Fundamentos Esenciales de la Electricidad y el Electromagnetismo: Conceptos, Magnitudes y Protección de Circuitos

1. Fundamentos de la Corriente Eléctrica

La corriente eléctrica está producida por el desplazamiento de los electrones por el interior de un material conductor.

1.1. Tipos de Corriente

• Corriente Continua (CC): Los electrones se mueven en el mismo sentido, desde el negativo del generador hasta el positivo. Se utilizan pilas, baterías, etc.
• Corriente Alterna (CA): Los electrones se mueven alternativamente en uno y otro sentido. Es la corriente que llega a las viviendas.

1.2. Representación de Circuitos Eléctricos

Para la representación de circuitos se utilizan símbolos normalizados.

• Esquemas Multifilares: Cada conductor está representado por una línea diferente. Se emplean para representar circuitos sencillos de corriente continua y alterna.
• Esquemas Unifilares: Cada circuito se representa con una línea única. Se indica mediante trazos el número de conductores que lo forman. Se emplean para circuitos complejos de corriente alterna.

1.3. Magnitudes Eléctricas Fundamentales

1. Carga Eléctrica

   Es la cantidad de electricidad que posee un cuerpo o que circula por un conductor. Unidad de Medida (UM): Culombio (C).

2. Intensidad Eléctrica

   Cantidad de carga eléctrica que atraviesa la sección de un conductor en la unidad de tiempo. UM: Amperio (A).

3. Diferencia de Potencial, Voltaje o Tensión

   Trabajo necesario para transportar una unidad de carga de un punto a otro de un conductor. UM: Voltio (V).

4. Resistencia Eléctrica

   Dificultad que ofrece un material al paso de la corriente. UM: Ohmio (Ω).

   La resistencia depende de su longitud, su sección y el material en el que se está fabricando:

   • A mayor longitud, mayor resistencia.
   • A mayor sección, menor resistencia.

5. Energía Eléctrica

   Es lo que poseen las cargas cuando se desplazan por el interior de un conductor o circuito. UM: Julio (J) o Kilovatio-hora (kWh).

6. Potencia Eléctrica

   Es la cantidad de energía que se consume en la unidad de tiempo. UM: Vatio (W) o Kilovatio (kW).

2. Electromagnetismo y Operadores Eléctricos

2.1. Electromagnetismo

Es la parte de la física que estudia las relaciones entre las corrientes eléctricas y los fenómenos magnéticos. El electroimán produce un intenso campo magnético cuando es atravesado por la corriente.

2.2. Operadores de Control y Transformación

• Transformadores

  Operador capaz de convertir una corriente alterna en una de diferente tensión sin modificar la potencia.

• Relés

  Es un operador electromagnético que permite abrir, cerrar o conmutar uno o varios circuitos.

• Temporizadores

  Abren o cierran un circuito cuando pasa un tiempo preestablecido.

• Termostatos

  Abren o cierran el circuito como consecuencia del calentamiento y la dilatación de una placa metálica.

2.3. Dispositivos de Conversión de Energía

Timbres y Zumbadores (Conversión de Energía Eléctrica en Sonido)

• Timbres

  Constan de un electroimán, una varilla elástica, un martillo, una campana y un elemento ruptor.

• Zumbadores

  Funcionan de modo similar, pero en lugar del martillo y la campana, disponen de una lámina metálica vibratoria.

Motores Eléctricos (Conversión de Energía Eléctrica en Movimiento de Rotación)

Existen motores de corriente continua, de corriente alterna y el motor universal.

• Estátor: Es la parte fija que va unida a la carcasa de protección.
• Rotor: Es la parte móvil que va unida al eje del motor.

Generadores (Obtención de Corriente Eléctrica a partir de Energía Mecánica)

• Dinamo: Obtenemos una corriente continua de intensidad variable.
• Alternador: Obtenemos corriente alterna.

2.4. Sistemas Auxiliares y Protección

Fuentes de Alimentación

Capaces de transformar la corriente alterna de la red en corriente continua. Constan de:

• Transformador: Reduce el voltaje de la corriente.
• Rectificador: Convierte la corriente alterna en continua.
• Placa de Características: Contiene las tensiones de entrada y salida.

Interruptores Magnetotérmicos y Diferenciales

Ayudan a proteger la instalación eléctrica:

• Magnetotérmico: Protege las instalaciones contra sobrecargas y cortocircuitos.
• Diferencial: Protege a las personas e instalaciones contra las corrientes de defecto (fugas a tierra).

Fusibles

Protege a un operador de las variaciones bruscas de intensidad.

3. Medidas Preventivas y Seguridad Eléctrica

3.1. Factores Técnicos de Protección

Se han desarrollado sistemas de protección como la conexión a tierra, la protección diferencial y el doble aislamiento.

3.2. Factores Humanos y Normas de Seguridad

Normas de seguridad esenciales para trabajar con electricidad:

• No trabajar con las manos mojadas.
• Revisar el estado del cable de conexión.
• Limpiar y revisar cualquier máquina o equipo antes de su uso.