unidad 4. potencial espontaneo

8/16/2019 Unidad 4. Potencial Espontaneo

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Instituto tecnológico de ciudad madero

Ingeniería en geo ciencias

Métodos eléctricos 1

(Unidad 4-potencial espontaneo)

15:00 – 1:00!M

Ing" Miguel Martíne# $lores

%&uipo de tra'ao

i#carra *ieto Mirosla+a

,rti# odrígue# aleria Mic.elle

/ernnde# s&ue# ,saldo 2drin

3arrios oas orge uis

e6es *u7o 2leandra 8e es9s


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Introducción

El método del Potencial espontáneo (Self-potencial o Spontaneous potential) es

un método de prospección eléctrica que tuvo sus orígenes en la búsqueda de

recursos minerales

El método eléctrico de prospección se basa en el estudio de campos de potencial

eléctrico! tanto en lo referente a los naturalmente e"istentes en la corte#a terrestre!

como a los artificialmente provocados en la misma $ediante estas mediciones se

puede determinar la situación en el subsuelo de criaderos minerales o

reconocer estructuras geológicasEl potencial espontáneo es un fenómeno natural que e"iste en el po#o cuando dos

fluidos de diferentes salinidades se ponen en contacto Este se manifiesta como

una diferencia de potencial o volta%e en los contactos entre las formaciones

permeables & las lutitas 'a corriente o fuer#a electromotri# generada se denomina

efecto o potencial electroquímico 'a penetración del filtrado de lodo dentro de la

formación puede causar también un potencial denominado potencial electro

cinético! que por lo general tiene un valor mu& ba%o & puede ser generalmente

despreciado

'a curva de potencial espontáneo es un registro de la diferencia de potencial

eléctrico entre dos electrodos! uno móvil! en el po#o & otro fi%o! en la superficie 'a

curva se registra como la defle"ión desde una línea base arbitrariamente fi%ada por

el ingeniero a cargo de la operación! acia la i#quierda o acia la dereca!

originada por la diferencia entre la salinidad del filtrado de lodo & la salinidad

del agua

4. Qué es potencial espontáneo

http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/fimi/fimi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/regi/regi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/fimi/fimi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTROhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/regi/regi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml


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¿Qué es potencial espontáneo?

Potencial espontáneo (SP) es una natural diferencia de potencial eléctrico en la

*ierra! medido por un electrodo en un po#o! en relación con un electrodo de

referencia fi%o en la superficie El potencial espontáneo se reconoció por primera

ve# por +onrad Sclumberger! $arcel Sclumberger! & E, 'eonardo en ./! & lo

que publicó por primera ve# fueron e%emplos de campos de petróleo de 0usia El

potencial espontáneo es un tipo de registro geofísico! también se usa como

sondeo eléctrico vertical

$edición del potencial eléctrico del terreno 'a circulación de agua subterránea

genera potenciales eléctricos detectables

¿Cómo se origina?

El potencial espontaneo se origina por casusa de1

Potencial de electro filtración! por el lodo en un medio poroso

2 Potencial de membrana! en caso de arcillas o margas


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/ Potencial de difusión! debido a la e"istencia de diferentes

concentraciones de electrolito en el terreno

3 Potencial electroquímico1 la e"istencia de menas metálicas en el

subsuelo

4tra fuente que origina el potencial espontaneo el 5potencial que flu&e5 (o

potencial electro cinético) que se presenta del flu%o del líquido cargado de

minerales disueltas (agua subterránea) con un medio poroso & fisuras del

terreno

El potencial electro cinético o #eta! es el potencial cae a través de la parte

móvil de la doble capa que es responsable de los fenómenos electro

cinéticos como la electroforesis (movimiento de partículas en un campo

eléctrico a través de una solución estacionaria) El potencial #eta se mide

por mediciones de electroforesis El potencial #eta refle%a la diferencia de

potencial entre el plano de corte & la fase gruesa 'a distancia entre la

superficie & el plano de corte no puede precisarse rigurosamente

El potencial #eta es como &a se di%o una medida para determinar la carga

del coloide Para coloides en fuentes de agua natural con un p6 de 7 a 8! el

potencial #eta se encuentra entre los -3 & -/9 milis volts: cuanto más

negativo sea el número! tanto ma&ores será la carga de la partícula ;

medida que disminu&e el potencial #eta! las partículas pueden apro"imarse

cada ve# más aumentando la posibilidad de una colisión

El fenómeno del potencial espontaneo esta asociado a corrientes naturales

que son provocadas por diferentes fenómenos! en articular a la interacción

geoquímica con minerales metálicos! a los gradientes de temperaturae"istentes & a la filtración del agua en el suelo


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$étodos para medir el potencial espontaneo & tecnologías aplicadas a esta área

El potencial espontáneo es un volta%e de


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reali#arse en un equipo dise=ado para medir los peque=os volta%es de


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4.1 - Electricidad terrestre

Se conocen tres sistemas eléctricos generados en la *ierra & en la

atmósfera por procesos geofísicos naturales ?no de ellos está en la

atmósfera & otro está dentro de la *ierra! flu&endo paralelo a la superficie

El tercero! que traslada carga eléctrica entre la atmósfera & la *ierra! flu&e

en vertical

'a electricidad atmosférica! e"cepto aquella que se asocia con cargas dentro de

una nube & ocasiona el relámpago! es el resultado de la ioni#ación de la atmósfera

por la radiación solar & a partir del movimiento de nubes de iones conducidas por

mareas atmosféricas 'as mareas atmosféricas se producen por la atracción

gravitacional del Sol & la 'una sobre la atmósfera de la *ierra ( véase ,ravitación)

&! al igual que las mareas oceánicas! suben & ba%an a diario 'a ioni#ación &! por

consiguiente! la conductividad eléctrica de la atmósfera cercana a la superficie de

la *ierra es ba%a! pero crece con rapide# al aumentar la altura Entre los 39 & los

399 @m por encima de la *ierra! la ionosfera constitu&e una capa esférica casi

perfectamente conductora 'a capa refle%a las se=ales de radio de ciertas

longitudes de onda! &a se originen en la *ierra o lleguen a la *ierra desde el


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espacio 'a ioni#ación de la atmósfera varía muco! no sólo con la altura sino

también con la ora del día & la latitud

Corrientes de la tierra

'as corrientes de la *ierra constitu&en un sistema mundial de oco circuitos

cerrados de corriente eléctrica distribuidos de una forma bastante uniforme a

ambos lados del ecuador! además de una serie de circuitos más peque=os cerca

de los polos ;unque se a argumentado que este sistema está ocasionado por

los cambios diarios en la electricidad atmosférica (& esto puede ser cierto paravariaciones de periodo corto)! es probable que los orígenes del sistema sean más

comple%os El núcleo de la *ierra! que está compuesto por ierro fundido & níquel!

puede conducir electricidad & es comparable con el arma#ón de un generador

eléctrico gigantesco Se considera que las corrientes de convección mueven el

metal fundido en circuitos relacionados con el campo magnético de la *ierra & se

ven refle%ados en el sistema de las corrientes de la *ierra que producen

Carga en la superficie terrestre


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'a superficie de la *ierra tiene carga eléctrica negativa ;unque la conductividad

del aire cerca de la *ierra es peque=a! el aire no es un aislante perfecto & la carga

negativa se consumiría con rapide# si no se repusiera de alguna forma+uando se an reali#ado mediciones con buen tiempo! se a observado que un

flu%o de electricidad positiva se mueve acia aba%o desde la atmósfera acia la

*ierra 'a causa es la carga negativa de la *ierra! que atrae iones positivos de la

atmósfera ;unque se a sugerido que este flu%o descendente puede ser

contrarrestado por flu%os positivos ascendentes en las regiones polares! la

ipótesis preferida o& es que la carga negativa se traslada a la *ierra durante las

tormentas & que el flu%o descendente de corriente positiva durante el buen tiempo

se contrarresta con un flu%o de regreso de la corriente positiva desde #onas de la

*ierra que e"perimentan tiempo tormentoso Se a comprobado que la carga

negativa se traslada a la *ierra desde nubes de tormenta & la relación en la que

las tormentas desarrollan energía eléctrica es suficiente para reponer la carga de

la superficie ;demás! la frecuencia de tormentas parece ser ma&or durante el día!

cuando la carga negativa aumenta con ma&or rapide#


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Atmosfera

(+) (-)

Sol

Tipos de electricidad

Tierra

(-)

Horizontal

Vertical Atmosfera de la tierra

Electricidad atmosférica


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Es el resultado de la ioni#ación solar & a partir del movimiento de nubes de iones

conducidas por mareas atmosféricas 'a ionosfera constitu&e una capa esférica

casi perfectamente conductora 'a capa refle%a las se=ales de radio de ciertaslongitudes de onda

'a superficie de la tierra tiene carga negativa 'a carga negativa se consumiría

con rapide# si no se repusiera de alguna forma Se a observado un flu%o de

electricidad positiva que se mueve acia aba%o desde la atmosfera acia la tierra

'a cauda es la carga negativa de la tierra! que atrae iones positivos a la

atmosfera ;l parecer! la carga negativa se traslada a la tierra durante las

tormentas & el flu%o descendente de corrientes positivas durante el buen tiempo secontrarresta con un flu%o de regreso de la corriente positiva desde #onas de la

tierra con tormentas

0E'A$P;,41 Es la cispa eléctrica de gran intensidad producida por descarga

entre dos nubes o entre una nube & la superficie terrestre En el B9C de los casos!

el calor generado por la descarga e"pande violentamente el aire

*0?E>41 Es el sonido de gran intensidad que genera un ra&o

0;D41 Es una descarga eléctrica que golpea a la tierra

Similitudes entre la electricidad & el relámpago1

• producen de lu# de un color similar:

• movimiento rápido:

• son conducidos por los metales! el agua & el ielo:

• funden metales & encienden sustancias inflamables:


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• olor 5sulfuroso5 (que aora se sabe que es debido al o#ono):

•

magneti#an agu%as:

• la similitud entre el fuego de San *elmo & el resplandor de la descarga

4.2 -Causas el !otencial Espontaneo " #sos el $étodo

%rigen el !otencial Espontaneo


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%&'eti(o del método.

El método del Potencial espontáneo se basa en medir entre dos puntos del

terreno! cual es la diferencia de potencial eléctrica generada de forma natural en el

subsuelo

!otencial electrocinética

El paso de una solución de resistividad eléctrica & viscosidad F a través de un

medio capilar o poroso! puede generar un gradiente de potencial eléctrico a lo

largo de la tra&ectoria del flu%o Este potencial es lo que se conoce como Potencial

electrocinética


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Estudio del potencial en terrenos no consolidados

En este estudio se reali#a un profundo análisis de la influencia que tienen sobre el

valor del potencial! factores como el gradiente idráulico! el tama=o de grano! la

permeabilidad! así como la concentración de sal en un fluido

G ; medida que aumentamos el gradiente de presión del fluido! la amplitud del

potencial también incrementa su valor! pero siempre en valores negativos

G


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aumenta la proporción de arcilla en el relleno! el valor del potencial electro cinético

disminu&e

Equipo requerido

Kndependientemente de la configuración de medida empleada! el equipo básico

requerido es bastante sencillo & consta de1

G unos electrodos

G cable eléctrico

G un carrete para recoger el cable

G un mili voltímetro con el que medir el potencial

$etodología de campo

*ipos de configuraciones en la captura de los datos1

G +onfiguración del gradiente

G +onfiguración de base fi%a (o campo total)

G +onfiguración multielectródica

+onfiguración del gradiente

Esta técnica solo precisa 2 electrodos! & se basa en medir mediante el mili

voltímetro! cual es la diferencia de potencial entre los dos electrodos! siendo la

distancia entre ambos invariable

+onfiguración de base fi%a (o campo total)


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Este dispositivo! en el que solo se precisan también 2 electrodos! se basa en

colocar estaciones fi%as de medida a lo largo del perfil que previamente a&amos

definido

+onfiguración multielectródica

Esta configuración es similar a la de base fi%a pero a diferencia de ésta! aora no

vamos de estación en estación conectando el electrodo L con el de referencia! &

luego medimos

!E)*I+ E+EC,)IC% C%ECI%/+

Estos perfiles miden las propiedades eléctricas! acústicas & radioactivas de

las rocas 'os sensores de resistividad (eléctricos) usan electrodos o bobinas! los

acústicos usan *ransductores sónicos & los 0adiactivos usan o emplean

detectores sensibles a la radioactividad

Por lo general el Perfil Eléctrico +onvencional contiene cuatro curvas! siendo

estas1

• 0esistividad >ormal +orta (S>) de B5

Esta mide la resistividad en la #ona lavada (0"o)! es decir! la #ona que fue

invadida por el filtrado del lodo

• 0esistividad >ormal 'arga (>') de B35

Esta mide la resistividad en la #ona virgen (0t)

• 0esistividad 'ateral de 85 MM - 85

Es utili#ada para medir la resistividad verdadera de la formación cuando no es

posible obtener un valor preciso de la curva >ormal 'arga (>')

• +urva


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'a escala del SP no tiene un valor ceso (9) absoluto! esto es debido a que apenas

se registran los cambios de potencial dentro del lodo al pasar la erramienta de

registro frente a diferentes capas%)I0E E+ !%,ECI/+ E!%,/E%

o e"iste ninguna corriente eléctrica dentro del po#o en el centro de una lutita!

debido a que esta es impermeable & en consecuencia la curva del SP es plana

llamándose 5'ínea N Lase de 'utitas5

http://www.monografias.com/trabajos6/dige/dige.shtml#evohttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/imco/imco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/coele/coele.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/dige/dige.shtml#evohttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/imco/imco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/coele/coele.shtml


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Por otro lado! en frente de formaciones permeables la curva muestra defle"iones

con respecto a la 'ínea N Lase de 'utitas: en las capas gruesas estas defle"iones

tienden a alcan#ar una curva esencialmente constante! definiéndose así una líneade arena

'a defle"ión puede ser a la i#quierda (>egativa) o a la dereca (Positiva)!

dependiendo principalmente de las salinidades relativas del agua de formación &

del filtrado del lodo

Siendo de la siguiente manera1

• Si la salinidad del agua de formación es ma&or a la del filtrado del lodo la

defle"ión será acia la i#quierda

• Si la salinidad del filtrado del lodo es ma&or a la del agua de formación la

defle"ión ser acia la dereca

>o se puede registrar una curva del SP en po#os llenos de lodos no conductivos

&a que estos no proporcionan una continuidad eléctrica entre el electrodo del SP &

la formación ;demás! si las resistividades del filtrado del lodo & del agua son casi

iguales! las defle"iones del SP serán mu& peque=as & la curva no será mu&

significativa

*#/$E,% E $EICI% E+ !

Para reali#ar la medición del SP se utili#an distintos instrumentos montados en

una sonda que se ba%a al po#o mediante un cable conductor Este cable es

de acero & normalmente posee siete (H) conductores eléctricos que sirven para

alimentar eléctricamente a los equipos del po#o & al mismo tiempo acer llegar ala superficie los datos leídos por las diferentes sondas a medida que reali#an el

recorrido en el interior del po#o

; medida que se va recogiendo el cable la sonda va midiendo! & las lecturas que

son enviadas a través del cable! se registran en cintas magnéticas que

posteriormente serán utili#adas para la interpretación de datos

http://www.monografias.com/trabajos15/la-estadistica/la-estadistica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fahttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/basda/basda.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos37/interpretacion/interpretacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/la-estadistica/la-estadistica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fahttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/basda/basda.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos37/interpretacion/interpretacion.shtml


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6erramienta utili#ada para reali#ar la medición del SP

*/C,%)E Q#E /*EC,/ / +/ C#)/ E+ !

Entre los principales factores que afectan la curva tenemos1

• El lodo o fluido de perforación

Este afecta de diversas formas a la curva Lien sea por la salinidad del lodo! &a

que la presencia de estos minerales puede influir en la resistividad & refle%arse en

el registro Para ello se debe conocer primero las características de salinidad del

lodo utili#ado

4tra forma de afectar es cuando el fluido invade a la formación


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Presentes como cu=as dentro de la capa permeable! pueden repercutir en la

resistividad de la capa

• IallasOue ocasionarán el cambio de litología & por consiguiente el cambio en la

tendencia de la curva

• *emperatura

• o

obstante! la capa debe ser no arcillosa

Es importante asegurarse de que no e"ista potencial electrocinético! que puede

estar presente en los casos de formaciones con alto nivel de agotamiento

de presión! o cuando se perfora con lodos mu& pesados Si e"isten análisis de

agua & estos muestran cantidades apreciables de iones diferentes del sodio & el

cloro! o cuando a& cambios en la línea base del SP! es preciso tomar las

http://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml#ANALIThttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml#ANALIT


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precauciones del caso Si es posible acerlo! la determinación de 0Q debe será

po&ada por varias técnicas diferentes

/!+IC/CI%E E+ !

• Kdentifica #onas permeables & porosas

•


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los riesgos operativos que pudieran presentarse durante la perforación de un

po#o

4. -*enómenos e !olari5ación Eléctrica En El ,erreno

En el electromagnetismo clásico! es el campo vectorial que e"presa la densidad

de los momentos eléctricos dipolares permanentes o inducidos en un material

dieléctrico El vector de polari#ación P se define como el momento dipolar por

unidad de volumen 'a unidad de medida en el SK es coulomb por metro cuadrado

'a polari#ación eléctrica es uno de los tres campos eléctricos macroscópicos que

describen el comportamiento de los materiales 'os otros dos son el campoeléctrico E & el despla#amiento eléctrico


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átomo o molécula se orienta acia la barra & el lado negativo queda orientado en

sentido contrario Se presenta el fenómeno de polari#ación cuando tro#os de papel

neutro son atraídos por un ob%eto cargado o cuando se coloca un globo cargadoen una pared

+uando situamos un ob%eto material en un campo eléctrico se comporta según sea

un conductor o un dieléctrico El conductor redistribu&e sus cargas en un

dialectrico las cargas no pueden moverse libremente & por tanto su

comportamiento es distinto

'os dialectricos pueden considerarse formados

por dos tipos de moléculas1 polares & no polares

Si la molécula es no polar! es decir! si el centro del sistema de electrones

coincide con el de los núcleos positivos! el dieléctrico es! en todos sus

puntos! eléctricamente neutro La%o la acción de un campo eléctrico

e"terno! los centros de los sistemas citados se separan & se crean dipolos

inducidos! alineados con el campo eléctrico e"terno

$acroscópicamente! en un dieléctrico se produce el fenómeno con%ugado

de alineamiento e inducción! separándose ligeramente el centro de las

cargas positivas de todo el dieléctrico con respecto al centro de las cargas

negativas El dieléctrico en su con%unto permanece eléctricamente neutro


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pero se polari#a! es decir! se acumula carga positiva a un lado & negativa

en el otro

ipolo

Es un sistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud cercanas entre sí


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'os dipolos aparecen en cuerpos aislantes dieléctricos ; diferencia de lo que

ocurre en los materiales conductores! en los aislantes los electrones no son libres

;l aplicar un campo eléctrico a un dieléctrico aislante éste se polari#a dando lugar a que los dipolos eléctricos se reorienten en la dirección del campo disminu&endo

la intensidad de éste

!%+/)I6/CI% E # $/,E)I/+ IE+EC,)IC% % /I+/,E

I*+#ECI/ E # C/$!% E+7C,)IC% E # IE+7C,)IC%

,I!% !%+/)

'as moléculas de algunos dieléctricos tienen la propiedad de que la distribución

interna de sus cargas no es simétrica En estos casos la parte positiva & negativa

de cada molécula están separadas una de otra

Si al dieléctrico se le aplica un campo eléctrico! estas moléculas llamadas dipolos!

no se despla#an como lo acen lo electrones en lo metales! sino que se orientan

según el campo aplicado +on esta situación se dice que el dieléctrico a sido

polari#ado +uando el campo eléctrico desaparece! las moléculas vuelven a su

estado original


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;lgunos e%emplos de este tipo de material son1

El vidrio! la cerámica! la goma! la mica! la cera! el papel!

la madera seca! la porcelana algunas grasas para uso industrial &

electrónico & la baquelita En cuanto a los gases se utili#an como

dieléctricos sobre todo el aire! el nitrógeno & el e"afluoruro de a#ufre

C%,/,E IE+EC,)IC/

En 8/H Iarada& demostró que si se llena completamente el espacio comprendido

entre dos placas de un capacitor con un dieléctrico! la capacidad del capacitor

queda multiplicada por un factor @ ma&or que la unidad Este factor es el llamado

poder inductor específico o constante dieléctrica relativa (al vacío) Rr & es

independiente de la forma del capacitor! dependiendo e"clusivamente del

dieléctrico ;l vacío se le asigna el valor Rr! el aire tiene un Rr!9997. (se suele

despreciar los decimales & considerarselo igual a )

Por definición! la constante dieléctrica relativa de un medio!

es la relación entre la capacidad de un capacitor con

dico medio como dieléctrico sobre la capacidad

de otro con el vacío como dieléctrico


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!%+/)I6/CI% I#CI/

'a Polari#ación Knducida (PK) es un fenómeno eléctrico que se manifiesta en el

interior de medios materiales! sean en el dominio del tiempo con tensiones de

rela%amiento a la interrupción de un flu%o de corriente eléctrica energi#ante! sea en

el dominio de la frecuencia con una precisa le& de dispersión de la resistividad

eléctrica al variar la frecuencia de un flu%o de corriente alterna energi#ante

Es bien conocido que el fundamento sobre el cual se aplica este método se debe a

que algunas rocas o depósitos minerales no e"iben un potencial eléctrico propio


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unidad 4. potencial espontaneo

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