Conceptos Fundamentales de Electricidad y Circuitos Eléctricos: Tipos, Componentes y Aplicaciones

Magnitudes Eléctricas Fundamentales

En España, la corriente estándar es de 220 V, aunque excepcionalmente aún se pueden encontrar instalaciones con corriente de 120 V.

Intensidad de Corriente

La intensidad de corriente se define como la cantidad de carga eléctrica (electrones) que pasa por un conductor en la unidad de tiempo. Se mide en serie. Su unidad es el amperio (A), y el instrumento de medición es el amperímetro.

Voltaje (Tensión)

El voltaje o tensión representa la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Se mide en paralelo. La unidad de medida es el voltio (V), y el instrumento de medición es el voltímetro.

Resistencia Eléctrica

La resistencia eléctrica es la oposición que presenta un cuerpo al paso de la corriente eléctrica. Los materiales con alta resistencia se denominan aislantes. Los materiales que oponen poca resistencia son conductores. La unidad de medida es el ohmio (Ω), y el instrumento es el óhmetro u ohmímetro.

Potencia Eléctrica

La potencia eléctrica es la capacidad de un aparato para transformar energía eléctrica en otro tipo de energía. Se calcula mediante la siguiente expresión (no se proporciona la fórmula en el original, pero se podría añadir: P = V * I, donde P es potencia, V es voltaje e I es intensidad). La unidad es el vatio (W), y el instrumento de medición es el vatímetro.

Energía Eléctrica

La energía eléctrica es la potencia consumida por unidad de tiempo (se podría añadir la fórmula: E = P * t, donde E es energía, P es potencia y t es tiempo). Se mide en kilovatios-hora (kWh), mediante el contador de la luz.

Tipos de Corriente Eléctrica

Según la variación de la intensidad, existen diferentes tipos:

• Corriente continua constante: El flujo de electrones es constante y no cambia de sentido.
• Corrientes variables: La intensidad varía con el tiempo.
  • Si el sentido es siempre el mismo: corriente continua variable.
  • Si el sentido cambia: corriente alterna. Las más comunes son la corriente alterna sinusoidal (forma de onda senoidal) y la corriente alterna pulsativa.

Ventajas de la Corriente Alterna (CA) sobre la Corriente Continua (CC)

• Generadores y motores más económicos, eficientes y menos complejos.
• Fácil transformación del voltaje mediante transformadores, con mínimas pérdidas.
• Transporte a altos voltajes y bajas intensidades, reduciendo pérdidas por efecto Joule y permitiendo conductores de menor sección.
• Motores de inducción simples (rotor en cortocircuito).
• Minimización de fenómenos eléctricos indeseables (magnetización, polarizaciones y corrosiones electrolíticas).

Circuitos Eléctricos: Serie y Paralelo

Circuito en Serie

Los elementos están conectados uno a continuación del otro. Si se desconecta un elemento, se interrumpe el circuito. La intensidad es la misma en todo el circuito. El voltaje total es la suma de los voltajes en cada resistencia. La resistencia total es la suma de las resistencias.

Si se conectan generadores en serie (positivo con negativo), sus tensiones se suman.

Circuito en Paralelo

Todos los elementos están conectados entre los polos positivo y negativo del generador. Si se desconecta un elemento, el circuito sigue funcionando. Si se conectan generadores en paralelo (positivos juntos y negativos juntos), la tensión es la misma que la de cada generador (deben ser iguales).

Dispositivos de Protección y Control

Fusibles

Los fusibles protegen contra sobrecargas y cortocircuitos. Son un hilo conductor calibrado que se funde al excederse la corriente, interrumpiendo el circuito. Son de un solo uso.

Interruptores Automáticos (Magnetotérmicos o Disyuntores)

Los interruptores automáticos protegen contra cortocircuitos y sobrecargas. Abren el circuito cuando la corriente excede un valor determinado o hay un cortocircuito. Pueden ser rearmados después de solucionar el problema.

Relés

Un relé es un interruptor controlado por un electroimán. Puede abrir o cerrar uno o más circuitos. Existen relés diferenciales y térmicos (no se detallan en el original, pero se podrían añadir).

Relés Temporizadores

Los relés temporizadores conmutan contactos en circuitos de maniobra en función del tiempo, después de recibir una señal. Abren o cierran contactos tras un tiempo regulado.

Interruptores Horarios

Los interruptores horarios controlan automáticamente receptores, abriendo o cerrando circuitos según un programa horario (día, semana, mes y hora) definido por el usuario.