SCHOTT solutions n° 2/2013 > Investigación + Desarrollo

Cuando se utiliza como dieléctrico, la vitrocerámica (en primer plano) puede reducir considerablemente el grosor de los condensadores de alta tensión. Esto incrementa a su vez la densidad de almacenamiento, como ilustra esta comparación entre condensadores convencionales (Izda.) e innovadores condensadores con vitrocerámica (Dcha.). Foto: SCHOTT/C. Costard

Vitrocerámicas electrizantes


Investigadores de SCHOTT han perfeccionado unas vitrocerámicas para obtener un prometedor dieléctrico para condensadores de alta tensión. La electrónica de potencia para energías renovables, tecnología médica y aplicaciones láser es sólo uno más de entre sus campos de aplicación.


Thilo Horvatitsch

La electrónica de potencia está adquiriendo una importancia creciente, por ejemplo para convertir y transportar la energía eléctrica desde parques eólicos offshore. En este sentido hay una clara tendencia hacia densidades de potencia cada vez más elevadas mediante la utilización de nuevos materiales semiconductores.
Los condensadores de alta tensión con vitrocerámica resultan idóneos para variadas aplicaciones finales, como parques eólicos offshore o la tomografía computarizada. Foto: Thinkstock
Dado que esto conlleva también un gran incremento de las densidades de corriente, las temperaturas en el interior de los sistemas también aumentan, en ocasiones hasta los 200 °C. En consecuencia, los componentes pasivos contiguos, tales como los condensadores, deben ser capaces de resistir elevadas cargas térmicas. Por esta razón, los materiales dieléctricos disponibles para los condensadores de alta tensión y su comportamiento cuando son sometidos a temperaturas elevadas limitan su potencia. Ante este inconveniente, los desarrolladores de SCHOTT han conseguido hacer utilizable por vez primera la clase de material ”Vitrocerámica” como dieléctrico para condensadores de alta tensión. Esta novedosa vitrocerámica presenta ventajas significativas frente a los dieléctricos cerámicos utilizados hasta ahora. Por ejemplo, el hecho de que estas nuevas vitrocerámicas estén completamente libres de poros las dota de una rigidez dieléctrica extraordinariamente elevada, de aprox. 65 kV/mm.
Foto: Thinkstock
Gracias a esto el material dieléctrico puede ser considerablemente más delgado para una tensión dada. Esto, unido a una permitividad relativa elevada, hace posible que los condensadores alcancen valores de capacidad muy elevados. ”Gracias a estas propiedades únicas en su género, la densidad de almacenamiento de energía puede incrementarse ahora en un factor de hasta 10 en comparación con los materiales para condensador convencionales”, explica el Dr. Martin Letz. Este desarrollador de SCHOTT augura además una aplicabilidad mejorada a temperaturas más altas, de hasta 200 °C, así como diseños de condensador más compactos y ligeros. Según Letz, ”El peso puede rebajarse un 80 % para la misma capacidad y tensión de trabajo”.

Esto aumenta las posibilidades para múltiples campos de aplicación en la electrónica de potencia aparte de las redes eléctricas, p. ej. en la tomografía computarizada y las aplicaciones láser para el procesado de semiconductores y la cirugía ocular. ”Nuestro objetivo es lanzar con éxito este prometedor desarrollo en 2014”, comenta el Dr. Jörn Besinger, de SCHOTT Business Development. SCHOTT está trabajando actualmente en dos vitrocerámicas para condensadores de alta tensión. <
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