Fundamentos de Electricidad y Electrónica: Circuitos, Componentes y Mediciones

Clases de Corriente Eléctrica

Corriente Continua (CC)

Es aquella que, al circular por un determinado circuito, siempre tiene el mismo sentido y su valor es constante. Es la que proporcionan las pilas.

Corriente Alterna (CA)

Es aquella cuyo sentido se invierte periódicamente y su valor varía constantemente. Es la que utilizamos en las viviendas.

Partes de un Circuito Eléctrico

Generadores: Son los elementos encargados de suministrar la energía al circuito, creando una diferencia de potencial entre sus terminales que permite que circule la corriente eléctrica.

Conductores: Son materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica, por lo que se utilizan como unión entre los distintos elementos del circuito. Se utiliza el cobre en la mayoría de las instalaciones y aluminio en el tendido de líneas eléctricas por ser más ligero.

Receptores: Son los componentes que reciben la energía eléctrica y la transforman en otras formas más útiles para nosotros.

Elementos de Mando y Maniobra: Estos elementos nos permiten maniobrar en el circuito, conectando y desconectando sus diferentes elementos según nuestra voluntad. Los elementos de control más empleados son los interruptores, pulsadores (NA - normalmente abierto y NC - normalmente cerrado), conmutadores, conmutadores de cruce y finales de carrera.

Elementos de Protección: Estos elementos tienen la misión de proteger la instalación y a sus usuarios de cualquier avería que los pueda poner en peligro. Existen tres tipos: cortacircuitos fusible, interruptor magnetotérmico e interruptor diferencial.

Elementos de Protección en los Circuitos Eléctricos

Cortacircuitos Fusible

Un fusible es un dispositivo, constituido por un soporte adecuado y un filamento o lámina de metal conductor, que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se funda, por calentamiento, cuando la intensidad de la corriente supere, por un cortocircuito o un exceso de carga, un determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros elementos.

Interruptor Magnetotérmico

El interruptor magnetotérmico protege los elementos del circuito contra sobrecargas (elevación de la tensión) y cortocircuitos (elevación de la intensidad), provocando la desconexión de la fuente de alimentación cuando circula a través de él una intensidad de valor mayor a la normal del propio circuito o cuando detecta una subida de la tensión de alimentación. Se localizan en el cuadro de protección de las viviendas y se instala uno bipolar por circuito a proteger (alumbrado, cocina, enchufes, etc.).

Interruptor Diferencial

El interruptor diferencial protege a las personas de los contactos indirectos (derivación causada por falta de aislamiento entre los conductores activos y tierra o masa de los aparatos). Esto solo puede conseguirlo si existe una buena red de tierra: cuando se produce una intensidad de defecto, esta es derivada a tierra provocando una diferencia respecto a la intensidad inicial; esta diferencia es detectada por el interruptor diferencial, provocando su disparo de manera automática.

Se localizan en el cuadro de protección de las viviendas y se instala uno bipolar por vivienda.

Los interruptores diferenciales incorporan un pulsador de "test", cuyo accionamiento permite chequear el buen funcionamiento del mecanismo, de tal forma que, si hay tensión en el circuito y se pulsa, debe saltar y cortar la corriente. Si no salta, es que está en mal estado y no protegería en caso de accidente.

Instrumentos de Medida

Existen dos tipos de instrumentos de medida: los analógicos y los digitales.

Los analógicos son los que indican el valor de la medida mediante el desplazamiento de una aguja sobre una escala numerada.

Los digitales indican el valor de la medida de forma directa mediante dígitos sobre una pantalla alfanumérica. Su precisión depende del número de dígitos que posea la pantalla.

Amperímetro

El amperímetro es el instrumento que nos permite medir la intensidad eléctrica. Se conecta en serie. Internamente posee una bobina de pocas espiras y gran sección. Se fabrican así para que su resistencia sea muy pequeña y no se produzca prácticamente ninguna caída de tensión en él, no afectando así a las magnitudes que hay en el circuito sin conectar el instrumento.

Voltímetro

El voltímetro es el instrumento que nos permite medir la diferencia de potencial o tensión. Se conecta en paralelo. Internamente posee una bobina de muchas espiras y poca sección. Se fabrican así para que su resistencia sea muy grande y no circule por él prácticamente ninguna intensidad, no afectando así a las magnitudes que hay en el circuito sin conectar el instrumento.

Óhmetro

El óhmetro es el instrumento que nos permite medir la resistencia eléctrica de un circuito o un receptor. Se conecta en paralelo, pero sin tensión en el circuito. El instrumento lleva unas pilas que son las que producen la pequeña intensidad necesaria para medir la resistencia del elemento.

Polímetro o Multímetro

El polímetro es el instrumento que nos permite medir tensiones e intensidades en CC y en CA, y resistencias. Además, nos permite comprobar la continuidad de un circuito y el correcto funcionamiento de algunos componentes electrónicos.

Vatímetro

Para medir la potencia de un circuito se utiliza el vatímetro. Este aparato consta de una bobina amperimétrica que se intercala en serie y de una bobina voltimétrica que se conecta en derivación o en paralelo entre los puntos cuya potencia se quiere medir.

Contador Eléctrico

Para medir la energía consumida por un circuito se utiliza el contador eléctrico. Este aparato mide la energía en kWh.

Consta de una bobina amperimétrica que se intercala en serie y de una bobina voltimétrica que se conecta en derivación o en paralelo entre los puntos cuya energía se quiere medir.

Comportamiento Eléctrico de la Materia

Átomo: se puede definir como la partícula más pequeña e indivisible de un elemento que todavía conserva íntegras sus propiedades. Electrón: negativo; protón: positivo.

Carga Eléctrica: de un cuerpo viene determinada por la diferencia entre el número de protones y el de electrones. Se mide en culombios. 1 culombio = 6,25 x 10¹⁸ electrones. Se representa con la letra q.

Relación entre la carga del electrón y la unidad de carga eléctrica (C) es:

1 electrón = 1,6 x 10^-19 culombios

Potencia Eléctrica

Se define como la cantidad de trabajo realizado en el desplazamiento de cargas eléctricas por unidad de tiempo. P = U x I vatios (W)

Asociación de Componentes

Montaje en Serie

Se dice que los elementos de un circuito están conectados en serie cuando se colocan uno a continuación del otro, formando una cadena, de manera que la corriente que circula por un determinado elemento será la misma que circula por el resto.

Montaje en Paralelo

Se dice que los elementos de un circuito están conectados en paralelo cuando todos ellos están conectados entre los mismos puntos y, por tanto, a todos se les aplica la misma diferencia de potencial o tensión.