Descarga En Gases

Trabajo Fin de Master Capítulo 3 _____________________________________________________________________________________

CAPITULO 3.DESCARGAS ELÉCTRICAS EN GASES: CONCEPTO, CLASIFICACIÓN Y FÉNOMENOS ASOCIADOS
“En tiempos y lugares totalmente inciertos, los átomos dejaron su camino celeste, y mediante abrazos fortuitos, engendraron todo lo existente” (James Clerk Maxwell)

Este capítulo estádividido en tres apartados. En el primero de ellos, se aborda el concepto de descarga eléctrica en gases, desde un punto de vista amplio y global, valido para todos los tipos de descargas existentes. En el segundo, se ofrece una clasificación de los tipos de descargas eléctricas, detallando los procesos y fenómenos que se dan durante las mismas. Por ultimo, el tercer apartado se centra en lascaracterísticas y procesos fundamentales de las descargas eléctricas disruptivas en gases.

3.1. Concepto de descarga eléctrica en gases
Una descarga eléctrica en un medio gaseoso, es un fenómeno en el que un gas, que normalmente, no conduce la electricidad, empieza a hacerlo debido a la ionización de sus átomos, como consecuencia de la influencia de una fuente energética (de calor, de radiación ode un campo eléctrico, que provoca una diferencia de potencial entre los electrodos entre los que se sitúa el gas). La conducción eléctrica a través de este gas ionizado (en adelante, plasma) no sigue la ley de Ohm, sino que se rige por los procesos físicos elementales que se dan entre las partículas cargadas (electrones, iones, átomos y moléculas excitadas) transportadas en el plasma y producidasy absorbidas en los electrodos. De hecho, para poder realmente comprender las descargas eléctricas en gases, se deben analizar el comportamiento de dichas partículas y los procesos fundamentales que se producen en y entre dos zonas:

(1) (1)

2) (2)

(2)

Figura 8.- Zonas fundamentales de las descargas eléctricas: plasma y región de electrodos

Universidad de Sevilla

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(1) Columna de plasma, formada por la ionización del medio gaseoso. (2) Región de los electrodos, región anódica (próxima al ánodo (+)) y región catódica (próxima al cátodo (-)), esta última, de gran importancia, ya que es donde surgen los electrones, que junto con los iones, son laspartículas fundamentales en los procesos de descarga.

3.2. Clasificación de las descargas eléctricas en gases
En el actual estado de la técnica, las descargas eléctricas en gases se clasifican genéricamente, atendiendo a dos criterios: Fuente de ionización Descargas Eléctricas en Gases No auto-mantenidas/ No espontáneas Auto-mantenidas/ Espontáneas Ruptura del gas

Parciales DisruptivasTabla 1.- Clasificación genérica de las descargas eléctricas en gases

Atendiendo a la fuente de ionización del gas 1) Descargas eléctricas no espontáneas o no auto-mantenidas En este tipo de descargas, la conductividad eléctrica del gas se mantiene mediante fuentes exteriores de ionización (como son fuentes de alta temperatura o fuentes de radiación de diferentes tipos, principalmente de ondacorta, como los rayos X o las radiación ultravioleta o la radiación gamma). Si se calienta un gas, parte de sus moléculas adquieren una energía lo bastante elevada, como para producir la ionización de otras moléculas del gas, al chocar éstas con las primeras. Este tipo de ionización, se conoce como termoionización (ver anexo I). Al mismo tiempo el efecto de una radiación, puede “arrancar” electrones deun átomo o de una molécula neutra, ionizando por tanto, los átomos y moléculas del gas, denominándose a este tipo de ionización fotoionización (ver anexo I). Cuando las fuentes externas presentan muy altas temperaturas o una radiación muy energética, se produce la ionización casi completa del gas, acompañándose la descarga de una corriente extremadamente fuerte. Este tipo de situaciones, se...