Nociones básicas sobre que es corriente eléctrica. Corriente alterna, como se crea, su frecuencia y su distribución.
Corriente
Se denomina corriente eléctrica al flujo o movimiento de electrones por un conductor. Los electrones se desplazan de un átomo a otro, en la misma dirección según el conductor. Ejemplo: en un alambre, los electrones se mueven a lo largo del mismo.
Una manera de entender el comportamiento de la electricidad, es comparándola con el caudal de un rió. El agua corre por el caudal, del sitio más alto, al más bajo gracias a su inclinación. Entre mas inclinado sea, mas fuerte será la corriente del rió. La corriente eléctrica tiene un comportamiento similar. Los electrones se desplazan del punto con mayor voltaje, al de menor voltaje. La potencia de esta corriente es mayor, entre más grande sea la diferencia entre los dos puntos.
La unidad de corriente, también llamada Intencidad, es el AMPERIO. (A). Los submúltiplos del amperio son miliamperios (mA) (1/1000 de amperio), y microamperios (uA) (1’000.000 de amperio).
Los sinónimos de corriente son: Caudal, Potencial o Intensidad. Se representa con una (I) o una (A). El instrumento con el que se midenlos amperios es el Amperímetro.
Voltaje
Para producir un flujo de agua, se necesita presión y esto se puede lograr con un tanque lleno de agua en el que el nivel o altura del líquido determina la presión. En electricidad, la presión seria el voltaje. La unidad de medida es el VOLTIO(V). Los submúltiplos del voltio son milivoltios (mV) (1/1000 de voltio), y microvoltios (uV) (1’000.000 de electgrones por voltio). El instrumento con el que se mide el voltaje es el Voltímetro.
Potencia
H = Altura del Chorro – Potencia. H1 > H2
En la figura se pude ver como la potencia se compara con dos tanques que producen un chorro de agua. El chorro más alto equivale a la mayor potencia. La unidad de potencia es el Vatio (W).
Un vatio (W), es igual a un voltio multiplicado por un amperio.
La ley de watt, puede recordarse con el siguiente diagrama.
P = Potencia – Vatios (W)
V = Voltaje – Voltios (V)
I = Corriente – Amperios (A)
Hay tres formas de calcular la potencia:
Cuando se conoce la resistencia y la corriente: P = I ² * R.
Cuando se conoce, el voltaje y la resistencia: P = V ² / R.
Cuando se conoce, El voltaje y la corriente. P = V * I.
Corriente alterna
La corriente alterna tiene como principio fundamental que su magnitud y dirección varían cíclicamente, es decir; se invierte la polaridad periódicamente en ciclos por segundo, llamados hercios (hertz). Sin embargo, a pesar de este constante cambio de polaridad, la corriente siempre fluye del polo negativo al positivo, de la misma manera que en la corriente directa.
Las formas mas conocidas de generar electricidad son: Mecánica, Térmica Química o Luminosa (cristales).
El método más usado en Colombia para generar electricidad es mecánicamente a partir de un dinamo o turbina, que es impulsado por un caudal de agua y por inducción electromagnética, este produce grandes cantidades de electricidad. A este sistema se le llama hidroeléctrica.
Una hidroeléctrica, tiene generadores que entregan voltajes de hasta 26.000 voltios, aunque esto cambia dependiendo del país y su poder tecnológico. No se suelen generar voltajes superiores a estos, debido a las dificultades que se presentan a la hora de aislar estos voltajes y por los riesgos de posibles cortocircuitos. El voltaje generado se eleva mediante transformadores a voltajes muy altos, para su fácil transporte, ya que entre más alta es la tensión, menor es la corriente y menores son las pérdidas al momento de trasportarla. Luego llega a una subestación en la que el voltaje se baja a unos 13.000 voltios por línea, para así llevarlo a las ciudades. Al momento de entregarle la electricidad al consumidor, esta se baja a tensiones entre 380 y 415 voltios, para la industria y 220 y 240 voltios, para las viviendas. En algunos países, como Colombia, el voltaje entregado a las viviendas es entre 110 y 125 voltios.
Se entregan 4 líneas; tres líneas vivas, o fases y un neutro que es un polo a tierra. Los tres sistemas de producción, distribución y consumo de energía eléctrica son:
Los alambres conductores que toman la corriente desde el poste que está frente a nuestra casa son gruesos. Tienen como mínimo un calibre número 8, según la tabla AWG y están en capacidad de transportar aproximadamente unos 35amperios (I). Significa que en nuestro hogar podemos disponer de esa cantidad de corriente.
La cantidad de I que consumimos a diario en nuestra casa es regulada por un contador que esta instalado a la entrada por la empresa de energía. Los contadores miden en kilovatios por hora. (KWH).
Corriente monofásica: Está formada por una fase y un neutro.
Corriente bifásica: Utiliza dos fases y un neutro. Tiene uso semi industrial.
Corriente trifásica: Utiliza las tres fases y el neutro. Su uso es industrial.
Funcionamiento de un dinamo
Al hacer girar una espira cuadrada dentro de un campo magnético, en la cual las líneas de fuerza apuntan hacia abajo, se induce en la espira, o bobina una tensión alterna senoidal como indica la figura.
En el punto inicial (0 grados), la bobina no corta ningún flujo magnético (flechas rojas de N a S), pues se encuentra paralela al flujo. En ese momento, el voltaje es cero voltios. Al girar 90 grados, (giro al contrario del reloj), el voltaje o la tensión es máxima y positiva. Cuando la bobina gira hasta los 180 grados, el voltaje vuelve a ser cero, pues al igual que al comienzo, no corta las líneas de flujo. Y en los 270 grados, la tensión será máxima y negativa, pues vuelve a cortar el flujo en su punto máximo como en los 90 grados, pero ahora la tensión inducida es negativa debido a que el flujo es cortado en dirección opuesta.
Ciclo, periodo y frecuencia
Un ciclo es alternancia completa de la onda senoidal correspondiente a 360 grados o 2 π (pi) radiales.
Valor efectivo o RMS (Root Mean Square)
Una corriente alterna, tiene un valor efectivo de 1 amperio, cuando el calor producido en una resistencia equivale a la misma cantidad, que una corriente continua de 1 amperio.
Un voltaje de corriente alterna (AC) es de un voltio, solo cuando este da origen a una corriente efectiva de 1 amperio en una resistencia de 1 ohmio.
Medición de la energía eléctrica
La medición de corriente alterna se hace colocando el multímetro en la escala de corriente AC, que se representa con A~. El Amperímetro se coloca en serie con la carga. Para medir el voltaje alterno se coloca el multímetro en la escala de voltaje AC que se representa con V~. El multímetro se coloca en paralelo.
Circuito paralelo
En una instalación eléctrica en paralelo el voltaje es constante en cualquier parte del circuito. Se encuentra presente en cualquier parte del circuito, sin sufrir ningún cambio o alteración considerable.
La corriente (I) la consume cada elemento que forma parte del circuito y se suman para obtener la corriente total (It). Dicho de otras maneras, la corriente total se divide entre los elementos que forman el circuito.
Circuito paralelo en el hogar o industria
En los circuitos paralelos se debe tener mucho cuidado ya que requieren de polo a tierra. El polo a tierra es un sistema de protección al usuario de los aparatos conectados a la red eléctrica. Consiste en una pieza metálica, conocida como Varilla de cooper Weld, enterrada en suelo con poca resistencia y en los edificios se conecta a las partes metálicas de su estructura.
Se conecta y distribuye por la instalación por medio de un alambre desnudo de cobre y en el cable de los aparatos es el cable de color verde. Debe llegar a través de los enchufes a todos los aparatos.
Al conectar el voltímetro en paralelo, así se prendan o no los bombillos, el voltímetro muestra en su medición la misma tensión a voltaje que por lo regular es de 120V o 220V. El amperímetro se conecta en serie y a medida que prendemos cada bombillo, cerrando el switch correspondiente, nos marca el consumo en amperios. La corriente se reparte entre los tres elementos, de acuerdo a su potencia. La unidad de potencia es el vatio (W). El submúltiplo es el milivatio 1/1000W, y su múltiplo es el KWH que son 1000 vatios.
I total = I1 + I2 + I3
Potencia = W
Los bombillos tienen impresa la unidad de potencia en vatios. (en ingles Watts) y también su tensión en voltios. Los electrodomésticos como; el televisor, equipo de sonido, licuadora y la plancha, entre otros, traen impresa una ficha técnica con sus características de consumo. Damos como ejemplo la ficha de un motor eléctrico.
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IN 110 VAC 300 Watts 60 Hz 15000 RPM |
Vatio = W 1.000 vatios son 1 kilovatio hora (KWh)
Kilovatio hora = potencia (W) x Tiempo KWh = P x t
INSTALACIÓN EN CIRCUITO SERIE
Un circuito en serie es aquel, en el que sus elementos están interconectados uno a tras otro, como los vagones del tren. Si estos elementos son de igual potencia, la tensión aplicada en sus extremos se reparte entre ellos en partes iguales.
Ejemplo:
2 bombillos de 120V c/u a 100W de potencia, al conectarlos en serie, con una alimentación de 220V, tenemos que se divide el voltaje en 2 y cada bombillo recibe 110V
Temas relacionados: Corriente Continua Resistencias Condensadores Bobinas Diodos Transistores
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