y tiene una función relevante en el cribado y diagnóstico de las enfermedades cardiovasculares, alteraciones metabólicas y la predisposición a una muerte súbita cardiaca. También es útil para saber la duración del ciclo cardíaco. El electrocardiograma tiene la ventaja de ser un procedimiento médico con resultados disponibles inmediatamente, no es invasiva y es económica .1 El nombre electrocardiograma esta compuesto por ηλεκτρο electro que implica la actividad eléctrica, καρδιο cardio del griego corazón y γραμα grama, también del griego, que significa escritura.

Derivación I de un electrocardiograma

Contenido [ocultar]  

1 Historia 2 Actividad eléctrica del corazón 2.1 Depolarización y repolarización del corazón 2.2 Sistema de conducción eléctrica del corazón 2.3 Secuencia de activación cardíaca 3 Derivaciones del ECG 3.1 Colocación de los electrodos 3.2 Derivaciones periféricas y precordiales 4 El ECG normal 4.1 El eje eléctrico 4.2 Onda P 4.3 Complejo QRS 4.4 Onda T 5 Medidas del ECG 5.1 Intervalo QT 5.2 Frecuencia cardíaca 6 Usos 7 Véase también 8 Referencias 9 Enlaces externos o o o

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o o

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   

[editar] Historia En 1872, Alexander Muirhead, durante sus estudios de posgrado en el Hospital de San Bartolomé de Londres, conectó alambres a la muñeca de un paciente febril con el fin de obtener un registro de los latidos del corazón.2 Esta actividad se registró directamente para ser visualizado por un electrómetro de Lippmann por el fisiólogo británico John Burdon Sanderson.3 En el siglo XIX se hizo evidente que el corazón generaba electricidad. La actividad bioeléctrica correspondiente al latido cardiaco fue descubierta por Kolliker y Mueller en 1856. El primero en aproximarse sistemáticamente a este órgano bajo el punto de vista eléctrico fue Augustus Waller, que trabajaba en el hospital St. Mary, en Paddington (Londres).4 Aunque en 1911 aún veía pocas aplicaciones clínicas a su trabajo, el logro llegó cuando Willem Einthoven, que trabajaba en Leiden (Países Bajos), descubrió el galvanómetro de cuerda , mucho más exacto que el galvanómetro capilar que usaba Waller.5 Einthoven asignó las letras P, Q, R, S y T a las diferentes deflexiones y

describió las características electrocardiográficas de gran número de enfermedades cardiovasculares. Le fue otorgado el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1924 por su descubrimiento.6 Por otro lado la compañía Cambridge Scientific Instruments, ubicada en Londres, fabricó por primera vez la máquina de Einthoven en 1911, y en 1922 se unió con una compañía en Nueva York para formar Cambridge Instruments Company, Inc. Desde entonces, ambas compañías se han beneficiado con el intercambio mutuo de tecnología. Poco tiempo después el electrocardiógrafo demostró su valor en el diagnóstico médico y hoy se mantiene como uno de los instrumentos electrónicos más empleados en la medicina moderna, aunque ha evolucionado desde el enorme aparato original hasta el sistema electrónico compacto actual, que a menudo incluye una interpretación computarizada de electrocardiograma.7 j

[editar] Actividad eléctrica del corazón

Sistema de conducción eléctrica del corazón: 1. Nódo SA; 2. Nódulo AV. El corazón tiene cuatro cámaras: dos aurículas y dos ventrículos, izquierdos y derechos. La aurícula derecha recibe la sangre venosa del cuerpo y la envía al ventrículo derecho el cual la bombea a los pulmones, lugar en el que se oxigena y del que pasa a la aurícula izquierda. De aquí la sangre se deriva al ventrículo izquierdo, de donde se distribuye a todo el cuerpo y regresa a la aurícula derecha cerrando el ciclo cardíaco. Para que la contracción cíclica del corazón se realice en forma sincrónica y ordenada, existe un sistema de estimulación y conducción eléctrica compuesto por fibras de músculo cardíaco especializadas en la transmisión de impulsos eléctricos. Aunque el corazón tiene inervación por parte del sistema nervioso simpático, late aun sin estímulo de este, ya que el sistema de conducción es autoexcitable. Es por esto que el corazón sigue latiendo aún cuando lo extirpamos, para un trasplante de corazón, por ejemplo.

El sistema de conducción se inicia con la despolarización cardíaca y debe transmitir ese impulso eléctrico desde las aurículas hacía los ventrículos. Para ello se compone de los siguientes elementos: el nódulo sinusal, el nódulo auriculoventricular, el haz de Hiss, con sus ramas derecha e izquierda y las Fibras de Purkinje. En el cuerpo humano se generan una amplia variedad de señales eléctricas, provocadas por la actividad química que tiene lugar en los nervios y músculos que lo conforman. El corazón, por ejemplo, produce un patrón característico de variaciones de voltaje. El registro y análisis de estos eventos bioeléctricos son importantes desde el punto de vista de la práctica clínica y de la investigación. Los potenciales se generan a nivel celular, es decir, cada una de las células es un diminuto generador de voltaje. Aunque es posible, con el empleo de microelectrodos, medir el potencial de una sola de ellas, las señales bioeléctricas de interés clínico se producen por la actividad coordinada de grandes grupos celulares. Es este tipo de actividad sincronizada, en el que intervienen muchas células, el que puede registrarse mediante métodos no invasivos, es decir, con el empleo de electrodos de metal colocados en la superficie del cuerpo .8 Un electrocardiograma ( ECG) es una prueba física ampliamente utilizada para valorar la condición del corazón en forma no invasiva. Dicha prueba se usa para evaluar el estado del sistema de conducción del corazón, el del músculo, y también, en forma indirecta, la condición de este órgano como una bomba y la aparición de ritmos patológicos causados por daño al tejido de conducción de las señales eléctricas, u otros trastornos no-cardíacos.9 10 El ECG es la representación gráfica de la actividad bioeléctrica del músculo cardíaco, por lo que un equipo de registro de ECG (electrocardiógrafo) es comparable a un voltímetro que realiza una función de registrador.

[editar] Depolarización y repolarización del corazón En el corazón existen tres tipos de células morfológica y funcionalmente diferentes: 





las células contráctiles , responsables de la contracción del miocardio de estas existen células contractiles auriculares y células contractiles ventriculares las células especializadas , que son las que generan y conducen los impulsos nerviosos, y constituyen los nódulos sinusal y atrio-ventricular (de conducción lenta), el haz de His y las células de Purkinje (de conducción rápida). las células endocrinas del corazón, que secretan el peptido natriuretico atrial, que es un auxilar en el control y regulación del la tension arterial

Las células cardiacas presentan tres propiedades : 



automatismo : son capaces de generar espontáneamente el impulso eléctrico que

se propaga; el automatismo máximo se encuentra en las células del nodo sinusal, el marcapasos del corazón, y si éste falla, el nodo AV toma el relevo; excitabilidad : capacidad de responder a un impulso eléctrico; las células especializadas generan ellas mismas los impulsos, mientras que las contráctiles son estimuladas por los impulsos propagados por las células adyacentes; existen diferentes fases de excitabilidad diferenciadas por el potencial de acción (PA) de las células cardíacas, y diferentes periodos refractarios (tiempo requerido para recuperar la excitabilidad);



conducción : capacidad de transmitir un impulso eléctrico a las células

adyacentes; las velocidades de conducción normales en las diferentes estructuras cardíacas son las siguientes: aurículas: 1 - 2 m/s nodo AV: 0.02 - 0.05 m/s sistema His - Purkinje: 1.5 -3.5 m/s ventrículos: 0.4 m/s o o o o

La velocidad de conducción depende de la rapidez del inicio del PA, que es rápido en las células de respuesta rápida, y lento en las células de respuesta lenta.

Mecanismo de activación celular :  Artículo principal: Potencial de acción cardíaco

Fases de un potencial de acción (PA) cardíaco. La elevación rápida del voltaje ("0") corresponde a la entrada de iones sodio, mientras que los dos descensos ("1" y "3", respectivamente) corresponden a la inactivación de los canales para el sodio, y a la salida de iones potasio durante la repolarización. La plataforma característica del PA cardíaco ("2") resulta de la apertura de los canales para el calcio sensibles al voltaje. En reposo, durante la diástole eléctrica , hay un equilibrio entre:11 



las cargas positivas al exterior de las células, debidas a la acumulación de iones sodio (Na+: 20mM int. frente a 145mM ext.) y calcio (Ca2+: 0.0001mM int. frente a 2.5mM ext.); por otro lado, también hay una mayor concentración de iones cloro en el exterior (Cl-: 25mM int. frente a 140mM ext.); las cargas negativas al interior, debidas a la acumulación de ciertos aniones impermeables, como el aspartato y el glutamato, a pesar de la presencia de iones potasio (K+: 150mM int. frente a 4mM ext.).

Esta diferencia de cargas genera una diferencia de potencial eléctrico denominado  potencial de membrana diastólico o potencial de reposo (-70 a -90 mV), que se mantiene debido a la diferente permeabilidad de la membrana externa cardiaca (el sarcolema) para estos iones, así como a la presencia de bombas iónicas que transportan iones de forma activa a través de la membrana, con consumo de energía en forma de ATP. Las células del sistema de conducción se despolarizan de forma espontánea, modificando el transporte transmembrana de los iones Na+, K+ y Ca2+, lo que genera un PA; esta es la base del automatismo de las células cardiacas especializadas. El grado de automatismo es diferente en las distintas estructuras: nodo sinusal > nodo AV > células del haz de His y de Purkinje.

Durante la fase de despolarización (fase 0 y 1 del PA, paso de -90 a 20 mV) cada una de las células miocárdicas (y todas las células del ventrículo izquierdo simultáneamente, por lo que se puede considerar como una gran célula única) pierde cargas eléctricas positivas en el exterior, que pasan al interior celular, primero a través de los canales rápidos de Na+ y luego a través de los canales lentos de Na+/Ca2+. De esta forma, durante la despolarización, el exterior celular es más negativo y el interior más positivo (en comparación con la situación de reposo). La fase de despolarización se sigue de una fase 2 que forma una plataforma y una fase 3 descendente, que se caracteriza por la salida masiva de iones K+, para compensar la negatividad exterior, que dura hasta el final de la repolarización . Al final de la fase 3, se alcanza el equilibrio eléctrico. Finalmente, para restablecer el equilibrio iónico, existen diferentes bombas iónicas (inicio de la fase 4): 

 

una bomba sodio-potasio, con actividad ATPasa, que extrae el Na+ del interior hacia el exterior celular, y reintroduce el K+ al interior celular; ésta es una bomba electrogénica, ya que se extraen 3 Na+ por cada 2 K+ que se introducen; una bomba que extrae Ca2+ de forma activa, dependiente de ATP; un intercambiador Na+/Ca2+ (3:1), que puede funcionar en los dos sentidos.

Si estas bombas se bloquean, por ejemplo en condiciones de hipoxia (que produce una caída en la producción de ATP) o por drogas como la digitalina (que inhibe la bomba sodio-potasio), la concentración intracelular de Na+ aumenta, por lo que hay menos iones sodio para intercambiar por Ca2+, por lo que se extrae menos Ca2+, que permanece en el interior produciendo la disfunción celular. Por tanto:  

durante la diástole, en el exterior celular se acumulan cargas positivas; durante la sístole, el exterior celular es más negativo.

Estas variaciones de voltaje en el corazón son las que se detectan con el electrocardiógrafo.

[editar] Sistema de conducción eléctrica del corazón  Artículo principal: Sistema de conducción eléctrica del corazón

Animación sobre el ECG normal. El impulso cardíaco se origina espontáneamente en el nódulo sinusal, también llamado Sinoauricular (S.A.), de Keith y Flack o Marcapasos del Corazón, ubicado en la parte posterosuperior de la aurícula derecha, en la entrada de la vena cava superior. Éste nodulo tiene forma ovalada y es el más grande de los marcapasos cardíacos. Está irrigado por la arteria del mismo nombre, que es una rama de la arteria coronaria derecha (60%) o de la arteria circunfleja (40%). Este nodo tiene una rica inervación simpática y parasimpática. Desde el nódulo sinusal, el impulso eléctrico se desplaza, diseminándose por las auriculas a través de las vías internodales, produciendo la despolarización auricular y su consecuente contracción.1 En adultos sanos, el nodo sinusal descarga a una velocidad de 60 impulsos por minuto, definiendo así el ritmo sinusal normal, que se traduce en contracciones por minuto. La onda eléctrica llega luego al nódulo auriculoventricular (AV) o de Aschoff-Tawara, una estructura ovalada, un 40% del tamaño del nódulo sinusal, ubicada en el lado derecho de la aurícula derecha, en el tabique interauricular, anterior al orificio del seno coronario y encima de la inserción de la lámina septal de la válvula tricúspide. En el 90% de los casos, este nodo está irrigado por una rama de la arteria coronaria derecha. El nodo AV también tiene una rica inervación simpática y parasimpática. Aquí, la onda eléctrica sufre una pausa de aproximadamente 0,1 segundo. El impulso cardíaco se disemina luego a través de un haz de fibras que es un puente entre el nódulo auriculoventricular y las ramas ventriculares, llamado haz de His, irrigado por ramas de la arteria coronaria derecha y la arteria descendente anterior (interventricular ant.). El haz de His se divide en 4 ramas: las ramas derecha e izquierda y esta última se divide en el fascículo izquierdo anterior y el fascículo izquierdo posterior, desde donde el impulso eléctrico es distribuido a los ventrículos mediante una red de fibras que ocasionan la contracción ventricular llamadas fibras de Purkinje, desencadenando la contracción ventricular .1 En la mayor parte de los casos, las células que pertenecen al sistema de conducción del corazón están irrigadas por ramas de la arteria coronaria derecha, por lo que un trombo en esta arteria tiene un efecto negativo inmediato sobre la actividad cardíaca.

[editar] Secuencia de activación cardíaca El impulso eléctrico generado en el nódulo sinusal se transmite a todo el corazón por el sistema de conducción, a partir de las células auriculares hasta las células ventriculares. El estímulo sinusal despolariza las aurículas, comenzando por la parte lateral derecha de la aurícula derecha, y siguiendo un recorrido anti-horario (en dirección contraria a las agujas del reloj), despolarizando primero el septum interauricular y finalizando en la aurícula izquierda. La onda de despolarización llega luego al nodo AV, y se propaga lentamente en la parte superior del nodo. Al llegar a la parte distal del nodo, la onda de despolarización se acelera y entra en el haz de His, continuando a izquierda y a derecha por las dos ramas del haz. La despolarización ventricular comienza simultáneamente en 3 puntos: las regiones de inserción de los haces supero-anterior, infero-posterior y medio-septales de la rama izquierda. Una vez iniciada, comienza la despolarización de la gran masa ventricular izquierda y derecha. La despolarización termina en las zonas menos ricas en fibras de Purkinje: las zonas basales y septales altas. La repolarización comienza siempre en las regiones del miocardio mejor irrigadas, que son las regiones sub-epicárdicas, y termina en las zonas peor irrigadas (se dice que sufren isquemia fisiológica), que son las regiones sub-[[endocardio|endocárdicas

[editar] Derivaciones del ECG

Imagen que muestra un paciente conectado a los 10 electrodos necesarios para un ECG de 12 derivaciones En electrocardiografía, la palabra "derivaciones" se refiere a la medida del voltaje entre dos electrodos. Los electrodos se colocan sobre el cuerpo del paciente, sujetándolos con cintas de velcro, por ejemplo, y conectados al aparato mediante cables .12 Las derivaciones de un ECG utilizan diferentes combinaciones de electrodos para medir distintas señales procedentes del corazón: en forma figurada, cada derivación es como una "fotografía" de la actividad eléctrica del corazón, tomada desde un ángulo diferente.

[editar] Colocación de los electrodos Para realizar un ECG estándar de 12 derivaciones, hacen falta 10 electrodos. Ya que Cada uno de ellos se numera y se coloca sobre el paciente de la forma siguiente :13 14

Colocación adecuada de los electrodos precordiales, con el código de color recomendado por la American Health Association. Observar que los electrodos periféricos pueden situarse sobre las muñecas y tobillos, o próximos a los hombros y caderas, pero deben estar equilibrados (derecho vs izquierdo) .15

12 derivaciones Nombre del electrodo (en Localización del electrodo USA) RA En el brazo derecho (right arm), evitando prominencias óseas. En el mismo sitio que se colocó RA, pero en el brazo izquierdo ( left  LA arm). RL En la pierna derecha ( right leg), evitando prominencias óseas. En el mismo sitio que se colocó RL, pero en la pierna izquierda ( left  LL leg). En el cuarto espacio intercostal (entre las costillas 4 & 5) a la derecha V1 del esternón. En el cuarto espacio intercostal (entre las costillas 4 & 5) a la V2 izquierda del esternón. V3 Entre V2 y V4. En el quinto espacio intercostal (entre las costillas 5 & 6), en la línea V4 medio-clavicular (la línea imaginaria que baja desde el punto medio de la clavícula). En la misma línea horizontal que V4, pero verticalmente en la línea axilar interior (línea imaginaria que baja desde el punto medio entre el V5 centro de la clavícula y su extremo lateral, que es el extremo más proximo al brazo). En la misma línea horizontal que V4 y V5, pero verticalmente en la V6 línea medioaxilar (línea imaginaria que baja desde el centro de la axila

del paciente).

[editar] Derivaciones periféricas y precordiales

Lugares para las colocaciones precordiales.

Derivación II. El ECG se estructura en la medición del potencial eléctrico entre varios puntos corporales. Las derivaciones I, II y III son periféricas y miden la diferencia de potencial entre los electrodos situados en los miembros: 

 

la derivación I mide la diferencia de potencial entre el electrodo del brazo derecho y el izquierdo la derivación II , del brazo derecho a la pierna izquierda. la derivación III , del brazo izquierdo a la pierna izquierda.

Los electrodos periféricos forman los ángulos de lo que se conoce como el triángulo de 16  Einthoven. A partir de estos tres puntos se obtiene el punto imaginario V (el baricentro del triángulo, denominado el terminal central de Wilson ), localizado en el centro del pecho, por encima del corazón. Estas tres derivaciones periféricas son bipolares, es decir, tienen un polo positivo y un polo negativo .17 Las otras nueve derivaciones miden la diferencia de potencial entre el punto imaginario V y cada uno de los electrodos; todas ellas son unipolares , porque aunque tienen dos polos, el polo negativo V es un polo compuesto por las señales procedentes de diferentes electrodos.18 Así tenemos las derivaciones periféricas aumentadas (aVR, aVL y aVF) y las seis derivaciones precordiales (V 1-6).

Las derivaciones unipolares de los miembros aVR, aVL y aVF (aVR por augmented  vector right , por ejemplo, en referencia al electrodo del brazo derecho), se obtienen a partir de los mismos electrodos que las derivaciones I, II y III. Sin embargo, "ven" el corazón desde ángulos diferentes, porque el polo negativo de estas derivaciones es una modificación del punto terminal central de Wilson. Esto anula el polo negativo, y permite al polo positivo ser el "electrodo explorador" o derivación unipolar . Esto es posible porque, según la ley de Kirchhoff : I + (-II) + III = 0. Esta ecuación también se escribe como I + III = II. No se escribe I - II + III = 0 porque Einthoven invirtió la polaridad de la derivación II en el triángulo de Einthoven, probablemente porque prefería ver el pico QRS hacia arriba. La definición del terminal central de Wilson preparó el camino para el desarrollo de todas las derivaciones unipolares. 

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

La derivación aVR (augmented vector right ) tiene el electrodo positivo ( blanco) en el brazo derecho. El electrodo negativo es una combinación del electrodo del brazo izquierdo (negro) y el electrodo de la pierna izquierda (rojo), lo que "aumenta" la fuerza de la señal del electrodo positivo del brazo derecho. La derivación aVL (augmented vector left ) tiente el electrodo positivo ( negro) en el brazo izquierdo. El electrodo negativo es una combinación del electrodo del brazo derecho (blanco) y la pierna izquierda (rojo), lo que "aumenta" la fuerza de la señal del electrodo positivo del brazo izquierdo. La derivación aVF (augmented vector foot ) tiene el electrodo positivo ( rojo) en la pierna izquierda. El electrodo negativo es una combinación del electrodo del brazo derecho (blanco) y el brazo izquierdo (negro) lo que "aumenta" la señal del electrodo positivo en la pierna izquierda.

Las derivaciones periféricas aumentadas aVR, aVL, y aVF se amplifican de este modo porque, cuando el electrodo negativo es el terminal central de Wilson, la señal es demasiado pequeña para ser útil. Bailey desplazó los tres lados del triángulo de Einthoven (formados por las derivaciones I, II y III), haciéndolas pasar por el terminal central de Wilson, obteniendo el sistema triaxial de Bailey. La combinación de las derivaciones bipolares (I, II y III) con las derivaciones aumentadas constituye el sistema de referencia hexaxial de Bailey , que se usa para calcular el eje eléctrico del corazón en el plano frontal.

Los electrodos para las derivaciones precordiales (V1, V2, V3, V4, V5, y V6) están colocados directamente sobre el pecho. Debido a su proximidad con el corazón, no es necesario aumentarlas. El electrodo negativo en este caso es el terminal central de Wilson, y por ello estas derivaciones se consideran unipolares (el terminal central de Wilson es la media de las tres derivaciones periféricas; se aproxima al potencial promedio de la superficie corporal). Las derivaciones precordiales ven la actividad eléctrica del corazón en el denominado  plano horizontal. El eje eléctrico del corazón en el plano horizontal se denomina el eje Z .

Por lo tanto, hay doce derivaciones en total. Cada una de las cuales registra información de partes concretas del corazón: 







Las derivaciones inferiores (III y aVF) detectan la actividad eléctrica desde el punto superior de la región inferior (pared) del corazón. Esta es la cúspide del ventrículo izquierdo. Las derivaciones laterales (I, II, aVL, V 5 y V6) detectan la actividad eléctrica desde el punto superior de la pared lateral del corazón, que es la pared lateral del ventrículo izquierdo. Las derivaciones anteriores, V 1 a V6 representan la pared anterior del corazón o la pared frontal del ventrículo izquierdo. aVR raramente se utiliza para la información diagnóstica, pero indica si los electrodos se han colocado correctamente en el paciente.

La comprensión de las direcciones o vectores normales y anormales de la despolarización y repolarización comporta una importante información diagnóstica. El ventrículo derecho posee muy poca masa muscular, por lo que solamente imprime una pequeña marca en el ECG haciendo más difícil diagnosticar los cambios en éste que los producidos en el ventrículo izquierdo. Los electrodos miden la actividad eléctrica media generada por la suma total de la capacidad cardiaca en un momento concreto. Por ejemplo, durante la sístole auricular normal, la suma de la actividad eléctrica produce un vector eléctrico que se dirige del nódulo SA (sinusal ) hacia el nódulo AV ( auriculoventricular ) y se extiende desde el atrio derecho al izquierdo ( puesto que el nódulo SA reside en el atrio derecho). Esto se convierte en la onda P en el ECG, la cual es recta en I, II, III, AVL y aVF (ya que la actividad eléctrica general se dirige hacia esas derivaciones), e invertida en aVR (dado que se aleja de esa derivación)

[editar] El ECG normal

Dibujo de un ECG con etiquetas de ondas e intervalos. P=onda P, PR=segmento PR, QRS=complejo QRS, QT= intervalo QT, ST=segmento ST, T=onda T.

El trazado típico de un electrocardiograma registrando un latido cardíaco normal consiste en una onda P, un complejo QRS y una onda T. La pequeña onda U normalmente es invisible. Estos son eventos eléctricos que no deben ser confundidos con los eventos mecánicos correspondientes, es decir, la contracción y relajación de las cámaras del corazón. Así, la sístole mecánica o contracción ventricular comienza justo después del inicio del complejo QRS y culmina justo antes de terminar la onda T. La diástole, que es la relajación y rellenado ventricular, comienza después que culmina la sístole correspondiendo con la contracción de las aurículas, justo después de iniciarse la onda P.

[editar] El eje eléctrico El eje eléctrico es la dirección general del impulso eléctrico a través del corazón. Normalmente se dirige en forma de vector hacia la parte inferior izquierda, aunque se puede desviar a la parte superior izquierda en gente anciana, embarazada u obesa. Una desviación extrema es anormal e indica un bloqueo de rama, hipertrofia ventricular o (si es hacia la derecha) embolia pulmonar. También puede diagnosticar una dextrocardia o una inversión de dirección en la orientación del corazón, pero esta variedad es muy rara y a menudo ya ha sido diagnosticada por alguna prueba más específica, como una radiografía del tórax.

[editar] Onda P La onda P es la señal eléctrica que corresponde a la despolarización auricular. Resulta de la superposición de la despolarización de la aurícula derecha (Parte inicial de la onda P) y de la izquierda (Final de la onda P). La repolarización de la onda P (Llamada Onda T auricular) queda eclipsada por la despolarización ventricular (Complejo QRS). Para que la onda P sea sinusal (Que provenga del Nodo Sinusal) debe reunir ciertas características: 1. No debe superar los 0,25 mV (mili Voltios). Si lo supera, estamos en presencia de un Agrandamiento Auricular Derecho. 2. Su duración no debe superar los 0,11 segundos en el adulto y 0,07-0,09 segundos en los niños. Si esta aumentado, posee un Agrandamiento Auricular Izquierdo y derecho . 3. Tiene que ser redondeada, de rampas suaves, simétricas, de cúspide roma y de forma ovalada. 4. Tiene que preceder al complejo ventricular.

[editar] Complejo QRS El complejo QRS corresponde a la corriente eléctrica que causa la contracción de los ventrículos derecho e izquierdo (despolarización ventricular), la cual es mucho más potente que la de las aurículas y compete a más masa muscular, produciendo de este modo una mayor deflexión en el electrocardiograma. La onda Q, cuando está presente, representa la pequeña corriente horizontal (de izquierda a derecha) del potencial de acción viajando a través del septum interventricular. Las ondas Q que son demasiado anchas y profundas no tienen un origen septal, sino que indican un infarto de miocardio.

Las ondas R y S indican contracción del miocardio. Las anormalidades en el complejo QRS pueden indicar bloqueo de rama (cuando es ancha), taquicardia de origen ventricular, hipertrofia ventricular u otras anormalidades ventriculares. Los complejos son a menudo pequeños en las pericarditis. La duración normal es de 60 a 100 milisegundos Cuando aparece completo, el complejo QRS consta de tres vectores, nombrados usando la nomenclatura descrita por Willem Einthoven: Onda Q. Es la primera onda del complejo y tiene valores negativos (desciende en la gráfica del ECG). Onda R. Le sigue a la onda Q, es positiva y en la imagen clásica del ECG, es la de mayor tamaño. Onda S. Es cualquier onda negativa que le sigue a la onda R

[editar] Onda T La onda T representa la repolarización de los ventrículos. Durante la formación del complejo QRS, generalmente también ocurre la repolarización auricular que no se registra en el ECG normal, ya que es tapado por el complejo QRS. Eléctricamente, las células del músculo cardíaco son como muelles cargados; un pequeño impulso las dispara, despolarizan y se contraen. La recarga del muelle es la repolarización (también llamada potencial de acción). En la mayoría de las derivaciones, la onda T es positiva. Las ondas T negativas pueden ser síntomas de enfermedad, aunque una onda T invertida es normal en aVR y a veces en V1 ( V2-3 en personas de etnia negra). El segmento ST conecta con el complejo QRS y la onda T. Puede estar reducido en la isquemia y elevado en el infarto de miocardio

[editar] Medidas del ECG [editar] Intervalo QT El intervalo QT corresponde a la despolarización y repolarización ventricular, se mide desde el principio del complejo QRS hasta el final de la onda T. Éste intervalo QT y el QT corregido son importantes en la diagnosis del síndrome de QT largo y síndrome de QT corto. Su duración varía según la frecuencia cardíaca y se han desarrollado varios factores de corrección para este intervalo. El más frecuentemente utilizado es el formulado por Bazett y publicado en 1920. La fórmula de Bazett es:

donde QTc es el intervalo QT corregido para la frecuencia cardíaca y RR es el intervalo desde el comienzo de un complejo QRS hasta el siguiente, medido en segundos. Sin embargo, esta fórmula tiende a ser inexacta; sobre-corrige en frecuencias cardíacas altas e infra-corrige en las bajas. Un método mucho más exacto fue desarrollado por Rautaharju, que creó la fórmula: .

[editar] Frecuencia cardíaca La frecuencia cardíaca puede ser derivada de un trazado del electrocardiograma con varias ecuaciones. Una de ellas sigue la regla de los 300, la cual funciona si el ritmo es regular: dividiendo 300 entre el número de cuadros grandes (cinco cuadros pequeños en cada cuadro grande) entre un R y la siguiente. Por ejemplo, en la gráfica abajo, la distancia en cuadros grandes entre un R y el siguiente es aproximadamente de 2,5: dividiendo 300 entre 2,5 produce una frecuencia cardíaca de 120 latidos por minuto.

[editar] Usos El ECG tiene una amplia gama de usos : 

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Determinar si el corazón funciona normalmente o sufre de anomalías (p. ej.: latidos extra o saltos  – arritmia cardiaca). Indicar bloqueos coronarios arteriales (durante o después de un ataque cardíaco). Se puede utilizar para detectar alteraciones electrolíticas de potasio, sodio, calcio, magnesio u otros. Permitir la detección de anormalidades conductivas (bloqueo auriculoventricular, bloqueo de rama). Mostrar la condición física de un paciente durante un test de esfuerzo. Suministrar información sobre las condiciones físicas del corazón (p. ej.: hipertrofia ventricular izquierda)

al mirar las la grafica observamos que la frecuencia cardiaca varia en un minusculo tamaño

Silla eléctrica

Para otros usos de este término, véase Silla (desambiguación).

La primera silla eléctrica, usada en la ejecución de William Kemmler en 1890. La silla eléctrica fue una máquina utilizada para la aplicación de la pena capital. Se utilizó principalmente en Estados Unidos desde el 6 de agosto de 1890 cuando se realizó la primera ejecución con este método. Desde los años 70 ha dejado de ser el método primario de ejecución en ese país si bien algunos estados prevén su utilización como opción sujeta a la elección del reo. El 8 de febrero de 2008 fue prohibido su uso en el Estado de Nebraska.

Contenido [ocultar]      

1 Historia 2 Método 3 Declive 4 Véase también 5 Referencias 6 Enlaces externos

[editar] Historia

Historia de la silla eléctrica en los Estados Unidos: en amarillo, los estados que la utilizan como método secundario, en verde, los que la han usado en épocas previas, pero ya no se usa y en azul, los que nunca la han usado. Inventada por Harold P. Brown, un empleado de Thomas Edison, contratado para investigar el tema de la electrocución para el desarrollo de la silla eléctrica. Ya que Brown trabajó para Edison, y Edison promovió el trabajo de Brown, el invento de la silla eléctrica a menudo se adjudica, erróneamente, al propio Edison. El diseño de Brown estaba basado en la corriente alterna (CA), la cual aparecía como la alternativa a la corriente continua (CC) desarrollada por Edison pero menos eficiente en lo que se refiere al transporte. Lo anterior se desarrolló en el contexto de la guerra de las corrientes, como un intento por parte de Edison para desprestigiar a la corriente alterna (CA) de Nikola Tesla. En 1886 el estado de Nueva York estableció un comité para determinar un nuevo sistema de ejecución que fuera más humano y que remplazase a la horca que era el método usado hasta entonces. Ni Edison ni Westinghouse quisieron que se eligieran sus sistemas eléctricos, porque temían que los consumidores no querrían tener en su casa el mismo tipo de corriente eléctrica que servía para matar seres humanos. Para demostrar que la corriente alterna era más útil para las ejecuciones, Brown mató varios animales, incluyendo a un elefante de circo llamado "Topsy", durante las pruebas que hizo de sus prototipos. Asimismo ejecutó varios animales frente a la prensa como una forma de asegurar que la corriente alterna estaba asociada con la electrocución. Entonces se creó el vocablo "electrocución". La mayoría de sus experimentos se llevaron a cabo en el laboratorio de Edison en 1888. Aparentemente los experimentos dieron sus frutos y la silla eléctrica de corriente alterna se adoptó por el comité en 1889.1 El primer ejecutado con la silla eléctrica fue William Kemmler; la ejecución se llevó a cabo en la Prisión Auburn en Nueva York el 6 de agosto de 1890. La primera mujer ejecutada fue Martha M. Place, en la prisión de Sing Sing el 20 de marzo de 1899. Ohio adoptó la silla eléctrica en 1897, Massachusetts en 1900, Nueva Jersey en 1906 y Virginia en 1908. En poco tiempo se convirtió en el método más generalizado de ejecución en los Estados Unidos, y lo fue hasta mediados de los años 1950 cediendo ante la popularidad de la cámara de gas que comenzó a funcionar en los años 1950. Una marca se fijó en una noche de julio de 1929 cuando siete personas fueron ejecutadas una después de otra en la penitenciaria estatal de Kentucky en Eddyville, en la mayor electrocución masiva en la historia del país. Ejecutados mediante electrocución fueron Sacco y Vanzetti, Julius Rosenberg, Ethel Rosenberg, Ted Bundy,Willie Francis y Leon Czolgosz.

Funcionarios de la prisión de Sing Sing (EEUU) preparan a un recluso para su ejecución en la silla eléctrica, hacia 1900. La silla eléctrica ha dejado de utilizarse cuando los legisladores buscaron otros métodos de ejecución más económicos y prácticos, a favor de la inyección letal. Varios estados aún permiten al condenado escoger entre la electrocución y la inyección letal, sin embargo muy raramente se escoge electrocución. Se usó la silla eléctrica el 12 de septiembre del 2007 a las 6:25 GMT cuando Daryl Holton de 45 años fue electrocutado en Tennessee al preferir este método de ejecución que a la inyección letal, siendo ésta la primera electrocución en el estado en 47 años .2 La última vez que se ha utilizado la silla eléctrica como método de ejecución en el mundo, a fecha actual, ha sido con la ejecución de Paul Warner Powell en Virginia, el 18 de marzo de 2010, a las 21:09 hora local. Eligió la electrocución frente a la inyección letal como método de ejecución.

[editar] Método El prisionero condenado era atado a la silla, con un electrodo en la cabeza y otro en la pierna. Como mínimo se aplicaban dos choques eléctricos durante varios minutos dependiendo de la persona. El voltaje inicial de más o menos 2 kV servía para romper la resistencia inicial de la piel y causar inconsciencia (o, al menos, eso se pretendía). El voltaje se bajaba para reducir la cantidad de corriente que fluía y para evitar que el prisionero se quemase. Se usaba un flujo de corriente de 8 A. El cuerpo del condenado alcanzaba temperaturas de 59 °C y el flujo de la corriente eléctrica causaba daños graves a los órganos internos. En principio, la inconsciencia debe producirse en una fracción de segundo. Sin embargo, hay informes de víctimas cuyas cabezas ardieron. En otros casos el transformador se quemó, lo que implica el dejar al reo gritando de dolor en el suelo del cuarto de ejecución mientras se arreglaba la silla. En 1946, la silla eléctrica no mató a Willie Francis, quien gritaba "¡Paren! ¡Déjenme respirar!" mientras era ejecutado. El motivo fue que la silla había sido mal instalada por un ayudante ebrio. El caso fue llevado a la Corte Suprema de Justicia de los Estados Unidos , (Francis v. Resweber ), 329 U.S. 459 (1947). Los abogados del condenado argumentaban que Francis fue ejecutado tal como lo ordenaba la sentencia judicial; sin embargo no murió pero igual se

cumplió la sentencia. El argumento fue rechazado y Francis volvió a la silla eléctrica al año siguiente. En todo caso, aún cuando la ejecución se lleva a cabo correctamente, siempre se quema algo de piel y es desagradable para los guardias el tener que separar la piel quemada de los cinturones de la silla. El reo pierde el control de sus músculos después del primer choque eléctrico y puede llegar a defecar u orinar. Esto llevó a un refinamiento en las sillas más modernas.

[editar] Declive Después de que Texas adoptase la inyección letal como método de ejecución en 1982, el uso de la silla eléctrica se redujo rápidamente. Así, en 2008, los únicos lugares en el mundo que aún utilizan la silla eléctrica como una opción de ejecución son los estados estadounidenses de Alabama, Florida, Carolina del Sur, Tennessee y Virginia. La silla eléctrica estuvo en el centro de la crítica debido a varias situaciones en las cuales las víctimas no murieron instantáneamente y tuvieron que ser sometidas a múltiples choques eléctricos, llevando a un llamamiento para poner fin a esta práctica debido a que muchas personas la veían como un castigo cruel e innecesario. Tratando de manejar esas inquietudes, el protocolo de electrocución de Nebraska estipulaba que se debía someter al condenado a una descarga de 2.450 V durante 15 s; tras esto y una espera de 15 min, un médico verificaba si aún había señales de vida. Anteriormente, se administraba una descarga inicial de 2.450 V durante 8 s, seguida de una pausa de 1 s luego del cual se administraba una descarga de 480 V durante 22 s. Después de una pausa de veinte segundos, el ciclo se repetía tres veces más. Nebraska mantenía hasta el 8 febrero de 2008 la electrocución como su único método de ejecución. Ese día queda abolida la ejecución por silla eléctrica en ese Estado al ser declarada anticonstitucional por su Tribunal Supremo .3

Galvanoplastia

Galvanoplastia de un metal con cobre en un baño de sulfato de cobre. La galvanoplastia o electroplateado es el proceso basado en el traslado de iones metálicos desde un ánodo a un cátodo en un medio líquido, compuesto fundamentalmente por sales metálicas y ligeramente acidulado. Desde el punto de vista de la física, es la electrodeposición de un metal sobre una superficie para mejorar sus características. Con ello se consigue proporcionar dureza, duración, o ambas. Otra de las importantes aplicaciones de la galvanoplastia es la de reproducir por medios electroquímicos objetos de muy finos detalles y en muy diversos metales.

[editar] Proceso Electroquímico El proceso puede resumirse como el traslado en forma de iones metálicos desde un ánodo (carga positiva) a un cátodo (carga negativa) a través de un medio líquido (electrolito), compuesto fundamentalmente por sales, como resultado de aplicar una corriente eléctrica en un dispositivo o reactor que constituye un circuito eléctrico.

Soldadura Contenido [ocultar] 

1 Historia

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2 Procesos de soldadura 2.1 Soldadura por arco o 2.2 Soldeo blando y fuerte o 2.2.1 Fuentes de energía 2.2.2 Procesos 2.3 Distorsión y agrietamiento o 2.4 Soldabilidad o 2.4.1 Aceros 2.4.2 Aluminio 3 Condiciones inusuales 4 Seguridad 5 Costos y tendencias 6 Especificaciones de soldadura 7 Véase también 8 Referencias 9 Notas 10 Enlaces externos  

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[editar] Historia

El Pilar de hierro de Delhi.

La historia de la unión de metales se remonta a varios milenios, con los primeros ejemplos de soldadura desde la edad de bronce y la edad de hierro en Europa y el Oriente Medio. La soldadura fue usada en la construcción del Pilar de hierro de Delhi, en la India, erigido cerca del año 310 y pesando 5.4 toneladas métricas .1 La Edad Media trajo avances en la soldadura de fragua, con la que los herreros repetidamente golpeaban y calentaban el metal hasta que ocurría la unión. En 1540, Vannoccio Biringuccio publicó a De la pirotechnia, que incluye descripciones de la operación de forjado. Los artesanos del Renacimiento eran habilidosos en el proceso, y la industria cont década .2 La soldadura por resistencia también fue desarrollada durante las décadas finales del siglo XIX, con las primeras patentes yendo a Elihu Thomson en 1885, quien produjo

posteriores avances durante los siguientes 15 años. La soldadura de termita fue inventada en 1893, y alrededor de ese tiempo, se estableció otro proceso, la soldadura a gas. El acetileno fue descubierto en 1836 por Edmund Davy, pero su uso en la soldadura no fue práctico hasta cerca de 1900, cuando fue desarrollado un soplete conveniente.3 Al principio, la soldadura de gas fue uno de los más populares métodos de soldadura debido a su portabilidad y preferencias para las aplicaciones industriales. En gran parte fue sustituida por la soldadura de arco, en la medida que continuaron siendo desarrolladas las cubiertas de metal para el electrodo (conocidas como fundente), que estabilizan el arco y blindaban el material base de las impurezas .4 La Primera Guerra Mundial causó un repunte importante en el uso de los procesos de soldadura, con las diferentes fuerzas militares procurando determinar cuáles de los varios procesos nuevos de soldadura serían los mejores. Los británicos usaron primariamente la soldadura por arco, incluso construyendo una nave, el Fulagar, con un casco enteramente soldado. Los Durante los años 1920, importantes avances fueron hechos en la tecnología de la soldadura, incluyendo la introducción de la soldadura automática en 1920, en la que el alambre delr]] debutó varias décadas más tarde, y ha demostrado ser especialmente útil en la soldadura automatizada de alta velocidad,. Sin embargo, ambos procesos continúan siendo altamente costosos debido al alto costo del equipo necesario, y esto ha limitado sus aplicaciones.5

[editar] Procesos de soldadura [editar] Soldadura por arco  Artículo principal: Soldadura por arco

para crear y mantener un arco eléctrico entre un electrodo y el material base para derretir los metales en el punto de la soldadura. Pueden usar tanto corriente continua (DC) como alterna (AC), y electrodos consumibles o no consumibles. A veces, la región de la soldadura es protegida por un cierto tipo de gas inerte o semi inerte, conocido como gas de protección, y el material de relleno a veces es usado también.

[editar] Soldeo blando y fuerte El soldeo blando y fuerte es un proceso en el cuál no se produce la fusión de los metales base, sino únicamente del metal de aportación. Siendo el primer proceso de soldeo utilizado por el hombre, ya en la antigua Sumeria.   

El soldeo blando se da a temperaturas inferiores a 450 ºC. El soldeo fuerte se da a temperaturas superiores a 450 ºC. Y el soldeo fuerte a altas temperaturas se da a temperaturas superiores a 900 ºC.

 [ editar   ] Fuentes de energía

Para proveer la energía eléctrica necesaria para los procesos de la soldadura de arco, pueden ser usadas un número diferentes de fuentes de alimentación. La clasificación

más común son las fuentes de alimentación de corriente constante y las fuentes de alimentación de voltaje constante. En la soldadura de arco, la longitud del arco está directamente relacionada con el voltaje, y la cantidad de entrada de calor está relacionada con la corriente. Las fuentes de alimentación de corriente constante son usadas con más frecuencia para los procesos manuales de soldadura tales como la soldadura de arco de gas tungsteno y soldadura de arco metálico blindado, porque ellas mantienen una corriente constante incluso mientras el voltaje varía. Esto es importante en la soldadura manual, ya que puede ser difícil sostener el electrodo perfectamente estable, y como resultado, la longitud del arco y el voltaje tla soldadura de arco metálico con gas, soldadura por arco de núcleo fundente, y la soldadura de arco sumergido. En estos procesos, la longitud del arco es mantenida constante, puesto que cualquier fluctuación en la distancia entre material base es rápidamente rectificado por un cambio grande en la corriente. Por ejemplo, si el alambre y el material base se acercan demasiado, la corriente aumentará rápidamente, lo que a su vez causa que aumente el calor y la extremidad del alambre se funda, volviéndolo a su distancia de separación original.6 El tipo de corriente usado en la soldadura de arco también juega un papel importante. Los electrodos de proceso consumibles como los de la soldadura de arco de metal blindado y la soldadura de arco metálico con gas generalmente usan corriente directa, pero el electrodo puede ser cargado positiva o negativamente. En la soldadura, el ánodo cargado positivamente tendrá una concentración mayor de calor, y como resultado, cambiar la polaridad del electrodo tiene un impacto en las propiedades de la soldadura. Si el electrodo es cargado negativamente, el metal base estará más caliente, incrementando la penetración y la velocidad de la soldadura. Alternativamente, un electrodo positivamente cargado resulta en soldaduras más superficiales .7 Los procesos de electrodo no consumibles, tales como la soldadura de arco de gas tungsteno, pueden usar cualquier tipo de corriente directa, así como también corriente alterna. Sin embargo, con la corriente directa, debido a que el electrodo solo crea el arco y no proporciona el material de relleno, un electrodo positivamente cargado causa soldaduras superficiales, mientras que un electrodo negativamente cargado hace soldaduras más profundas.8 La corriente alterna se mueve rápidamente entre estos dos, dando por resultado las soldaduras de mediana penetración. Una desventaja de la CA, el hecho de que el arco debe ser reencendido después de cada paso por cero, se ha tratado con la invención de unidades de energía especiales que producen un patrón cuadrado de onda en vez del patrón normal de la onda de seno, haciendo posibles pasos a cero rápidos y minimizando los efectos del problema.9  [ editar   ] Procesos

Soldadura de arco de metal blindado.

Uno de los tipos más comunes ds la soldadura manual con electrodo revestido (SMAW, Shielded Metal Arc Welding), que también es conocida como soldadura manual de arco metálico (MMA) o soldadura de electrodo. La corriente eléctrica se usa para crear un arco entre el material base y la varilla de electrodo consumible, que es de acero y está cubierto con un fundente que protege el área de la soldadura contra la oxidación y la contaminación por medio de la producción del gas CO2 durante el proceso de la soldadura. El núcleo en sí mismo del electrodo actúa como material de relleno, haciendo innecesario un material de relleno adicional. El proceso es versátil y puede realizarse con un equipo relativamente barato, haciéndolo adecuado para trabajos de taller y trabajo de campo .10 Un operador puede hacerse razonablemente competente con una modesta cantidad de entrenamiento y puede alcanzar la maestría con experiencia. Los tiempos de soldadura son algo lentos, puesto que los electrodos consumibles deben ser sustituidos con frecuencia y porque la escoria, el residuo del fundente, debe ser retirada después de soldar .11 Además, el proceso es generalmente limitado a materiales de soldadura ferrosos, aunque electrodos especializados han hecho posible la soldadura del hierro fundido, níquel, aluminio, cobre, acero inoxidable y de otros metales. La soldadura de arco metálico con gas (GMAW), también conocida como soldadura de metal y gas inerte o por su sigla en inglés MIG (Metal inert gas) , es un proceso semiautomático o automático que usa una alimentación continua de alambre como electrodo y una mezcla de gas inerte o semi-inerte para proteger la soldadura contra la contaminación. Como con la SMAW, la habilidad razonable del operador puede ser alcanzada con entrenamiento modesto. Puesto que el electrodo es continuo, las velocidades de soldado son mayores para la GMAW que para la SMAW. También, el tamaño más pequeño del arco, comparado a los procesos de soldadura de arco metálico protegido, hace más fácil hacer las soldaduras fuera de posición (ej, empalmes en lo alto, como sería soldando por debajo de una estructura). El equipo requerido lejo y costoso quenos portable y versátil, y debido al uso de un gas de blindaje separado, no es particularmente adecuado para el trabajo al aire libre. Sin embargo, debido a la velocidad media más alta en la que las soldaduras pueden ser terminadas, la GMAW es adecuada para la soldadura de producción. El proceso puede ser aplicado a una amplia variedad de metales, tanto ferrosos como no ferrosos .12 Un proceso relacionado, la soldadura de arco de núcleo fundente (FCAW), usa un equipo similar pero utiliza un alambre que consiste en un electrodo de acero rodeando un material de relleno en polvo. Este alambrEspecialmente útil para soldar materiales finos, este método es caracterizado por un arco estable y una soldadura de alta calidad, pero requiere una significativa habilidad del operador y solamente puede ser lograda en velocidades relativamente bajas. La GTAW pueden ser usada en casi todos los metales soldables, aunque es aplicada más a menudo a metales de acero inoxidable y livianos. Con frecuencia es usada cuando son extremadamente importantes las soldaduras de calidad, por ejemplo en bicicletas, aviones y aplicaciones navales.13 Un proceso relacionado, la soldadura de arco de plasma, también usa un electrodo de tungsteno pero utiliza un gas de plasma para hacer

el arco. El arco es más concentrado que el arco de la GTAW, haciendo el control transversal más crítico y así generalmente restringiendo la técnica a un proceso mecanizado. Debido a su corriente estable, el método puede ser usado en una gama más amplia de materiales gruesos que el proceso GTAW, y además, es mucho más rápido. Puede ser aplicado a los mismos materiales que la GTAW excepto al magnesio, y la soldadura automatizada del acero inoxidable es una aplicación importante del proceso. Una variación del proceso es el corte por plasma, un eficiente proceso de corte de acero.14 La soldadura de arco sumergido (SAW) es un método de soldadura de alta productividad en el cual el arco se pulsa bajo una capa de cubierta de flujo. Esto aumenta la calidad del arco, puesto que los contaminantes en la atmósfera son bloqueados por el flujo. La escoria que forma la soldadura generalmente sale por sí  misma, y combinada con el uso de una alimentación de alambre continua, la velocidad de deposición de la soldadura es alta. Las condiciones de trabajo están muy mejoradas sobre otros procesos de soldadura de arco, puesto que el flujo oculta el arco y casi no se produce ningún humo. El proceso es usado comúnmente en la industria, especialmente para productos grandes y en la fabricación de los recipientes de presión soldados.tric, p 6.1-5 – 6.1-615 Para calcular el calor para los procedimientos de soldadura de arco, puede ser usada la siguiente fórmula:

en donde    

Q = entrada de calor (kJ/mm), V = voltaje (V), I = corriente (A), y S = velocidad de la soldadura (mm/min)

El rendimiento depende del proceso de soldadura usado, con la soldadura de arco de metal revestido teniendo un valor de 0,75, la soldadura por arco metálico con gas y la soldadura de arco sumergido, 0,9, y la soldadura de arco de gas tungsteno, 0,8 .16

[editar] Distorsión y agrietamiento Los métodos de soldadura que implican derretir el metal en el sitio del empalme son necesariamente propensos a la contracción a medida que el metal calentado se enfría. A su vez, la contracción puede introducir tensiones residuales y tanto distorsión longitudinal como rotatoria. La distorsión puede plantear un problema importante, puesto que el producto final no tiene la forma deseada. Para aliviar la distorsión rotatoria, las piezas de trabajo pueden ser compensadas, de modo que la soldadura dé lugar a una pieza correctamente formada.17 Otros métodos de limitar la distorsión, como afianzar en el lugar las piezas de trabajo con abrazaderas, causa la acumulación de la tensión residual en la zona afectada térmicamente del material base. Estas tensiones pueden reducir la fuerza del material base, y pueden conducir a la falla catastrófica por agrietamiento frío, como en el caso de varias de las naves Liberty. El agrietamiento en frío está limitado a los aceros, y está asociado a la formación del martensita mientras

que la soldadura se enfría. El agrietamiento ocurre en la zona afectada térmicamente del material base. Para reducir la cantidad de distorsión y estrés residual, la cantidad de entrada de calor debe ser limitada, y la secuencia de soldadura usada no debe ser de un extremo directamente al otro, sino algo en segmentos. El otro tipo de agrietamiento, el agrietamiento en caliente o agrietamiento de solidificación, puede ocurrir en todos los metales, y sucede en la zona de fusión de la soldadura. Para disminuir la probabilidad de este tipo de agrietamiento, debe ser evitado el exceso de material restringido, y debe ser usado un material de relleno apropiado .18

[editar] Soldabilidad La calidad de una soldadura también depende de la combinación de los materiales usados para el material base y el material de relleno. No todos los metales son adecuados para la soldadura, y no todos los metales de relleno trabajan bien con materiales base aceptables.  [ editar   ] Aceros

La soldabilidad de aceros es inversamente proporcional a una propiedad conocida como la templabilidad del acero, que mide la probabilidad de formar la martensita durante el tratamiento de soldadura o calor. La templabildad del acero depende de su composición química, con mayores cantidades de carbono y de otros elementos de aleación resultando en mayor templabildad y por lo tanto una soldabilidad menor. Para poder  juzgar las aleaciones compuestas de muchos materiales distintos, se usa una medida conocida como el contenido equivalente de carbono para comparar las soldabilidades relativas de diferentes aleaciones comparando sus propiedades a un acero al carbono simple. El efecto sobre la soldabilidad de elementos como el cromo y el vanadio, mientras que no es tan grande como la del carbono, es por ejemplo más significativa que la del cobre y el níquel. A medida que se eleva el contenido equivalente de carbono, la soldabilidad de la aleación decrece .19 La desventaja de usar simple carbono y los aceros de baja aleación es su menor resistencia - hay una compensación entre la resistencia del material y la soldabilidad. Los aceros de alta resistencia y baja aleación fueron desarrollados especialmente para los usos en la soldadura durante los años 1970, y estos materiales, generalmente fáciles de soldar tienen buena resistencia, haciéndolos ideales para muchas aplicaciones de soldadura .20 Debido a su alto contenido de cromo, los aceros inoxidables tienden a comportarse de una manera diferente a otros aceros con respecto a la soldabilidad. Los grados austeníticos de los aceros inoxidables tienden a ser más soldables, pero son especialmente susceptibles a la distorsión debido a su alto coeficiente de expansión térmica. Algunas aleaciones de este tipo son propensas a agrietarse y también a tener una reducida resistencia a la corrosión. Si no está controlada la cantidad de ferrita en la soldadura es posible el agrietamiento caliente. Para aliviar el problema, se usa un electrodo que deposita un metal de soldadura que contiene una cantidad pequeña de ferrita. Otros tipos de aceros inoxidables, tales como los aceros inoxidables ferríticos y martensíticos, no son fácilmente soldables, y a menudo deben ser precalentados y soldados con electrodos especiales .21

 [ editar   ] Aluminio

La soldabilidad de las aleaciones de aluminio varía significativamente dependiendo de la composición química de la aleación usada. Las aleaciones de aluminio son susceptibles al agrietamiento caliente, y para combatir el problema los soldadores aumentan la velocidad de la soldadura para reducir el aporte de calor. El precalentamiento reduce el gradiente de temperatura a través de la zona de soldadura y por lo tanto ayuda a reducir el agrietamiento caliente, pero puede reducir las características mecánicas del material base y no debe ser usado cuando el material base está restringido. El diseño del empalme también puede cambiarse, y puede seleccionarse una aleación de relleno más compatible para disminuir la probabilidad del agrietamiento caliente. Las aleaciones de aluminio también deben ser limpiadas antes de la soldadura, con el objeto de quitar todos los óxidos, aceites, y partículas sueltas de la superficie a ser soldada. Esto es especialmente importante debido a la susceptibilidad de una soldadura de aluminio a la porosidad debido al hidrógeno y a la escoria debido al oxígeno.22

[editar] Condiciones inusuales

Soldadura subacuática.

Aunque muchas aplicaciones de la soldadura se llevan a cabo en ambientes controlados como fábricas y talleres de reparaciones, algunos procesos de soldadura se usan con frecuencia en una amplia variedad de condiciones, como al aire abierto, bajo el agua y en vacíos (como en el espacio). En usos al aire libre, tales como la construcción y la reparación en exteriores, la soldadura de arco de metal blindado es el proceso más común. Los procesos que emplean gases inertes para proteger la soldadura no pueden usarse fácilmente en tales situaciones, porque los movimientos atmosféricos impredecibles pueden dar lugar a una soldadura fallida. La soldadura de arco de metal blindado a menudo también es usada en la soldadura subacuática en la construcción y la reparación de naves, plataformas costa afuera, y tuberías, pero también otras son comunes, tales como la soldadura de arco con núcleo de fundente y soldadura de arco de tungsteno y gas. Es también posible soldar en el espacio, fue intentado por primera vez en 1969 por cosmonautas rusos, cuando realizaron experimentos para probar la soldadura de arco de metal blindado, la soldadura de arco de plasma, y la soldadura de haz de electrones en un ambiente despresurizado. Se hicieron pruebas adicionales de estos métodos en las siguientes décadas, y hoy en día los investigadores continúan desarrollando métodos para usar otros procesos de soldadura en el espacio, como la soldadura de rayo láser, soldadura por resistencia, y soldadura por fricción. Los avances

en estas áreas podrían probar ser indispensables para proyectos como la construcción de la Estación Espacial Internacional , que probablemente utilizará profusamente la soldadura para unir en el espacio las partes manufacturadas en la Tierra.23

[editar] Seguridad La soldadura sin las precauciones apropiadas puede ser una práctica peligrosa y dañina para la salud. Sin embargo, con el uso de la nueva tecnología y la protección apropiada, los riesgos de lesión o muerte asociados a la soldadura pueden ser prácticamente eliminados. El riesgo de quemaduras o electrocución es significativo debido a que muchos procedimientos comunes de soldadura implican un arco eléctrico o flama abiertos. Para prevenirlas, las personas que sueldan deben utilizar ropa de protección, como calzado homologado, guantes de cuero gruesos y chaquetas protectoras de mangas largas para evitar la exposición a las chispas, el calor y las posibles llamas. Además, la exposición al brillo del área de la soldadura produce una lesión llamada ojo de arco (queratitis) por efecto de la luz ultravioleta que inflama la córnea y puede quemar las retinas. Las gafas protectoras y los cascos y caretas de soldar con filtros de cristal oscuro se usan para prevenir esta exposición, y en años recientes se han comercializado nuevos modelos de cascos en los que el filtro de cristal es transparente y permite ver el área de trabajo cuando no hay radiación UV, pero se auto oscurece en cuanto esta se produce al iniciarse la soldadura. Para proteger a los espectadores, la ley de seguridad en el trabajo exige que se utilicen mamparas o cortinas translúcidas que rodeen el área de soldadura. Estas cortinas, hechas de una película plástica de cloruro de polivinilo, protegen a los trabajadores cercanos de la exposición a la luz UV del arco eléctrico, pero no deben ser usadas para reemplazar el filtro de 42, 49 – 51 A menudo, los soldadores también se exponen a gases peligrosos y a partículas finas suspendidas en el aire. Los procesos como la soldadura por arco de núcleo fundente y la soldadura por arco metálico blindado producen humo que contiene partículas de varios tipos de óxidos, que en algunos casos pueden producir cuadros médicos como el llamado fiebre del vapor metálico. El tamaño de las partículas en cuestión influye en la toxicidad de los vapores, pues las partículas más pequeñas presentan un peligro mayor. Además, muchos procesos producen vapores y varios gases, comúnmente dióxido de carbono, ozono y metales pesados, que pueden ser peligrosos sin la ventilación y la protección apropiados. Para este tipo de trabajos, se suele llevar mascarilla para partículas de clasificación FFP3, o bien mascarilla para soldadura. Debido al uso de gases comprimidos y llamas, en muchos procesos de soldadura se plantea un riesgo de explosión y fuego. Algunas precauciones comunes incluyen la limitación de la cantidad de oxígeno en el aire y mantener los materiales combustibles lejos del lugar de trabajo .24

[editar] Costos y tendencias Como un proceso industrial, el coste de la soldadura juega un papel crucial en las decisiones de la producción. Muchas variables diferentes afectan el costo total, incluyendo el costo del equipo, el costo de la mano de obra, el costo del material, y el costo de la energía eléctrica. Dependiendo del proceso, el costo del equipo puede variar, desde barato para métodos como la soldadura de arco de metal blindado y la soldadura de oxicombustible, a extremadamente costoso para métodos como la soldadura de rayo láser y la soldadura de haz de electrones. Debido a su alto costo, éstas son solamente