Conceptos Fundamentales de Electricidad y Electrónica: Componentes, Mediciones y Seguridad

Conceptos Fundamentales de Electricidad y Electrónica

Corriente Eléctrica

La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica en un tiempo determinado, medido en culombios/segundo, lo que equivale a amperios.

Diferencia de Potencial

La diferencia de potencial se mide con un voltímetro conectado en paralelo. Una conexión incorrecta no causa daños. Si se conecta entre fase y tierra, la lectura será de 220V, y entre neutro y tierra, será de 0V.

Superconductores

Un superconductor es un material que presenta una resistividad cero. En un circuito, esto eliminaría las pérdidas. Sin embargo, su costo es elevado y solo se alcanzan estas condiciones a muy bajas temperaturas. Permiten la circulación de corriente sin pérdidas.

Resistencia Eléctrica

La resistencia eléctrica es la oposición al paso de la corriente. Depende de la resistividad del material, su longitud y su sección transversal. Se mide en ohmios.

Corriente Admisible

La corriente admisible es la corriente máxima que un conductor puede soportar en régimen continuo sin deteriorarse. Solo puede soportarla durante un tiempo determinado. Depende de la temperatura ambiente, la cantidad de conductores por conducto, la sección del cable y el material del conductor.

Materiales en Instalaciones Eléctricas

Los materiales comúnmente utilizados en instalaciones eléctricas son el cobre y el PVC. El cobre posee una gran maleabilidad, un costo relativamente bajo y una baja resistividad. El PVC tiene una alta resistividad, es ignífugo, no propaga las llamas y no emite gases tóxicos o corrosivos.

Amperímetro

El amperímetro se conecta en serie, intercalado en el circuito.

Puesta a Tierra

Puesta a Tierra de Referencia

La puesta a tierra de referencia se realiza generalmente en los lugares de generación de energía y puntos de referencia. Sirve para evitar que los circuitos se carguen electrostáticamente con tensiones muy elevadas respecto a tierra, lo que podría dañar el circuito o a las personas. Se utilizan jabalinas de acero recubiertas de cobre del tipo Copperweld.

Puesta a Tierra de Seguridad

En la puesta a tierra de seguridad, se interconectan todos los elementos conductores cercanos a los circuitos, pero que no pertenecen a ellos, con una jabalina enterrada en la superficie terrestre. Ante cualquier falla de aislamiento, si la puesta a tierra está bien hecha y el contacto es indirecto, la persona no sufrirá una descarga.

Códigos de Colores de Cables Eléctricos

• Fase: Rojo, negro o marrón.
• Neutro: Celeste o azul.
• Retorno: Cualquier color, excepto los utilizados para tierra, fase o neutro.
• Tierra: Verde con franjas amarillas o viceversa.

Herramientas de Medición y Prueba

Buscapolo

El buscapolo es un dispositivo capaz de medir la tensión entre fase y tierra.

• Común: No necesita baterías. Detecta la tensión entre fase y tierra al tocar el circuito.
• Inductivo: Necesita baterías. Detecta la tensión respecto a tierra sin tocar el circuito. Detecta tensiones entre 90V y 300V.

Lámpara de Pruebas

• Lámpara de 220V: Se utiliza para determinar si hay tensión entre dos conductores del circuito. Consiste en dos cables y una lámpara.
• Lámpara de 220V/380V: Se utiliza cuando no se está seguro de la tensión del circuito. Consiste en dos lámparas en serie y dos cables. Permite determinar si hay tensión entre dos conductores. La diferencia entre 220V y 380V se notará en la luminosidad.

Dispositivos de Protección

Llave Termomagnética

La llave termomagnética es un elemento de protección y maniobra de accionamiento indirecto. Los elementos que detectan la falla no son los que abren el circuito. Protege contra sobrecargas y cortocircuitos. Está compuesta por:

• Parte Térmica: Actúa contra sobrecargas. La corriente del circuito calienta un bimetal. Cuando se supera la corriente nominal de la llave, el bimetal se curva, activando un gatillo que abre los contactos de la llave lo más rápido posible.
• Parte Magnética: Detecta los cortocircuitos. Se genera en un bobinado un campo magnético capaz de movilizar un núcleo ferromagnético, el cual acciona el gatillo que abre los contactos de la llave cuando se supera una determinada corriente.

Por esto, es más eficiente que un fusible, pero menos segura, ya que tiene muchos componentes que pueden fallar.

Interruptor Diferencial

El interruptor diferencial es un elemento de protección y maniobra de accionamiento indirecto que actúa ante fugas a tierra. Es el único que protege la vida ante un accidente eléctrico. Cuando el circuito funciona normalmente, las corrientes de fase y neutro producen un flujo magnético de igual módulo pero de sentido opuesto en el bobinado del núcleo toroidal del interruptor, resultando en un flujo magnético resultante nulo. Cuando se genera una fuga a tierra por la fase, se crea una corriente mayor en esta que en el neutro, generando un flujo magnético resultante que es inducido en el bobinado del actuador electromagnético, produciendo una fuerza electromotriz (FEM) que activa el gatillo que abre los contactos del interruptor.

Fallas Comunes en Circuitos Eléctricos

1. Falso contacto: Se verifica mediante la revisión de los empalmes.
2. Sobreintensidades:
   • Sobrecarga
   • Cortocircuito
   (Protección: fusible y llave termomagnética)
3. Fuga a tierra: (Protección: interruptor diferencial)
4. Tensión no adecuada: (Protección: protector de sobretensión y baja tensión)