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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS 
INDUSTRIALES Y DE TELECOMUNICACIÓN 
 
 
Titulación: 
 
INGENIERO TÉCNICO INDUSTRIAL ELÉCTRICO 
 
 
Título del proyecto: 
 
“DISEÑO Y CONSTRUCIÓN DE UNA BOBINA TESLA” 
 
 
Eduardo Pérez de Obanos Francés 
Vicente Senosiáin Miquélez 
Pamplona a 19 de Febrero de 2010 
 
Eduardo Pérez de Obanos Francés         Universidad Pública de Navarra   
 
1 
 
Índice 
 
 
MEMORIA 
 
 
1. Introducción.         
 
1.1. Objetivo del proyecto.       5 
 
1.2. Historia.         5 
 
1.3. Principio de funcionamiento.      7  
 
1.4. Aplicaciones.        12 
  
1.5. Aspectos de seguridad.       14 
 
 
2. Elementos.          
 
2.1. Esquema básico.        15 
    
2.2. Variac.         15 
 
2.3. Transformador de alta tensión.      16 
 
2.4. Diodos rectificadores.       17 
 
2.5. Bobina de choque.       18 
 
2.6. Condensador primario.       18 
 
2.7. Bobina primaria.        20 
 
2.8. Bobina secundaria.       21 
  
2.9. Condensador secundario.      22 
 
2.10. Explosor.        23 
 
2.11. Conexión a tierra.       25 
 
 
 
 
Eduardo Pérez de Obanos Francés         Universidad Pública de Navarra   
 
2 
 
3. Modelado y simulación. 
 
3.1. Programa de simulación.      26 
 
3.2. Cálculo de los principales parámetros.     26 
 
3.3. Circuito de simulación.       27 
 
3.4. Resultados de simulación.      28 
 
 
4. Cálculo y diseño de los elementos constituyentes. 
 
4.1. Transformador de alta tensión.      31 
 
4.2. Bobina secundaria.       31 
 
4.3. Terminal superior.       33 
 
4.4. Condensador primario.       34 
 
4.5. Bobina primaria.        34 
 
4.6. Explosor.         35 
 
4.7. Diodos rectificadores.       35 
 
4.8. Bobina de choque.       36 
 
 
5. Ensayos y medidas. 
 
5.1. Medida de la capacidad del condensador primario.   37 
 
5.2. Medida de la resistencia e inductancia de la bobina secundaria. 37 
 
5.3. Medida de la resistencia e inductancia de la bobina primaria.  38 
 
5.4. Medida del coeficiente de acoplamiento entre bobinas.  38 
 
5.5. Medida de la frecuencia de resonancia del primario.   39 
 
5.6. Medida de la frecuencia de resonancia del secundario.   40 
 
5.7. Medida de la capacidad parásita de la bobina secundaria.  42 
 
5.8. Medida de la tensión de carga del condensador primario.  43 
 
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3 
 
5.9. Medida de la tensión de salida.      44 
 
 
6. Experiencias de laboratorio. 
 
6.1. Descargas de corona con distintos electrodos.    45 
 
6.2. Ionización de gases a baja presión.     49 
 
6.3. Jaula de Faraday.        51 
 
 
7. Conclusiones. 
 
7.1. Desarrollo del proyecto.       53 
 
7.2. Enumeración de conclusiones.      54 
 
 
8. Planos constructivos. 
 
8.1. Esquema eléctrico.       55 
 
Plano 1. Bobina secundaria.       56 
 
Plano 2. Bobina primaria.       57 
 
Plano 3. Toroide.        58 
 
Plano 4. Condensador primario.      59 
 
Plano 5. Explosor.        60 
 
Plano 6. Conjunto de montaje.      61 
 
 
9. Presupuesto. 
 
9.1. Presupuesto Completo.       62 
 
9.2. Presupuesto Real.       63 
 
 
10. Referencias bibliográficas. 
 
 10.1. Páginas Web consultadas.      64 
 
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4 
 
 10.2. Libros y documentos consultados.     64 
 
 
11. Hojas de características. 
 
11.1. Condensador EPCOS B32656-S0105-K561.    65 
 
11.2. Diodo SEMIKRON HSK E 17000/7600-0.3.    78 
 
 11.3. Barniz de revestimiento ELECTROLUBE SCC3.   83 
Eduardo Pérez de Obanos Francés         Universidad Pública de Navarra   
 
5 
 
1. Introducción 
 
 
 La Bobina Tesla es un dispositivo capaz de emitir descargas eléctricas que 
pueden llegar a medir varios metros y emitir luz por medio de la generación de pulsos 
de alta tensión. 
 Dada la espectacularidad del proyecto y viendo que en la universidad se disponía 
de los medios necesarios tanto de material como de medidas de seguridad, me decidí a 
diseñar y construir una bobina Tesla. 
 
 
1.1. Objetivo del Proyecto 
 
 
 El Objetivo principal del proyecto es diseñar y construir una bobina Tesla de 
tamaño medio y observar las descargas emitidas desde el terminal superior. 
  
 Además realizare una serie de pruebas para comprobar si los resultados 
obtenidos en nuestra experiencia se asemejan a los de estudios anteriores. 
 
 
1.2. Historia 
 
 
1.2.1. Nikola Tesla 
 
 
Tesla nació en el pueblo de Smiljan en la 
Frontera Militar (Vojna Krajina) austrohúngara, se 
educó en Graz y posteriormente en Praga, donde 
estudió ingeniería eléctrica. En 1881 viajó a 
Budapest para trabajar en una compañía de 
telégrafos estadounidense. Al año siguiente se 
trasladó a París para trabajar en una de las 
compañías de Thomas Alva Edison, donde realizó 
su mayor aporte: la teoría de la corriente alterna, lo 
cual le permitió idear el primer motor eléctrico de 
inducción en 1882. 
 
                  
En 1884 se trasladó a Nueva York, creando su propia compañía en 1886 
tras romper con Edison después de tener muchas diferencias ante la eficiencia 
entre la corriente continua (CC) y la corriente alterna (CA) de Tesla. Tenía un 
laboratorio en la calle Houston en Nueva York. En 1887 logra construir el motor 
de inducción de corriente alterna. En 1891 inventó la bobina de Tesla. 
 
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6 
 
 
1.2.2. La Bobina Tesla 
 
En la primavera de 1891, Tesla realizó una serie de demostraciones con 
varias máquinas ante el American Institute of Electrical Engineers del Columbia 
College. Continuando las investigaciones iniciales sobre voltaje y frecuencia de 
William Crookes, Tesla diseñó y construyó una serie de bobinas que produjeron 
corrientes de alto voltaje y alta frecuencia. Estas primeras bobinas usaban la 
acción disruptiva de un explosor (spark-gap) en su funcionamiento. 
Los dispositivos posteriores fueron en ocasiones alimentados desde 
transformadores de alto voltaje, usando bancos de condensadores de cristal de 
botella inmersos en aceite para reducir las pérdidas por descargas de corona, y 
usaban explosores rotativos para tratar los niveles de alta potencia. Las bobinas 
Tesla conseguían una gran ganancia en voltaje acoplando dos circuitos LC 
resonantes, usando transformadores con núcleo de aire. A diferencia de los 
transformadores convencionales, cuya ganancia está limitada a la razón entre los 
números de vueltas en los arrollamientos, la ganancia en voltaje de una bobina 
Tesla es proporcional a la raíz cuadrada de la razón de las inductancias 
secundaria y primaria. 
Estas bobinas posteriores son los dispositivos que construyen usualmente 
los aficionados. Son transformadores resonantes con núcleo de aire que genera 
muy altos voltajes en radio frecuencias. La bobina alcanza una gran ganancia 
transfiriendo energía de un circuito resonante (circuito primario) a otro 
(secundario) durante un número de ciclos. 
Aunque las bobinas Tesla modernas están diseñadas usualmente para 
generar largas chispas, los sistemas originales de Tesla fueron diseñados para la 
comunicación sin hilos, de tal manera que él usaba superficies con gran radio de 
curvatura para prevenir las descargas de corona y las pérdidas por streamers. 
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7 
 
1.3. Principio de funcionamiento 
 
La forma en que operan los transformadores de Tesla es la siguiente: 
Conectado el transformador de alto voltaje a la línea eléctrica se establece una corriente 
a través del circuito transformador – condensador – bobina primaria. A las frecuencias 
de operación del transformador la bobina primaria tiene una reactancia inductiva 
prácticamente nula y no influye en la magnitud de la corriente establecida, la cual 
resulta ser solo función de la impedancia interna del transformador y la reactancia 
capacitiva del condensador. Esta corriente carga el condensador de alto voltaje, 
elevando la diferencia de potencial entre sus placas y almacenando más y más energía 
en este. Por leyes de Kirchhoff es inmediato el hecho de que el voltaje establecido entre 
los electrodos del explosor es igual al voltaje entre las placas del condensador. Por lo 
tanto, cuando el condensador se carga a un voltaje lo suficientemente alto como para 
que la rigidez dieléctrica del aire entre los electrodos del explosor sea superada, el 
campo eléctrico entre estos arranca electrones de las moléculas de aquel y se establece 
un arco eléctrico de baja impedancia que actúa como un puente que cierra el circuito 
condensador – bobina primaria… y entonces se originan los pulsos de alta frecuencia. 
 
Físicamente los circuitos primario y secundario no tienen conexiones eléctricas 
en común; sin embargo se encuentran enlazados permanentemente por su inductancia 
mutua, por los efectos electrodinámicos que produce uno sobre el otro cuando están en 
operación; más concretamente, por el campo electromagnético que se establece en el 
espacio circundante. Cuando se cierra el circuito primario se establecen corrientes 
eléctricas de alta frecuencia que crean un campo electromagnético a su alrededor. Este 
campo induce en la bobina secundaria corrientes eléctricas que fluyen a lo largo del 
conductor, desde el toroide hasta la base conectada a tierra. Estas corrientes son 
máximas en la base del secundario y mínimas en la parte superior.  
  
El campo electromagnético variable induce corrientes, pero también voltajes en 
el circuito secundario. En particular sabemos que el toroide colocado en la parte 
superior de la Bobina tiene una capacitancia intrínseca dependiente de su posición 
respecto al suelo y al resto de los componentes de la bobina, pero también el conductor 
del que está hecha la bobina secundaria tiene su propia capacitancia. En operación el 
toroide se convierte en un depósito para la carga eléctrica y en consecuencia para la 
energía proveniente del circuito primario, energía transmitida por inducción y a través 
del campo electromagnético. La acumulación de carga en el toroide produce un rápido 
incremento de voltaje hasta que este es tan alto que se produce emisión electrónica hacia 
el espacio circundante. Así se producen las descargas que observamos al poner uno de 
estos aparatos en funcionamiento. 
 
 El funcionamiento de la bobina Tesla puede ser visto como dos circuitos 
resonantes débilmente acoplados por el aire. El coeficiente de acoplamiento entre las 
bobinas L1 y L2 suele estar entre 0,1 y 0,2, en mi caso es 0,175, más adelante explicare 
como realizar la medida. 
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8 
 
 
 
Fig. 1.1 Circuitos equivalentes Tesla 
 
  
El circuito primario se forma cuando salta el arco en el explosor conectando en 
serie el condensador primario C1, la bobina primaria L1 y su resistencia equivalente. El 
circuito secundario lo forman la bobina secundaria con su resistencia equivalente, y la 
suma de las capacidades propia de la bobina secundaria y del terminal superior a tierra. 
La bobina secundaria tiene uno de sus terminales a tierra y el terminal superior muestra 
una capacidad equivalente a tierra, así es como se cierra el circuito secundario. El 
circuito primario y secundario están acoplados entre ellos con una inductancia mutua M. 
 
 De acuerdo con la primera ley de Kirchoff, la suma de voltajes a lo largo del 
circuito completo es cero. 
 
 
 
 
 
Si qi es la carga instantánea en los condensadores C1 y C2, para cada circuito es 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 1.1
 2.1
 3.1
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9 
 
Sustituyendo en la ecuación (1.1) y (1.2) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reorganizando e introduciendo el operador       como el diferencial respecto del tiempo 
 
 
     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
De las ecuaciones de arriba se deduce la siguiente ecuación característica. 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
Donde: 
 
 
 
 
 
 
 5.1
 4.1
 6.1
 7.1
 8.1
 9.1
 10.1
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10 
 
k  es el coeficiente de acoplamiento ( 0 < k < 1 ), mientras que ω1 y ω2 son, 
respectivamente las pulsaciones de resonancia de los circuitos 1 y 2 desacoplados 
(también llamadas resonancias de circuito abierto). 
 La ecuación (1.8) es una ecuación lineal homogénea de cuarto grado que tiene 
cuatro raíces complejas D1, D2, D3 y D4. Si estas raíces son distintas entonces las cuatro 
funciones 
 
constituyen un espacio básico de soluciones para el sistema formado por la ecuación 
(1.6) y la ecuación (1.7). La solución general de este sistema es por lo tanto 
 
 
 
 
 
 
 
 
Las constantes Ai y Bi  pueden ser evaluadas usando las condiciones iniciales t = 0. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Donde q0 es la carga inicial del condensador primario. Los voltajes del condensador 
primario y secundario son simplemente 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 11.1
 12.1
 13.1
 14.1
 15.1
 16.1
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11 
 
Las soluciones para v1 y v2  solo pueden ser calculadas para el caso ideal de R1 = R2 =0. 
Las raíces de la ecuación (1.8) tienen solo parte imaginaria y el voltaje en el secundario 
se puede expresar como 
 
 
 
Donde: 
 
 
 
 
 
 T es el coeficiente de sintonización, definido como el cuadrado del cociente de las 
frecuencias de resonancia desacopladas, mientras que V1 es el voltaje inicial a través de 
C1, w1 y w2 son las frecuencias de resonancia  del primario y el secundario cuando están 
acoplados. Los restricciones de los valores de k y T hacen que w1 y w2  sean siempre 
reales y que w2> w1. 
 La ecuación (1.17) es importante y muestra que el voltaje del secundario es una 
oscilación de alta frecuencia (w1 + w2)/2 cuya amplitud se modula por otra oscilación de 
baja frecuencia (w1 - w2)/2. 
 17.1
 18.1
 19.1
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12 
 
1.4. Aplicaciones 
 
 
1.4.1. Prueba de materiales aislantes 
 
Los materiales aislantes usados en fuentes de tensión de alto voltaje están 
expuestos a altos voltajes de alta frecuencia. Las pruebas tradicionales realizadas 
con alta tensión en corriente continua no revelan el verdadero comportamiento 
de los materiales frente a esta tensión. Se han obtenido resultados satisfactorios 
utilizando fuentes de alta tensión de alta frecuencia para estas pruebas. 
Los transformadores de núcleo metálico no son los más adecuados para 
generar pulsos de alta tensión a alta frecuencia, hay  que utilizar ferrita en vez de 
hierro lo que aumenta el coste considerablemente para la potencia necesaria. 
Además, la potencia reactiva demandada por la carga capacitiva de objeto de 
prueba tiene que pasar también por el transformador y ser suministrada por él. 
Los transformadores de núcleo de ferrita tienen una capacidad muy alta 
comparada con el objeto de estudio y produce altos efectos no lineales de flujo 
que dan como resultado armónicos no deseados. 
Los transformadores de núcleo de aire como la bobina Tesla no tiene 
efectos no lineales de flujo ya que su núcleo es de aire, además, se puede 
disminuir fácilmente su capacidad haciendo el secundario más grande y 
aumentando la separación entre sus espiras. 
 
 
1.4.2. Prueba de Aisladores de alta tensión 
 
Asimismo se pueden utilizar las bobinas Tesla para la prueba de 
aisladores de protección para alta tensión, ya que las descargas producidas por 
las bobinas Tesla son muy parecidas a las perturbaciones transitorias que se dan 
en sistemas de potencia, como los arcos a tierra producidos en maniobras de 
encendido. 
 
 
 
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13 
 
1.4.3. Generación de Pulsos de alta frecuencia 
 
Las fuentes que generan pulsos de alta tensión con una tasa de repetición 
alta son muy utilizadas para diferentes problemas. Por ejemplo, pueden ser 
utilizadas para generar radiación electromagnética para medir objetos con una 
gran precisión o pulsos de microondas con 3 cm de longitud de onda. 
Se han publicado numerosos artículos remarcando el uso de bobinas 
Tesla en generadores relativistas de rayos de electrones. Su principal ventaja 
frente al generador de Marx es la alta tasa de repetición de los pulsos y el bajo 
coste debido al reducido número de condensadores necesarios. 
Se tiene constancia de uso de bobina Tesla en cantidad de aparatos 
portátiles de tubos de rayos catódicos y tubos de rayos X, usados para análisis de 
joyas y minerales y para radiografías rápidas en campo abierto. 
 
 
1.4.4. Investigación sobre rayos 
 
La investigación sobre las descargas naturales de rayos ha estado 
motivada por el deseo de evitar accidentes espectaculares, como los que han 
ocurrido a lo largo de las historia. Unas descargas eléctricas imprevisibles 
causaron daños exteriores e interfirieron los ordenadores e instrumentos de la 
nave Apolo 12 al partir hacia la Luna en 1969. Otras descargas generaron una 
orden falsa que desvió y destruyó un cohete Atlas-Centauro, en 1987. Poco 
después indujeron el disparo antes de tiempo de tres cohetes en posición 
horizontal, en vez de vertical. 
Mientras que las descargas nube-tierra han sido estudiadas muy 
extensamente, las descargas nube-nube y nube-aire necesitan ser estudiadas más 
profundamente ya que son más difíciles de ser medidas. Las observaciones de 
campo de estas descargas pueden aclarar bastante poco sobre su 
comportamiento; su proceso de propagación y su velocidad de descarga son 
estudiadas mejor escalando las descargas obtenidas en laboratorio. 

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