Fundamentos Esenciales de Electricidad, Magnetismo e Hidrodinámica

Fundamentos de Electricidad y Magnetismo

Leyes Fundamentales

Ley de Ohm

La corriente que circula por un circuito es directamente proporcional a la tensión de la fuente e inversamente proporcional a la resistencia.

Efecto Joule

La corriente está producida por el movimiento de los electrones y las cargas dentro de los conductores. Estos electrones chocan contra los átomos fijos del conductor y pierden parte de su energía cinética, transformándola en calor.

Tipos de Corriente Eléctrica

• Corriente Continua (CC)

  Se trata de corriente continua siempre que, a través de la sección de un conductor, circula una carga constante por unidad de tiempo e invariablemente en el mismo sentido.

• Corriente Alterna (CA)

  Se denomina así a toda corriente que varía periódicamente de sentido e intensidad de acuerdo con una ley senoidal.

Conceptos Energéticos

• Potencia Eléctrica

  Es la energía por unidad de tiempo entregada a un circuito por un generador o consumida por una carga.

• Energía Eléctrica

  Es la energía entregada a un circuito por un generador o consumida por una carga.

• Intensidad de la Corriente

  Es la cantidad de carga que atraviesa la sección de un conductor en una unidad de tiempo.

Dispositivos de Protección y Seguridad

Fusible

Consta de un alambre metálico de bajo punto de fusión. Cuando la corriente aumenta bruscamente, el calor producido funde el alambre e interrumpe el paso de la corriente.

Llave Térmica o Bimetálica

Se compone de dos metales de distinto coeficiente de dilatación, soldados en toda su longitud. Al aumentar desmedidamente la corriente eléctrica, el calor producido aumenta la temperatura y provoca la dilatación de ambos metales, haciendo que el elemento se curve e interrumpa el circuito.

Llave Magnética

Se basa en la fuerza de atracción que ejerce una bobina por la que circula una corriente. Un aumento desmedido de la corriente provoca una fuerza que acciona un contacto móvil y abre el circuito.

Disyuntor Diferencial

Durante el funcionamiento normal, la corriente en el vivo y en el neutro son iguales. Cuando una persona toca accidentalmente el vivo, aparece una corriente de fuga que no regresa al neutro. Se detecta una diferencia entre I_v e I_n y se acciona el mecanismo de corte.

Puesta a Tierra

Impide que partes de la instalación que normalmente no están bajo tensión puedan alcanzar potenciales peligrosos.

Máquinas Eléctricas y Transformación de Energía

• Máquinas Eléctricas

  Es todo sistema que transforma cualquier clase de energía en eléctrica y viceversa.

• Alternador

  Es una máquina que utiliza la energía mecánica para producir corriente eléctrica alterna. Está constituido por una parte fija y una móvil.

• Motor Trifásico de Inducción

  Estos motores superan todos los otros tipos. Transforman energía eléctrica en energía mecánica. Sirven para mover bombas, escaleras mecánicas, etc.

• Transformador

  Recibe energía eléctrica a un determinado voltaje y la transforma a otro voltaje.

Conceptos Clave de Mecánica de Fluidos e Hidrostática

Leyes y Principios

Ecuación de Continuidad

Indica que el caudal que circula por una cañería se mantiene constante. Para que esto ocurra, cuando la sección disminuye, la velocidad aumenta, de modo que el producto A · V permanece constante.

Principio de Arquímedes

Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje hacia arriba igual al peso del líquido desalojado.

Principio de Pascal

La presión aplicada a un fluido encerrado en un recipiente se transmite sin disminución a todos los puntos del mismo.

Aplicaciones y Dispositivos

• Prensa Hidráulica

  Consiste en un pistón pequeño que le aplica una fuerza (F) pequeña al líquido. Por el principio de Pascal, la presión ejercida se transmite sin disminución al pistón grande, donde se genera una fuerza muy grande.

• Nivel de Manguera

  Consiste en dos tubos transparentes unidos por una manguera y llenos de agua. Como ambos están abiertos a la atmósfera, sus niveles están a igual presión y constituyen una superficie de nivel. De este modo, puede trasladarse un nivel a otro punto lejano, asegurando la horizontalidad. Se basa en la ley fundamental de la hidrostática.

Instrumentos de Medición

Piezómetro

Se conecta un tubo abierto a una sección de cañería; el mismo sirve como manómetro. El líquido sube debido a la presión, hasta una altura tal que se equilibre con la Presión Atmosférica (P_A).

Tubo de Pitot

Tubo acodado dentro de una tubería. En este, el líquido sube más que en el piezómetro, ya que se debe no solo a la presión, sino también a la velocidad.