Circuitos Electricos

CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Voltaje

El voltaje es una magnitud física, con la cual podemos cuantificar o “medir” la diferencia de potencial eléctrico o la tensión eléctrica entre dos puntos, y es medible mediante un aparato llamado voltímetro. En cada país el voltaje estándar de corriente eléctrica tiene un número específico, aunque en muchos son compartidos. Por ejemplo, en la mayoría de los países de América Latina el voltaje estándar es de 220 voltios.

¿Como medir voltaje AC?

Medir en corriente alterna (C.A.) es igual de fácil que hacer las mediciones en corriente directa (DC).

– Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (voltios) en AC (c.a.). Como se va a realizar una medición en corriente alterna, no es importante la posición de los cables negro y el rojo. Acordarse que en corriente alterna, la corriente fluye alternadamente en ambos sentidos.

– Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala, (si no se sabe que magnitud de voltaje se va a medir, escoger la escala más grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro (VOM) escoge la escala para medir automáticamente y vaya a medir voltaje con multímetro digital.

– Se conecta el multímetro a los extremos del componente (se pone en paralelo). y se obtiene la lectura en la pantalla.

En el diagrama:

• V1 es el voltaje en el resistor R1
• V2 es el voltaje en el resistor R2
• Vs es la fuente de voltaje AC.

La lectura obtenida es el valor RMS o efectivo del voltaje.

¿Como medir corriente alterna?

• Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (amperios) en AC (c.a.). Como se está midiendo en corriente alterna (C.A.), es indiferente la posición del cable negro y el rojo.
• Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no se sabe que magnitud de corriente se va a medir, escoger la escala mas grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro / VOM escoge la escala automáticamente y vaya a medir corriente con multímetro digital.
• Para medir una corriente con el multímetro, éste tiene que ubicarse en el paso de la corriente que se desea medir. Para esto se abre el circuito en el lugar donde la corriente a medir y conectamos el multímetro (se pone en “serie”). Ver el diagrama.

En algunas ocasiones no es posible abrir el circuito para colocar el amperímetro. En estos casos, si se desea averiguar la corriente que pasa por un elemento, se utiliza la Ley de Ohm para averiguar la corriente en forma indirecta.

Se mide el voltaje que hay entre los terminales del elemento por el cual pasa la corriente que se desea averiguar y después, con la ayuda de la Ley de Ohm (V = I x R), se obtiene la corriente (I = V/R). Para obtener una buena medición, se debe tener los valores exactos tanto del voltaje (en AC) como del resistor.

Otra opción es utilizar un amperímetro de gancho, que permite obtener la corriente que pasa por un circuito sin abrirlo. Este dispositivo, como su nombre lo indica, tiene un gancho que se coloca alrededor del conductor por donde pasa la corriente y mide el campo magnético alrededor de él. Esta medición es directamente proporcional a la corriente que circula por el conductor y que se muestra con ayuda de una aguja o pantalla.

El valor de la corriente obtenido por este tipo de medición es RMS o efectivo.

Nota: Multímetro = VOM = Tester = Polímetro

¿Cómo medir corriente directa?

Para medir corriente directa se utiliza el multímetro como amperímetro y se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la unidad (amperios) en DC (c.d.). Se revisa que los cables rojo y negro estén conectados correctamente.

Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de escala (si no tenemos idea de que magnitud de la corriente directa que vamos a medir, escoger la escala mas grande). Si no tiene selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala automáticamente.

Para medir una corriente con el multímetro, éste tiene que ubicarse en el paso de la corriente que se desea medir. Para esto se abre el circuito en el lugar donde la corriente a medir y conectamos el multímetro (lo ponemos en “serie”). Ver el siguiente diagrama.

En el diagrama las resistencias suman 1K y la batería es de 9 voltios. La lectura del multimetro funcionando como amperímetro es de 9 mA (miliamperios)

Si la lectura hubiera sido negativa significa que la corriente en el componente, circula en sentido opuesto al que se había supuesto, (normalmente se supone que por el cable rojo entra la corriente al multímetro y por el cable negro sale). En algunas ocasiones no es posible abrir el circuito para colocar el amperímetro. En estos casos, si se desea averiguar la corriente que pasa por un elemento, se utiliza la Ley de Ohm.

Para obtener la corriente teóricamente, se mide el voltaje que hay entre los terminales del elemento o elementos por donde pasa la corriente y con la ayuda de la Ley de Ohm (V = I x R), se obtiene la corriente (I = V/R). Para obtener una buena medición, se debe tener los valores exactos tanto de la voltaje como de la resistencia. Entonces: I = V/R = 9Voltios/1000 ohmios = 0.009 Amperios = 9 mA (miliamperios)

Otra opción es utilizar un amperímetro de gancho (que puede ser un amperímetro analógico o un amperímetro digital) que permite obtener la corriente que pasa por un circuito sin abrirlo. Este dispositivo, como su nombre lo indica, tiene un gancho que se coloca alrededor del conductor por donde pasa la corriente y mide el campo magnético alrededor de él. Esta medición es directamente proporcional a la corriente que circula por el conductor y que se muestra con una aguja o pantalla.

Notas:

• Multímetro = VOM = Tester = Polímetro
• Amperímetro se llama, en este caso, al multímetro preparado para medir corriente.

¿QUÉ ES CORRIENTE?

LA CORRIENTE ELÉCTRICA

Lo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM). Quizás hayamos oído hablar o leído en algún texto que el sentido convencional de circulación de la corriente eléctrica por un circuito es a la inversa, o sea, del polo positivo al negativo de la fuente de FEM. Ese planteamiento tiene su origen en razones históricas y no a cuestiones de la física y se debió a que en la época en que se formuló la teoría que trataba de explicar cómo fluía la corriente eléctrica por los metales, los físicos desconocían la existencia de los electrones o cargas negativas. Al descubrirse los electrones como parte integrante de los átomos y principal componente de las cargas eléctricas, se descubrió también que las cargas eléctricas que proporciona una fuente de FEM (Fuerza Electromotriz), se mueven del signo negativo (–) hacia el positivo (+), de acuerdo con la ley física de que "cargas distintas se atraen y cargas iguales se rechazan". Debido al desconocimiento en aquellos momentos de la existencia de los electrones, la comunidad científica acordó que, convencionalmente, la corriente eléctrica se movía del polo positivo al negativo, de la misma forma que hubieran podido acordar lo contrario, como realmente ocurre. No obstante en la práctica, ese “error histórico” no influye para nada en lo que al estudio de la corriente eléctrica se refiere. Definición de Corriente alterna La corriente alterna es aquel tipo de corriente eléctrica que se caracteriza porque la magnitud y la dirección presentan una variación de tipo cíclico. En tanto, la manera en la cual este tipo de corriente oscilará es en forma senoidal, es decir, una curva que va subiendo y bajando continuamente. Gracias a esta forma de oscilación la corriente alterna logra transmitir la energía de manera más eficiente. Ahora bien, cabe destacar, que algunas necesidades especiales pueden demandar otro formato como ser cuadrado o triangular. La corriente alterna, simbolizada a partir de las letras CA en el idioma español, se destaca además por ser la manera en la cual la electricidad ingresa a nuestros hogares, trabajos y por transmitir la señales de audio y de video a partir de los cables eléctricos correspondientes que la contienen. CORRIENTE DIRECTA O CONTINUA La corriente directa (CD) o corriente continua (CC) es aquella cuyas cargas eléctricas o electrones fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado, moviéndose del polo negativo hacia el polo positivo de una fuente de fuerza electromotriz (FEM), tal como ocurre en las baterías, las dinamos o en cualquier otra fuente generadora de ese tipo de corriente eléctrica. Fuentes suministradoras de corriente directa o continua. A la izquierda, una batería de las comúnmente utilizada en los coches y todo tipo de vehículo motorizado. A la derecha, pilas de amplio uso, lo mismo en linternas que en aparatos y dispositivos eléctricos y electrónicos. Es importante conocer que ni las baterías, ni los generadores, ni ningún otro dispositivo similar crea cargas eléctricas pues, de hecho, todos los elementos conocidos en la naturaleza las contienen, pero para establecer el flujo en forma de corriente eléctrica es necesario ponerlas en movimiento. El movimiento de las cargas eléctricas se asemeja al de las moléculas de un líquido, cuando al ser  impulsadas por una bomba circulan a través de la tubería de un circuito hidráulico cerrado. Las cargas eléctricas se pueden comparar con el líquido contenido en la tubería de una instalación hidráulica. Si la función de una bomba hidráulica es poner en movimiento el líquido contenido en una tubería, la función de la tensión o voltaje que proporciona la fuente de fuerza electromotriz (FEM) es, precisamente, bombear o poner en movimiento las cargas contenidas en el cable conductor del circuito eléctrico. Los elementos o materiales que mejor permiten el flujo de cargas eléctricas son los metales y reciben el nombre de “conductores”. ¿QUÉ ES POTENCIA? La potencia es la cantidad de trabajo que se realiza por unidad de tiempo. Puede asociarse a la velocidad de un cambio de energía dentro de un sistema, o al tiempo que demora la concreción de un trabajo. Por lo tanto, es posible afirmar que la potencia resulta igual a la energía total dividida por el tiempo. Se puede indicar que la potencia es la fuerza, el poder o la capacidad para conseguir algo. Por ejemplo: “Batistuta era un delantero con mucha potencia que siempre marcaba goles”, “El nuevo disco de la banda sueca muestra la potencia de su nuevo baterista”, “Creo que si golpeaba el balón con más potencia, hubiera conseguido otro punto”. ¿Cómo se mide la potencia? La potencia de un sistema es el trabajo realizado en la unidad de tiempo. Su unidad en el Sistema Internacional (SI) es el vatio, definido como la potencia de una máquina que realiza el trabajo de un julio en el tiempo de un segundo. Su símbolo es W. En el sector eléctrico se utilizan múltiplos de esta unidad: el kilovatio (kW), que equivale a 1.000 vatios; el megavatio (MW), que tiene 106 vatios; y el gigavatio (GW), que equivale a 109 vatios. En el Sector Eléctrico se utilizan mucho el kilo- vatio hora (kWh) para medir la energía producida o consumida por una instalación, y el kilovatio (kW) para medir la potencia o capacidad. El kWh es, por tanto, la energía producida o consumida por una instalación de potencia 1 kW, trabajando durante una hora. Es decir: 1kWh = 1kW × 1hora (Energía) = (potencia) × (tiempo) Para instalaciones eléctricas de gran tamaño se utilizan múltiplos de estas unidades. Potencia: 1 Megavatio (MW) = 106 vatios (W) = 103 kilovatios (kW) 1 Gigavatio (GW) = 109 vatios (W) = 106 kilovatios (kW) 1 Teravatio (TW) = 1012 vatios (W) = 109 kilovatios (kW) Energía: 1 Megavatio hora (MWh) = 106 vatios hora (Wh) = = 103 kilovatios hora (kWh) 1 Gigavatio hora (GWh) = 109 vatios hora (Wh) = = 106 kilovatios hora (kWh) 1 Teravatio hora (TWh) = 1012 vatios hora (Wh) = = 109 kilovatios hora (kWh) ¿QUÉ ES ENERGÍA? La energía se define como la capacidadde realizar trabajo, de producir movimiento, de generar cambio. Es inherente a todos los sistemas físicos, y la vida en todas sus formas, se basa en la conversión, uso, almacenamiento y transferencia de energía. Puede presentarse como energía potencial (energía almacenada) o como energía cinética (energía en acción), siendo estas dos formas interconvertíbles, es decir, la energía potencial liberada se convierte en energía cinética, y ésta cuando se acumula se transforma en energía potencial. La energía no puede ser creada ni destruida, sólo transformada de una forma en otra (Primera Ley de la Termodinámica). ¿COMO SE MIDE LA ENERGÍA? La energía tiene las mismas unidades que la magnitud trabajo. En el Sistema Internacional de unidades (SI) la unidad de trabajo y de energía es el julio (J), definido como el trabajo realizado por la fuerza de un new- ton cuando desplaza su punto de aplicación un metro. Para la energía eléctrica se emplea como uni- dad de generación el kilovatio-hora (kWh) definido como el trabajo realizado durante una hora por una máquina que tiene una potencia de un kilovatio (kW). Su equivalencia es: 1 kWh = 36 × 105 J. Para poder evaluar la «calidad energética» de las distintas fuentes de energía, se establecen unas unidades basadas en el poder calorífico de cada una de ellas. Las más utilizadas en el sector energético son: kilocalorías por kilogramo de combustible (kcal/kg), tonelada equivalente de carbón (tec) y tonelada equivalente de petróleo (tep). Sus definiciones son: – Kcal/kg aplicada a un combustible nos indica el número de kilocalorías que obtendríamos en la combustión de 1 kg de ese combustible. 1kcal = 4,186 × 103 J – Tonelada equivalente de carbón (tec). Repre- senta la energía liberada por la combustión de una tonelada de carbón tipo (hulla). 1tec=29,3×109 J – Tonelada equivalente de petróleo (tep). Equi- vale a la energía liberada en la combustión de una tonelada de crudo de petróleo. 1tep=41,84×109 J