CUADERNILLO GUIA ELECTRICIDAD: INSTRUCTOR PABLO ALANIZMATERIA

Definicin:Materia es todo lo que tienemasay ocupa un lugar en el espacioLa Qumica es la ciencia que estudia su naturaleza, composicin y transformacin.

Si la materia tiene masa y ocupa un lugar en el espacio significa que es cuantificable, es decir, que se puede medir.

Todo cuanto podemos imaginar, desde un libro, un auto, el computador y hasta la silla en que nos sentamos y el agua que bebemos, o incluso algo intangible como el aire que respiramos, est hecho de materia.

Composicin de la materiaLa materia est integrada portomos, partculas diminutas que, a su vez, se componen de otras an ms pequeas, llamadas partculas subatmicas, las cuales se agrupan para constituir los diferentes objetos.

Untomoes lamenor cantidad de un elemento qumicoque tiene existencia propia y puede entrar en combinacin. Est constituido por un ncleo, en el cual se hallan los protones y neutrones y una corteza, donde se encuentran los electrones. Cuando el nmero de protones del ncleo es igual al de electrones de la corteza, el tomo se encuentra en estado elctricamente neutro.

Se denominanmero atmicoal nmero de protones que existen en el ncleo del tomo de un elemento. Si un tomo pierde o gana uno o ms electrones adquieren carga positiva o negativa, convirtindose en union.Los iones se denominan cationessi tienen carga positiva yanionessi tienen carga negativa.

La mayora de los cientficos cree que toda la materia contenida en el Universo se cre en una explosin denominadaBig Bang, que desprendi una enorme cantidad de calor y de energa. Al cabo de unos pocos segundos, algunos de los haces de energa se transformaron en partculas diminutas que, a su vez, se convirtieron en lostomosque integran el Universo en que vivimos.

Estados fsicos de la materiaEn condiciones no extremas de temperatura, la materia puede presentarse en tres estados fsicos diferentes:estado slido,estado lquidoyestado gaseoso.

Losslidosposeen forma propia como consecuencia de su rigidez y su resistencia a cualquier deformacin. La densidad de los slidos es en general muy poco superior a la de los lquidos, de manera que no puede pensarse que esa rigidez caracterstica de los slidos sea debida a una mayor proximidad de sus molculas; adems, incluso existen slidos como el hielo que son menos densos que el lquido del cual provienen. Adems ocupan un determinado volumen y se dilatan al aumentar la temperatura.

Esa rigidez se debe a que las unidades estructurales de los slidos, los tomos, molculas y iones, no pueden moverse libremente en forma catica como las molculas de los gases o, en menor grado, de los lquidos, sino que se encuentran en posiciones fijas y slo pueden vibrar en torno a esas posiciones fijas, que se encuentran distribuidas, de acuerdo con un esquema de ordenacin, en las tres direcciones del espacio.

La estructura peridica a que da lugar la distribucin espacial de los elementos constitutivos del cuerpo se denominaestructura cristalina,y el slido resultante, limitado por caras planas paralelas, se denominacristal.As, pues, cuando hablamos de estado slido, estamos hablando realmente de estado cristalino.

Loslquidosse caracterizan por tener un volumen propio, adaptarse a la forma de la vasija en que estn contenidos, poder fluir, ser muy poco compresibles y poder pasar al estado de vapor a cualquier temperatura. Son muy poco compresibles bajo presin, debido a que, a diferencia de lo que ocurre en el caso de los gases, en los lquidos la distancia media entre las molculas es muy pequea y, as, si se reduce an ms, se originan intensas fuerzas repulsivas entre las molculas del lquido.

El hecho de que los lquidos ocupen volmenes propios demuestra que las fuerzas de cohesin entre sus molculas son elevadas, mucho mayores que en el caso de los gases, pero tambin mucho menores que en el caso de los slidos. Las molculas de los lquidos no pueden difundirse libremente como las de los gases, pero las que poseen mayor energa cintica pueden vencer las fuerzas de cohesin y escapar de la superficie del lquido (evaporacin).

Losgasesse caracterizan porque llenan completamente el espacio en el que estn encerrados. Si el recipiente aumenta de volumen el gas ocupa inmediatamente el nuevo espacio, y esto es posible slo porque existe una fuerza dirigida desde el seno del gas hacia las paredes del recipiente que lo contiene. Esafuerza por unidad de superficiees lapresin.Los gases son fcilmente compresibles y capaces de expansionarse indefinidamente.

Los cuerpos pueden cambiar de estado al variar la presin y la temperatura.El agua en la naturaleza cambia de estado al modificarse la temperatura; se presenta en estado slido, como nieve o hielo, como lquido y en estado gaseoso como vapor de agua (nubes).

LA MOLECULA

Es un conjunto de tomos unidos unos con otros por enlaces fuertes. Es la expresin mnima de un compuesto o sustancia qumica, es decir, es una sustancia qumica constituida por la unin de varios tomos que mantienen las propiedades qumicas especficas de la sustancia que forman.

Una macromolcula puede estar constituida por miles o hasta millones de tomos, tpicamente enlazados en largas cadenas.

La molcula, entonces, es la unidad ms pequea de una sustancia que muestra todas las caractersticas qumicas de esa sustancia.

Cada molcula tiene un tamao definido y puede contener los tomos del mismo elemento o los tomos de diversos elementos.

Una sustancia que est compuesta por molculas que tienen dos o ms elementos qumicos, se llamacompuesto qumico. Ejemplos de compuesto qumico molecular son el agua y el dixido de carbono.

El agua se forma de molculas que contienen dos tomos de hidrgeno y uno de oxgeno. El dixido de carbono se forma de molculas que contienen dos tomos de oxgeno y uno de carbono.

Esquema de una molcula de agua(H2O).Esquema molcula de dixido de carbono (CO2).

EL ATOMO

En el siglo V antes de Cristo, el filsofo griego Demcrito postul, sin evidencia cientfica, que el Universo estaba compuesto por partculas muy pequeas e indivisibles, que llam "tomos".

tomo, la unidad ms pequea posible de un elemento qumico.En la filosofa de la antigua Grecia, la palabra tomo se empleaba para referirse a la parte de materia ms pequeo que poda concebirse. Esa partcula fundamental, por emplear el trmino moderno para ese concepto, se consideraba indestructible. De hecho, tomo significa en griego no divisible. El conocimiento del tamao y la naturaleza del tomo avanz muy lentamente a lo largo de los siglos ya que la gente se limitaba a especular sobre l.

Sin embargo, los avances cientficos de este siglo han demostrado que la estructura atmica integra a partculas ms pequeas.

As una definicin de tomo sera:

El tomoes la parte ms pequea en la que se puede obtener materia de forma estable, ya que las partculas subatmicas que lo componen no pueden existir aisladamente salvo en condiciones muy especiales. El tomo est formado por un ncleo, compuesto a su vez por protones y neutrones, y por una corteza que lo rodea en la cual se encuentran los electrones, en igual nmero que los protones.

Protn,descubierto porErnest Rutherforda principios del siglo XX, el protn es una partcula elemental que constituye parte del ncleo de cualquier tomo. El nmero de protones en el ncleo atmico, denominado nmero atmico, es el que determina las propiedades qumicas del tomo en cuestin. Los protones poseen carga elctrica positiva y una masa 1.836 veces mayor de la de los electrones.

Neutrn,partcula elemental que constituye parte del ncleo de los tomos. Fueron descubiertos en 1930 por dos fsicos alemanes, Walter BotheyHerbert Becker.La masa del neutrn es ligeramente superior a la del protn, pero el nmero de neutrones en el ncleo no determina las propiedades qumicas del tomo, aunque s su estabilidad frente a posibles procesos nucleares (fisin, fusin o emisin de radiactividad). Los neutrones carecen de carga elctrica, y son inestables cuando se hallan fuera del ncleo, desintegrndose para dar un protn, un electrn y un antineutrino.

Electrn, partcula elemental que constituye parte de cualquier tomo, descubierta en 1897 porJ. J. Thomson.Los electrones de un tomo giran en torno a su ncleo, formando la denominadacorteza electrnica.La masa del electrn es 1836 veces menor que la del protn y tiene carga opuesta, es decir, negativa. En condiciones normales un tomo tiene el mismo nmero de protones que electrones, lo que convierte a los tomos en entidades elctricamenteneutras.Si un tomo capta o pierde electrones, se convierte en un ion.

LEY DE COULOMB

LaLey de Coulomb, que establece cmo es la fuerza entre dos cargas elctricas puntuales, constituye el punto de partida de la Electrosttica como ciencia cuantitativa.

Fue descubierta por Priestley en 1766, y redescubierta por Cavendish pocos aos despus, pero fue Coulomb en 1785 quien la someti a ensayos experimentales directos.

Entendemos porcarga puntualuna carga elctrica localizada en un punto geomtrico del espacio. Evidentemente, una carga puntual no existe, es una idealizacin, pero constituye una buena aproximacin cuando estamos estudiando lainteraccin entre cuerpos cargados elctricamentecuyas dimensiones son muy pequeas en comparacin con la distancia que existen entre ellos.

LaLey de Coulombdice que "la fuerza electrosttica entre dos cargas puntuales es proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa, y tiene la direccin de la lnea que las une. La fuerza es de repulsin si las cargas son de igual signo, y de atraccin si son de signo contrario".

Es importante hacer notar en relacin a la ley de Coulomb los siguientes puntos:

a)cuando hablamos de la fuerza entre cargas elctricas estamos siempre suponiendo que stas se encuentran en reposo (de ah la denominacin de Electrosttica);

Ntese que la fuerza elctrica es una cantidad vectorial, posee magnitud, direccin y sentido.b)las fuerzas electrostticas cumplen latercera ley de Newton (ley de accin y reaccin); es decir, las fuerzas quedos cargas elctricas puntualesejercen entre s soniguales en mdulo y direccin, pero desentido contrario:

Fq1 q2= Fq2 q1;

Representacin grfica de la Ley de Coulomb para dos cargas del mismo signo.

En trminos matemticos, esta ley se refiere a la magnitud F de la fuerza que cada una de las dos cargas puntualesq1yq2ejerce sobre la otra separadas por una distanciary seexpresa en forma de ecuacin como:

SHAPE \* MERGEFORMAT

kes una constante conocida comoconstante Coulomby las barras denotanvalor absoluto.

Fes el vector Fuerza que sufren las cargas elctricas. Puede ser de atraccin o de repulsin, dependiendo del signo que aparezca (en funcin de que las cargas sean positivas o negativas).- Si las cargas son de signo opuesto (+ y ), lafuerza"F" ser negativa, lo que indicaatraccin- Si las cargas son del mismo signo ( y + y +), lafuerza"F" ser positiva, lo que indicarepulsin.

En el grfico vemos que, independiente del signo que ellas posean, las fuerzas se ejercen siempre en la misma direccin (paralela a la lnea que representa r), tienen siempre igual mdulo o valor (q1x q2= q2x q1) y siempre se ejercen en sentido contrario entre ellas.Recordemos que la unidad por carga elctrica en el Sistema Internacional (SI) es el Coulomb.

c)hasta donde sabemos la ley de Coulomb es vlida desde distancias de muchos kilmetros hasta distancias tan pequeas como las existentes entre protones y electrones en un tomo.

Los tomos poseen a su vez partculas portadoras de distintas clase de carga elctrica:Carga positiva: losprotonesy carga negativa: loselectrones

Ahora nos preguntaremos,Qu es un electrn libre?El electrn es un tipo de partcula elemental de carga negativa y que, junto con los protones y los neutrones, forma los tomos y las molculas. Los electrones estn presentes en todos los tomos y cuando son arrancados del tomo se llaman electrones libres.

Un tomo elctricamente neutro tiene el mismo nmero de protones que de electrones. Todo cuerpo material contiene gran nmero de tomos y su carga global es nula salvo si ha perdido o captado electrones, en cuyo caso posee carga neta positiva o negativa, respectivamente. Sin embargo, un cuerpo, aunque elctricamente neutro, puede tenercargas elctricas negativas en ciertas zonas y cargas positivas en otras.En todo proceso, fsico o qumico, la carga total de un sistema de partculas se conserva. Es lo que se conoce como principio de conservacin de la carga.Lascargas elctricasdel mismo tipointeraccionanrepelindose y las cargas de distinto tipo interaccionan atrayndose. La magnitud de esta interaccin viene dada por laley de Coulomb.

CONDUCTORES Y MALOS CONDUCTORESLa electricidad es una forma de energa que se puede trasmitir de un punto a otro.

Todos los cuerpos presentan esta caracterstica, que es propia de las partculas que lo

Los cuerpos, segn su capacidad de trasmisin de la corriente elctrica, son clasificados en conductores y aisladores.Conductoresson los que dejan traspasar a travs de ellos la electricidad.

Entre stos tenemos a los metales como el cobre.

En general, los metales son conductores de la electricidad.

Son materiales cuyaresistenciaal paso de la electricidad es muy baja. Los mejores conductores elctricos son metales, como elcobre, eloro, elhierroy elaluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metlicos que tambin poseen la propiedad de conducir la electricidad, como elgrafitoo lasdisolucionesysoluciones salinas(por ejemplo, el agua de mar) o cualquier material enestado de plasma.

Resistividad de algunos materiales a 20C

MaterialResistividad (m)

Plata21,55 108

Cobre31,70 108

Oro42,22 108

Aluminio52,82 108

Wolframio65,65 108

Nquel76,40 108

Hierro88,90 108

Platino910,60 108

Estao1011,50 108

Acero inoxidable 3011172,00 108

Grafito1260,00 108

Elconductores el encargado de unir elctricamente cada uno de los componentes de un circuito. Dado que tiene resistencia hmica, puede ser considerado como otro componente ms con caractersticas similares a las de la resistencia elctrica.

De este modo, la resistencia de unconductor elctricoes la medida de la oposicin que presenta al movimiento de loselectronesen su seno, es decir la oposicin que presenta al paso de la corriente elctrica. Generalmente su valor es muy pequeo y por ello se suele despreciar, esto es, se considera que su resistencia es nula (conductor ideal), pero habr casos particulares en los que se deber tener en cuenta su resistencia (conductor real).

La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo () en m, de su seccin (S) en m, del tipo de material y de latemperatura. Si consideramos la temperatura constante (20C), la resistencia viene dada por la siguiente expresin:

en la quees laresistividad(una caracterstica propia de cada material).

Aisladores o malos conductores, son los que no permiten el paso de la corriente elctrica, ejemplo: madera, plstico, etc.

DIELECTRICOS: Se denominadielctricoal material mal conductor deelectricidad, por lo que puede ser utilizado comoaislante elctrico, y adems si es sometido a uncampo elctricoexterno, puede establecerse en l uncampo elctricointerno, a diferencia de losmateriales aislantescon los que suelen confundirse. Todos los materiales dielctricos son aislantes pero no todos los materiales aislantes son dielctricos.1Algunos ejemplos de este tipo de materiales son elvidrio, lacermica, lagoma, lamica, lacera, elpapel, lamaderaseca, la porcelana, algunasgrasaspara uso industrial y electrnico y labaquelita. En cuanto a los gases se utilizan como dielctricos sobre todo elaire, elnitrgenoy elhexafluoruro de azufre.

El trmino "dielctrico" fue concebido porWilliam Whewell(del griego "da" que significa "a travs de") en respuesta a una peticin de Michael .2

CARGA Y CORRIENTE ELECTRICAHacia el ao 600 antes de Cristo (a.C.), el filsofo griegoTales de Miletodescubri que una barra de mbar frotada con un pao atraa objetos pequeos, como trocitos de papel. Llam electricidad a la propiedad adquirida por la barra, porquembaren griego se diceelektron.

El fenmeno se observa tambin en muchos otros materiales, como plstico o vidrio, y modernamente se llamacarga elctricaa la propiedad que adquieren al frotarlos. La corriente elctrica que utilizamos diariamente consta de cargas elctricas en movimiento, que se producen en formas ms eficientes que frotando cuerpos.

Carga elctrica

La carga elctrica es una magnitud fsica caracterstica de los fenmenos elctricos. La carga elctrica es una propiedad de los cuerpos. Cualquier trozo de materia puede adquirir carga elctrica.

Laelectricidad estticaes una carga elctrica que se mantiene en estado estacionario (en reposo) sobre un Todo cuerpo se compone de tomos, cada uno de los cuales posee igual nmero de electrones y protones.

Loselectronesposeen unacarga negativa, y losprotonesunacarga positiva. Estas cargasse contrarrestanunas a otras, para que el objeto resulteneutro(no cargado).

Pero al frotar, por ejemplo, un peine o peineta sobre un chaleco los electrones saltan del chaleco al peine y ste se carga de electricidad esttica.

El peine pasa a tenerms electrones que protonesy secarga negativamente, mientras que el chaleco conms protones que electrones, secarga positivamente.

Por lo tanto, se pueden definir dos tipos de cargas elctricas:

1.- Carga positiva:Corresponde a la carga del protn.

2.- Carga negativa:Corresponde a la carga del electrn.

Las cargas elctricas no se crean al frotar un cuerpo, sino que se trasladan.

Las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de signo contrario se atraen.

Igual signo: se repelen Distinto signo: se atraen

En todos los fenmenos elctricos que se originan en el interior de un sistema aislado, vale laley de conservacin de cargas, segn la cualla suma de las cargas elctricas positivas menos la de las cargas negativas se mantiene constante.

La unidad con que se mide la carga elctrica es elcoulomb(C), en honor aCharles Coulomb, y que corresponde a lo siguiente:

1 Coulomb = 6,25x1018electrones. Por lo que la carga del electrn es de1,6x10-19C.

Para lograr que un cuerpo quede cargado elctricamente requerimos que haya en l un exceso de uno de los dos tipos de carga (+ o ), lo cual podemos lograr haciendo uso de diferentes procesos, como elfrotamiento(ya visto en el ejemplo del peine), el contactoy lainduccinGeneracin de corriente elctrica:.En general, lageneracin de energa elctricaconsiste entransformaralguna clase de energa(qumica,cintica,trmicaolumnica, entre otras), enenerga elctrica. Para la generacin industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales elctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escaln del sistema. La generacin elctrica se realiza, bsicamente, mediante ungenerador; si bien estos no difieren entre s en cuanto a su principio de funcionamiento, varan en funcin a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qu fuente de energa primaria utiliza para convertir la energa contenida en ella, en energa elctrica.

Desde que se descubri lacorriente alternay la forma de producirla en los alternadores, se ha llevado a cabo una inmensa actividad tecnolgica para llevar la energa elctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo que, junto a la construccin de grandes y variadas centrales elctricas, se han construido sofisticadas redes de transporte y sistemas de distribucin. Sin embargo, el aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy desigual en todo el planeta. As, los pases industrializados o delprimer mundoson grandes consumidores de energa elctrica, mientras que los pasesen vas de desarrolloapenas disfrutan de sus ventajas.

La demanda de energa elctrica de una ciudad, regin o pas tiene una variacin a lo largo del da. Esta variacin es funcin de muchos factores, entre los que destacan: tipos de industrias existentes en la zona y turnos que realizan en su produccin, climatologa extremas de fro o calor, tipo de electrodomsticos que se utilizan ms frecuentemente, tipo de calentador de agua que haya instalado en los hogares, la estacin del ao y la hora del da en que se considera la demanda. La generacin de energa elctrica debe seguir la curva de demanda y, a medida que aumenta la potencia demandada, se debe incrementar la potencia suministrada. Esto conlleva el tener que iniciar la generacin con unidades adicionales, ubicadas en la misma central o en centrales reservadas para estos perodos. En general los sistemas de generacin se diferencian por el periodo del ciclo en el que est planificado que sean utilizados; se consideran de base la nuclear y la elica, de valle la termoelctrica de combustibles fsiles, y de pico la hidroelctrica principalmente (los combustibles fsiles y la hidroelctrica tambin pueden usarse como base si es necesario).

Corriente de Energa.

Dependiendo de la fuente primaria de energa utilizada, las centrales generadoras se clasifican en qumicas cuando se utilizan plantas de radioactividad, que generan energa elctrica con el contacto de esta, termoelctricas (decarbn,petrleo,gas, nucleares y solares termoelctricas), hidroelctricas (aprovechando las corrientes de los ros o del mar: mareomotrices), elicas y solares fotovoltaicas. La mayor parte de la energa elctrica generada a nivel mundial proviene de los dos primeros tipos de centrales reseados. Todas estas centrales, excepto las fotovoltaicas, tienen en comn el elemento generador, constituido por unalternador de corriente, movido mediante unaturbinaque ser distinta dependiendo del tipo de energa primaria utilizada.

Por otro lado, un 64% de los directivos de las principales empresas elctricas consideran que en el horizonte de 2018 existirn tecnologas limpias, WN, accesibles y renovables de generacin local, lo que obligar a las grandes corporaciones del sector a un cambio de mentalidad.1 1Centrales termoelctricas 1.1Centrales trmicas solares 1.2Centrales geotrmicas 1.3Centrales nucleares 2Centrales hidroelctricas 2.1Centrales mareomotrices 3Centrales elicas 4Centrales fotovoltaicas 5Generacin a pequea escala 5.1Grupo electrgeno 5.2Pila voltaica 5.3Pilas de combustible 5.4Generador termoelctrico de radioistopos 6Vase tambin 7Referencias 8Enlaces externosCentrales termoelctricasUna central termoelctrica es un lugar empleado para la generacin de energa elctrica a partir de calor. Este calor puede obtenerse tanto de lacombustin, de lafisin nucleardel uraniou otrocombustible nuclear, delsolo del interior de la Tierra. Las centrales que en el futuro utilicen lafusintambin sern centrales termoelctricas. Los combustibles ms comunes son loscombustibles fsiles(petrleo,gas naturalocarbn), susderivados(gasolina,gasleo),biocarburantes,residuos slidos urbanos, metano generado en algunas estaciones, etc.En su forma ms clsica, las centrales termoelctricas consisten en unacalderaen la que se quema el combustible para generar calor que se transfiere a unos tubos por donde circula agua, la cual se evapora. El vapor obtenido, a alta presin y temperatura, se expande a continuacin en unaturbina de vapor, cuyo movimiento impulsa un alternador que genera la electricidad. Luego el vapor es enfriado en uncondensadordonde circula por tubos agua fra de un caudal abierto de un ro o portorre de refrigeracin.

En las centrales termoelctricas denominadas deciclo combinadose usan los gases de la combustin del gas natural para mover unaturbina de gas. En una cmara de combustin se quema el gas natural y se inyecta aire para acelerar la velocidad de los gases y mover la turbina de gas. Como, tras pasar por la turbina, esos gases todava se encuentran a alta temperatura (500C), se reutilizan para generar vapor que mueve una turbina de vapor. Cada una de estas turbinas impulsa un alternador, como en una central termoelctrica comn. El vapor luego es enfriado por medio de un caudal de agua abierto o torre de refrigeracin como en una central trmica comn. Adems, se puede obtener la cogeneracin en este tipo de plantas, al alternar entre la generacin por medio de gas natural o carbn. Este tipo de plantas est en capacidad de producir energa ms all de la limitacin de uno de los dos insumos y pueden dar un paso a la utilizacin de fuentes de energa por insumos diferentes.

Las centrales trmicas que usan combustin liberan a la atmsferadixido de carbono(CO2), considerado el principal gas responsable delcalentamiento global. Tambin, dependiendo del combustible utilizado, pueden emitir otros contaminantes comoxidos de azufre,xidos de nitrgeno, partculas slidas (polvo) y cantidades variables de residuos slidos. Las centrales nucleares generanresiduos radiactivosde diversa ndole que requieren una disposicion final de mxima segurdiad y pueden contaminar en situaciones accidentales

Centrales trmicas solares

Unacentral trmica solaro central termosolar es una instalacin industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiacin solar y su uso en un ciclo termodinmico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generacin de energa elctrica como en una central trmica clsica. En ellas es necesario concentrar la radiacin solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300C hasta 1000C, y obtener as un rendimiento aceptable en elciclo termodinmico, que no se podra obtener con temperaturas ms bajas. La captacin y concentracin de los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientacin automtica que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido, o con mecanismos ms pequeos de geometra parablica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientacin se denominaheliostato. Su principal problema medioambiental es la necesidad de grandes extensiones de territorio que dejan de ser tiles para otros usos (agrcolas, forestales, etc.).

Centrales geotrmicas

Laenerga geotrmicaes aquellaenergaque puede obtenerse mediante el aprovechamiento delcalordel interior de laTierra. El trmino "geotrmico" viene delgriegogeo(Tierra), ythermos(calor). Este calor interno calienta hasta las capas de agua ms profundas: al ascender, el agua caliente o el vapor producen manifestaciones, como los giseres o las fuentes termales, utilizadas para calefaccin desde la poca de los romanos. Hoy en da, los progresos en los mtodos de perforacin y bombeo permiten explotar la energa geotrmica en numerosos lugares del mundo. Para aprovechar esta energa en centrales de gran escala necesario que se den temperaturas muy elevadas a poca profundidad.Centrales nucleares

Unacentraloplanta nuclearoatmicaes una instalacin industrial empleada para lageneracin de energa elctricaa partir deenerga nuclear. Se caracteriza por el empleo decombustible nuclearfisionableque mediantereacciones nuclearesproporciona calorque a su vez es empleado, a travs de unciclo termodinmicoconvencional, para producir el movimiento dealternadoresque transforman eltrabajo mecnicoenenerga elctrica. Estas centrales constan de uno o msreactores.

Centrales hidroelctricas

Una central hidroelctrica es aquella que se utiliza para la generacin de energa elctrica mediante el aprovechamiento de laenerga potencialdel agua embalsada en unapresa situada a ms alto nivel que la central. El agua se lleva por una tubera de descarga a la sala de mquinas de la central, donde mediante enormesturbinas hidrulicasse produce la electricidad en alternadores. Las dos caractersticas principales de una central hidroelctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generacin de electricidad son:

Lapotencia, que es funcin del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal mximo turbinarle, adems de las caractersticas de la turbina y del generador.

Laenergagarantizada en un lapso determinado, generalmente un ao, que est en funcin del volumen til del embalse, de la pluviometra anual y de la potencia instalada.

La potencia de una central hidroelctrica puede variar desde unos pocosMW, hasta variosGW. Hasta 10 MW se consideranminicentrales. En China se encuentra la mayor central hidroelctrica del mundo (laPresa de las Tres Gargantas), con una potencia instalada de 22.500 MW. La segunda es laRepresa de Itaip(que pertenece aBrasilyParaguay), con una potencia instalada de 14.000 MW en 20 turbinas de 700 MW cada una.

Esta forma de energa posee problemas medioambientales al necesitar la construccin de grandes embalses en los que acumular el agua, que es sustrada de otros usos, incluso urbanos en algunas ocasiones.

Actualmente se encuentra en desarrollo la explotacin comercial de la conversin en electricidad del potencial energtico que tiene el oleaje del mar, en las llamadascentrales mareomotrices. Estas utilizan el flujo y reflujo de lasmareas. En general puede ser til en zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia, y las condiciones morfolgicas de la costa permitan la construccin de una presa que corte la entrada y salida de la marea en una baha. Se genera energa tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bobina

Centrales mareomotrices

Lascentrales mareomotricesutilizan el flujo y reflujo de lasmareas. En general, puede ser til en zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia y las condiciones morfolgicas de la costa permitan la construccin de una presa que corte la entrada y salida de la marea en una baha. Se genera energa tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la baha.

Actualmente se encuentra en desarrollo la explotacin comercial de la conversin en electricidad del potencial energtico que tiene el oleaje del mar, en las llamadascentrales undimotrices.

Centrales elicas

Capacidad elica mundial total instalada 1996-2012 [MW]. Fuente: GWEC

La energa elica se obtiene mediante el movimiento del aire, es decir, de laenerga cinticagenerada por efecto de las corrientes de aire o de las vibraciones que el dicho viento produce. Los molinosse han usado desde hace muchos siglos para moler el grano, bombear agua u otras tareas que requieren una energa. En la actualidad se usanaerogeneradorespara generar electricidad, especialmente en reas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras, alturas montaosas o islas. La energa del viento est relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de reas de alta presin atmosfrica hacia reas adyacentes de baja presin, con velocidades proporcionales al gradiente de presin.2El impacto medioambiental de este sistema de obtencin de energa es relativamente bajo, pudindose nombrar el impacto esttico, porque deforman el paisaje, la muerte de aves por choque con las aspas de los molinos o la necesidad de extensiones grandes de territorio que se sustraen de otros usos. Adems, este tipo de energa, al igual que la solar o la hidroelctrica, estn fuertemente condicionadas por las condiciones climatolgicas, siendo aleatoria la disponibilidad de las mismas.

Centrales fotovoltaicas

Se denomina energa solar fotovoltaica a la obtencin de energa elctrica a travs de paneles fotovoltaicos. Los paneles, mdulos o colectores fotovoltaicos estn formados por dispositivos semiconductores tipodiodoque, al recibirradiacin solar, se excitan y provocan saltos electrnicos, generando una pequea diferencia de potencial en sus extremos. El acoplamiento en serie de varios de estos fotodiodos permite la obtencin de voltajes mayores en configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar pequeos dispositivos electrnicos. A mayor escala, la corriente elctrica continua que proporcionan los paneles fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna e inyectar en la red elctrica.Alemaniaes en la actualidad el segundo productor mundial de energa solar fotovoltaica trasJapn, con cerca de 5 millones de metros cuadrados de colectores de sol, aunque slo representa el 0,03% de su produccin energtica total. La venta depaneles fotovoltaicosha crecido en el mundo al ritmo anual del 20% en la dcada de los noventa. En la Unin Europea el crecimiento medio anual es del 30%, y Alemania tiene el 80% de la potencia instalada de la Unin.3Los principales problemas de este tipo de energa son su elevado coste en comparacin con los otros mtodos, la necesidad de extensiones grandes de territorio que se sustraen de otros usos, la competencia del principal material con el que se construyen con otros usos (el slice es el principal componente de los circuitos integrados), o su dependencia con las condiciones climatolgicas. Este ltimo problema hace que sean necesarios sistemas de almacenamiento de energa para que la potencia generada en un momento determinado, pueda usarse cuando se solicite su consumo. Se estn estudiando sistemas como elalmacenamiento cintico, bombeo de agua a presas elevadas,almacenamiento qumico, entre otros.

Corriente elctrica

Lascargas elctricas en movimiento en un conductor constituyen una corriente elctrica.

La corriente elctrica es producida por una diferencia de potencial entre dos puntos. Se produce una diferencia de potencial entre dos puntos cuando stos tienen cargas de diferente signo.

Cmo se produce la corriente?Todos los cuerpos existentes en la naturaleza estn elctricamente neutros mientras no se rompa el equilibrio que existe entre el nmero de electrones y de protones que poseen sus tomos.

Los cuerpos en la naturaleza tienden a estar neutros; es decir, tienden a descargarse. Cuando un conductor C une dos cuerpos A y B, el cuerpo A con exceso de electrones y el cuerpo B con dficit de electrones, los electrones se distribuyen uniformemente entre ambos cuerpos.El movimiento de los electrones a travs de C se conoce como corriente elctrica.La fuerza que impulsa a los electrones a moverse se debe a la diferencia de potencial o tensin (V) que existe entre A y B. Si la tensin es muy alta, los electrones pueden pasar de un cuerpo al otro a travs del aire, por ejemplo, el rayo. En cambio, si la tensin es baja, los electrones necesitan ciertos materiales, llamados conductores, para pasar de un cuerpo a otro.

Los conductores ms importantes son los metales. La Tierra es un inmenso conductor que, debido a que tiene tantos tomos, puede ganar o perder electrones sin electrizarse. Por esto, si un cuerpo electrizado se conecta a tierra, se produce una corriente elctrica, hasta que el cuerpo se descarga.

Un cuerpo neutro tiene potencial elctrico nulo.

Un cuerpo con carga positiva (dficit de electrones) tiene potencial positivo.

Un cuerpo con carga negativa (exceso de electrones) tiene potencial negativo.

En otros trminos, la corriente elctrica se define como un flujo de electrones.Existen dos tipos de corriente: lacorriente alternay lacorriente continua.

a) Corriente continua:Abreviado como DC, es aquella en la cual las cargas se mueven en una sola direccin. Las pilas y bateras producen este tipo de corriente.

b) Corriente alterna:Abreviada AC, es aquella en la cual las cargas fluyen en una direccin y luego en direccin opuesta. Su polaridad cambia de forma cclica en el circuito. Las veces (ciclos) o frecuencia en que cambia por segundo se mide en Hertz (Hz).

En un circuito los electrones circulan desde el polo negativo al polo positivo, este es el sentido de la corriente, la que recibe el nombre de corriente real. Pero los tcnicos usan una corriente convencional, donde el sentido del movimiento es el contrario de la corriente real, es decir, el sentido es del polo positivo al polo negativo.

Diferencia de potencial

La diferencia de potencial (o tensin) entre dos puntos es la energa que hay que dar a una carga positiva para desplazarla desde un punto al otro. La unidad de medida es elvoltio (V).

Del mismo modo que se necesita una presin para que circule agua por una tubera, se necesita tensin (fuerza) para que circule la corriente elctrica por un conductor.

El instrumento para medir la diferencia de potencial, tensin o voltaje es elvoltmetro.Este se conecta en paralelo en el circuito a medir.

La intensidad de corriente

Es la cantidad de carga elctrica que circula por un conductor por unidad de tiempo. Su unidad es elamperio (A). Corresponde al paso de un coulomb de carga cada segundo.

El instrumento que mide la intensidad es elampermetro. Se conecta en serie en el circuito a medir.Resistencia

Los electrones, al moverse a travs de un conductor, deben vencer una resistencia; en los conductores metlicos, esta resistencia proviene de las colisiones entre los electrones. La resistencia elctrica de un conductor se define como la oposicin que presenta un conductor al paso de la corriente a travs de l.

La unidad de resistencia es elohmio (W o ): resistencia que ofrece un conductor cuando por l circula un amperio y entre sus extremos hay una diferencia de potencial de un voltio.

La resistencia elctrica de un conductor depende de su naturaleza, de su longitud y de su seccin.

A mayor longitud, mayor resistencia. A mayor seccin, menos resistencia.

R = L/Ses una constante que depende del material, llamadaresistividad.Sabemos quela corriente elctricaes el paso de electrones por un circuito o a travs de un elemento de un circuito (receptor). Conclusin la corriente elctrica es un movimiento de electrones.

Estos electrones por los conductores pasan muy a gusto porque no les impiden el paso, pero cuando llegan algn receptor, como por ejemplo una lmpara, para pasar a travs de ella les cuesta ms trabajo, es decir les ofrece resistencia a que pasen por el receptor. Eso es precisamente la Resistencia Elctrica.

Qu es la Resistencia Elctrica?

La Resistencia Elctrica es la oposicin o dificultad al paso de la corriente elctrica. Cuanto ms se opone un elemento de un circuito a que pase por el la corriente, ms resistencia tendr.

Veamos esto mediante la frmula de la Ley de Ohm, formula fundamental de los circuitos elctricos:

I = V / R Esta frmula nos dice que la Intensidad o Intensidad de Corriente Elctrica que recorre un circuito o que atraviesa cualquier elemento de un circuito, es igual a la Tensin (V) a la que est conectado, dividido por su Resistencia (R).

Segn esta frmula en un circuito o en un receptor que est sometido a una tensin constante (por ejemplo a la tensin de una pila) la intensidad que lo recorre ser menor cuanto ms grande sea su resistencia.Comprobamos que la resistencia se opone al paso de la corriente, a ms R menos I.

Si no tienes muy claro las magnitudes elctricas como la tensin, la intensidad, etc. te recomendamos este enlace:Magnitudes Elctricas

Todos los elementos de un circuito tienen resistencia elctrica, excepto los conductores que se considera caso cero (aunque tienen un poco). Se mide en Ohmios () y se representa con la letra R.

Ya sabemos que los elementos de un circuito tienen resistencia elctrica, pero lgicamente unos tienen ms que otros e incluso hay algunos elementos quesu nica funcines precisamente esa, oponerse al paso de la corriente u ofrecer resistenciaal paso de la corriente para limitarla y que nunca supere una cantidad de corriente determinada. Un elemento de este tipo tambinse llama Resistencia Elctrica. A continuacin vemos algunas de las ms usadas.

De este tipo de resistencias es de las que vamos hablar a continuacin. Hay muchos tipos diferentes y se fabrican de materiales diferentes.

Para el smbolo de la resistencia electrica dentro de los circuitos electricos podemos usar dos diferentes:

Da igual usar un smbolo u otro.

El valor de una resistenciaviene determinado por su cdigo de colores. Vemos en la figura anterior de varias resistencias como las resistencias vienen con unas franjas o bandas de colores. Estas franjas, mediante un cdigo, determinan el valor que tiene la resistencia.

Cdigo de Colores de Resistencias Elctricas

Para saber el valor de un resistencia tenemos que fijarnos que tiene 3 bandas de colores seguidas y una cuarta ms separada.

Leyendo las bandas de colores de izquierda a derecha las 3 primeras bandas nos dice su valor, la cuarta banda nos indica la tolerancia, es decir el valor + - que puede tener por encima o por debajo del valor que marcan las 3 primeras bandas. Un ejemplo. Si tenemos una Resistencia de 1.000 ohmios () y su tolerancia es de un 10%, quiere decir que esa resistencia es de 1000 pero puede tener un valor en la realidad de +- el 10% de esos 1000, en este caso 100 arriba o abajo. En conclusin ser de 1000 pero en realidad puede tener valores entre 900 y 1100 debido a la tolerancia.

Los valores si los medimos con un polmetro suelen ser bastante exacto, tengan la tolerancia que tengan.

Ahoravamos a ver como se calcula su valor. El color de la primera banda nos indica la cifra del primer nmero del valor de la resistencia, el color de la segunda banda la cifra del segundo nmero del valor de la resistencia y el tercer color nos indica por cuanto tenemos que multiplicar esas dos cifras para obtener el valor, o si nos es ms fcil, el nmero de ceros que hay que aadir a los dos primeros nmeros obtenidos con las dos primeras bandas de colores.

El valor de los colores los tenemos en el siguiente esquema:

Veamos algunos ejemplos. Imaginemos esta resistencias

El primer color nos dice que tiene un valor de 2, el segundo de 7, es decir 27, y el tercer valor es por 100.000 (o aadirle 5 ceros). La resistenciavaldr 2.700.000 ohmios. Fcil no?.

Cul ser su tolerancia?pues como es color plata es del 10%. Esa resistencia en la realidad podr tener valores entre 2.700.000 +- el 10% de ese valor. Podr valer 270.000 ms o menos del valor terico que es 2.700.000.

Veamos algunos ejemplos ms:

La que viene en la imagen del cdigo es negra-roja-verde : 0200000 es decir 200.000 tolerancia 10%.

Una con los siguientes colores verde-negro-marrn, el marrn es el color caf. Ser de 50 ms un cero del marrn, es decir es de 500.

El Valor real de una resistencia lo podemos averiguar medianteel polmetro, aparato de medidas elctricas, incluida la resistencia.RESEA HISTORICAHistricamente, la corriente elctrica se defini como un flujo de cargas positivas y se fij como sentido convencional de circulacin de la corriente el flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. Ms adelante se observ, que en los metales los portadores de carga son electrones, con carga negativa, y que se desplazan en sentido contrario al convencional.Lo cierto es que, dependiendo de las condiciones, una corriente elctrica puede consistir de un flujo de partculas cargadas en una direccin, o incluso en ambas direcciones al mismo tiempo. La convencin positivo-negativa es ampliamente usada para simplificar esta situacin. PRACTICO SEGURIDAD

RESPETE EL PODER DE LA ELECTRICIDAD La electricidad es una fuerte fuerza invisible que da poder a maquinaria, luces, calentones, aires acondicionados, y muchas otras formas de equipo de los que hemos llegado a depender. Sin embargo, la electricidad puede ser muy peligrosa, tambin. El contacto accidental con corriente elctrica puede provocar lesin, fuego, daos extensivos y hasta la muerte, Es muy importante el recordar que trabajar con y alrededor de electricidad requiere toda su atencin y respeto.INFORME A SU SUPERVISOR DE EQUIPO DEFECTUOSOEl contacto con electricidad no tiene que ocurrir si Ud. sigue algunos simples lineamientos generales. Es muy importante que informe inmediatamente a su supervisor de cualquier equipo defectuoso de modo que pueda ser reparado o reemplazado. No trate de reparar la herramienta usted mismo, Cierre el equipo, o por lo menos, pngale etiqueta para que otros estn conscientes de que el equipo est daado.USE ROPA PROTECTORA Debera ser parte de su rutina usar guantes de hule y zapatos de suela de hule o botas, especialmente si est trabajando alrededor de electricidad en un ambiente mojado. Por supuesto, usted sabe que el agua y la electricidad no se mezclan, pero & 1 68n;qu tan seguido piensa Ud. acerca de otros lquidos, tales como grasa, aceite o solventes? Operar un taladro con manos sudorosas tambin puede ser un potencial para choque elctrico. Sin embargo, no cometa el error de creer que artculos protectores solos lo protegern independientemente de su accin. Recuerde trate de hacer lo mejor para evitar hacer cualquier contacto con la electricidadREGULARMENTE INSPECCIONE SUS HERRAMIENTAS ELCTRICAS Inspeccione sus herramientas elctricas regularmente, incluyendo las herramientas grandes talescomo sierras de mesa, taladros y esmeriles de mesa. Pruebe su equipo primero antes de empezar a trabajar. Si cualquier herramienta le da un choque ligeramente o le sale humo y chispas cuando el aparato est prendido, no lo utilice, avsele a su supervisor inmediatamente.INSPECCIONE EL CABLE DE ALIMENTACIN Revise el aislamiento alrededor del cable de alimentacin para asegurarse que est en buenas condiciones. No debera haber ningn alambre expuesto o puntas desgastadas. Conexiones en malas condiciones deberan de ser reemplazadas, nunca pegadas con cinta adhesiva o empalmadas. Revise la clavija al final del cordn para asegurar que los dientes estn seguros en la clavija y que ninguno falta. Si falta un diente, no utilice la herramienta. Si nota que una de las tenazas en la clavija es ligeramente ms grande que la otra, no trate de recortar la tenaza para concordar con la ms pequea. Estas tenazas estn polarizadas para evitarle un choque. Cuando desconecta conexiones de la enchufe,recuerde de jalar de la clavija y no el cordn.ASEGRESE QUE EL EQUIPO ELCTRICO ESTE CONECTADO A TIERRA ADECUADAMENTE El equipo elctrico adecuadamente conectado a tierra puede ofrecerle proteccin en caso de que el equipo no funcione bien elctricamente. Si su herramienta elctrica indica que est aislada doblemente en la etiqueta del fabricante, esto significa que hay aislamiento en el interior de la herramienta para protegerlo de choque. Este tipo de herramienta solamente tendr una clavija de dos dientes. Si la herramienta no indica que est aislada doblemente, entonces usted tiene que tener un tercer diente en la enchufe. Est tercer diente, o enchufe est conectado a tierra, conecta su herramienta en la tierra o suelo as en caso de un funcionamiento deficiente, la electricidad correr a travs de este diente de tierra a tierra y desviar su cuerpo. Si el diente se quiebra, Ud. no tiene proteccin alguna y toda la electricidad atravesar su cuerpo. Un Interruptor de Circuito de Falta de Tierra debera de ser utilizado donde exista la posibilidad que Ud. pueda hacer contacto con lahumedad sobre el suelo, como cuando trabaja afuera.TENGA CUIDADO CON LNEAS DE ALTO VOLTAJE SOBRE LA CABEZA Es muy importante el mantener su distancia de lneas de alto voltaje por encima de su cabeza. Cada ao, trabajadores de construccin y agrcolas son lesionados o mueren porque han hecho contacto accidentalmente con las lneas de alto voltaje que pasan por arriba de la cabeza. Para evitar que esto le ocurra a Ud., prepare su trabajo. Salga al rea en la que planea mover equipo grande, amontonar pacas dentro de, o donde colocar pipas de irrigacin y busque alrededor alambres y postes elctricos por arriba. Entonces planee su trabajo alrededor de ellos. Recuerde, las lneas de alto voltaje no estn aisladas. Tambin, est consciente que hay leyes que prohben cualquier trabajo dentro de seis pies de las lneas que cargan entre 600 y 50,000 voltios, y una distancia mnima de 10 pies de estas lneas cuando est operando equipo detipo estampido (hidrulico) para levantar.NO MALTRATE LOS CORDONES DE LAS EXTENSIONES Los cordones de extensin parecen inofensivos, pero pueden causar una buena porcin de daos si son maltratados. Ningn cordn de extensin que est torcido, atado en un nudo, aplastado, cortado, o doblado y puede aislar la corriente elctrica en una manera segura. Un cordn de extensin que es maltratado de esta manera puede provocar un corto circuito, fuego o hasta choque elctrico. No utilice cordones de extensin en reas que reciben una gran cantidad de trfico porque no solamente causarn que alguien se tropiece, pero constante trfico gastar la cubierta de plstico aislante. Si usted no tiene opcin y tiene que utilizar cordones en reas de mucho trfico, asegrese de que los cordones estn asegurados en fifiel suelo con cinta adhesiva o que estn colgados alto arriba. Los cordones de extensin sern utilizados temporalmente y nunca como una fuente de poder permanente para el equipo. NUNCA LE ECHE AGUA A UN FUEGO ELCTRICO Como se mencion anteriormente, el agua y la electricidad no mezclan. En realidad, el agua es un excelente conductor de electricidad, y si s hecha agua a un fuego elctrico, solamente esparcir el fuego. En lugar de eso, utilice un extinguidor de fuego qumico. Asegrese de que sabe cmo operar un extinguidor de fuego qumico y donde est el ms cercano en caso de emergencia. Si tiene preguntas o tiene dificultad en localizar un extinguidor, pdale ayuda a su supervisor.PRACTIQUE BUENA LIMPIEZA La seguridad con la electricidad involucra algo ms que simplemente asegurarseque el equipoelctrico est en estado de buena operacin. Tambin involucra asegurarse que usted pueda obtener la fuente de poder principal tan rpido como sea posible sin subir sobre obstrucciones en el caso de una emergencia. Mantenga los pasillos y caminos libres y limpios de basura, y asegrese de que todos los lquidos inflamables, tales como gases o productos qumicos, estn almacenados lejos del rea donde cualquier herramienta elctrica ser operada. Muchas herramientas elctricas producen chispas, que pueden encender los humos de lquidos inflamables y pueden causar dao extensivo. CINCO REGLAS DE OROConclusin: al trabajar en instalaciones elctricas recuerde siempre:

1. Cortar todas las fuentes en tensin.

2. Bloquear los aparatos de corte.

3. Verificar la ausencia de tensin.

4. Poner a tierra y en cortocircuito todas las posibles fuentes de tensin.

5. Delimitar y sealizar la zona de trabajo.TENER EN CUENTA

Cmo podemos socorrer a un electrocutado?Es muy importante tener en cuenta que no debemos tocar al accidentado mientras est en contacto con la corriente elctrica pues corremos peligro de electrocutarnos tambin.

Para empezar interrumpiremos la corriente desconectado el fusible o los interruptores y retiraremos al accidentado del circuito elctrico utilizando un material no conductor que sirva de aislante, es decir, nos colocaremos sobre algn material seco y aislante (alfombra, peridicos, madera, etc.) y con un palo o una silla le empujaremos lejos de la fuente de electricidad. Tambin apagaremos las llamas si existen.A continuacin comprobaremos las constantes vitales del accidentado:

Si respira le colocaremos en posicin lateral de seguridad.

Buscar otras posibles lesiones como hemorragias, shock, fracturas, para tratar primero la lesin ms grave.

Poner sobre las quemaduras un apsito limpio y estril.

Si no respira o no tiene pulso comenzaremos las maniobras de reanimacin cardiopulmonar mantenindolas el mayor tiempo posible.

CIRCUITO ELECTRICO

Es un camino elctrico, un recorrido por donde circula el flujo elctrico .El recorrido del circuito depende de lo que lo que se quiera lograr con el circuito, ya sea mover un motor, generar luz a travs de una lmpara, producir calor atreves de la resistencia de una plancha. Un circuito bsico est formado por (5) elementos: la fuente de energa, la carga o el consumo, los cables, la proteccin y el interruptor

Existen dos tipos de circuitos: circuito abierto y circuito serrado

ESTUDIO DE UN CIRCUITO ELECTRICO

El estudio o anlisis de un circuito elctricos se realiza a travs dela variables elctricas. Una variable es una propiedad del circuito elctrico, no constante, es decir, una propiedad que vara de circuito en circuito. Tomemos por ejemplo el hecho de comprar un foco, cuando compramos un foco no alcanza con decir deme un foco, necesitamos decir deme un foco de una determinada potencia elctrica, la variable elctrica que define al foco que estoy comprando es la potencia elctrica

El anlisis de las variables elctricas se realiza a travs de frmulas matemticas y pueden ser medidas en forma indirecta travs de instrumentos especficos.

Las variables elctricas que vamos a estudiar son. Diferencia de potencial elctrico, corriente elctrica, resistencia elctrica, potencia elctrica y energa elcLey de OhmLaley de Ohmes uno de las leyes pilares de la electricidad. Es muy sencilla y es aplicada a la resolucin de circuitos de corriente continua.

La ley se cimenta en tres partes que sonla intensidad de corriente, la resistencia y la tensin o voltaje existente. Dice que la resistencia que hay en un sector de un circuito, como el de una resistencia, es igual a la relacin que existe entre la tensin o diferencia de potencial y la intensidad de corriente.

R = V / I

Las unidades son para R, elOhm(W) para la tensin el volt (V) y para la intensidad de corriente el ampere (A).

En los problemas nos pedirn uno de estos valores y deberemos tener los otros 2 para poder solucionarlo. A veces no es tan sencillo como parece y tenemos en frente circuitos con muchas resistencias en diferentes disposiciones. En estos casos debemos calcular la resistencia total de un circuito y luego con ese valor si encaramos la ley de Ohm para sacar la I total o la V total.

Es importante conocer los smbolos de uncircuito bsico de electricidad.

En este esquema vemos 3 resistencias, la fuente de tensin y la intensidad circulando. Ahora veremos que las resistencias se pueden disponer de dos distintas maneras. Por un lado las conectadas en serie y por otro las que estn conectadas en paralelo. Las que estn dispuestas en serie se encuentran conectadas sin divisin de corriente. En cambio en la figura anterior vemos 3 resistencias en paralelo, ya que se ven divisiones o nodos donde la corriente es separada. En los casos de resistencias en paralelo, estas se disponen separadas por una divisin de corriente. Si queremos saber laresistencia total de uncircuitousaremos distintas frmulas si se trata de conexin en serie o en paralelo.

En serie:

RT = R1 + R2 + R3

En paralelo:

1/RT= 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

Otra cosa importante que queremos aclarar es que las resistencias en serie tienen la misma intensidad de corriente ya que no hay divisin en el recorrido. Pero la V es distinta para cada resistencia, salvo que estas tengan el mismo valor.

En el caso de las ubicadas en paralelo, la V es la misma para todas, pero la corriente es diferente para cada una salvo que estas valgan lo mismo.

En algunos problemas es comn que tengamos resistencias de ambos tipos, es decir, en serie y en paralelo. Tambin debemos calcular la resistencia total. Por ejemplo:

Vemos que cada R tiene asignada un nmero para ser distinguida. Como observamos las R 23 y 4 estn en paralelo al igual que las R 6 y 7. Primero resolveremos estos 2 pares de R.

La R equivalente al primer par ser:

1/R = 1/6 + 1/4

1/R = 5/12

Invertimos 1/R para saber el valor de la R equivalente

R = 12/5 ohm

Para el otro par:

1/R = 1/8 + 1/8

1/R = 2/8 = 1/4

R = 4 ohm

Ahora la R equivalente del primer par entre R23 y R4 est en serie con R1 por lo tanto las podemos sumar directamente:

6 ohm + 12/5 ohm = 8.4 ohm

Lo mismo ocurre para el segundo par. R4 se suma a la R equivalente de 4 ohm

4 ohm + 4 ohm = 8 ohm

Por ltimo, tenemos solo 3 resistencias que se encuentran en paralelo.

1/ RT = 1/8.4 + 1/8

RT = 4.1 ohm

Ahora bien, si queremos calcular la intensidad total de corriente es fcil porque tenemos la V total y la R total. Solo debemos aplicar laleyde ohm.

R = V / I

I = V / R

I = 10 v / 4.1 ohm

I = 2.43 amperes

Si quisiramos calcular las I que circulan para cada R del circuito el proceso es ms largo. Debemos conocer las cadas de tensin en cada R y recin despus aplicar la ley de Ohm sacando la I que nos interese.

Para calcular las distintas tensiones nos conviene aplicar una de las leyes de Kirchoff. Dice que la suma de las cadas de tensin en un circuito es igual a la tensin o diferencia de potencial total del circuito. Por lo tanto, debemos observar nuestro circuito y ver que entre los puntos los puntos A y B est la cada total. Hay dos ramas principales. La superior compuesta por las R 1, 23 y 4 y la de abajo compuesta por las R 5, 6 y 7. Ambas ramas estn sometidas a la misma V. podemos calcular la I que circulara por la parte ascendente. Solo tendremos en cuenta la R total que habamos calculado para la parte superior que nos dio 6.417 ohm. Con este valor y el de la V calculamos la I por la ley de Ohm.

I = V / R

I = 10 V / 8.4 ohm

I = 1.19 amperes

Ahora bien, esta I atraviesa la R1 que est en serie con las R 23 y R4 y a estas ltimas. Pero antes de pasar por las R 23 y R 4 se dividir en dos de diferente valor. Debemos conocer la V entre estas dos R para sacar cada una de las I que pasan por ellas. Como si en vez de dos R en paralelo hubiera una sola es decir, su equivalente que nos haba dado 12/5 = 2.4 ohm. La V entre estas dos R dar:

V = R x I

V = 2.4 ohm x 1.19 A

V = 2.86 Volt

Esta V es para ambas R en paralelo y la I se dividir en dos I nuevas y menores como mencionamos anteriormente que ser muy fcil calcular con la Ley de Ohm:

La que circula por la R 23 ser I 23:

I = V / R

I = 2.86 V / 6 ohm

I = 0.477 amperes

La que circula por la R 4:

I 4 = V / R 4

I 4 = 2.86 V / 4 ohm

I 4 = 0.715 amperes

El alumno podr calcular de la misma manera las I de la rama de abajo. Al sumar las I debern dar el resultado de la I total, esta es una forma de verificar que de bien.

La diferencia de potencial entre dos puntos de un conductor es directamente proporcional a la intensidad que circula por l. La relacin entre estos factores constituye una ley fundamental.

V = I R Esta ley tiene el nombre del fsico alemnGeorg Ohm, que en un tratado publicado en 1827, hall valores de tensin y corriente que pasaba a travs de unos circuitos elctricos simples que contenan una gran cantidad de cables. l present una ecuacin un poco ms compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultados experimentales. La ecuacin de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm.Elementos de un circuitoUn circuito elctrico es el camino o ruta por donde pasa la corriente elctrica. Para esto necesitamos un conjunto de elementos conductores conectados para transmitir la electricidad.

El generador o fuente de energa para mover las cargas elctricas.

La resistencia o material que dificulta o permite el paso de la corriente.

Los cables de conexin entre la fuente y los aparatos elctricos

El interruptor o punto de control de corriente: cerrado o abierto.

Ejemplo:

Circuito en serieTiene slo un camino de recorrido para la corriente. Si ms de un componente es conectado en este circuito toda la corriente fluir a travs de dicho camino.

Las ampolle titas del rbol de Pascua estn conectadas en serie, si t sacas una de ellas (o si se quema) se apagan todas porque el circuito queda interrumpido.

Las caractersticas de las resistencias conectadas en serie son:

a) por cada resistencia circula la misma corriente

I = I1= I2= I3b) la tensin de la fuente es igual a la suma de las tensiones de cada una de las resistencias

V = V1+ V2+ V3c) la resistencia equivalente a todas ellas es igual a la suma de cada resistencia

R = R1+ R2+ R3Circuito en paraleloEste circuito tiene ms de un camino para que la corriente circule.

Las ampolletas de la mesa del comedor estn conectadas en paralelo, si se quema una de ellas no se apagan las otras porque cada una est conectado en forma independiente a la fuente de corriente

Las caractersticas de las resistencias conectadas en paralelo son:

a) la corriente que produce la fuente es igual a la suma de la corriente que circula por cada resistencia

I = I1+ I2+ I3b) la tensin de la fuente es igual a la tensin de cada una de las resistencias

V = V1= V2= V3c) la resistencia equivalente a todas ellas es igual a la suma del inverso de cada resistencia

I = 1 / VLeyes de Kirchoff

La ley de Ohm se aplica a cualquier parte del circuito tanto como al circuito completo. Puesto que la corriente es la misma en las tres resistencias de la figura 1, la tensin total se divide entre ellas.

En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero

La tensin que aparece a travs de cada resistencia (la cada de tensin) puede obtenerse de la ley de Ohm.

Ejemplo: Si la tensin a travs de Rl la llamamos El, a travs de R2, E2, y a travs de R3, E3, entonces

figura1El = IxRI = 0,00758 X 5000 = 37,9 V

E2 = IxR2 = 0,00758 X 20.000 = 151,5 V

E3 = IxR3 = 0,00758 X 8000 = 60,6 V

La primera ley de Kirchhoff describe con precisin la situacin del circuito: La suma de las tensiones en un bucle de corriente cerrado es cero. Las resistencias son sumideros de potencia, mientras que la batera es una fuente de potencia, por lo que la convencin de signos descrita anteriormente hace que las cadas de potencial a travs de las resistencias sean de signo opuesto a la tensin de la batera. La suma de todas las tensiones da cero. En el caso sencillo de una nica fuente de tensin, una sencilla operacin algebraica indica que la suma de las cadas de tensin individuales debe ser igual a la tensin aplicada.

E= El + E2 + E3

E= 37,9 + 151,5 + 60,6

E= 250 V

En problemas como ste, cuando la corriente es suficientemente pequea para ser expresada en miliamperios, se puede ahorrar cantidad de tiempo y problemas expresando la resistencia en kilohms mejor que en ohms. Cuando se sustituye directamente la resistencia en kilohms en la ley de Ohm, la corriente ser en miliamperios si la FEM est en voltios.

Resistencias en paralelo

En un circuito con resistencias en paralelo, la resistencia total es menor que la menor de las resistencias presentes. Esto se debe a que la corriente total es siempre mayor que la corriente en cualquier resistencia individual. La frmula para obtener la resistencia total de resistencias en paralelo es

R=1 / (1/R1)+(1/R2)+(1/R3)+...

donde los puntos suspensivos indican que cualquier nmero de resistencias pueden ser combinadas por el mismo mtodo.

En el caso de dos resistencias en paralelo (un caso muy comn), la frmula se convierte en

R= R1xR2 / R1+R2

Ejemplo: Si una resistencia de 500 O est en paralelo con una de 1200 O, la resistencia total es:

R = 500x1200/500+1200=600000 / 1700 =353

Segunda ley de Kirchhoff

Hay otra solucin para el problema. Suponga que las tres resistencias del ejemplo anterior se conectan en paralelo como se muestra en la figura 2.

figura2

La misma FEM, 250 V, se aplica a todas las resistencias.

La corriente en cada una puede obtenerse de la ley de Ohm como se muestra ms abajo, siendo I1 la corriente a travs de Rl, I2 la corriente a travs de R2, e I3 la corriente a travs de R3.

Por conveniencia, la resistencia se expresar en kilohms, por tanto la corriente estar en miliamperios.

I1=E / R1=250 / 5 = 50mA

I2 = E / R2 = 250 / 20 =12,5mA

I3 = E / R3 = 250 / 8 = 31,25 mA

La corriente total es

I total =I1 + 12 + 13 = 50 + 12,5 + 31,25 = 93,75 mA

Este ejemplo ilustra la ley de corriente de Kirchhoff.

"La corriente que circula hacia un nodo o punto de derivacin es igual a la suma de las corrientes que abandonan el nodo o derivacin."

Por tanto, la resistencia total del circuito es

R total= E / I = 250 / 93,75 = 2,667 KO

CORRIENTE CONTINUA

Lacorriente continuase refiere al flujo continuo decarga elctricaa travs de un conductorentre dos puntos de distintopotencial, que no cambia de sentido con el tiempo. A diferencia de lacorriente alterna, en la corriente continua lascargas elctricascirculan siempre en la misma direccin. Aunque comnmente se identifica la corriente continua con una corriente constante, es continua toda corriente que mantenga siempre la mismapolaridad, as disminuya su intensidad conforme se va consumiendo la carga (por ejemplo cuando se descarga una batera elctrica).Tambin se dice corriente continua cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, el flujo se denomina corriente continua y va (por convenio) del polo positivo al negativo.1

Representacin de la tensin en corriente contina.

Hay dos maneras de producir electricidad para aplicarla a usos prcticos: bien mediante mquinas llamadas dinamos o generadores de corriente elctrica, cuando se trata de un consumo apreciable para instalaciones fijas; o bien mediante el empleo de bateras de pilas secas o de acumuladores, si se trata de aparatos porttiles o vehculos automviles.

Una pila transforma la energa qumica en energa elctrica; parte de esa energa qumica se transforma en calor (energa calorfica) y el resto en corriente elctrica.

Existen dos clases de pilas: la primaria, cuya carga no puede renovarse cuando se agota, excepto reponiendo las sustancias qumicas de que est compuesta, y la secundaria, que s es susceptible de reactivarse sometindola al paso ms o menos prolongado de una corriente elctrica continua, en sentido inverso a aqul en que la corriente de la pila fluye normalmente. La pila seca comn que se emplea, por ejemplo, en las lmparas porttiles es una pila primaria.

En la fabricacin de una pila primaria se pueden emplear diversas sustancias qumicas, pero el principio que rige su funcionamiento ser siempre el mismo. As en la pila primaria, hay dos metales diferentes, o bien un metal y carbn (estos elementos son designadoselectrodos), y un lquido, denominadoelectrolito.Uno de estos elementos llamado el ctodo, o sea el polo negativo, es generalmente de cinc; el positivo, denominado nodo, es casi siempre de carbn. Las reacciones qumicas que tienen lugar, hacen que el ctodo se disuelva poco a poco en el electrlito, lo cual pone en libertad a electrones que, de encontrar un conductor o sistema que conecte a ambos electrodos, por donde puedan circular, producen una corriente elctrica.TIPOS DE PILA:Clasificacin:

Las pilas se pueden dividir en dos tipos principales de estas, primarias o secundarias. Una pila primaria produce energa consumiendo algn qumico que esta contiene. Cuando este se agota, la pila ya no produce ms energa y debe ser reemplazada. Por ejemplo en este grupo encontramos a las pilas de zinc-carbono.

Las pilas secundarias, o pilas de almacenamiento, obtienen su energa transformando alguno de sus qumicos en otro tipo de qumicos. Cuando el cambio es total, la pila ya no produce ms energa. Sin embargo, esta puede ser recargada mandando una corriente elctrica de otra fuente a travs de ella para as poder volver a los qumicos a su estado original. Un ejemplo de este grupo es la batera de auto o pila de cido-plomo.

CORRIENTE ALTERNA

Se denominacorriente alterna(abreviadaCAen espaol yACen ingls, de (alternating current) a lacorriente elctricaen la que la magnitud y el sentido varan cclicamente. La forma de oscilacin de la corriente alterna ms comnmente utilizada es la de una oscilacinsinodal(figura 1), puesto que se consigue una transmisin ms eficiente de la energa. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilacinperidicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Utilizada genricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las seales deaudioy de radiotransmitidas por loscables elctricos, son tambin ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin ms importante suele ser la transmisin y recuperacin de la informacin codificada (omodulada) sobre la seal de la CA.

Corriente alterna frente a corriente continua

La razn del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformacin, cualidad de la que carece la corriente. En el caso de la corriente continua, la elevacin de la tensin se logra conectando dnamos en serie, lo que no es muy prctico; al contrario, en corriente alterna se cuenta con un dispositivo: el transformador, que permite elevar la tensin de una forma eficiente.

Laenerga elctricaviene dada por el producto de latensin, laintensidady el tiempo. Dado que la seccin de los conductores de las lneas de transporte de energa elctrica depende de la intensidad, mediante untransformadorse puede elevar el voltaje hasta altos valores (alta tensin), disminuyendo en igual proporcin la intensidad de corriente. Con esto la misma energa puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas prdidas por causa delefecto Jouley otros efectos asociados al paso de corriente, tales como lahistresiso lascorrientes de Foucault. Una vez en el punto de consumo o en sus cercanas, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso industrial o domstico y comercial de forma cmoda y segura.POTENCIA ELECTRICAPotencia es la velocidad a la que se consume la energa.

Tambin se puede definir Potencia como la energa desarrollada o consumida en una unidad de tiempo, expresada en la frmula

Se lee:Potencia es igual a la energa dividida por el tiempoSi la unidad de potencia (P) es el watt (W), en honor de Santiago Watt, la energa (E) se expresa en julios (J) y el tiempo (t) lo expresamos en segundos, tenemos que:

Entonces, podemos decir que la potencia se mide en julio (joule) dividido por segundo (J/seg) y se representa con la letra P.

Adems, diremos que la unidad de medida de la potencia elctrica P es el watt, y se representa con la letra W.

Como unJ/segequivale a1watt(W), por tanto, cuando se consume1 julio (joule)de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo1 wattde energa elctrica.

Para entenderlo, hagamos un smil: Si la energa fuese un lquido, la potencia sera los litros por segundo que vierte el depsito que lo contiene.

Clculo de la potencia

Para calcular la potencia que consume un dispositivo conectado a un circuito elctrico se multiplica el valor de la tensin, envolt (V), aplicada por el valor de laintensidad (I)de la corriente que lo recorre (expresada enampere).

Para realizar ese clculo matemtico se utiliza la siguiente frmula:

P = V IExpresado en palabras:Potencia (P) es igual a la tensin (V) multiplicada por la Intensidad (I).Como la potencia se expresa en watt (W), sustituimos la P que identifica la potencia por su equivalente, es decir, la W de watt, tenemos tambin que:P = W, por tanto,

W = V IExpresado en palabras:Watt (W) es igual a la tensin (V) multiplicada por la Intensidad (I).Si conocemos la potencia en watt de un dispositivo y la tensin o voltaje aplicado (V) y queremos hallar la intensidad de corriente (I) que fluye por un circuito, despejamos la frmula anterior y realizamos la operacin matemtica correspondiente:

Si observamos lafrmula W = V I veremos que el voltaje y la intensidad de la corriente que fluye por un circuito elctrico son directamente proporcionales a la potencia; es decir, si uno de ellos aumenta o disminuye su valor, la potencia tambin aumenta o disminuye de forma proporcional.

Entonces podemos deducir que,1 watt(W) es igual a1 amperede corriente (I) que fluye por un circuito, multiplicado por1 volt(V) de tensin o voltaje aplicado.

1 watt = 1 volt 1 ampere

A modo de ejemplo, resolvamos el siguiente problema:

Cul ser la potencia o consumo en watt de una ampolleta conectada a una red de energa elctrica domstica monofsica de 220 volt, si la corriente que circula por el circuito de la ampolleta es de 0,45 ampere?

Sustituyendo los valores en la frmula tenemos:

P = VIP = 220 0,45P = 100 watt

Es decir, la potencia de consumo de la ampolleta ser de 100 W.

Si en el mismo ejemplo quisiramos hallar la intensidad de la corriente que fluye por la ampolleta y conocemos la potencia y la tensin o voltaje aplicada al circuito, usamos lafrmula

Si realizamos la operacin utilizando los mismos datos del ejemplo anterior, tendremos:

Para hallar la potencia de consumo en watt de un dispositivo, tambin se pueden utilizar cualquiera de las dos frmulas siguientes:

O

Con la primera, el valor de la potencia se obtiene elevando al cuadrado el valor de la intensidad de corriente en ampere (A) que fluye por el circuito, multiplicando a continuacin ese resultado por el valor de la resistencia en ohm o ohmio()que posee la carga o consumidor conectado al propio circuito.Con la segunda frmula obtenemos el mismo resultado elevando al cuadrado el valor del voltaje de la red elctrica y dividindolo a continuacin por el valor en ohm o ohmio()que posee la resistencia de la carga conectada.

Kilowatt/horaUsando el watt y el segundo resultan unidades muy pequeas, por ello, para medir la potencia elctrica se usa otra unidad llamada kilowatt-hora.

Esta unidad proviene de despejar energa (E) de la ya conocida ecuacin

Despejando la ecuacin, la energa queda

Entonces la unidad de energa sera

1 julio = 1 watt x 1 segundopero1 kilowatt = 1.000 watty1 hora = 3.600 segundos, por lo tanto:

1 Kilowatt-hora = 1 KWh = 1.000 watt x 3.600 segundos = 3,6 x 106julios

O, tambin:

1 KWh = 3.600.000 julios

Cuando la corriente circula por un conductor, los electrones pierden energa al colisionar al interior del conductor, como consecuencia de esto, aumenta la temperatura; es decir, la energa elctrica se disipa en forma de calor. Si el conductor es muy fino, ste se calienta hasta ponerse incandescente, este efecto tiene aplicacin en estufas, hornos elctricos, ampolletas, etc.

Una de las aplicaciones ms tiles de la energa elctrica es su transformacin en calor. Como el calor es una forma de energa, se mide en julios, pero existe una unidad para medir el calor: lacalora. Esta se puede transformar en julios por medio de principio de equivalencia definido por James Joule, que establece

1 julio = 0,24 caloras

Entonces, para encontrar el calor proporcionado por una corriente elctrica, basta multiplicar la energa en joule por 0,24; es decir, el calor se puede obtener de la siguiente forma:

Q = P t x 0,24 caloras

Siendo esta frmula la expresin de la ley de Joule cuyo enunciado es el siguiente:

"El calor desarrollado por una corriente elctrica al circular por un conductor es directamente proporcional al tiempo, a la resistencia del conductor y al cuadrado de la intensidad de la corriente."

Ejercicios:1.- Una ampolleta tiene las siguientes caractersticas: 100 watt, 220 voltios. Calcula

a) La intensidad de la corriente que pasa por la ampolleta cuando la encendemos

b) La resistencia del filamento de la ampolleta

c) El calor que desprende la ampolleta en media hora

d) La energa consumida en una semana si est encendida durante 5 horas diarias

2.- La potencia de una lavadora es 1.800 watt, si un generador le suministra una corriente de8,18 A, a qu tensin est conectada?

3.- Un generador transporta una carga de800 Coulomb (C), si su potencia es de 120 watt, qu energa suministra el generador si al conectarlo a un conductor hace circular una corriente de10 A?

4.- Qu corriente fluye por un artefacto si consume una potencia de 1200 watt y se conecta a una diferencia de potencial de 220 voltios?

5.- La energa que suministra un generador para trasladar una carga de 500 Coulomb es de 3,5x105julios (joules). Calcular la potencia del generador si se conecta a un conductor y hace circular una carga de12 A.

6.- Una estufa de 3 kW se enciende durante 2 horas 48 minutos Cuntas caloras se desprenden en ese tiempo?

7.- Una ampolleta de 100 W se conecta a 220 volt

a) Qu intensidad la atraviesa?

b) Cul es su potencia?ENERGIA ELECTRICASe denominaenerga elctricaa la forma deenergaque resulta de la existencia de unadiferencia de potencialentre dos puntos, lo que permite establecer unacorriente elctricaentre ambos cuando se los pone en contacto por medio de un conductor elctrico. La energa elctrica puede transformarse en muchas otras formas de energa, tales como laenerga lumnicaoluz, laenerga mecnica y laenerga trmica.Corriente elctricaLa energa elctrica se manifiesta comocorriente elctrica, es decir, como el movimiento de cargas elctricas negativas, o electrones, a travs de un cable conductor metlico como consecuencia de la diferencia de potencial que ungeneradorest aplicando en sus extremos.

Cada vez que se acciona un interruptor, se cierra uncircuito elctricoy se genera el movimiento de electrones a travs del cable conductor. Las cargas que se desplazan forman parte de los tomos de la sustancia del cable, que suele ser metlica, ya que losmetalesal disponer de mayor cantidad de electrones libres que otras sustancias son los mejores conductores de la electricidad. La mayor parte de la energa elctrica que se consume en la vida diaria proviene de lared elctricaa travs de las tomas llamadas enchufes, a travs de los que llega la energa suministrada por las compaas elctricas a los distintos aparatos elctricos lavadora, radio, televisor, etc.; que se desea utilizar, mediante las correspondientes transformaciones; por ejemplo, cuando la energa elctrica llega a una enceradora, se convierte en energa mecnica, calrica y en algunos casos lumnica, gracias almotor elctricoy a las distintas piezas mecnicas del aparato. Lo mismo se puede observar cuando funciona un secador de pelo o una estufa.

LEY DE JOULE

Se conoce comoefecto Jouleal fenmeno irreversible por el cual si en unconductorcirculacorriente elctrica, parte de laenerga cinticade loselectronesse transforma encalor12debido a loschoquesque sufren con los tomos del material conductor por el que circulan, elevando latemperaturadel mismo. El nombre es en honor a su descubridor, el fsico britnicoJames Prescott JouleEl movimiento de los electrones en un cable es desordenado, esto provoca continuos choques entre ellos y como consecuencia un aumento de la temperatura en el propio cable.

ndice

Efecto Joule

Este efecto es utilizado para calcular la energa disipada en un conductor atravesado por una corriente elctrica de la siguiente manera:

La potenciaPdisipada en un conductor es igual a la diferencia de potencialVa la que est sometido multiplicada por la intensidad de corrienteIque lo atraviesa. La energa desarrolladaEes el producto de la potenciaPpor el tiempottranscurrido, luego la energa Ees el producto de la tensinVpor la intensidadIy por el tiempot.

Si a esta expresin aadimos laLey de Ohmtendremos:

La energa desarrollada es igual al cuadrado de la intensidad por la resistencia y por el tiempo, o lo que es lo mismo, el cuadrado de la tensin dividido por la resistencia y por el tiempo.

Microscpicamente el efecto Joule se calcula a travs de la integral de volumen delcampo elctricopor ladensidad de corriente

La resistencia es el componente que transforma la energa elctrica en calor, (por ejemplo un hornillo elctrico, una estufa elctrica, una plancha etc.).ELEMENTOS DE MEDICION

Pinza amperimtrica

Lapinza amperimtricaes un tipo especial deampermetroque permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la corriente para colocar un ampermetro clsico.1El funcionamiento de la pinza se basa en la medida indirecta de la corriente circulante por un conductor a partir delcampo magnticoo de los campos que dicha circulacin de corriente que genera. Recibe el nombre de pinza porque consta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable cuya corriente queremos medir.

Este mtodo evita abrir el circuito para efectuar la medida, as como las cadas de tensin que podra producir un instrumento clsico. Por otra parte, es sumamente seguro para el operario que realiza la medicin, por cuanto no es necesario un contacto elctrico con el circuito bajo medida ya que, en el caso de cables aislados, ni siquiera es necesario levantar elaislante.

Un multmetro con la pinza incorporadaAl pulsar el botn grande de la parte inferior se abre la mandbula inferior de la pinza, lo que permite poner la pinza alrededor de un conductor.

Para utilizar una pinza,hay que pasar un solo conductor a travs de la sonda, si se pasa ms de un conductor a travs del bucle de medida, lo que se obtendr ser la suma vectorial de las corrientes que fluyen por los conductores y que dependen de la relacin defaseentre las corrientes.

Si la pinza se cierra alrededor de un cable paralelo de dos conductores que alimenta un equipo, en el que obviamente fluye la misma corriente por ambos conductores (y de sentido o fase contrarios), nos dar una lectura de "cero".

Por este motivo las pinzas se venden tambin con un accesorio que se conecta entre la toma de corriente y el dispositivo a probar. El accesorio es bsicamente una extensin corta con los dos conductores separados, de modo que la pinza se puede poner alrededor de un solo conductor.

La lectura producida por un conductor que transporta una corriente muy baja puede ser aumentada pasando el conductor alrededor de la pinza varias veces (haciendo una bobina), la lectura real ser la mostrada por el instrumento dividida por el nmero de vueltas, con alguna prdida de precisin debido a los efectos inductivos.

PARTES Y FUNCIONES DE UN MULTMETRO DIGITAL.

Acontinuacin describiremos las partes y funciones de un multmetro (Steren MUL-270), recuerda que generalmente los multmetros son semejantes, aunque dependiendo de modelos, pueden cambiar la posicin de sus partes y la cantidad de funciones, es por eso que cada parte tiene un smbolo estndar que identifica su funcin.1.-Power: Botn de apagado-encendido.

2.-Display: Pantalla de cristal lquido en donde se muestran los resultados de las mediciones.

3.-Llave selectora del tipo y rango de medicin: Esta llave nos sirve para seleccionar el tipo de magnitud a medir y el rango de la medicin.

4.-Rangos y tipos de medicin: Los nmeros y smbolos que rodean la llave selectora indican el tipo y rango que se puede escoger. En la imagen anterior podemos apreciar los diferentes tipos de posibles mediciones de magnitudes como el voltaje directo y alterno, la corriente directa y alterna, la resistencia, la capacitancia, la frecuencia, prueba de diodos y continuidad.

5.-Cables rojo y negro con punta: El cable negro siempre se conecta al borne o jack negro, mientras que el cable rojo se conecta al jack adecuado segn la magnitud que se quiera medir. A continuacin vemos la forma en que se conectan estos cables al multmetro.6.-Borne de conexin o jack negativo: Aqu siempre se conecta el cable negro con punta.

7.-Borne de conexin o Jack para el cable rojo con punta para mediciones de voltaje (V), resistencia () y frecuencia (Hz). Su smbolo es el siguiente.

8.-Borne de conexin o Jack para el cable rojo con punta para medicin de miliamperios (mA).

9.-Borne de conexin o Jack para el cable rojo con punta para medicin de amperes (A).

10.-Zcalo de conexin para medir capacitares o condensadores.

11.-Zcalo de conexin para medir temperatura.

UTILIZANDO EL MULTMETRO DIGITAL.A continuacin mediremos algunas magnitudes utilizando el multmetro digital.

a) Midiendo resistencia:Medir una resistencia es un procedimiento sencillo, lo primero que hacemos es conectar los cables en los jacks correctos, luego movemos la llave selectora al smbolo y escogemos el rango adecuado de acuerdo a la resistencia proporcionada por el resistor, si no lo sabemos, escogemos el rango ms alto y lo disminuimos poco a poco hasta llegar a un cantidad diferente de uno (el uno indica que el rango es muy pequeo para medir esa resistencia) y con el mayor nmero de decimales, tocamos los extremos del resistor con las puntas roja y negra y finalmente multiplicamos la cantidad por el valor del rango. En la imagen anterior med un resistor de 800 ohms y en la lectura me dio .809 por manejar el rango de 200 ohms a 2 kohms (2000 ohms), por lo que media realmente 809 ohms.

Esto lo podemos comprobar tericamente al observar las bandas del resistor y hacer las operaciones correspondientes por medio de su cdigo de colores. Como sacar la resistencia de un resistor mediante su cdigo de colores?

b) Midiendo voltaje (voltaje continuo o directo):Ahora mediremos una pila AA de 1.5 V, esta algo gastada as que veamos que sucede. Lo primero que haremos es colocar la punta del cable rojo en el electrodo positivo de la pila y el negro en el negativo, el resultado aparece en la pantalla del multmetro como lo podemos ver a continuacin.

c) Midiendo capacitancia y corriente:Al medir un capacitor o condensador, este debe estar descargado ya que almacena energa, y se debe tener cuidado al medir corriente. An no he medido ninguna de estas magnitudes, as que cuando lo haga les explicare como hacerlo.CIRCUITOS SIMPLES DE ILUMINACIONCircuito

Un circuito elctrico es una interconexin de componentes elctricos tales que la carga elctrica fluye en un camino cerrado, por lo general para ejecutar alguna tarea til.

Los componentes en un circuito elctrico pueden ser muy variados, puede tener elementos comoresistores,capacitores,interruptores,transformadoresyelectrnicos.

PROTECCIONES ELECTRICACORTICIRCUITOS:

Se denominacortocircuitoal fallo en un aparato o lnea elctrica por el cual lacorriente elctricapasa directamente del conductor activo ofasealneutrootierraensistemas monofsicosdecorriente alterna, entre dos fases o igual al caso anterior parasistemas polifsicos, o entrepolosopuestos en el caso decorriente continua. Es decir: Es un defecto de baja impedancia entre dos puntos de potencial diferente y produce arco elctrico, esfuerzos electrodinmicos y esfuerzos trmicos.

El cortocircuito se produce normalmente por los fallos en elaislantede losconductores, cuando estos quedan sumergidos en un medio conductor como el agua o por contacto accidental entre conductores areos por fuertes vientos o rotura de los apoyos.

Debido a que un cortocircuito puede causar importantes daos en las instalaciones elctricas e incluso incendios en edificios, estas instalaciones estn normalmente dotadas defusiblesointerruptores magnetotrmicosa fin de proteger a las personas y los objetos.

Las instalaciones elctricas disponen de varios elementos de seguridad para disminuir el riesgo de accidentes, como los causados por cortocircuitos,sobrecargaso contacto de personas o animales con elementos en tensin.

Un cortocircuito ocurre cuando falla un aparato o lnea elctrica por el que circula corriente, y esta pasa directamente:

del conductor activo o fase al neutro o tierra

entre dos fases en el caso de sistemas polifsicos en corriente alterna

entre polos opuestos en el caso de corriente continua.

El cortocircuito se produce normalmente por fallos en elaislantede los conductores, cuando estos quedan sumergidos en un medio conductor como el agua o por contacto accidental entre conductores areos por fuertes vientos o rotura de los apoyos. Debido a que un cortocircuito puede causar daos importantes en las instalaciones elctricas e incendios en edificios, las instalaciones estn normalmente dotadas de fusibles, interruptores magnetotrmicos o diferenciales y tomas de tierra, a fin de proteger a las personas y las cosas.TABLERO D E PROTECCION:Importancia de los dispositivos de proteccin elctrica

La energa elctrica llega al medidor instalado en las viviendas, desde los postes de distribucin ms cercanos, de manera area o subterrnea. De ah pasa al tablero general, ubicado generalmente en la cocina, desde donde la distribuye a todo el predio, al igual que el corazn bombea la sangre por todo el cuerpo. De esta distribucin depende el funcionamiento de todos los equipos elctricos y las luminarias.

Es en este tablero donde se concentran los sistemas de proteccin. Por ello, una de las primeras consideraciones para tener una casa segura es que todos los tableros cuenten con interruptores de proteccin que supriman el suministro de energa de manera automtica en caso de accidentes elctricos. Estos interruptores lo protegen de sobrecargas (Interruptores termomagnticos), de electrocuciones o la presencia de corrientes de fuga en el sistema (Interruptores diferenciales).

Fusible: es un dispositivo, constituido por un filamento o lmina de un metal o aleacin de bajopunto