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ELECTRICIDAD

La electricidad (del griego ήλεκτρον élektron, cuyo significado es ‘ámbar’) es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. La electricidad es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo transporte, climatización, iluminación y computación.

La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas

Carga eléctrica: una propiedad de algunas partículas subatómicas, que determina su interacción electromagnética. La materia eléctricamente cargada produce y es influida por los campos electromagnéticos.

Corriente eléctrica: un flujo o desplazamiento de partículas cargadas eléctricamente por un material conductor; se mide en amperios.

Campo eléctrico: un tipo de campo electromagnético producido por una carga eléctrica incluso cuando no se está moviendo. El campo eléctrico produce una fuerza en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. Además las cargas en movimiento producen campos magnéticos.

Potencial eléctrico: es la capacidad que tiene un campo eléctrico de realizar trabajo; se mide      en voltios.

Magnetismo: La corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos variables en el tiempo generan corriente eléctrica.

La luz se utiliza para generar:

luz mediante lámparas

calor, aprovechando el efecto Joule

movimiento, mediante motores que transforman la energía eléctrica en energía mecánica

señales mediante sistemas electrónicos, compuestos de circuitos eléctricos que incluyen componentes activos (tubos de vacío, transistores, diodos y circuitos integrados) y componentes pasivos como resistores, inductores y condensadores.

LA LEY DE OHM:

El ohmio (también ohm) es la unidad de medida de la resistencia que oponen los materiales al paso de la corriente eléctrica y se representa con el símbolo o letra griega Ω (omega).

El ohmio se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica una columna de mercurio (Hg) de 106,3 cm de alto, con una sección transversal de 1 mm2, a una temperatura de 0º Celsius.

Esta ley relaciona los tres componentes que influyen en una corriente eléctrica, como son la intensidad (I), la diferencia de potencial o tensión (V) y la resistencia (R) que ofrecen los materiales o conductores.

La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente fórmula o ecuación:

donde, empleando unidades del Sistema internacional de Medidas , tenemos que:

I = Intensidad en amperios (A)

V = Diferencia de potencial en voltios (V)

R = Resistencia en ohmios (Ω).

Léase: La intensidad (en amperios) de una corriente es igual a la tensión o diferencia de potencial (en voltios) dividido o partido por la resistencia (en ohmios).

De acuerdo con la “Ley de Ohm”, un ohmio (1 Ω) es el valor que posee una resistencia eléctrica cuando al conectarse a un circuito eléctrico de un voltio (1 V) de tensión provoca un flujo o intensidad de corriente de un amperio (1 A).

La resistencia eléctrica, por su parte, se identifica con el símbolo o letra (R) y la fórmula general (independientemente del tipo de material de que se trate) para despejar su valor (en su relación con la intensidad y la tensión) derivada de la fórmula general de la Ley de Ohm, es la siguiente:

FALLAS COMUNES EN INSTALACIONES DOMESTICAS:

Existen muchas fallas comunes en nuestros hogares, entre estas tenemos las mas frecuentes:

SOBRECARGA:

Los circuitos eléctricos son diseñados para soportar una carga previamente diseñada. El diseño de un circuito implica, que por este solo puede circular una corriente máxima determinada. Esto lo define el calibre del conductor y las máximas corrientes que pueden soportar los tomacorrientes, fusibles o breakers.

Existe una sobrecarga en el circuito, cuando a este se añaden cargas que no están prevista para que el sistema les pueda suministrar la corriente que necesitan para su funcionamiento. A medida que se va agregando cargas al circuito, el consumo de corriente aumenta. En este caso se activan las protecciones eléctricas (fusibles o disyuntores)  para evitar que se sobrecalienten los conductores. 

Por ejemplo, supongamos que tengas instalado un equipo que demanda una potencia de 1.2 KVA, esta carga está diseñada para trabajar a un voltaje de 120V y está protegida por un disyuntor de 15A. Calculando la corriente de consumo, I=S/V, se tiene que esta es de 10A, por lo que el disyuntor no se dispará. Sin embargo, si se agrega una carga adicional de 0.92KVA, la potencia total que estará conectada al circuito será de ST=1.2KVA+0.92KVA=2.12KVA, generando una corriente de I=2.12KVA/120V=17.67A. Como puedes ver, en este caso la corriente supera la máxima que puede soportar el circuito, disparándose instantáneamente ( unos cuantos milisegundos) el disyuntor por sobrecarga.

CORTOCIRCUITO:

Este se produce cuando existe un camino de baja resistencia por donde puede circular la corriente. Al ser la resistencia baja, existe un aumento drástico de la corriente eléctrica. Esta relación se puede confirmar directamente por la ley de Ohm.

Existen dos tipos de sistemas generales de alimentación. Está el sistema de corriente directa ( positivo y negativo) y el sistema de corriente alterna ( potenciales y neutro), el cortocircuito se produce cuando entran en contacto dos o más de estas líneas de alimentación de un circuito.

El contacto entre las líneas de alimentación puede ser  de forma directa o indirecta. Se da el caso de forma directa, cuando entran en contacto sin medios e intermediarios, (potencial-potencial o potencial-neutro); de forma indirecta, cuando existe un medio por  donde pueda circular la corriente, para unir las líneas de alimentación opuestas, ya sea por ejemplo la carcasa del equipo, la canalización EMT o una barra metálica cercana. 

Imagina que entre el potencial y el neutro de un sistema de alimentación de 120V, por alguna razón entra en contacto con un pedazo de cable que posee una resistencia de 0.3Ω. Por ley de Ohm puedes conocer la corriente en este circuito, I=V/R=120V/0.3Ω=400A, esta es la corriente de cortocircuito, y como ves, es muy elevada. Claro está, que este es un calculo básico, a nivel de ingeniería existen algunas variantes.

APAGÓN: 

 ¿PORQUE SE VA LA LUZ?

En este documento vamos a tratar de ver y comprender un poquito más algunos de los motivos por los que “nuestra” instalación eléctrica a veces deja de funcionar, centrándonos sobre todo en esos apagones inesperados que ocurren como eventos preventivos para nosotros mismos, como por ejemplo las oscilaciones bruscas de intensidad.

Cuando se producen estas variaciones, para evitar que una persona se pueda electrocutar, se corta la energía eléctrica como medida preventiva para que el flujo de corriente no salte del cobre a un cuerpo humano. Ya se sabe, “soldado que huye vale para otra batalla”.

Al producirse este corte eléctrico “inesperado” se pueden perder documentos no guardados a los que hemos dedicado demasiado tiempo: frustración segura.

Este problema tan común en la vida cotidiana moderna sucede con demasiada frecuencia.

Necesitamos conocer la raíz del problema ¿Por que saltan los plomos? , o mejor dicho…¿Por qué salta el diferencial?.

En toda instalación eléctrica hay varios interruptores que controlan la misma: Un limitador de potencia que pone la compañía para que no nos pasemos del consumo inicialmente contratado, un interruptor diferencial que nos protege frente a descargas, normalmente por derivaciones y un interruptor magnetotérmico que nos protege frente a cortocircuitos y sobrecargas en la línea.

Si existe una avería evidente, alguno de los interruptores de seguridad saltará cortando el paso de la corriente y protegiendo tanto al usuario como a la propia instalación.

Se localiza la avería, se repara y a funcionar nuevamente.

El problema surge cuando se producen saltos de interruptor sin que haya una avería aparente en la instalación eléctrica.

El Interruptor Diferencial

Un interruptor diferencial es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento entre los conductores y tierra o masa de los aparatos.

Se dice que un cuerpo es conductor eléctrico cuando puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite ésta a todos los puntos de su superficie. Generalmente suelen ser hilos de cobre.

En esencia, el interruptor diferencial consta de dos bobinas, colocadas en serie con los conductores de alimentación de corriente y que producen campos magnéticos opuestos y un núcleo o armadura que mediante un dispositivo mecánico adecuado puede accionar unos contactos.

Si nos fijamos en la Figura 1, vemos que la intensidad (I1) que circula entre el punto a y la carga debe ser igual a la (I2) que circula entre la carga y el punto b (I1 = I2) y por tanto los campos magnéticos creados por ambas bobinas son iguales y opuestos, por lo que la resultante de ambos es nula.

Esto es que la cantidad de corriente que va por el cable de cobre que va desde a hasta carga es la misma que la que va desde carga hasta b. De otro modo ocurriría el ya famoso concepto conocido como…”Han saltado los plomos”.Cuando la cantidad de corriente que entra desde el enchufe es diferente a la que circula por dentro del aparato eléctrico salta el diferencial.

Dicho de otra manera.

Si ahora nos fijamos en la Figura 2, vemos que la carga presenta una derivación a tierra por la que circula una corriente de fuga (If), por lo que ahora I2 = I1 - If y por tanto menor que I1.

Esta diferencia entre las dos corrientes es la que produce un campo magnético resultante, que no es nulo y que por tanto producirá una atracción sobre el núcleo N, desplazándolo de su posición de equilibrio, provocando la apertura de los contactos C1 y C2 e interrumpiendo el paso de corriente hacia la carga, en tanto no se rearme manualmente el dispositivo una vez subsanada la avería.(mientras no se vuelva a subir el plomo)

Aunque existen interruptores para distintas intensidades de actuación, en las instalaciones domésticas se instalan normalmente interruptores diferenciales que se actúan con una corriente de fuga alrededor de los 30 mA, que es el valor mínimo de corriente que se considera peligroso para el hombre y un tiempo de respuesta de 50 ms, lo cual garantiza una protección adecuada para las personas y cosas.