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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