Celda electroqumica

Un diagrama de celda electroqumica de configuracin semejante a la pila Daniell. Las dos semipilas estn unidas por un puente salino que permite a los iones moverse entre ambos. Los electrones fluyen por el circuito externo. Una celda electroqumica es un dispositivo capaz de obtener energa elctrica a partir de reacciones qumicas, o bien, de producir reacciones qumicas a travs de la introduccin de energa elctrica. Un ejemplo comn de celda electroqumica es la "pila" estndar de 1,5 voltios. En realidad, una "pila" es una celda galvnica simple, mientras una batera consta de varias celdas conectadas en serie.

Contenido[ocultar]

1 Tipos de celdas electroqumicas 2 Las semiceldas o semireacciones en una celda voltaica o 2.1 Reaccin de equilibrio o 2.2 Potenciales de electrodo y fuerza electromotriz de una pila 3 Tipos de celdas galvnicas o 3.1 Principales tipos o 3.2 Celdas galvnicas primarias o 3.3 Celdas galvnicas secundarias o 3.4 Algunos tipos de celdas galvnicas 4 Celdas electrolticas 5 Vase tambin 6 Referencias

[editar] Tipos de celdas electroqumicasHay dos tipos fundamentales de celdas y en ambas tiene lugar una reaccin redox, y la conversin o transformacin de un tipo de energa en otra:

Cuba electroltica, mostrando los electrodos y la fuente de alimentacin que genera la corriente elctrica.

La celda voltaica transforma una reaccin qumica espontnea en una corriente elctrica, como las pilas y bateras. Tambin reciben los nombres de celda galvnica, pila galvnica o pila voltaica. Son muy empleadas por lo que la mayora de los ejemplos e imgenes de este artculo estn referidos a ellas. La celda electroltica transforma una corriente elctrica en una reaccin qumica de oxidacin-reduccin que no tiene lugar de modo espontneo. En muchas de estas reacciones se descompone una sustancia qumica por lo que dicho proceso recibe el nombre de electrolisis. Tambin reciben los nombres de celda electroltica o cuba electroltica. A diferencia de la celda voltaica, en la clula electroltica, los dos electrodos no necesitan estar separados, por lo que hay un slo recipiente en el que tienen lugar las dos semirreacciones.

[editar] Las semiceldas o semireacciones en una celda voltaica

La pila de Bunsen, inventada por Robert Bunsen. Una celda galvnica o celda voltaica consta de dos semiceldas conectadas elctricamente mediante un conductor metlico, y tambin mediante un puente salino.

Cada semicelda consta de un electrodo y un electrolito. Las dos semiceldas pueden utilizar el mismo electrolito, o pueden utilizar electrolitos diferentes. Las reacciones qumicas 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 hidrgeno gaseoso como reactivo). En una celda voltaica completa, las especies qumicas de una semicelda pierden electrones (oxidacin) hacia su electrodo mientras que las especies de la otra semicelda ganan electrones (reduccin) desde su electrodo. Un puente salino se emplea a menudo para proporcionar un contacto inico entre las dos medias celdas con electrolitos diferentes, para evitar que las soluciones se mezclen y provoquen reacciones colaterales no deseadas.1 Este puente salino puede ser simplemente una tira de papel de filtro empapado en solucin saturada de nitrato de potasio. Otros dispositivos para lograr la separacin de las disoluciones son vasijas porosas y disoluciones gelificadas. Un recipiente poroso se utiliza en la pila de Bunsen (derecha). Tambin se les denomina semirreacciones pues en cada una de ella tiene lugar una parte de la reaccin redox:

La prdida de electrones (oxidacin) tiene lugar en el nodo. La ganancia de electrones (reduccin) en el ctodo.

[editar] Reaccin de equilibrioCada semicelda tiene una tensin caracterstica llamada potencial de semicelda o potencial de reduccin. Las diferentes sustancias que pueden ser escogidas para cada semicelda dan lugar a distintas diferencias de potencial de la celda completa, que es el parmetro que puede ser medido. No se puede medir el potencial de cada semicelda, sino la diferencia entres los potenciales de ambas. Cada reaccin est experimentando una reaccin de equilibrio entre los diferentes estados de oxidacin de los iones; cuando se alcanza el equilibrio, la clula no puede proporcionar ms tensin. En la semicelda que est sufriendo la oxidacin, cuanto ms cerca del equilibrio se encuentra el ion/tomo con el estado de oxidacin ms positivo, tanto ms potencial va a dar esta reaccin. Del mismo modo, en la reaccin de reduccin, cuanto ms lejos del equilibrio se encuentra el ion/tomo con el estado de oxidacin ms negativo, ms alto es el potencial.

[editar] Potenciales de electrodo y fuerza electromotriz de una pilaEl potencial o fuerza electromotriz de una pila se puede predecir a travs de la utilizacin de los potenciales de electrodo, las tensiones de cada semicelda. (Ver tabla de potenciales de electrodo estndar). La diferencia de voltaje entre los potenciales de reduccin de cada electrodo da una prediccin 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, ya que los oxidantes y reductores muy potentes, que se requeriran para producir un mayor potencial, tienden a reaccionar con el agua.

[editar] Tipos de celdas galvnicas[editar] Principales tiposLas celdas o clulas galvnicas se clasifican en dos grandes categoras:

Las clulas primarias transforman la energa qumica en energa elctrica, de manera irreversible (dentro de los lmites de la prctica). Cuando se agota la cantidad inicial de reactivos presentes en la pila, la energa no puede ser fcilmente restaurada o devuelta a la celda electroqumica por medios elctricos.2 Las clulas secundarias pueden ser recargadas, es decir, que pueden revertir sus reacciones qumicas mediante el suministro de energa elctrica a la celda, hasta el restablecimiento de su composicin original.3

[editar] Celdas galvnicas primariasArtculo principal: celda primaria

Batera de plomo-cido, de un automvil. Las celdas galvnicas primarias pueden producir corriente inmediatamente despus de su conexin. Las pilas desechables estn destinadas a ser utilizadas una sla vez y son desechadas posteriormente. Las pilas desechables no pueden ser recargadas de forma fiable, ya que las reacciones qumicas no son fcilmente reversibles y los materiales activos no pueden volver a su forma original. Generalmente, tienen densidades de energa ms altas que las pilas recargables,4 pero las clulas desechables no van bien en aplicaciones de alto drenaje con cargas menores de 75 ohmios (75 ).5

[editar] Celdas galvnicas secundariasArtculo principal: Batera recargable

Batera de plomo-cido, regulada por vlvula de sellado, libre de mantenimiento. Las celdas galvnicas secundarias debe ser cargadas antes de su uso; por lo general son ensambladas con materiales y objetos activos en el estado de baja energa (descarga). Las celdas galvnicas recargables o pilas galvnicas secundarias se pueden regenerar (coloquialmente, recargar) mediante la aplicacin de una corriente elctrica, que invierte la reacciones qumicas 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 batera se llaman, de modo inapropiado, cargadores o recargadores. La forma ms antigua de pila recargable es la batera de plomo-cido.6 Esta celda electroqumica es notable, ya que contiene un lquido cido en un recipiente sellado, lo cual requiere que la celda se mantenga en posicin vertical y la zona de estar bien ventilada para garantizar la seguridad de la dispersin del gas hidrgeno producido por estas clulas durante la sobrecarga. La celda de plomo-cido es tambin muy pesada para la cantidad de energa elctrica que puede suministrar. A pesar de ello, su bajo costo de fabricacin y sus niveles de corriente de gran aumento hacen que su utilizacin sea comn cuando se requiere una gran capacidad (ms de 10Ah) o cuando no importan el peso y la escasa facilidad de manejo.

Batera de plomo-cido con celdas de fieltro de vidrio absorbente, mostrando aparte los dos electrodos y, en medio, el material de vidrio absorbente que evita derrames del cido. Un tipo mejorado de la celda de electrolito lquido es la celda de plomo-cido regulada por vlvula de sellado (VRLA,por sus siglas en ingls), popular en la industria del automvil como un sustituto para la celda hmeda de plomo-cido, porque no necesita mantenimiento. La celda VRLA utiliza cido sulfrico inmovilizado como electrolito, reduciendo la posibilidad de fugas y ampliando la vida til.7 Se ha conseguido inmovilizar el electrolito, generalmente por alguna de estas dos formas:

Celdas de gel que contienen un electrolito semi-slido 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 clulas porttiles recargables son (en orden de densidad de potencia y, por tanto, de coste cada vez mayores): celda de nquel-cadmio (Ni-Cd), celda de nquel 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 mayora de las aplicaciones debido a su mayor capacidad, pero las de NiCd siguen usndose en herramientas elctricas, radios de dos vas, y equipos mdicos.9 Batera de Nquel-Cadmio (Ni-Cd) Batera de Nquel metal hidruro (NiMH) Batera de ion litio (Li-ion)

Usada en cmaras fotogrficas Usada en cmaras de vdeo... y en pequeos dispositivos electrnicos

Usada en telfonos mviles

[editar] Algunos tipos de celdas galvnicas

Celda de concentracin Celda electroltica Pila galvnica Batera de Lasagna Batera de limn

[editar] Celdas electrolticasEl segundo gran tipo de celdas electroqumicas convierte la energa de una corriente elctrica en la energa qumica de los productos de una reaccin que no se da de modo espontneo en las condiciones de trabajo de dicha cuba. El voltaje de dicha corriente ha de ser mayor al que tendra la celda galvnica en la que se produjese el proceso inverso, por lo que tambin se deben conocer los potenciales de reduccin. Ejemplo: Los potenciales de reduccin del cobre(II)/cobre y del zinc(II)/Zinc valen respectivamente +0,34 V y -0,76 V. Una pila o celda galvnica que aprovechara la reaccin espontnea Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu proporcionara 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 reaccin contraria Cu + Zn2+ Cu2+ + Zn por ejemplo para depositar Zn sobre un objeto metlico, habremos de introducir una fuente de alimentacin que genere una corriente elctrica de ms de 1,10 voltios Por tanto, en la clula electroltica existe igualmente una reaccin redox pero ahora est provocada por la energa elctrica de las cargas que atraviesan la cuba. Aunque ahora existe un nico recipiente, tambin existen dos semirreacciones, una en cada electrodo, pues en cada una de ella tiene lugar una parte de la reaccin redox:

La prdida de electrones (oxidacin) tiene lugar en el nodo. La ganancia de electrones (reduccin) se produce en el ctodo.

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

[editar] Vase tambin

Pila alcalina Notacin de celdas Potencial electroqumico Batera de nquel-cadmio Actividad

Energia libera di GibbsDa Wikipedia, l'enciclopedia libera. L'energia libera di Gibbs 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 definita come:[1]

dove

l'entalpia,

la temperatura e

l'entropia.

Indice[nascondi]

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

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

dove:

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

L'equazione precedente si pu riscrivere come:

con H la variazione di entalpia pari a H = Q 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 cos 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 ad un valore minimo (differenziale nullo) per un processo reversibile, cio in condizioni di equilibrio. Questo criterio 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): per questo che la funzione di Gibbs pi 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:

cio il potenziale chimico 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 :

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

Dato per che la derivata parziale rispetto ad N dell'energia libera 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 spontaneit di una reazione. Nel caso a) siamo in presenza di una reazione esotermica disordinante mentre nel caso b) la reazione endotermica ordinante. La variazione di entalpia e la variazione di entropia sono state considerate indipendenti dalla temperatura. Nel punto T0 la reazione in equilibrio (G = 0). In chimica un fenomeno come l'osmosi un esempio di processo spontaneo (G < 0) mentre l'elettrolisi richiede il compimento di un lavoro elettrico perch implica reazioni non spontanee (G > 0). Una reazione che raggiunge l'equilibrio possiede G = 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.

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

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

Chiedere che una reazione chimica spontanea implichi un aumento dell'energia libera di Gibbs 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 G0, relativa agli stati standard dei reagenti e dei prodotti

Si definisce stato standard di una sostanza lo stato di aggregazione pi 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 stati standard assume valore uguale a zero. Qualora non fosse noto il G0 di una reazione, conoscendo il G0 di opportune reazioni possibile calcolare la differenza di energia libera molare standard di formazione combinando, tramite artificio matematico, queste reazioni (legge di Hess). Ci lecito, visto che il G0 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) i 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 ai = pi / pi, per le varie specie aeriformi partecipanti all'equilibrio, con pi = 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 i oppure delle energie libere standard di formazione, Gf, sono per definizione la variazione di energia libera standard di reazione rG. Per cui si pu scrivere l'equazione isoterma di van't Hoff:

Per definizione, in condizioni di equilibrio G = 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), in questo caso uguale alla costante d'equilibrio. Quindi si ricava l'utile relazione:

Per la materia in fase condensata, si devono usare le attivit 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 reversibilit. 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

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 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 gi visto si ha

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

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

che integrando tra p0 e pfinale, diventa

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

dove a l'attivit. 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, cos come le altre variabili termodinamiche, sono correlate alla funzione di partizione canonica:

dove

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

Note [modifica]

Electrodo

Las bateras comunes poseen dos electrodos. Un electrodo es una placa de membrana rugosa de metal, un conductor utilizado para hacer contacto con una parte no metlica de un circuito, por ejemplo un semiconductor, un electrolito, el vaco (en una vlvula termoinica), un gas (en una lmpara de nen), etc. La palabra fue acuada por el cientfico Michael Faraday y procede de las voces griegas elektron, que significa mbar y de la que proviene la palabra electricidad; y hodos, que significa camino.1

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1 nodo y ctodo en celdas electroqumicas o 1.1 Celda primaria o 1.2 Celda secundaria 2 Otros nodos y ctodos 3 Electrodos de soldadura 4 Electrodos de corriente alterna 5 Tipos de electrodos 6 Vase tambin 7 Referencias o 7.1 Bibliografa 8 Enlaces externos

[editar] nodo y ctodo en celdas electroqumicas

Un electrodo en una celda electroqumica. Se refiere a cualquiera de los dos conceptos, sea nodo o ctodo, que tambin fueron acuados por Faraday. El nodo es definido como el electrodo en el cual los electrones salen de la celda y ocurre la oxidacin, y el ctodo es definido como el electrodo en el cual los electrones entran a la celda y ocurre la reduccin. Cada electrodo puede convertirse en nodo o ctodo dependiendo del voltaje que se aplique a la celda. Un electrodo bipolar es un electrodo que funciona como nodo en una celda y como ctodo en otra.

[editar] Celda primariaUna celda primaria es un tipo especial de celda electroqumica en la cual la reaccin no puede ser revertida, y las identidades del nodo y ctodo son, por lo tanto, fijas. El ctodo siempre es el electrodo positivo. La celda puede ser descargada pero no recargada.

[editar] Celda secundariaUna celda secundaria, una batera recargable por ejemplo, es una celda en que la reaccin es reversible. Cuando la celda est siendo cargada, el nodo se convierte en el electrodo positivo (+) y el ctodo en el negativo (-). Esto tambin se aplica para la celda electroltica. Cuando la celda est siendo descargada, se comporta como una celda primaria o voltaica, con el nodo como electrodo negativo y el ctodo como positivo.

[editar] Otros nodos y ctodosEn un tubo de vaco o un semiconductor polarizado (diodos, condensadores electrolticos) el nodo es el electrodo positivo (+) y el ctodo el negativo (-). Los electrones entran al dispositivo por el ctodo y salen por el nodo. En una celda de tres electrodos, un electrodo auxiliar es usado slo para hacer la conexin 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 soldaduraVanse tambin: Soldadura por arco y Arco elctrico

En la soldadura por arco se emplea un electrodo como polo del circuito y en su extremo se genera el arco elctrico. En algunos casos, tambin sirve como material fundente. El electrodo o varilla metlica suele ir recubierta por una combinacin de materiales diferentes segn el empleo del mismo. Las funciones de los recubrimientos pueden ser: elctrica para conseguir una buena ionizacin, fsica para facilitar una buena formacin del cordn de soldadura y metalrgica para conseguir propiedades contra la oxidacin y otras caractersticas.

[editar] Electrodos de corriente alterna

Para sistemas elctricos que usan corriente alterna, los electrodos son conexiones del circuito hacia el objeto que actuar bajo la corriente elctrica, pero no se designa nodo o ctodo debido a que la direccin del flujo de los electrones cambia peridicamente, numerosas veces por segundo. Son una excepcin 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 nodo o ctodo, ya que el sistema se mantiene en un estado pseudo-estacionario. Los electrodos tambin son considerados varillas de metal cubiertas con sustancias adecuadas al tipo de soldadura. La medida de electrodos ms utilizada es de 2,50 x 350 y 3,25 x 350 mm. El primer nmero indica el dimetro del electrodo (1,5-2,5,etc.) y el segundo nmero la longitud total del electrodo.

[editar] Tipos de electrodos

Electrodos para fines mdicos, como EEG, EKG, ECT, desfibrilador; Electrodos para tcnicas de Electrofisiologa en investigacin biomdica; Electrodos para ejecucin en silla elctrica; Electrodos para galvanoplastia; Electrodos para soldadura; Electrodos de proteccin catdica; Electrodos inertes para hidrlisis (hechos de platino); Electrodos para puesta a tierra, tambin conocidos como pica o jabalina; Ultramicroelectrodo; Electrodo de anillo-disco rotatorio; Electrodo de calomelanos; Pararrayos.

[editar] Vase tambin

Electrodo de trabajo Electrodo de referencia Batera Reaccin Redox Proteccin catdica Pila galvnica Anin contra catin Electrn contra hueco Electrolito Microscopio electrnico Noryl Ecuacin de Tafel Ctodo caliente Ctodo fro Electrodo auxiliar Celda electroqumica Electroqumica Potencial de electrodo Voltamperometra

Electrodo estndar de hidrgeno Negro de platino

Electroencefalografa(Redirigido desde EEG)

Punta-onda lenta epilptico en descargas monitorizadas con EEG. La electroencefalografa (EEG) es una exploracin neurofisiolgica que se basa en el registro de la actividad bioelctrica cerebral en condiciones basales de reposo, en vigilia o sueo, y durante diversas activaciones (habitualmente hiperpnea y estimulacin luminosa intermitente) mediante un equipo de electroencefalografia (producto sanitario).

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1 Historia 2 EEG normal durante la vigilia 3 EEG normal durante el sueo 4 Hallazgos anmalos en el EEG 5 Indicaciones del EEG 6 Vase tambin 7 Enlaces externos

[editar] Historia

Primera imagen publicada de un electroencefalograma (diciembre 1929).

Richard Birmick Caton (1842-1926), mdico de Liverpool (Reino Unido), present en 1875 sus hallazgos sobre los fenmenos bioelctricos en los hemisferios cerebrales de ratones y monos, expuestos por craniectoma. Hans Berger (1873-1941) comenz sus estudios sobre electroencefalografa en humanos en 1920.

[editar] EEG normal durante la vigiliaActividad de fondo

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

Mtodos de activacin

Hiperpnea Estimulacin luminosa intermitente Estimulacin visual Estimulacin auditiva Estimulacin somestsica Estimulacin nociceptiva

[editar] EEG normal durante el sueoGrafoelementos especficos del sueo

Onda aguda al vrtex Onda aguda positiva occipital Huso del sueo Complejo K Actividad delta del sueo Alertamientos

Fases del sueo

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

Estadiaje de Rechtschaffen y Kales

[editar] Hallazgos anmalos en el EEG

Grafoelementos EEG anmalos Anomalas EEG intermitentes Anomalas EEG peridicas Anomalas EEG continuas

[editar] Indicaciones del EEG

Epilepsia Encefalopata o Encefalopata inflamatoria o Encefalopata metablica o Encefalopata txica o Encefalopata connatal o Encefalopata hipxica Coma Diagnstico de muerte enceflica Tumores cerebrales y otras lesiones ocupantes de espacio Demencia Enfermedades degenerativas del sistema nervioso central Enfermedad cerebrovascular Traumatismo craneoenceflico Cefalea Vrtigo Trastornos psiquitricos

En trminos generales: El EEG est indicado en todo fenmeno paroxstico en que se sospeche una causa de origen cerebral -y en toda situacin de disfuncin cerebral, especialmente en fase sintomtica

ElectrocardiogramaEl electrocardiograma (ECG/EKG, del alemn Elektrokardiogramm) es la representacin grfica de la actividad elctrica del corazn, que se obtiene con un electrocardigrafo en forma de cinta continua. Es el instrumento principal de la electrofisiologa cardaca y tiene una funcin relevante en el cribado y diagnstico de las enfermedades cardiovasculares, alteraciones metablicas y la predisposicin a una muerte sbita cardiaca. Tambin es til para saber la duracin del ciclo cardaco. El electrocardiograma tiene la ventaja de ser un procedimiento mdico con resultados disponibles inmediatamente, no es invasiva y es econmica.1 El nombre electrocardiograma esta compuesto por electro que implica la actividad elctrica, cardio del griego corazn y grama, tambin del griego, que significa escritura.

Derivacin I de un electrocardiograma

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1 Historia 2 Actividad elctrica del corazn o 2.1 Depolarizacin y repolarizacin del corazn o 2.2 Sistema de conduccin elctrica del corazn o 2.3 Secuencia de activacin cardaca 3 Derivaciones del ECG o 3.1 Colocacin de los electrodos o 3.2 Derivaciones perifricas y precordiales 4 El ECG normal o 4.1 El eje elctrico o 4.2 Onda P o 4.3 Complejo QRS o 4.4 Onda T 5 Medidas del ECG o 5.1 Intervalo QT o 5.2 Frecuencia cardaca 6 Usos 7 Vase tambin 8 Referencias 9 Enlaces externos

[editar] HistoriaEn 1872, Alexander Muirhead, durante sus estudios de posgrado en el Hospital de San Bartolom de Londres, conect alambres a la mueca de un paciente febril con el fin de obtener un registro de los latidos del corazn.2 Esta actividad se registr directamente para ser visualizado por un electrmetro de Lippmann por el fisilogo britnico John Burdon Sanderson.3 En el siglo XIX se hizo evidente que el corazn generaba electricidad. La actividad bioelctrica correspondiente al latido cardiaco fue descubierta por Kolliker y Mueller en 1856. El primero en aproximarse sistemticamente a este rgano bajo el punto de vista elctrico fue Augustus Waller, que trabajaba en el hospital St. Mary, en Paddington (Londres).4 Aunque en 1911 an vea pocas aplicaciones clnicas a su trabajo, el logro lleg cuando Willem Einthoven, que trabajaba en Leiden (Pases Bajos), descubri el galvanmetro de cuerda, mucho ms exacto que el galvanmetro capilar que usaba Waller.5 Einthoven asign las letras P, Q, R, S y T a las diferentes deflexiones y

describi las caractersticas electrocardiogrficas de gran nmero de enfermedades cardiovasculares. Le fue otorgado el Premio Nobel de Fisiologa o Medicina en 1924 por su descubrimiento.6 Por otro lado la compaa Cambridge Scientific Instruments, ubicada en Londres, fabric por primera vez la mquina de Einthoven en 1911, y en 1922 se uni con una compaa en Nueva York para formar Cambridge Instruments Company, Inc. Desde entonces, ambas compaas se han beneficiado con el intercambio mutuo de tecnologa. Poco tiempo despus el electrocardigrafo demostr su valor en el diagnstico mdico y hoy se mantiene como uno de los instrumentos electrnicos ms empleados en la medicina moderna, aunque ha evolucionado desde el enorme aparato original hasta el sistema electrnico compacto actual, que a menudo incluye una interpretacin computarizada de electrocardiograma.7 j

[editar] Actividad elctrica del corazn

Sistema de conduccin elctrica del corazn: 1. Ndo SA; 2. Ndulo AV. El corazn tiene cuatro cmaras: dos aurculas y dos ventrculos, izquierdos y derechos. La aurcula derecha recibe la sangre venosa del cuerpo y la enva al ventrculo derecho el cual la bombea a los pulmones, lugar en el que se oxigena y del que pasa a la aurcula izquierda. De aqu la sangre se deriva al ventrculo izquierdo, de donde se distribuye a todo el cuerpo y regresa a la aurcula derecha cerrando el ciclo cardaco. Para que la contraccin cclica del corazn se realice en forma sincrnica y ordenada, existe un sistema de estimulacin y conduccin elctrica compuesto por fibras de msculo cardaco especializadas en la transmisin de impulsos elctricos. Aunque el corazn tiene inervacin por parte del sistema nervioso simptico, late aun sin estmulo de este, ya que el sistema de conduccin es autoexcitable. Es por esto que el corazn sigue latiendo an cuando lo extirpamos, para un trasplante de corazn, por ejemplo.

El sistema de conduccin se inicia con la despolarizacin cardaca y debe transmitir ese impulso elctrico desde las aurculas haca los ventrculos. Para ello se compone de los siguientes elementos: el ndulo sinusal, el ndulo 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 seales elctricas, provocadas por la actividad qumica que tiene lugar en los nervios y msculos que lo conforman. El corazn, por ejemplo, produce un patrn caracterstico de variaciones de voltaje. El registro y anlisis de estos eventos bioelctricos son importantes desde el punto de vista de la prctica clnica y de la investigacin. Los potenciales se generan a nivel celular, es decir, cada una de las clulas es un diminuto generador de voltaje. Aunque es posible, con el empleo de microelectrodos, medir el potencial de una sola de ellas, las seales bioelctricas de inters clnico se producen por la actividad coordinada de grandes grupos celulares. Es este tipo de actividad sincronizada, en el que intervienen muchas clulas, el que puede registrarse mediante mtodos no invasivos, es decir, con el empleo de electrodos de metal colocados en la superficie del cuerpo.8 Un electrocardiograma (ECG) es una prueba fsica ampliamente utilizada para valorar la condicin del corazn en forma no invasiva. Dicha prueba se usa para evaluar el estado del sistema de conduccin del corazn, el del msculo, y tambin, en forma indirecta, la condicin de este rgano como una bomba y la aparicin de ritmos patolgicos causados por dao al tejido de conduccin de las seales elctricas, u otros trastornos no-cardacos.9 10 El ECG es la representacin grfica de la actividad bioelctrica del msculo cardaco, por lo que un equipo de registro de ECG (electrocardigrafo) es comparable a un voltmetro que realiza una funcin de registrador.

[editar] Depolarizacin y repolarizacin del coraznEn el corazn existen tres tipos de clulas morfolgica y funcionalmente diferentes:

las clulas contrctiles, responsables de la contraccin del miocardio de estas existen clulas contractiles auriculares y clulas contractiles ventriculares las clulas especializadas, que son las que generan y conducen los impulsos nerviosos, y constituyen los ndulos sinusal y atrio-ventricular (de conduccin lenta), el haz de His y las clulas de Purkinje (de conduccin rpida). las clulas endocrinas del corazn, que secretan el peptido natriuretico atrial, que es un auxilar en el control y regulacin del la tension arterial

Las clulas cardiacas presentan tres propiedades:

automatismo: son capaces de generar espontneamente el impulso elctrico que se propaga; el automatismo mximo se encuentra en las clulas del nodo sinusal, el marcapasos del corazn, y si ste falla, el nodo AV toma el relevo; excitabilidad: capacidad de responder a un impulso elctrico; las clulas especializadas generan ellas mismas los impulsos, mientras que las contrctiles son estimuladas por los impulsos propagados por las clulas adyacentes; existen diferentes fases de excitabilidad diferenciadas por el potencial de accin (PA) de las clulas cardacas, y diferentes periodos refractarios (tiempo requerido para recuperar la excitabilidad);

conduccin: capacidad de transmitir un impulso elctrico a las clulas adyacentes; las velocidades de conduccin normales en las diferentes estructuras cardacas son las siguientes: o aurculas: 1 - 2 m/s o nodo AV: 0.02 - 0.05 m/s o sistema His - Purkinje: 1.5 -3.5 m/s o ventrculos: 0.4 m/s

La velocidad de conduccin depende de la rapidez del inicio del PA, que es rpido en las clulas de respuesta rpida, y lento en las clulas de respuesta lenta. Mecanismo de activacin celular:Artculo principal: Potencial de accin cardaco

Fases de un potencial de accin (PA) cardaco. La elevacin rpida del voltaje ("0") corresponde a la entrada de iones sodio, mientras que los dos descensos ("1" y "3", respectivamente) corresponden a la inactivacin de los canales para el sodio, y a la salida de iones potasio durante la repolarizacin. La plataforma caracterstica del PA cardaco ("2") resulta de la apertura de los canales para el calcio sensibles al voltaje. En reposo, durante la distole elctrica, hay un equilibrio entre:11

las cargas positivas al exterior de las clulas, debidas a la acumulacin de iones sodio (Na+: 20mM int. frente a 145mM ext.) y calcio (Ca2+: 0.0001mM int. frente a 2.5mM ext.); por otro lado, tambin hay una mayor concentracin de iones cloro en el exterior (Cl-: 25mM int. frente a 140mM ext.); las cargas negativas al interior, debidas a la acumulacin 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 elctrico denominado potencial de membrana diastlico 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, as como a la presencia de bombas inicas que transportan iones de forma activa a travs de la membrana, con consumo de energa en forma de ATP. Las clulas del sistema de conduccin se despolarizan de forma espontnea, modificando el transporte transmembrana de los iones Na+, K+ y Ca2+, lo que genera un PA; esta es la base del automatismo de las clulas cardiacas especializadas. El grado de automatismo es diferente en las distintas estructuras: nodo sinusal > nodo AV > clulas del haz de His y de Purkinje.

Durante la fase de despolarizacin (fase 0 y 1 del PA, paso de -90 a 20 mV) cada una de las clulas miocrdicas (y todas las clulas del ventrculo izquierdo simultneamente, por lo que se puede considerar como una gran clula nica) pierde cargas elctricas positivas en el exterior, que pasan al interior celular, primero a travs de los canales rpidos de Na+ y luego a travs de los canales lentos de Na+/Ca2+. De esta forma, durante la despolarizacin, el exterior celular es ms negativo y el interior ms positivo (en comparacin con la situacin de reposo). La fase de despolarizacin 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 repolarizacin. Al final de la fase 3, se alcanza el equilibrio elctrico. Finalmente, para restablecer el equilibrio inico, existen diferentes bombas inicas (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; sta es una bomba electrognica, 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 cada en la produccin de ATP) o por drogas como la digitalina (que inhibe la bomba sodio-potasio), la concentracin 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 disfuncin celular. Por tanto:

durante la distole, en el exterior celular se acumulan cargas positivas; durante la sstole, el exterior celular es ms negativo.

Estas variaciones de voltaje en el corazn son las que se detectan con el electrocardigrafo.

[editar] Sistema de conduccin elctrica del coraznArtculo principal: Sistema de conduccin elctrica del corazn

Animacin sobre el ECG normal. El impulso cardaco se origina espontneamente en el ndulo sinusal, tambin llamado Sinoauricular (S.A.), de Keith y Flack o Marcapasos del Corazn, ubicado en la parte posterosuperior de la aurcula derecha, en la entrada de la vena cava superior. ste nodulo tiene forma ovalada y es el ms grande de los marcapasos cardacos. Est 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 inervacin simptica y parasimptica. Desde el ndulo sinusal, el impulso elctrico se desplaza, diseminndose por las auriculas a travs de las vas internodales, produciendo la despolarizacin auricular y su consecuente contraccin.1 En adultos sanos, el nodo sinusal descarga a una velocidad de 60 impulsos por minuto, definiendo as el ritmo sinusal normal, que se traduce en contracciones por minuto. La onda elctrica llega luego al ndulo auriculoventricular (AV) o de Aschoff-Tawara, una estructura ovalada, un 40% del tamao del ndulo sinusal, ubicada en el lado derecho de la aurcula derecha, en el tabique interauricular, anterior al orificio del seno coronario y encima de la insercin de la lmina septal de la vlvula tricspide. En el 90% de los casos, este nodo est irrigado por una rama de la arteria coronaria derecha. El nodo AV tambin tiene una rica inervacin simptica y parasimptica. Aqu, la onda elctrica sufre una pausa de aproximadamente 0,1 segundo. El impulso cardaco se disemina luego a travs de un haz de fibras que es un puente entre el ndulo 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 ltima se divide en el fascculo izquierdo anterior y el fascculo izquierdo posterior, desde donde el impulso elctrico es distribuido a los ventrculos mediante una red de fibras que ocasionan la contraccin ventricular llamadas fibras de Purkinje, desencadenando la contraccin ventricular.1 En la mayor parte de los casos, las clulas que pertenecen al sistema de conduccin del corazn estn irrigadas por ramas de la arteria coronaria derecha, por lo que un trombo en esta arteria tiene un efecto negativo inmediato sobre la actividad cardaca.

[editar] Secuencia de activacin cardacaEl impulso elctrico generado en el ndulo sinusal se transmite a todo el corazn por el sistema de conduccin, a partir de las clulas auriculares hasta las clulas ventriculares. El estmulo sinusal despolariza las aurculas, comenzando por la parte lateral derecha de la aurcula derecha, y siguiendo un recorrido anti-horario (en direccin contraria a las agujas del reloj), despolarizando primero el septum interauricular y finalizando en la aurcula izquierda. La onda de despolarizacin 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 despolarizacin se acelera y entra en el haz de His, continuando a izquierda y a derecha por las dos ramas del haz. La despolarizacin ventricular comienza simultneamente en 3 puntos: las regiones de insercin de los haces supero-anterior, infero-posterior y medio-septales de la rama izquierda. Una vez iniciada, comienza la despolarizacin de la gran masa ventricular izquierda y derecha. La despolarizacin termina en las zonas menos ricas en fibras de Purkinje: las zonas basales y septales altas. La repolarizacin comienza siempre en las regiones del miocardio mejor irrigadas, que son las regiones sub-epicrdicas, y termina en las zonas peor irrigadas (se dice que sufren isquemia fisiolgica), que son las regiones sub-[[endocardio|endocrdicas

[editar] Derivaciones del ECG

Imagen que muestra un paciente conectado a los 10 electrodos necesarios para un ECG de 12 derivaciones En electrocardiografa, la palabra "derivaciones" se refiere a la medida del voltaje entre dos electrodos. Los electrodos se colocan sobre el cuerpo del paciente, sujetndolos 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 seales procedentes del corazn: en forma figurada, cada derivacin es como una "fotografa" de la actividad elctrica del corazn, tomada desde un ngulo diferente.

[editar] Colocacin de los electrodosPara realizar un ECG estndar 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

Colocacin adecuada de los electrodos precordiales, con el cdigo de color recomendado por la American Health Association. Observar que los electrodos perifricos pueden situarse sobre las muecas y tobillos, o prximos a los hombros y caderas, pero deben estar equilibrados (derecho vs izquierdo).15

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

V5

V6

del paciente).

[editar] Derivaciones perifricas y precordiales

Lugares para las colocaciones precordiales.

Derivacin II. El ECG se estructura en la medicin del potencial elctrico entre varios puntos corporales. Las derivaciones I, II y III son perifricas y miden la diferencia de potencial entre los electrodos situados en los miembros:

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

Los electrodos perifricos forman los ngulos de lo que se conoce como el tringulo de Einthoven.16 A partir de estos tres puntos se obtiene el punto imaginario V (el baricentro del tringulo, denominado el terminal central de Wilson), localizado en el centro del pecho, por encima del corazn. Estas tres derivaciones perifricas 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 seales procedentes de diferentes electrodos.18 As tenemos las derivaciones perifricas aumentadas (aVR, aVL y aVF) y las seis derivaciones precordiales (V1-6).

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 corazn desde ngulos diferentes, porque el polo negativo de estas derivaciones es una modificacin del punto terminal central de Wilson. Esto anula el polo negativo, y permite al polo positivo ser el "electrodo explorador" o derivacin unipolar. Esto es posible porque, segn la ley de Kirchhoff: I + (-II) + III = 0. Esta ecuacin tambin se escribe como I + III = II. No se escribe I - II + III = 0 porque Einthoven invirti la polaridad de la derivacin II en el tringulo de Einthoven, probablemente porque prefera ver el pico QRS hacia arriba. La definicin del terminal central de Wilson prepar el camino para el desarrollo de todas las derivaciones unipolares.

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

Las derivaciones perifricas aumentadas aVR, aVL, y aVF se amplifican de este modo porque, cuando el electrodo negativo es el terminal central de Wilson, la seal es demasiado pequea para ser til. Bailey desplaz los tres lados del tringulo de Einthoven (formados por las derivaciones I, II y III), hacindolas pasar por el terminal central de Wilson, obteniendo el sistema triaxial de Bailey. La combinacin 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 elctrico del corazn en el plano frontal.

Los electrodos para las derivaciones precordiales (V1, V2, V3, V4, V5, y V6) estn colocados directamente sobre el pecho. Debido a su proximidad con el corazn, 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 perifricas; se aproxima al potencial promedio de la superficie corporal). Las derivaciones precordiales ven la actividad elctrica del corazn en el denominado plano horizontal. El eje elctrico del corazn en el plano horizontal se denomina el eje Z.

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

Las derivaciones inferiores (III y aVF) detectan la actividad elctrica desde el punto superior de la regin inferior (pared) del corazn. Esta es la cspide del ventrculo izquierdo. Las derivaciones laterales (I, II, aVL, V5 y V6) detectan la actividad elctrica desde el punto superior de la pared lateral del corazn, que es la pared lateral del ventrculo izquierdo. Las derivaciones anteriores, V1 a V6 representan la pared anterior del corazn o la pared frontal del ventrculo izquierdo. aVR raramente se utiliza para la informacin diagnstica, pero indica si los electrodos se han colocado correctamente en el paciente.

La comprensin de las direcciones o vectores normales y anormales de la despolarizacin y repolarizacin comporta una importante informacin diagnstica. El ventrculo derecho posee muy poca masa muscular, por lo que solamente imprime una pequea marca en el ECG haciendo ms difcil diagnosticar los cambios en ste que los producidos en el ventrculo izquierdo. Los electrodos miden la actividad elctrica media generada por la suma total de la capacidad cardiaca en un momento concreto. Por ejemplo, durante la sstole auricular normal, la suma de la actividad elctrica produce un vector elctrico que se dirige del ndulo SA (sinusal) hacia el ndulo AV (auriculoventricular) y se extiende desde el atrio derecho al izquierdo ( puesto que el ndulo 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 elctrica general se dirige hacia esas derivaciones), e invertida en aVR (dado que se aleja de esa derivacin)

[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 tpico de un electrocardiograma registrando un latido cardaco normal consiste en una onda P, un complejo QRS y una onda T. La pequea onda U normalmente es invisible. Estos son eventos elctricos que no deben ser confundidos con los eventos mecnicos correspondientes, es decir, la contraccin y relajacin de las cmaras del corazn. As, la sstole mecnica o contraccin ventricular comienza justo despus del inicio del complejo QRS y culmina justo antes de terminar la onda T. La distole, que es la relajacin y rellenado ventricular, comienza despus que culmina la sstole correspondiendo con la contraccin de las aurculas, justo despus de iniciarse la onda P.

[editar] El eje elctricoEl eje elctrico es la direccin general del impulso elctrico a travs del corazn. 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 desviacin extrema es anormal e indica un bloqueo de rama, hipertrofia ventricular o (si es hacia la derecha) embolia pulmonar. Tambin puede diagnosticar una dextrocardia o una inversin de direccin en la orientacin del corazn, pero esta variedad es muy rara y a menudo ya ha sido diagnosticada por alguna prueba ms especfica, como una radiografa del trax.

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

[editar] Complejo QRSEl complejo QRS corresponde a la corriente elctrica que causa la contraccin de los ventrculos derecho e izquierdo (despolarizacin ventricular), la cual es mucho ms potente que la de las aurculas y compete a ms masa muscular, produciendo de este modo una mayor deflexin en el electrocardiograma. La onda Q, cuando est presente, representa la pequea corriente horizontal (de izquierda a derecha) del potencial de accin viajando a travs 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 contraccin 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 pequeos en las pericarditis. La duracin 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 grfica del ECG). Onda R. Le sigue a la onda Q, es positiva y en la imagen clsica del ECG, es la de mayor tamao. Onda S. Es cualquier onda negativa que le sigue a la onda R

[editar] Onda TLa onda T representa la repolarizacin de los ventrculos. Durante la formacin del complejo QRS, generalmente tambin ocurre la repolarizacin auricular que no se registra en el ECG normal, ya que es tapado por el complejo QRS. Elctricamente, las clulas del msculo cardaco son como muelles cargados; un pequeo impulso las dispara, despolarizan y se contraen. La recarga del muelle es la repolarizacin (tambin llamada potencial de accin). En la mayora de las derivaciones, la onda T es positiva. Las ondas T negativas pueden ser sntomas 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 QTEl intervalo QT corresponde a la despolarizacin y repolarizacin ventricular, se mide desde el principio del complejo QRS hasta el final de la onda T. ste intervalo QT y el QT corregido son importantes en la diagnosis del sndrome de QT largo y sndrome de QT corto. Su duracin vara segn la frecuencia cardaca y se han desarrollado varios factores de correccin para este intervalo. El ms frecuentemente utilizado es el formulado por Bazett y publicado en 1920. La frmula de Bazett es:

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

.

[editar] Frecuencia cardacaLa frecuencia cardaca 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 nmero de cuadros grandes (cinco cuadros pequeos en cada cuadro grande) entre un R y la siguiente. Por ejemplo, en la grfica 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 cardaca de 120 latidos por minuto.

[editar] UsosEl ECG tiene una amplia gama de usos :

Determinar si el corazn funciona normalmente o sufre de anomalas (p. ej.: latidos extra o saltos arritmia cardiaca). Indicar bloqueos coronarios arteriales (durante o despus de un ataque cardaco). Se puede utilizar para detectar alteraciones electrolticas de potasio, sodio, calcio, magnesio u otros. Permitir la deteccin de anormalidades conductivas (bloqueo auriculoventricular, bloqueo de rama). Mostrar la condicin fsica de un paciente durante un test de esfuerzo. Suministrar informacin sobre las condiciones fsicas del corazn (p. ej.: hipertrofia ventricular izquierda)

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

Silla elctrica

Para otros usos de este trmino, vase Silla (desambiguacin).

La primera silla elctrica, usada en la ejecucin de William Kemmler en 1890. La silla elctrica fue una mquina utilizada para la aplicacin de la pena capital. Se utiliz principalmente en Estados Unidos desde el 6 de agosto de 1890 cuando se realiz la primera ejecucin con este mtodo. Desde los aos 70 ha dejado de ser el mtodo primario de ejecucin en ese pas si bien algunos estados prevn su utilizacin como opcin sujeta a la eleccin del reo. El 8 de febrero de 2008 fue prohibido su uso en el Estado de Nebraska.

Contenido[ocultar]

1 Historia 2 Mtodo 3 Declive 4 Vase tambin 5 Referencias 6 Enlaces externos

[editar] Historia

Historia de la silla elctrica en los Estados Unidos: en amarillo, los estados que la utilizan como mtodo secundario, en verde, los que la han usado en pocas 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 electrocucin para el desarrollo de la silla elctrica. Ya que Brown trabaj para Edison, y Edison promovi el trabajo de Brown, el invento de la silla elctrica a menudo se adjudica, errneamente, al propio Edison. El diseo de Brown estaba basado en la corriente alterna (CA), la cual apareca como la alternativa a la corriente continua (CC) desarrollada por Edison pero menos eficiente en lo que se refiere al transporte. Lo anterior se desarroll 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 estableci un comit para determinar un nuevo sistema de ejecucin que fuera ms humano y que remplazase a la horca que era el mtodo usado hasta entonces. Ni Edison ni Westinghouse quisieron que se eligieran sus sistemas elctricos, porque teman que los consumidores no querran tener en su casa el mismo tipo de corriente elctrica que serva para matar seres humanos. Para demostrar que la corriente alterna era ms til para las ejecuciones, Brown mat varios animales, incluyendo a un elefante de circo llamado "Topsy", durante las pruebas que hizo de sus prototipos. Asimismo ejecut varios animales frente a la prensa como una forma de asegurar que la corriente alterna estaba asociada con la electrocucin. Entonces se cre el vocablo "electrocucin". La mayora de sus experimentos se llevaron a cabo en el laboratorio de Edison en 1888. Aparentemente los experimentos dieron sus frutos y la silla elctrica de corriente alterna se adopt por el comit en 1889.1 El primer ejecutado con la silla elctrica fue William Kemmler; la ejecucin se llev a cabo en la Prisin Auburn en Nueva York el 6 de agosto de 1890. La primera mujer ejecutada fue Martha M. Place, en la prisin de Sing Sing el 20 de marzo de 1899. Ohio adopt la silla elctrica en 1897, Massachusetts en 1900, Nueva Jersey en 1906 y Virginia en 1908. En poco tiempo se convirti en el mtodo ms generalizado de ejecucin en los Estados Unidos, y lo fue hasta mediados de los aos 1950 cediendo ante la popularidad de la cmara de gas que comenz a funcionar en los aos 1950. Una marca se fij en una noche de julio de 1929 cuando siete personas fueron ejecutadas una despus de otra en la penitenciaria estatal de Kentucky en Eddyville, en la mayor electrocucin masiva en la historia del pas. Ejecutados mediante electrocucin fueron Sacco y Vanzetti, Julius Rosenberg, Ethel Rosenberg, Ted Bundy,Willie Francis y Leon Czolgosz.

Funcionarios de la prisin de Sing Sing (EEUU) preparan a un recluso para su ejecucin en la silla elctrica, hacia 1900. La silla elctrica ha dejado de utilizarse cuando los legisladores buscaron otros mtodos de ejecucin ms econmicos y prcticos, a favor de la inyeccin letal. Varios estados an permiten al condenado escoger entre la electrocucin y la inyeccin letal, sin embargo muy raramente se escoge electrocucin. Se us la silla elctrica el 12 de septiembre del 2007 a las 6:25 GMT cuando Daryl Holton de 45 aos fue electrocutado en Tennessee al preferir este mtodo de ejecucin que a la inyeccin letal, siendo sta la primera electrocucin en el estado en 47 aos.2 La ltima vez que se ha utilizado la silla elctrica como mtodo de ejecucin en el mundo, a fecha actual, ha sido con la ejecucin de Paul Warner Powell en Virginia, el 18 de marzo de 2010, a las 21:09 hora local. Eligi la electrocucin frente a la inyeccin letal como mtodo de ejecucin.

[editar] MtodoEl prisionero condenado era atado a la silla, con un electrodo en la cabeza y otro en la pierna. Como mnimo se aplicaban dos choques elctricos durante varios minutos dependiendo de la persona. El voltaje inicial de ms o menos 2 kV serva para romper la resistencia inicial de la piel y causar inconsciencia (o, al menos, eso se pretenda). El voltaje se bajaba para reducir la cantidad de corriente que flua 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 elctrica causaba daos graves a los rganos internos. En principio, la inconsciencia debe producirse en una fraccin de segundo. Sin embargo, hay informes de vctimas cuyas cabezas ardieron. En otros casos el transformador se quem, lo que implica el dejar al reo gritando de dolor en el suelo del cuarto de ejecucin mientras se arreglaba la silla. En 1946, la silla elctrica no mat a Willie Francis, quien gritaba "Paren! Djenme respirar!" mientras era ejecutado. El motivo fue que la silla haba 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 muri pero igual se

cumpli la sentencia. El argumento fue rechazado y Francis volvi a la silla elctrica al ao siguiente. En todo caso, an cuando la ejecucin 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 msculos despus del primer choque elctrico y puede llegar a defecar u orinar. Esto llev a un refinamiento en las sillas ms modernas.

[editar] DecliveDespus de que Texas adoptase la inyeccin letal como mtodo de ejecucin en 1982, el uso de la silla elctrica se redujo rpidamente. As, en 2008, los nicos lugares en el mundo que an utilizan la silla elctrica como una opcin de ejecucin son los estados estadounidenses de Alabama, Florida, Carolina del Sur, Tennessee y Virginia. La silla elctrica estuvo en el centro de la crtica debido a varias situaciones en las cuales las vctimas no murieron instantneamente y tuvieron que ser sometidas a mltiples choques elctricos, llevando a un llamamiento para poner fin a esta prctica debido a que muchas personas la vean como un castigo cruel e innecesario. Tratando de manejar esas inquietudes, el protocolo de electrocucin de Nebraska estipulaba que se deba someter al condenado a una descarga de 2.450 V durante 15 s; tras esto y una espera de 15 min, un mdico verificaba si an haba seales 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. Despus de una pausa de veinte segundos, el ciclo se repeta tres veces ms. Nebraska mantena hasta el 8 febrero de 2008 la electrocucin como su nico mtodo de ejecucin. Ese da queda abolida la ejecucin por silla elctrica en ese Estado al ser declarada anticonstitucional por su Tribunal Supremo.3

Galvanoplastia

Galvanoplastia de un metal con cobre en un bao de sulfato de cobre. La galvanoplastia o electroplateado es el proceso basado en el traslado de iones metlicos desde un nodo a un ctodo en un medio lquido, compuesto fundamentalmente por sales metlicas y ligeramente acidulado. Desde el punto de vista de la fsica, es la electrodeposicin de un metal sobre una superficie para mejorar sus caractersticas. Con ello se consigue proporcionar dureza, duracin, o ambas. Otra de las importantes aplicaciones de la galvanoplastia es la de reproducir por medios electroqumicos objetos de muy finos detalles y en muy diversos metales.

[editar] Proceso ElectroqumicoEl proceso puede resumirse como el traslado en forma de iones metlicos desde un nodo (carga positiva) a un ctodo (carga negativa) a travs de un medio lquido (electrolito), compuesto fundamentalmente por sales, como resultado de aplicar una corriente elctrica en un dispositivo o reactor que constituye un circuito elctrico.

SoldaduraContenido[ocultar]

1 Historia

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

[editar] Historia

El Pilar de hierro de Delhi.

La historia de la unin 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 construccin del Pilar de hierro de Delhi, en la India, erigido cerca del ao 310 y pesando 5.4 toneladas mtricas.1 La Edad Media trajo avances en la soldadura de fragua, con la que los herreros repetidamente golpeaban y calentaban el metal hasta que ocurra la unin. En 1540, Vannoccio Biringuccio public a De la pirotechnia, que incluye descripciones de la operacin de forjado. Los artesanos del Renacimiento eran habilidosos en el proceso, y la industria cont dcada.2 La soldadura por resistencia tambin fue desarrollada durante las dcadas finales del siglo XIX, con las primeras patentes yendo a Elihu Thomson en 1885, quien produjo

posteriores avances durante los siguientes 15 aos. La soldadura de termita fue inventada en 1893, y alrededor de ese tiempo, se estableci otro proceso, la soldadura a gas. El acetileno fue descubierto en 1836 por Edmund Davy, pero su uso en la soldadura no fue prctico hasta cerca de 1900, cuando fue desarrollado un soplete conveniente.3 Al principio, la soldadura de gas fue uno de los ms populares mtodos 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 caus un repunte importante en el uso de los procesos de soldadura, con las diferentes fuerzas militares procurando determinar cules de los varios procesos nuevos de soldadura seran los mejores. Los britnicos usaron primariamente la soldadura por arco, incluso construyendo una nave, el Fulagar, con un casco enteramente soldado. Los Durante los aos 1920, importantes avances fueron hechos en la tecnologa de la soldadura, incluyendo la introduccin de la soldadura automtica en 1920, en la que el alambre delr]] debut varias dcadas ms tarde, y ha demostrado ser especialmente til en la soldadura automatizada de alta velocidad,. Sin embargo, ambos procesos continan siendo altamente costosos debido al alto costo del equipo necesario, y esto ha limitado sus aplicaciones.5

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

para crear y mantener un arco elctrico 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 regin de la soldadura es protegida por un cierto tipo de gas inerte o semi inerte, conocido como gas de proteccin, y el material de relleno a veces es usado tambin.

[editar] Soldeo blando y fuerteEl soldeo blando y fuerte es un proceso en el cul no se produce la fusin de los metales base, sino nicamente del metal de aportacin. 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 C. El soldeo fuerte se da a temperaturas superiores a 450 C. Y el soldeo fuerte a altas temperaturas se da a temperaturas superiores a 900 C.

[editar] Fuentes de energa

Para proveer la energa elctrica necesaria para los procesos de la soldadura de arco, pueden ser usadas un nmero diferentes de fuentes de alimentacin. La clasificacin

ms comn son las fuentes de alimentacin de corriente constante y las fuentes de alimentacin de voltaje constante. En la soldadura de arco, la longitud del arco est directamente relacionada con el voltaje, y la cantidad de entrada de calor est relacionada con la corriente. Las fuentes de alimentacin de corriente constante son usadas con ms frecuencia para los procesos manuales de soldadura tales como la soldadura de arco de gas tungsteno y soldadura de arco metlico blindado, porque ellas mantienen una corriente constante incluso mientras el voltaje vara. Esto es importante en la soldadura manual, ya que puede ser difcil sostener el electrodo perfectamente estable, y como resultado, la longitud del arco y el voltaje tla soldadura de arco metlico con gas, soldadura por arco de ncleo fundente, y la soldadura de arco sumergido. En estos procesos, la longitud del arco es mantenida constante, puesto que cualquier fluctuacin en la distancia entre material base es rpidamente rectificado por un cambio grande en la corriente. Por ejemplo, si el alambre y el material base se acercan demasiado, la corriente aumentar rpidamente, lo que a su vez causa que aumente el calor y la extremidad del alambre se funda, volvindolo a su distancia de separacin original.6 El tipo de corriente usado en la soldadura de arco tambin juega un papel importante. Los electrodos de proceso consumibles como los de la soldadura de arco de metal blindado y la soldadura de arco metlico con gas generalmente usan corriente directa, pero el electrodo puede ser cargado positiva o negativamente. En la soldadura, el nodo cargado positivamente tendr una concentracin 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 estar ms caliente, incrementando la penetracin y la velocidad de la soldadura. Alternativamente, un electrodo positivamente cargado resulta en soldaduras ms superficiales.7 Los procesos de electrodo no consumibles, tales como la soldadura de arco de gas tungsteno, pueden usar cualquier tipo de corriente directa, as como tambin 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 ms profundas.8 La corriente alterna se mueve rpidamente entre estos dos, dando por resultado las soldaduras de mediana penetracin. Una desventaja de la CA, el hecho de que el arco debe ser reencendido despus de cada paso por cero, se ha tratado con la invencin de unidades de energa especiales que producen un patrn cuadrado de onda en vez del patrn normal de la onda de seno, haciendo posibles pasos a cero rpidos y minimizando los efectos del problema.9[editar] Procesos

Soldadura de arco de metal blindado.

Uno de los tipos ms comunes ds la soldadura manual con electrodo revestido (SMAW, Shielded Metal Arc Welding), que tambin es conocida como soldadura manual de arco metlico (MMA) o soldadura de electrodo. La corriente elctrica se usa para crear un arco entre el material base y la varilla de electrodo consumible, que es de acero y est cubierto con un fundente que protege el rea de la soldadura contra la oxidacin y la contaminacin por medio de la produccin del gas CO2 durante el proceso de la soldadura. El ncleo en s mismo del electrodo acta como material de relleno, haciendo innecesario un material de relleno adicional. El proceso es verstil y puede realizarse con un equipo relativamente barato, hacindolo 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 maestra 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 despus de soldar.11 Adems, el proceso es generalmente limitado a materiales de soldadura ferrosos, aunque electrodos especializados han hecho posible la soldadura del hierro fundido, nquel, aluminio, cobre, acero inoxidable y de otros metales. La soldadura de arco metlico con gas (GMAW), tambin conocida como soldadura de metal y gas inerte o por su sigla en ingls MIG (Metal inert gas) , es un proceso semiautomtico o automtico que usa una alimentacin continua de alambre como electrodo y una mezcla de gas inerte o semi-inerte para proteger la soldadura contra la contaminacin. 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. Tambin, el tamao ms pequeo del arco, comparado a los procesos de soldadura de arco metlico protegido, hace ms fcil hacer las soldaduras fuera de posicin (ej, empalmes en lo alto, como sera soldando por debajo de una estructura). El equipo requerido lejo y costoso quenos portable y verstil, 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 ms alta en la que las soldaduras pueden ser terminadas, la GMAW es adecuada para la soldadura de produccin. 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 ncleo 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 til para soldar materiales finos, este mtodo 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 ms 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, tambin usa un electrodo de tungsteno pero utiliza un gas de plasma para hacer

el arco. El arco es ms concentrado que el arco de la GTAW, haciendo el control transversal ms crtico y as generalmente restringiendo la tcnica a un proceso mecanizado. Debido a su corriente estable, el mtodo puede ser usado en una gama ms amplia de materiales gruesos que el proceso GTAW, y adems, es mucho ms rpido. Puede ser aplicado a los mismos materiales que la GTAW excepto al magnesio, y la soldadura automatizada del acero inoxidable es una aplicacin importante del proceso. Una variacin del proceso es el corte por plasma, un eficiente proceso de corte de acero.14 La soldadura de arco sumergido (SAW) es un mtodo 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 atmsfera son bloqueados por el flujo. La escoria que forma la soldadura generalmente sale por s misma, y combinada con el uso de una alimentacin de alambre continua, la velocidad de deposicin de la soldadura es alta. Las condiciones de trabajo estn muy mejoradas sobre otros procesos de soldadura de arco, puesto que el flujo oculta el arco y casi no se produce ningn humo. El proceso es usado comnmente en la industria, especialmente para productos grandes y en la fabricacin de los recipientes de presin soldados.tric, p 6.1-56.1-615 Para calcular el calor para los procedimientos de soldadura de arco, puede ser usada la siguiente frmula:

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 metlico con gas y la soldadura de arco sumergido, 0,9, y la soldadura de arco de gas tungsteno, 0,8.16

[editar] Distorsin y agrietamientoLos mtodos de soldadura que implican derretir el metal en el sitio del empalme son necesariamente propensos a la contraccin a medida que el metal calentado se enfra. A su vez, la contraccin puede introducir tensiones residuales y tanto distorsin longitudinal como rotatoria. La distorsin puede plantear un problema importante, puesto que el producto final no tiene la forma deseada. Para aliviar la distorsin rotatoria, las piezas de trabajo pueden ser compensadas, de modo que la soldadura d lugar a una pieza correctamente formada.17 Otros mtodos de limitar la distorsin, como afianzar en el lugar las piezas de trabajo con abrazaderas, causa la acumulacin de la tensin residual en la zona afectada trmicamente del material base. Estas tensiones pueden reducir la fuerza del material base, y pueden conducir a la falla catastrfica por agrietamiento fro, como en el caso de varias de las naves Liberty. El agrietamiento en fro est limitado a los aceros, y est asociado a la formacin del martensita mientras

que la soldadura se enfra. El agrietamiento ocurre en la zona afectada trmicamente del material base. Para reducir la cantidad de distorsin y estrs 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 solidificacin, puede ocurrir en todos los metales, y sucede en la zona de fusin 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] SoldabilidadLa calidad de una soldadura tambin depende de la combinacin 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 composicin qumica, con mayores cantidades de carbono y de otros elementos de aleacin 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 ms significativa que la del cobre y el nquel. A medida que se eleva el contenido equivalente de carbono, la soldabilidad de la aleacin decrece.19 La desventaja de usar simple carbono y los aceros de baja aleacin es su menor resistencia - hay una compensacin entre la resistencia del material y la soldabilidad. Los aceros de alta resistencia y baja aleacin fueron desarrollados especialmente para los usos en la soldadura durante los aos 1970, y estos materiales, generalmente fciles de soldar tienen buena resistencia, hacindolos 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 austenticos de los aceros inoxidables tienden a ser ms soldables, pero son especialmente susceptibles a la distorsin debido a su alto coeficiente de expansin trmica. Algunas aleaciones de este tipo son propensas a agrietarse y tambin a tener una reducida resistencia a la corrosin. Si no est 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 pequea de ferrita. Otros tipos de aceros inoxidables, tales como los aceros inoxidables ferrticos y martensticos, no son fcilmente soldables, y a menudo deben ser precalentados y soldados con electrodos especiales.21

[editar] Aluminio

La soldabilidad de las aleaciones de aluminio vara significativamente dependiendo de la composicin qumica de la aleacin 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 travs de la zona de soldadura y por lo tanto ayuda a reducir el agrietamiento caliente, pero puede reducir las caractersticas mecnicas del material base y no debe ser usado cuando el material base est restringido. El diseo del empalme tambin puede cambiarse, y puede seleccionarse una aleacin de relleno ms compatible para disminuir la probabilidad del agrietamiento caliente. Las aleaciones de aluminio tambin deben ser limpiadas antes de la soldadura, con el objeto de quitar todos los xidos, aceites, y partculas 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 hidrgeno y a la escoria debido al oxgeno.22

[editar] Condiciones inusuales

Soldadura subacutica.

Aunque muchas aplicaciones de la soldadura se llevan a cabo en ambientes controlados como fbricas 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 vacos (como en el espacio). En usos al aire libre, tales como la construccin y la reparacin en exteriores, la soldadura de arco de metal blindado es el proceso ms comn. Los procesos que emplean gases inertes para proteger la soldadura no pueden usarse fcilmente en tales situaciones, porque los movimientos atmosfricos impredecibles pueden dar lugar a una soldadura fallida. La soldadura de arco de metal blindado a menudo tambin es usada en la soldadura subacutica en la construccin y la reparacin de naves, plataformas costa afuera, y tuberas, pero tambin otras son comunes, tales como la soldadura de arco con ncleo de fundente y soldadura de arco de tungsteno y gas. Es tambin 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 mtodos en las siguientes dcadas, y hoy en da los investigadores continan desarrollando mtodos para usar otros procesos de soldadura en el espacio, como la soldadura de rayo lser, soldadura por resistencia, y soldadura por friccin. Los avances

en estas reas podran probar ser indispensables para proyectos como la construccin de la Estacin Espacial Internacional, que probablemente utilizar profusamente la soldadura para unir en el espacio las partes manufacturadas en la Tierra.23

[editar] SeguridadLa soldadura sin las precauciones apropiadas puede ser una prctica peligrosa y daina para la salud. Sin embargo, con el uso de la nueva tecnologa y la proteccin apropiada, los riesgos de lesin o muerte asociados a la soldadura pueden ser prcticamente eliminados. El riesgo de quemaduras o electrocucin es significativo debido a que muchos procedimientos comunes de soldadura implican un arco elctrico o flama abiertos. Para prevenirlas, las personas que sueldan deben utilizar ropa de proteccin, como calzado homologado, guantes de cuero gruesos y chaquetas protectoras de mangas largas para evitar la exposicin a las chispas, el calor y las posibles llamas. Adems, la exposicin al brillo del rea de la soldadura produce una lesin llamada ojo de arco (queratitis) por efecto de la luz ultravioleta que inflama la crnea 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 exposicin, y en aos recientes se han comercializado nuevos modelos de cascos en los que el filtro de cristal es transparente y permite ver el rea de trabajo cuando no hay radiacin 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 translcidas que rodeen el rea de soldadura. Estas cortinas, hechas de una pelcula plstica de cloruro de polivinilo, protegen a los trabajadores cercanos de la exposicin a la luz UV del arco elctrico, pero no deben ser usadas para reemplazar el filtro de 42, 4951 A menudo, los soldadores tambin se exponen a gases peligrosos y a partculas finas suspendidas en el aire. Los procesos como la soldadura por arco de ncleo fundente y la soldadura por arco metlico blindado producen humo que