Download Steven Pérez Herazo – Jorge Yánez Soto – Juan Pastrana

ROLES
Diseñador:
Guesler Mejía Díaz.
Pedagogo:
Aleison Pérez Tordecilla.
Programadores:
Steven Pérez Herazo – Jorge Yánez Soto
– Juan Pastrana
TABLA DE CONTENIDO
1.
OBJETIVOS .............................................................................................................................. 6
2.
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ......................................................................................... 6
3.
COMPETENCIAS ..................................................................................................................... 7
3.1.
COMPETENCIAS DE OTRAS AREAS ......................................................................... 8
4.
JUSTIFICACIÓN....................................................................................................................... 8
5.
CONTENIDOS .......................................................................................................................... 9
Cómo intervenir en el aula: ......................................................................................................... 9
Organizando el espacio y el tiempo que disponemos. ......................................................... 10
Materiales y recursos que pueden utilizarse .......................................................................... 11
Organizando los recursos humanos con los que contamos ................................................ 11
Tipos de actividades .................................................................................................................. 12
Cómo evaluar el programa........................................................................................................ 12
LA ELECTRECIDAD .............................................................................................................. 14
6.
6.1.
7.
LA HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD ....................................................................... 15
CAMPO ELECTRICO ........................................................................................................ 15
CORRIENTE ELECTRICA. ................................................................................................... 16
8.
9.
8.1.1.
Efecto calorífico o térmico. .................................................................................... 17
8.1.2.
Efecto luminoso. ..................................................................................................... 18
8.1.3.
Efecto químico. ....................................................................................................... 18
8.1.4.
Electrólisis: ............................................................................................................... 18
LA CORRIENTE CONTINÚA ........................................................................................... 18
11.
CARGA ELECTRICA ......................................................................................................... 21
12.
TENSIÓN O VOLTAJE ...................................................................................................... 22
13.
INTENSIDAD DE CORRIENTE ....................................................................................... 22
14.
RESISTENCIA ELÉCTRICA ............................................................................................. 22
15. POTENCIA ELÉCTRICA ........................................................................................................ 23
TIPÓS DE ENERGIAS ...................................................................................................... 23
16.
FLUJO SOLAR ANUAL Y CONSUMO DE ENERGÍA HUMANO ........................................... 26
LEY DE OHM ...................................................................................................................... 36
18.
19.1. Código de Colores de Resistencias Eléctricas ............................................................ 42
19.2. Valor de la Resistencia entre 2 Puntos de un cable ................................................... 45
19.3. Tipos de Resistencias ...................................................................................................... 46
CONDUCTORES ELECTRICOS ..................................................................................... 46
20.
20.1. TIPOS DE CONDUCTORES ELECTRICOS ................................................................... 47
De alta conductividad: ............................................................................................................... 47
De alta resistividad: .................................................................................................................... 48
20.2. Característica y clasificación de las aleaciones de alta resistividad ........................ 49
CABLES. .............................................................................................................................. 51
21.
21.1. Cable conductor de electricidad. .................................................................................... 51
Niveles de tensión ...................................................................................................................... 52
Cables de baja tensión (hasta 1000 V). .............................................................................. 52
Componentes .......................................................................................................................... 52
Número de conductores ........................................................................................................ 53
Clases de cables. ....................................................................................................................... 53
Materiales empleados................................................................................................................ 57
Flexibilidad del conductor.......................................................................................................... 58
Aislamiento del conductor ......................................................................................................... 58
Materiales aislantes ................................................................................................................... 58
Cables en papel impregnado: ............................................................................................... 58
Cables con aislamientos poliméricos extrusionados: ....................................................... 58
Cables de comunicación eléctrica (conductores eléctricos). ............................................... 59
SOPORTE EN AMPERAJE DE LOS CABLES ..................................................................... 61
ALAMBRES ......................................................................................................................... 62
22.
22.1. Características, usos y tratamientos. ............................................................................ 62
Como hilo de cobre esmaltado ............................................................................................. 62
22.2.
23.
Coberturas ................................................................................................................... 63
Tipos de alambres .......................................................................................................... 63
COLORES INTERNACIONALES ................................................................................................ 64
24.
TABLA DE CALIBRE E INTENCIDAD DE AMPERIOS ............................................... 64
25.
CICUITOS ELECTRICOS ................................................................................................. 65
25.1. PARTES ............................................................................................................................. 65
26.
Leyes fundamentales ..................................................................................................... 65
26.2.
Métodos de diseño ..................................................................................................... 66
26.3.
Circuito Paralelo. ........................................................................................................ 66
26.4.
Circuitos en serie. ....................................................................................................... 67
26.5.
CIRCUITOS MIXTOS ................................................................................................ 68
26.6.
CARACTERISTICAS DE LOS CIRCUITOS........................................................... 69
1. OBJETIVOS
Comprender con autonomia el campo de la electicidad, buscando adquir la
capacidad de estudio y comprensión de los conceptos que se pretenden
transmitir, sirviendo como plataformas de estudio personal en otras areas, y a su
vez aportando a buenos resultados en el comocimiento de este campo.
2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
En el marco de la educación, siempre ha existido la preocupación de emplear los
modelos pedagógicos y estratégicas de enseñanzas adecuadas con el objetivo de
lograr las metas de los procesos de aprendizaje con el fin de fortalecer el
desarrollo del conocimiento de los alumnos.
Hoy en día, en el campo de la informática educativa se trata de mejorar con
respecto a su incorporación de las TIC en el aula de clase. Esto se ha sustentado
en la afirmación de que no hay un rumbo adecuado que oriente este tipo de
prácticas educativas y mucho menos que sea capaz de generar una de
explicación acertada ante este paradigma. Es así que día a día cada proyecto en
informática educativa se centra en adoptar su propio modelo pedagógico.
Por tal situación se ha requerido complementar la informática educativa con otras
áreas del saber cómo lo es el caso de la electricidad educativa. Producto el cual
es indispensable en la sociedad, pero tema del cual se habla muy poco en el
proceso de formación educativa. La electricidad se da a conocer como el conjunto
de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo descargas. Es de gran
importancia conocer de este tema porque es uno de los cuales presentan un alto
grado de riesgo los cuales estamos expuestos diariamente y a su vez saber cuáles
son las medidas de prevención y autocorrección que debemos tomar para reducir
sus efectos en nuestro entorno.
De esta manera al tratar y estudiar a fondo este campo, teniendo prioridades como
lo es que se logre motivar y compartir conocimientos que sirvan como base a los
estudiantes tanto bachilleres como universitarios para que logren alcanzar
excelentes resultados en las pruebas que requiera el estado tanto para pasar a
estudios profesionales como para competir en el campo profesional y laboral.
Nuestro proyecto está orientado en la electricidad, teniendo como primera
instancia el desarrollo y la realización de charlas, talleres dirigidos y a un futuro la
el involucramiento de este campo como prioridad en la asignatura de informática y
medios audiovisuales. Los talleres constan de distintos niveles con diferentes
grados de complejidad teniendo en cuenta los grados o etapas de estudio en que
se encuentren los estudiantes, los cuales cada alumno seguirá un plan de
desarrollo en cada nivel. Estos talleres se realizaran para tratar de diseñar
proyectos basados en las necesidades de los mismos estudiantes, es decir, los
proyectos estarán basados en las deficiencias que poseen los estudiantes en el
conocimiento acerca de la electricidad.
3. COMPETENCIAS
Con relación a la guía 30 del MEN, la cual corresponde a los estándares y
competencias en Tecnología e informática se han seleccionado los desempeños
que tienen relación con la electricidad, y basándonos en estos estándares como
una alternativa para mejorar los procesos de enseñanza y solución de problemas.
 Identifico y utilizo artefactos que facilitan mis actividades y satisfacen mis
necesidades cotidianas (deportes, entretenimiento, salud, estudio,
alimentación, comunicación, desplazamiento, entre otros).
 Manejo en forma segura instrumentos, herramientas y materiales de uso
cotidiano, con algún propósito (recortar, pegar, construir, pintar, ensamblar).
 Selecciono entre los diversos artefactos disponibles aquellos que son más
adecuados para realizar tareas cotidianas en el hogar y la escuela, teniendo
en cuenta sus restricciones y condiciones de utilización.
 Indago cómo están construidos y cómo funcionan algunos artefactos de uso
cotidiano.
 Ensamblo y desarmo artefactos y dispositivos sencillos siguiendo
instrucciones gráficas.
 Comparo longitudes, magnitudes y cantidades en el armado y desarmado
de artefactos y dispositivos sencillos.
 Participo en equipos de trabajo para desarrollar y probar proyectos que
involucran algunos componentes tecnológicos.
 Identifico materiales caseros y partes de artefactos en desuso para
construir objetos que me ayudan a satisfacer mis necesidades y a contribuir
con la preservación del medio ambiente.
 Identifico fuentes y tipos de energía y explico cómo se transforman.
 Sigo las instrucciones de los manuales de utilización de productos
tecnológicos.
 Describo productos tecnológicos mediante el uso de diferentes formas de
representación tales como esquemas, dibujos y diagramas, entre otros.
 Utilizo herramientas manuales para realizar de manera segura procesos de
medición, trazado, corte, doblado y unión de materiales para construir
modelos y maquetas.
 Diseño y construyo soluciones tecnológicas utilizando maquetas o modelos.
 Describo con esquemas, dibujos y textos, instrucciones de ensamble de
artefactos.
 Selecciono fuentes y tipos de energía teniendo en cuenta, entre otros, los
aspectos ambientales.
 Interpreto y represento ideas sobre diseños, innovaciones o protocolos de
experimentos mediante el uso de registros, textos, diagramas, figuras,
planos constructivos, maquetas, modelos y prototipos, empleando para ello
(cuando sea posible) herramientas informáticas.
3.1.
COMPETENCIAS DE OTRAS AREAS
Ciencias Naturales.
 Saco conclusiones de mis experimentos, aunque no obtenga los resultados
esperados.
 Describo fuerzas y torques en máquinas simples.
 Identifico las funciones de los componentes de un circuito eléctrico.
 Verifico la conducción de electricidad o calor en materiales.
 Construyo máquinas simples para solucionar problemas cotidianos.
 Identifico y establezco las aplicaciones de los circuitos eléctricos en el
desarrollo tecnológico.
Matemática.
 Resuelvo y formulo problemas cuya estrategia de solución requiera de las
relaciones y propiedades de los números naturales y sus operaciones.
 Diferencio y ordeno, en objetos y eventos, propiedades o atributos que se
puedan medir.
 Reconozco el uso de algunas magnitudes y de algunas de las unidades que
se usan para medir cantidades de la magnitud respectiva en situaciones
aditivas y multiplicativas.
4. JUSTIFICACIÓN
La electrecidad es una tecnología que trabaja amplios campos y utiliza todos los
recursos necesarios para su elaboración con el único fin de mostrar de manera
física la incorporación de ciencias básicas como la matemática, la lógica, la física y
otras ciencias que integran el plan educativo, he aquí donde la electrecidad se
implementa como una herramienta educativa capaz de brindar de manera integral
servicios de pensamiento creativo y practicos a los estudiantes para motivarlos a
crear a partir de sus conocimientos un saber científico, permitiéndoles aprender de
una forma práctica, sencilla y creativa.
Nuestra proyecto ELECTROEDUCA (Electricidad para educar) es una aplicación
de los componentes educativo a la practica con el fin de brindar a la educación y a
los estudiantes nuevas formas de incorporación de conocimientos, a partir de la
lúdica, la creatividad y construyendo modelos de circuitos.
ELECTROEDUCA a partir de la realización de los talleres y charlas busca generar
ambientes basados fundamentalmente en actividades de los estudiantes,
permitiéndoles a los estudiantes con la ayuda de su profesores concebir, analizar
y poner en prácticas diferentes relacionadas con la electricidad que les permitan
resolver problemas cotidianos de sus asignaturas y les facilitarán al mismo tiempo,
ciertos aprendizajes y el buen resultado en las pruebas academicas que
obligatorias y que se le asuignen. En otras palabras, se trata de crear las
condiciones de apropiación de conocimientos y permitir su transferencia en
diferentes campos del conocimiento.
5. CONTENIDOS
Centrar en seguir la pista a la energía eléctrica, desde su producción hasta sus
diferentes usos. Se hará un pequeño repaso histórico de cómo el ser humano ha
obtenido energía eléctrica, introduciendo la manera de medir la energía que se
consume, de forma que se valore la importancia que tiene dicha energía en
nuestra sociedad actual y la necesidad de hacer una buen uso de ella.
Plantear una serie de experimentos que ayudan al alumnado a comprender cómo
la electricidad se transforma en calor, sonido, etc. y su aplicación a todos los
aparatos y electrodomésticos que les rodean. De esta forma también se
introducen conceptos como resistencia, intensidad, circuitos en serie y en paralelo.
Todo ello sin olvidar los problemas ambientales que pueden generar los sistemas
de producción de energía eléctrica y su consumo, ideando para ello propuestas de
ahorro de energía.
Cómo intervenir en el aula:
A la hora de adaptar estas propuestas a cada contexto educativo, se han de
considerar una serie de criterios metodológicos que guíen la intervención
educativa, como son:
• Nuestro alumnado posee un conocimiento y una experiencia sobre el mundo que
le rodea y en base al mismo construye sus razonamientos y sus futuros
aprendizajes. Por ello es importante que éstos se conviertan en el punto de partida
de cualquier propuesta educativa, en este caso, la electricidad. Es importante
abordar qué ideas, experiencias y conocimientos tienen sobre ella, pues será la
base para construir nuevos aprendizajes. Se proponen actividades que permiten
que el alumnado dialogue, argumente y cuente qué sabe de la electricidad.
• Hay que tener en cuenta la estructura mental del alumnado y su nivel de
desarrollo. Por ello los experimentos sobre electricidad que aquí se plantean
tienen un carácter fenomenológico, es decir se les invita a experimentar y a
observar lo que ocurre en la realidad, no a analizar y expresar por qué ocurre éste
u otro fenómeno, dada la complejidad de los conceptos relacionados con la
electricidad.
• La electricidad está presente en nuestra sociedad. Los sistemas de producción,
distribución y consumo no están exentos de problemas que afectan al medio
ambiente e incluso a la salud. La necesidad de ahorrar energía es responsabilidad
de toda la ciudadanía. Por ello es importante trabajar siempre desde el contexto
de la propia realidad local.
• Las experiencias no sólo deben estar encaminadas a propiciar un desarrollo
cognitivo, sino que deben ser vivencias que impliquen el desarrollo integral de la
personalidad del alumnado, esto supone abordar también su facetal emocional y
afectiva. En este sentido las actividades que se plantean invitan a investigar,
observar, experimentar y manipular el entorno que le rodea. Hay que plantear al
alumnado situaciones que le ayuden a pensar de forma crítica, a reflexionar sobre
sus conductas y actitudes y las consecuencias de sus acciones.
• Es importante que se ofrezca al alumnado situaciones que le permitan actuar,
participar en el entorno que le rodea, mejorándolo y conservándolo. En este
sentido la organización de actividades, como una feria de la electricidad o una
revista sobre la electricidad, les convierte en los protagonistas de su propio
aprendizaje, además de poderlo hacer extensible a los demás.
Organizando el espacio y el tiempo que disponemos.
ELECTROEDUCA propone actividades de experimentación, manipulación e
investigación que requieren tanto el uso de unos materiales determinados, como
de un espacio adaptado al trabajo en grupo y el intercambio de materiales y
recursos. Por ello se sugiere:
 Recurrir al laboratorio, si el centro dispone de él, para realizar los
experimentos o bien adaptar un espacio del aula.
 Hay actividades que requieren investigar fuera del aula, bien en la localidad,
un recorrido por el centro escolar o por la propia vivienda del alumnado.
Hay que tener en cuenta la preparación previa con el alumnado, solicitar la
colaboración y ayuda de determinadas personas, como profesorado del
centro, familiares, amistades, etc., determinar fechas de celebración,
permisos para el uso de espacios concretos, etc.
 El tiempo que necesita la realización de las actividades y de los
experimentos ha de ser previsto, planificado y adaptado a la programación
diaria. Algunas actividades suponen varios días de trabajo, o bien duran
gran parte de la jornada escolar.
Materiales y recursos que pueden utilizarse
 Hay experimentos en los que se manipulan aparatos y sustancias que
producen electricidad, calor y determinadas reacciones químicas que han
de ser realizadas bajo la supervisión del profesorado. Mantener siempre las
normas de seguridad y precaución debidas.
 Los experimentos requieren trabajar con material eléctrico, que en general
es fácil de adquirir en ferreterías o tiendas de electricidad.
 Las cámaras de vídeo y las cámaras fotográficas permitirán obtener
imágenes que ayuden a enriquecer las actividades fundamentalmente a la
hora de su exposición. El retroproyector puede también utilizarse para
realizar el seguimiento de los experimentos por todo el grupo.
 Las actividades del programa contienen una serie de links o enlaces que
proporcionan bibliografía y documentación para ampliar información sobre
los contenidos que se están trabajando, así como referencias de juegos y
materiales didácticos.
 Internet es una fuente de recursos y un medio de comunicación de las
propias actividades realizadas, bien porque pueden exponerse, como en el
caso de hacer una revista virtual, o bien por ponernos en contacto con otros
centros e intercambiar experiencias relacionadas con la electricidad.
Organizando los recursos humanos con los que contamos
 Hay actividades que requieren la participación e implicación de todo
proceso, esto es del conjunto de profesorado y alumnado, como por
ejemplo la realización de la feria y la revista de la electricidad, que son
actividades de cierre.
 Pero en el proceso educativo también intervienen las familias. Es
importante por ello implicarlas en el propio programa, lo que supone
planificar y coordinar su participación en actividades como las de observar
un contador de la electricidad de la casa, una factura, preparación de
salidas, o como espectadores activos de las actividades de sus hijos e
hijas.
 La apertura del centro escolar al medio en que se ubica supone tener en
cuenta y hacer partícipes a las instituciones, asociaciones, empresas y
comercios de la localidad, de forma que colaboren proporcionando
información, contestando a las encuestas, acudiendo a las exposiciones del
centro, en la edición de la revista, etc.
Tipos de actividades
Las actividades que se incluyen en las propuestas didácticas de cada ciclo tienen
una secuenciación común:
 Actividades de introducción y motivación hacia el tema, que permitirán
despertar el interés del alumnado, abordar sus ideas, conocimientos y
experiencias previas sobre el mismo.
 Actividades de desarrollo, en las cuales se plantearán experiencias y
situaciones concretas que permitan plantear hipótesis, realizar
observaciones, investigar y experimentar los diferentes contenidos relativos
a la energía eléctrica.
 Actividades de participación y acción, cómo exponer las conclusiones de las
experiencias desarrolladas, identificar iniciativas que se puedan elaborar a
partir de lo que se ha trabajado, plantear intervenciones en el propio hogar,
y localidad, etc.
Cómo evaluar el programa
Para la evaluación del proceso de enseñanza, es importante tener en cuenta cómo
se han adaptado las propuestas didácticas al propio contexto educativo, la
actuación del profesorado, el ambiente generado, la organización del aula, de las
actividades, de los recursos educativos, la metodología empleada, la coordinación
entre el profesorado que ha intervenido, las relaciones con la familia, la
participación de las organizaciones, etc.
En este sentido, la reflexión sobre la acción, el intercambio de experiencias y la
propia evaluación y opinión del alumnado, pueden ser fuentes fundamentales de
recogida de información.
La evaluación del proceso de aprendizaje del alumnado también requiere de
instrumentos de recogida de información, aquí sugerimos algunos:
 La observación continúa y sistemática, la cual puede realizarse mediante
fichas, diario de clase, guías, etc.
 El propio trabajo realizado por el alumnado, bien en grupo o de forma
individual, como exposiciones, presentación y comunicación de los trabajos,
etc.
 El diálogo, la entrevista personal con los alumnos y alumnas, tanto al inicio
de la actividad, durante el proceso y al finalizar la intervención.
 Las pruebas específicas, tanto escritas como orales, tales como encuestas,
cuestionarios, exposiciones de temas, etc.
 La autoevaluación del alumno y alumna, que implica la reflexión sobre el
propio proceso y que, además, ayuda a responsabilizarse de su propio
aprendizaje. La realización de un Concurso también puede constituir un
recurso para la autoevaluación del
alumnado, pues en él se pone a
prueba sus conocimientos respecto a
la energía.
TEMAS QUE SE VAN A TRABAJAR
EN CADA TALLER
COMPETENCIA DE CADA TALLER
PLANO DE CADA TALLER
6. LA ELECTRECIDAD
La electricidad (del griego ήλεκτρον elektron, cuyo significado es ámbar) es el
conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo descargas. Se
manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad
estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica.
Las cargas eléctricas producen campos electromagnéticos que interaccionan con
otras cargas. La electricidad se manifiesta en varios fenómenos:





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; 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.
El fenómeno de la electricidad ha sido estudiado desde la antigüedad, pero su
estudio científico sistemático no comenzó hasta los siglos XVII y XVIII. A finales
del siglo XIX los ingenieros lograron aprovecharla para uso residencial e industrial.
La rápida expansión de la tecnología eléctrica en esta época transformó la
industria y la sociedad. La electricidad es una forma de energía tan versátil que
tiene
un
sinnúmero
de
aplicaciones,
por
ejemplo: transporte, climatización, iluminación y computación. La electricidad es la
columna vertebral de de la sociedad industrial moderna.
6.1.
LA HISTORIA DE LA ELECTRICIDAD
La historia de la electricidad como rama de la física comenzó con observaciones
aisladas y simples especulaciones o intuiciones médicas, como el uso de peces
eléctricos en enfermedades como la gota y el dolor de cabeza, u objetos
arqueológicos de interpretación discutible, como la batería de Bagdad. Tales de
Mileto fue el primero en observar los fenómenos eléctricos cuando, al frotar una
barra de ámbar con un paño, notó que la barra podía atraer objetos livianos.
Mientras la electricidad era todavía considerada poco más que un espectáculo de
salón, las primeras aproximaciones científicas al fenómeno se hicieron en
los siglos XVII y XVIII por investigadores sistemáticos como Gilbert, von Guericke,
Henry Cavendish, Du Fay, van Musschenbroek y Watson. Estas observaciones
empiezan a dar sus frutos con Galvani, Volta, Coulomb y Franklin, y, ya a
comienzos del siglo XIX, con Ampère, Faraday y Ohm. No obstante, el desarrollo
de una teoría que unificara la electricidad con el magnetismo como dos
manifestaciones de un mismo fenómeno no se alcanzó hasta la formulación de
las ecuaciones de Maxwell en 1865 Los desarrollos tecnológicos que produjeron
la primera revolución industrial no hicieron uso de la electricidad. Su primera
aplicación práctica generalizada fue el telégrafo eléctrico de Samuel Morse (1833),
que revolucionó las telecomunicaciones. La generación masiva de electricidad
comenzó cuando, a fines del siglo XIX, se extendió la iluminación eléctrica de las
calles y las casas. La creciente sucesión de aplicaciones que esta forma de la
energía produjo hizo de la electricidad una de las principales fuerzas motrices de
la segunda revolución industrial Fue éste el momento de grandes inventores
como Gramme, Westinghouse, von Siemens y Alexander Graham Bell. Entre ellos
destacaron Nikola Tesla y Thomas Alva Edison, cuya revolucionaria manera de
entender la relación entre investigación y mercado capitalista convirtió la
innovación tecnológica en una actividad industrial.
7. CAMPO ELECTRICO
El concepto de campo eléctrico fue introducido por Michael Faraday. Un campo
eléctrico se crea por un cuerpo cargado en el espacio que lo rodea, y produce una
fuerza que ejerce sobre otras cargas que están ubicadas en el campo. Un campo
eléctrico actúa entre dos cargas de modo muy parecido al campo gravitacional que
actúa sobre dos masas, y como tal, se extiende hasta el infinito y su valor es
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Sin embargo, hay una
diferencia importante: así como la gravedad siempre actúa como atracción, que el
campo eléctrico puede producir atracción o repulsión. Si un cuerpo grande como
un planeta no tiene carga neta, el campo eléctrico a una distancia determinada es
cero. Por ello la gravedad es la fuerza dominante en el universo, a pesar de ser
mucho más débil.
Un campo eléctrico varía en el espacio, y su fuerza en cualquier punto se define
como la fuerza (por unidad de carga) que se necesita para que una carga esté
inmóvil en ese punto. La carga de prueba debe de ser insignificante para evitar
que su propio campo afecte el campo principal y también debe ser estacionaria
para evitar el efecto de los campos magnéticos. Como el campo eléctrico se define
en términos de fuerza, y una fuerza es un vector, entonces el campo eléctrico
también es un vector, con magnitud y dirección. Específicamente, es un campo
vectorial.
8. CORRIENTE ELECTRICA.
Se conoce como corriente eléctrica al movimiento de cargas eléctricas. La
corriente puede estar producida por cualquier partícula cargada eléctricamente en
movimiento; lo más frecuente es que sean electrones, pero cualquier otra carga en
movimiento produce una corriente. La intensidad de una corriente eléctrica se
mide en amperios, cuyo símbolo es A.
Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas y
se fijó como sentido convencional de circulación de la corriente el flujo de cargas
desde el polo positivo al negativo. Más adelante se observó, que en los metales
los portadores de carga son electrones, con carga negativa, y que se desplazan
en sentido contrario al convencional. Lo cierto es que, dependiendo de las
condiciones, una corriente eléctrica puede consistir de un flujo de partículas
cargadas en una dirección, o incluso en ambas direcciones al mismo tiempo. La
convención positivo-negativo es ampliamente usada para simplificar esta
situación.
El proceso por el cual la corriente eléctrica circula por un material se
llama conducción eléctrica, y su naturaleza varía dependiendo de las partículas
cargadas y el material por el cual están circulando. Son ejemplos de corrientes
eléctricas la conducción metálica, donde los electrones recorren un conductor
eléctrico, como el metal, y la electrólisis, donde los iones (átomos cargados) fluyen
a través de líquidos. Mientras que las partículas pueden moverse muy despacio,
algunas veces con una velocidad media de deriva de sólo fracciones de milímetro
por segundo, el campo eléctrico que las controla se propaga cerca a la velocidad
de la luz, permitiendo que las señales eléctricas se transmitan rápidamente por los
cables.
La corriente produce muchos efectos visibles, que han hecho que se reconozca su
presencia a lo largo de la historia. En 1800, Nicholson y Carlisle descubrieron que
el agua podía descomponerse por la corriente de una pila voltaica en un proceso
que se conoce como electrólisis; trabajo que posteriormente fue ampliado
por Michael Faraday en 1833. La corriente a través de una resistencia
eléctrica produce un aumento de la temperatura, un efecto que James Prescott
Joule estudió matemáticamente en 1840.
Si tenemos un cuerpo con potencial negativo y otro con potencial positivo, entre
estos dos cuerpos tenemos una diferencia de potencial (d.d.p.) Los cuerpos
tienden a estar en estado neutro, es decir a no tener carga, es por ello que si
conectamos los dos cuerpos con un conductor (elemento por el que pueden pasar
los electrones fácilmente) los electrones del cuerpo con potencia negativo pasan
por el conductor al cuerpo con potencial positivo, para que los dos cuerpos tiendan
a
su
estado
natural,
es
decir
neutro.
Acabamos de generar corriente eléctrica, ya que este movimiento de electrones es
lo que se llama corriente eléctrica. Luego es necesario una d.d.p entre dos puntos
para que cuando los conectemos con un conductor se genere corriente eléctrica.
La diferencia de carga de los dos cuerpos será la causante de más a menos
corriente. Esta carga de un cuerpo se mide en culombios (C).
8.1. Efectos de la corriente eléctrica.
Al hablar de los efectos de la corriente eléctrica, nos referimos a las diferentes
posibilidades de transformación de la energía eléctrica en otras formas de energía
útiles para los seres humanos.
8.1.1. Efecto calorífico o térmico.
Podemos describir el movimiento de los electrones en un conductor como una
serie de movimientos acelerados, cada uno de los cuales termina con un choque
contra alguna de las partículas fijas del conductor.
Los electrones ganan energía cinética durante las trayectorias libres entre
choques, y ceden a las partículas fijas, en cada choque, la misma cantidad de
energía que habían ganado. La energía adquirida por las partículas fijas (que son
fijas solo en el sentido de que su posición media no cambia) aumenta la amplitud
de su vibración o sea, se convierte en calor. Para deducir la cantidad de calor
desarrollada en un conductor por unidad de tiempo, hallaremos primero la
expresión general de la potencia suministrada a una parte cualquiera de un
circuito eléctrico. Cuando una corriente eléctrica atraviesa un conductor, éste
experimenta un aumento de temperatura. Este efecto se denomina “efecto Joule”.
Es posible calcular la cantidad de calor que puede producir una corriente eléctrica
en cierto tiempo, por medio de la ley de Joule.
E=I2*R*t
8.1.2. Efecto luminoso.
La energía eléctrica se transforma en energía lumínica a través de la energía
calorífica.
8.1.3. Efecto químico.
La energía eléctrica se transforma en energía química a través de la electrólisis.
8.1.4. Electrólisis:
Electrolisis, parte de la química que trata de la relación entre las corrientes
eléctricas y las reacciones químicas, y de la conversión de la energía química en
eléctrica y viceversa. En un sentido más amplio, la electrolisis es el estudio de las
reacciones químicas que producen efectos eléctricos y de los fenómenos químicos
causados por la acción de las corrientes o voltajes.
La mayoría de los compuestos inorgánicos y algunos de los orgánicos se ionizan
al fundirse o cuando se disuelven en agua u otros líquidos; es decir, sus moléculas
se disocian en componentes cargados positiva y negativamente que tienen la
propiedad de conducir la corriente eléctrica. Si se coloca un par de electrodos en
una disolución de un electrolito (o compuesto ionizable) y se conecta una fuente
de corriente continua entre ellos, los iones positivos de la disolución se mueven
hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia el positivo. Al llegar a los
electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y transformarse en átomos
neutros o moléculas; la naturaleza de las reacciones del electrodo depende de la
diferencia de potencial o voltaje aplicado.
La acción de una corriente sobre un electrolito puede entenderse con un ejemplo
sencillo. Si el sulfato de cobre se disuelve en agua, se disocia en iones cobre
positivo e iones sulfato negativo. Al aplicar una diferencia de potencial a los
electrodos, los iones cobre se mueven hacia el electrodo negativo, se descargan,
y se depositan en el electrodo como elemento cobre. Los iones sulfato, al
descargarse en el electrodo positivo, son inestables y combinan con el agua de la
disolución formando ácido sulfúrico y oxígeno. Esta descomposición producida por
una corriente eléctrica se llama electrólisis.
En todos los casos, la cantidad de material que se deposita en cada electrodo al
pasar la corriente por un electrolito sigue la ley descubierta por el químico físico
británico
Michael
Faraday.
9. LA CORRIENTE CONTINÚA
La corriente continua la producen las baterías, las pilas y las dinamos. Entre los
extremos de cualquiera de estos generadores se genera una tensión constante
que no varía con el tiempo, por ejemplo si la pila es de 12 voltios, todo los
receptores que se conecten a la pila estarán siempre a 12 voltios (a no ser que la
pila este gastada). Además al conectar el receptor (una lámpara por ejemplo) la
corriente que circula por el circuito es siempre constante (mismo número de
electrones), y no varía de dirección de circulación, siempre va en la misma
dirección, es por eso que siempre el polo + y el negativo son siempre los mismos.
Luego en CC (corriente continua o DC) la tensión siempre es la misma y la
Intensidad
de
corriente
también.
Si tuviéramos que representar las señales eléctricas de la Tensión y la Intensidad
en corriente continua en una gráfica quedarían de la siguiente forma:
10. CORRIENTE ALTERNA
Este tipo de corriente es producida por los alternadores y es la que se genera en
las centrales eléctricas. La corriente que usamos en las viviendas es corriente
alterna
(enchufes).
En este tipo de corriente la intensidad varia con el tiempo (número de electrones),
además cambia de sentido de circulación a razón de 50 veces por segundo
(frecuencia 50Hz). Según esto también la tensión generada entre los dos bornes
(polos) varía con el tiempo en forma de onda senoidal (ver gráfica), no es
constante. Veamos cómo es la gráfica de la tensión en corriente alterna.
Esta onda senoidal se genera 50 veces cada segundo, es decir tiene una
frecuencia de 50Hz (hertzios), en EEUU es de 60Hz. Como vemos pasa 2 veces
por 0V (voltios) y 2 veces por la tensión máxima que es de 325V. Es tan rápido
cuando no hay tensión que los receptores no lo aprecian y no se nota, excepto los
fluorescentes (efecto estroboscópico). Además vemos como a los 10ms
(milisegundos) la dirección cambia y se invierten los polos, ahora llega a una
tensión
máxima
de
-325V
(tensión
negativa).
Esta onda se conoce como onda alterna senoidal y es la más común ya que es la
que tenemos en nuestras casas. La onda de la intensidad sería de igual forma
pero con los valores de la intensidad lógicamente, en lugar de los de la tensión.
Pero ¿Por qué se dice que hay una tensión de 220V en los enchufe? Como la
tensión varía constantemente se coge una tensión de referencia llamada Valor
Eficaz. Este valor es el valor que debería tener en corriente continua para que
produjera el mismo efecto sobre un receptor en corriente alterna. Es decir si
conectamos un radiador eléctrico a 220V en corriente continua (siempre
constante), daría el mismo calor que si lo conectamos a una corriente alterna con
tensión máxima de 325V (tensión variable), en este caso diríamos que la tensión
en alterna tiene una tensión de 220V, aunque realmente no sea un valor fijo sino
variable. Estaría mejor dicho que hay una tensión con valor eficaz de 220V. Esto lo
podemos ver en la gráfica.
11. CARGA ELECTRICA
La carga eléctrica es una propiedad de la materia que produce una fuerza cuando
tiene cerca otra materia cargada eléctricamente. La carga se origina en el átomo,
el cual tiene portadores muy comunes que son el electrón y el protón. Es una
cantidad conservadora, es decir, la carga neta de un sistema aislado se
mantendrá constante, a menos que una carga externa se desplace a ese
sistema. En el sistema, la carga puede transferirse entre los cuerpos por contacto
directo, o al pasar por un material conductor, como un cable. El
término electricidad estática hace referencia a la presencia de carga en un cuerpo,
por lo general causado por que dos materiales distintos se frotan entre sí,
transfiriéndose carga uno al otro.
La presencia de carga da lugar a la fuerza electromagnética: una carga ejerce
una fuerza sobre las otras, un efecto que era conocido en la antigüedad, pero no
comprendido. Una bola liviana, suspendida de un hilo, podía cargarse al contacto
con una barra de vidrio cargada previamente por fricción con un tejido. Se
encontró que si una bola similar se cargaba con la misma barra de vidrio, se
repelían entre sí. Este fenómeno fue investigado a finales del siglo XVIII
por Charles-Augustin de Coulomb, que dedujo que la carga se manifiesta de dos
formas opuestas. Este descubrimiento trajo el conocido axioma "objetos con la
misma polaridad se repelen y con diferente polaridad se atraen".
La fuerza actúa en las partículas cargadas entre sí, y además la carga tiene una
tendencia a extenderse sobre una superficie conductora. La magnitud de la fuerza
electromagnética, ya sea atractiva o repulsiva, se expresa por la ley de Coulomb,
que relaciona la fuerza con el producto de las cargas y tiene una relación inversa
al cuadrado de la distancia entre ellas. La fuerza electromagnética es muy fuerte,
la segunda después de la interacción nuclear fuerte, con la diferencia que esa
fuerza opera sobre todas las distancias. En comparación con la débil fuerza
gravitacional, la fuerza electromagnética que aleja a dos electrones es 1042 veces
más grande que la atracción gravitatoria que los une.
Las cargas de los electrones y de los protones tienen signos contrarios, además
una carga puede ser expresada como positiva o negativa. Por convención, la
carga que tiene electrones se asume negativa y la de los protones positiva, una
costumbre que empezó con el trabajo de Benjamin Franklin. La cantidad de carga
está dada por el símbolo Q y se expresa en Culombios. Los electrones tiene la
misma carga de aproximadamente -1.6022×10-19 culombios. El protón tiene una
carga que es igual y opuesta +1.6022×10-19 coulombios. La carga no sólo está
presente en la materia, sino también por la antimateria, cada antipartícula tiene
una carga igual y opuesta a su correspondiente partícula.
La carga puede medirse de diferentes maneras, un instrumento muy antiguo es
el electroscopio, que aunque todavía se usa para demostraciones en los salones
de clase, ha sido superado por el electrómetro electrónico.
12. TENSIÓN O VOLTAJE
La Tensión es la diferencial de potencial entre dos puntos. Por eso en física se
llama d.d.p (diferencia de potencial) y en tecnología Tensión o Voltaje. Como ya
debemos saber por el estudio de la carga eléctrica la tensión es la causa que hace
que
se
genere
corriente
por
un
circuito.
En un enchufe hay tensión (diferencia de potencial entre sus dos puntos) pero
OJO no hay corriente. Solo cuando conectemos el circuito al enchufe empezará a
circular corriente (electrones) por el circuito y eso es gracias hay que hay tensión.
Entre los dos polos de una pila hay tensión y al conectar la bombilla pasa corriente
de un extremo a otro y la bombilla luce. Si hay mayor tensión entre dos polos,
habrá mayor cantidad de electrones y con mas velocidad pasaran de un polo al
otro.
La tensión se mide en Voltios. Cuando la tensión es de 0V (cero voltios, no hay
diferencia de potencial entre un polo y el otro) ya no hay posibilidad de corriente y
si
fuera
una
pila
diremos
que
la
pila
se
ha
agotado.
Pero ¿Quién hace que se mantenga una tensión entre dos puntos? Pues
los Generadores, que son los aparatos que mantienen la d.d.p o tensión entre dos
puntos para que al conectar el circuito se genere corriente. la tensión se mide en
Voltios (V). Estos generadores pueden ser dinamos, alternadores, pilas, baterías y
acumuladores.
13. INTENSIDAD DE CORRIENTE
Es la cantidad de electrones que pasan por un punto en un segundo. Imaginemos
que pudiésemos contar los electrones que pasan por un punto de un circuito
eléctrico en un segundo. Pues eso sería la Corriente eléctrica. Se mide en
Amperios (A). Por ejemplo una corriente de 1 A (amperio) equivale a 6,25 trillones
de electrones que han pasado en un segundo.
14. RESISTENCIA ELÉCTRICA
Los electrones cuando en su movimiento se encuentran con un receptor (por
ejemplo una lámpara) no lo tienen fácil para pasar por ellos, es decir les ofrecen
una resistencia. Por el conductor van muy a gusto porque no les ofrecen
resistencia a moverse por ellos, pero los receptores no. Por ello se llama
resistencia a la dificultad que se ofrece al paso de la corriente. Todos los
elementos de un circuito tienen resistencia, excepto los conductores que se
considera caso cero. Se mide en Ohmios (Ω). La resistencia se representa con la
letra R. La resistencia se suele medir con el polímetro, que es un aparato que
mide la intensidad, la tensión y por supuesto también la resistencia entre dos
puntos de un circuito o la de un receptor.
15. POTENCIA ELÉCTRICA
La potencia eléctrica la podemos definir como la cantidad de fuerza en la carga de
un dispositivo. ¿Por qué? Pues porque depende del tipo de receptor que estemos
hablando. Por ejemplo de una Lámpara o Bombilla sería la cantidad de luz que
emite, en un timbre la cantidad de sonido, en un radiador la cantidad de calor. Se
mide
en
vatios
(w)
y
se
representa
con
la
letra
P.
Una lámpara de 80w dará el doble de luz que una de 40w.
16. TIPÓS DE ENERGIAS
Energía lumínica:
La energía luminosa es la fracción
que se percibe de la energía que
trasporta la luz y que se puede
manifestar sobre la materia de
diferentes maneras tales como
arrancar los electrones de los
metales, comportarse como una onda
o como si fuera materia, aunque la
más normal es que se desplace como
una onda e interactúe con la materia
de
forma
material
o
física, también añadimos que esta no
debe
confundirse
con
la energía radiante.
16.1. Energía mecánica:
La energía mecánica se
debe
a
la posición y movimiento de un
cuerpo
y
es
la
suma
de
la energía potencial, cinética y energí
a elástica de
un
cuerpo
en
movimiento. Refleja la capacidad que
tienen los cuerpos con masa de hacer
un
trabajo.
Algunos
ejemplos
de energía mecánica los podríamos
encontrar
la energía hidráulica, eólica y
mareomotriz.
en
16.2. Energía térmica
La energía térmica es la fuerza que
se libera en forma de calor, puede
obtenerse mediante la naturaleza
y también del
sol
mediante
una reacción exotérmica
como podría ser
la combustión de
los combustibles,
reacciones
nucleares de fusión o fisión, mediante
la energía eléctrica por
el
efecto
denominado Joule o por ultimo como
residuo
de
otros
procesos químicos o mecánicos. Tam
bién es
posible
aprovechar energía de
la
naturaleza que se encuentra en
forma de energía térmica calorífica,
como
la energía
geotérmica o
la energía
solar
fotovoltaica.
La obtención de
esta energía térmica también implica
un impacto ambiental debido a que
en la combustión se libera dióxido de
carbono
(comúnmente llamado CO2 ) y
emisiones
contaminantes
de
distinta índole,
por
ejemplo
la tecnología actual
en energía nuclear
da
residuos
radiactivos
que
deben
ser
controlados.
Además
de
esto
debemos añadir y tener en cuenta
la utilización de terreno destinado a
las plantas generadoras de energía y
los
riegos
de contaminación por
accidentes en el uso de los
materiales implicados, como pueden
ser los derrames de petróleo o de
productos petroquímicos derivados.
16.3. Energía Eólica
Este tipo de energía se obtiene
a través del
viento,
gracias
a
la energía cinética generada por el
efecto
corriente
de
aire.
Actualmente esta energía es utilizada
principalmente
para
producir
electricidad
o
energía eléctrica a través de
aerogeneradores, según estadísticas
a finales de 2011 la capacidad
mundial
de
los
generadores eólicos supuso
238
gigavatios, en este mismo año este
tipo de energía genero alrededor del
3% de consumo eléctrico en el
mundo y en España el 16%.
La energía eólica se caracteriza por
ser
una energía abundante,
renovable y limpia, también ayuda a
disminuir las emisiones de gases
contaminantes
y
de
efecto
invernadero
al
reemplazar
termoeléctricas
a
base
de
combustibles fósiles, lo que la
convierte en un tipo de energía verde,
el mayor inconveniente de esta sería
la
intermitencia
del
viento
que podría suponer
en
algunas
ocasiones un problema si se utilizara
a gran escala.
16.4. Energía Solar.
Nuestro
planeta
recibe
aproximadamente 170 petavatios de
radiación solar entrante (insolación)
desde la capa más alta de
la atmósfera y solo un aproximado
30% es reflejada de vuelta al espacio
el resto de ella suele ser absorbida
por los océanos, masas terrestres y
nubes.
El espectro
electromagnético de la luz solar en la
superficie terrestre está ocupado
principalmente
por luz
visible y
rangos
de infrarrojos con
una
pequeña
parte
de radiación
ultravioleta. La radiación que es
absorbida por las nubes, océanos,
aire y masas de tierra incrementan la
temperatura de estas.
El aire calentado es el que contiene
agua evaporada que asciende de los
océanos, y también en parte de los
continentes, causando la circulación
atmosférica o convección. Cuando el
aire asciende a las capas altas,
donde la temperatura es baja, va
disminuyendo su temperatura hasta
que el vapor de agua se condensa
formando nubes. El calor latente de la
condensación del agua amplifica la
convección y produce fenómenos
naturales tales como borrascas,
anticiclones y viento. La energía solar
absorbida por los océanos y masas
terrestres mantiene la superficie a
14 °C. Para la fotosíntesis de las
plantas verdes la energía solar se
convierte en energía química, que
produce alimento, madera y biomasa,
de
la
cual
derivan
también
los combustibles fósiles.
¿Cómo se obtiene?
Es obtenida
a
partir
del
aprovechamiento de la radiación
electromagnética procedente del Sol,
la radiación solar que alcanza nuestro
planeta también puede
aprovecharse por
medio
de
captadores que mediante diferentes
tecnologías (células fotovoltaicas,
helióstatos,
colectores
térmicos)
FLUJO SOLAR ANUAL Y CONSUMO DE ENERGÍA
HUMANO
puede
transformarse
en
energía
térmica
o
eléctrica
Solar
3.850.000
EJ7
y también es una de las calificadas
Energía eólica
EJ8
como energías limpias o 2.250
renovables.
La
potencia
de radiación puede
Biomasa
3.000 EJ9
variar según el
momento
del día, así como las
condiciones
Uso energía primario (2005)
487
EJ10
atmosféricas que la amortiguan y la
Electricidad (2005)
EJ11
latitud. en buenas 56,7
condiciones
de radiación el
valor
suele
ser
aproximadamente
1000
W/m²
(a
Se ha estimado que la energía total
esto se le conoce como irrandiancia)
que absorben la atmósfera, los
en
la
superficie
terrestre
océanos y los continentes puede ser
La radiación es aprovechable en sus
de 3.850.000 ex julios por año. . En
componentes directa y difusa, o en la
2002, esta energía en un segundo
suma de ambas. La radiación directa
equivalía al consumo global mundial
es la que llega directamente del foco
de energía
durante
un
año.
solar, sin reflexiones o refracciones
La fotosíntesis captura
intermedias. Mientras que la difusa es
aproximadamente 3.000 EJ por año
la emitida por la bóveda celeste
en biomasa, lo que representa solo el
diurna gracias a los múltiples
0,08% de la energía recibida por la
fenómenos de reflexión y refracción
Tierra. La cantidad de energía solar
solar en la atmósfera, en las nubes y
recibida anual es tan vasta que
el resto de elementos atmosféricos y
equivale aproximadamente al doble
terrestres. La radiación directa puede
de toda la energía producida jamás
reflejarse y concentrarse para su
por otras fuentes de energía no
utilización, mientras que no es posible
renovable como son el petróleo,
concentrar la luz difusa que proviene
el carbón, el uranio y el gas natural.
de
todas
las
direcciones.
La irradiación directa normal (o
perpendicular a los rayos solares)
fuera de la atmósfera, recibe el
nombre de constante solar y tiene un
valor medio de 1366 W/m² (que
corresponde a un valor máximo en
el perihelio de 1395 W/m² y un valor
mínimo en el afelio de 1308 W/m²).
Según informes de Greenpeace, la
energía solar fotovoltaica podría
suministrar electricidad a dos tercios
de la población mundial en 2030.
16.5. Energía nuclear.
Esta energía es la liberada del
resultado de una reacción nuclear, se
puede obtener mediante dos tipos de
procesos, el primero es por Fusión
Nuclear (unión de núcleos atómicos
muy livianos) y el segundo es por
Fisión Nuclear (división de núcleos
atómicos pesados).
En las reacciones nucleares se suele
liberar una grandísima cantidad
de energía debida en parte a la masa
de partículas involucradas en
este
16.6. Energía Cinética
La energía cinética es la energía que
posee un objeto debido a su
movimiento, esta energía depende de
la velocidad y masa del objeto según
la ecuación E = 1mv2, donde m es la
masa del objeto y v2 la velocidad del
mismo
elevada
al
cuadrado.
La energía asociada a un objeto
situado a determinada altura sobre
una superficie se denomina energía
potencial. Si se deja caer el objeto, la
energía potencial se convierte en
energía cinética. (Véase la imagen).
proceso, se transforma directamente
en energía. Lo anterior se suele
explicar basándose en la relación
Masa-Energía producto de
la
genialidad del gran físico Albert
Einstein.
16.7. Energía potencial.
En un sistema físico, la energía potencial es energía que mide la capacidad que
tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su
posición o configuración. Puede pensarse como la energía almacenada en el
sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele
abreviarse con la letra U o Ep. La energía potencial puede presentarse
como energía potencial gravitatoria, energía potencial electrostática, y energía
potencial elástica. un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo
tensorial de tensiones). Cuando la energía potencial está asociada a un campo de
fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al
trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A.
16.8. Energía Química.
Esta energía es
la retenida en
alimentos y combustibles, Se produce
debido a la transformación de
sustancias químicas que
contienen
los alimentos
o
elementos, posibilita mover objetos
o generar otro tipo de energía.
16.9. Energía Hidráulica.
La energía hidráulica o energía hídrica es aquella que se extrae del
aprovechamiento de las energías (cinética y potencial) de la corriente de los ríos,
saltos de agua y mareas, en algunos casos es un tipo de energía considerada
“limpia” porque su impacto ambiental suele ser casi nulo y usa la fuerza hídrica
sin represarla en otros es solo considerada renovable si no sigue esas premisas
dichas anteriormente.
16.10. Energía Sonora.
Este tipo de energía se caracteriza
por producirse debido a la vibración o
movimiento de un objeto que hace
vibrar también el aire que lo rodea,
esas vibraciones se transforman en
impulsos eléctricos que
nuestro
cerebro interpreta en sonidos.
16.11. Energía Radiante
Esta energia es la que tienen las ondas electromagneticas tales como la luz
visible, los rayos ultravioletas (UV), los rayos infrarrojos (IR), las ondas de radio,
etc.
Su propiedad fundamental es que se propaga en el vació sin necesidad
de ningún soporte material, se trasmite por unidades llamadas fotones estas
unidades actúan a su vez también como partículas, el físico Albert Einstein planteo
todo esto en su teoría del efecto fotoeléctrico gracias al cual ganó el premio Nobel
de física en 1921.
16.12. Energía Fotovoltaica.
La energía fotovoltaica y
sus sistemas posibilitan
la transformación de luz
solar
en energía eléctrica, en
pocas
palabras
es
la conversión de
una pminosa
con
energía (fotón) en una
energía
electromotriz
(voltaica).
La
característica principal
de
un
sistema
de energía fotovoltaica
es
la célula
fotoeléctrica,
un
dispositivo
construido
de silicio (extraído de la
arena común).
16.13. Energía de reacción;
Es un tipo de energía debido a la reacción química del contenido energético de los
productos es, en general, diferente del correspondiente a los reactivos.
En una reacción química el contenido energético de los productos Este defecto o
exceso de energía es el que se pone en juego en la reacción. La energía tiene
diferentes formas, energía lumínica, eléctrica, mecánica, etc. Aunque la principal
suele ser en forma de energía calorífica. Este calor se suele llamar calor
de reacción y suele tener un valor único para cada reacción, las reacciones
pueden también debido a esto ser clasificadas en exotérmicas o endotérmicas,
según que haya desprendimiento o absorción de calor.
16.14. Energía iónica
La energía de ionización es la
cantidad de energía que se necesita
para separar el electrón menos
fuertemente
unido
de
un átomo neutro
gaseoso
en
su estado fundamental.
16.15. Energía geotérmica
Esta corresponde a la energía que
puede ser obtenida en base al
aprovechamiento del calor interior de
la tierra, este calor se debe a varios
factores entre los más importantes se
encuentran el gradiente geotérmico,
el calor radiogénico, etc. Geotérmico
viene
del
griego geo,
“Tierra”,
y thermos, “calor”; literalmente “calor
de la Tierra”.
16.16. Energía mareomotriz
Es la resultante del aprovechamiento de las mareas, se debe a la diferencia de
altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna y que
como resultante da la atracción gravitatoria de esta última y del sol sobre los
océanos.
De estas diferencias de altura se puede obtener energía interponiendo partes
móviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con
mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje.
16.17. Energía electromagnética
La energía electromagnética se
define
como
la
cantidad
de energía almacenada en una parte
del espacio a la que podemos otorgar
la
presencia
de
un
campo
electromagnético
y
que
se
expresa según la
fuerza
del
campo eléctrico y magnético del
mismo. En un punto del espacio
la densidad de
energía
electromagnética depende de una
suma de dos términos proporcionales
al cuadrado de las intensidades de
campo.
16.18. Energía metabólica
Este tipo de energía llamada metabólica o de metabolismo es el conjunto de
reacciones y procesos físico-químicos que ocurren en una célula. Estos complejos
procesos interrelacionados son la base de la vida a nivel molecular, y permiten las
diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener
sus estructuras, responder a estímulos, etc.
16.19. Energía hidroeléctrica
Este tipo de energía se obtiene
mediante la caída de agua desde una
determinada altura a un nivel inferior
provocando así el movimiento de
mecanismos
tales
como
ruedas hidráulicas o turbinas, Esta
hidroelectricidad
es
considerada
como un recurso natural, solo
disponible en zonas con suficiente
cantidad de agua. En su desarrollo se
requiere la construcción de presas,
pantanos,
canales
de derivación así como
la instalación de grandes turbinas y el
equipamiento adicional necesario
para generar esta electricidad.
16.20. Energía Magnética
Esta energía que se desarrolla en
nuestro planeta o en los imanes
naturales. es la consecuencia de las
corrientes eléctricas
telúricas
producidas en la tierra como
resultado de la diferente actividad
calorífica solar sobre la superficie
terrestre, y deja sentir su acción en el
espacio que rodea la tierra con
intensidad variable en cada punto.
16.21. Energía Calorífica
La energía
calorífica
es
la
manifestación de la energía en forma
de calor. En todos los materiales los
átomos que forman sus moléculas
están en continuo movimiento ya sea
trasladándose o vibrando. Este
movimiento implica que los átomos
tienen una determinada energía
cinética a la que nosotros llamamos
calor o energía calorífica.
17. ENERGÍA ELÉCTRICA
La energía eléctrica es la potencia por unidad de tiempo. La energía se consume,
es decir a más tiempo conectado un receptor más energía consumirá. También un
receptor que tiene mucha potencia consumirá mucha energía. Como vemos la
energía depende de dos cosas, la potencia del receptor y del tiempo que esté
conectado.
Su fórmula es E= P x t (potencia por tiempos)
Su unidad es el w x h (vatio por hora) pero suele usarse un múltiplo que es el Kw x
h (Kilovatios por hora)
Si ponemos en la fórmula la potencia en Kw y el tiempo en horas ya obtendremos
la energía en Kw x h.
18. LEY DE OHM
Basada en el trabajo de Georg Simon Ohm, la Ley de Ohm es una de las tres
leyes fundamentales del estudio de la electricidad, en compañía de las leyes de
Kirchhoff del voltaje y de la corriente. Estas tres leyes conforman el marco dentro
del cual el resto de la electrónica se establece. Es importante notar que estas
leyes no se aplican en todas las condiciones, pero definitivamente se aplican con
gran precisión en alambres los cuales son usados para conectar entre sí la mayor
parte de las partes electrónicas dentro de un circuito. Aunque las partes
individuales pueden o no ser analizadas por la ley de Ohm, sus relaciones con el
circuito pueden serlo.
El enunciado actual de la Ley de Ohm es:
La corriente que fluye a través de un conductor es proporcional a la fuerza
electromotriz aplicada entre sus extremos, teniendo en cuenta que la temperatura
y demás condiciones se mantengan constantes.
Hay que tener en cuenta que no se menciona la resistencia, sino que simplemente
éste es el nombre dado a la (constante de) proporcionalidad involucrada.
Algo importante que se obtiene de esta definición es

En un circuito pasivo, la corriente es el resultado del voltaje aplicado; y

Existen efectos térmicos definitivos en la resistencia (o la resistencia
efectiva) en los conductores.
La ley de Ohm es lineal y por lo tanto asume su linealidad en la parte electrónica.
Es fácil pensar en términos de una ecuación de línea
considerando la
resistencia como la constante m, la corriente como la variable x, y el voltaje como
la variable dependiente y. De esta manera se establece una relación de
proporcionalidad
entre
el
voltaje
y
la
corriente.
Aquí tenemos una tabla con las principales magnitudes eléctricas y sus fórmulas:
MAGNITUD
CARGA
TENSIÓN
INTENSIDAD
RESISTENCIA
SIMBOLO UNIDAD
C
CULOMBIO
V
VOLTIOS
I
AMPERIOS
R
OHMIOS
SIMBOLO
C
V
A
Ω
FÓRMULA
V=IxR
I = V/R
R = V/I
POTENCIA
ENERGÍA
P
E
VATIOS
VATIO POR HORA
W
wxh
P=Vx I
E=Pxt
Vamos a explicar como se calculan los circuitos eléctricos más sencillos, los de un
receptor, que suele ser una lámpara o bombilla, pero podría ser una resistencia
cualquiera. Para estos circuitos solo es necesario aplicar la ley de ohm como
veremos.
Primero veamos el esquema del circuito a calcular y los datos de un circuito de
una lámpara son:
Del circuito Total:
It= Intensidad total que recorre el circuito
Vt= Tensión total del circuito (pila)
Rt= Resistencia total a recorrer el circuito
Del receptor o la lámpara
Il= Intensidad que recorre la lámpara
Vt= Tensión de la lámpara
Rt= Resistencia de la lámpara
Cuando tengamos calculado todos estos datos el problema está resuelto.
Lógicamente alguno de estos datos nos los darán como veremos en los ejemplos
de
más
abajo.
Si nos fijamos en el circuito resulta que en este caso la Intensidad que recorre la
lámpara, es la misma que la del circuito, la tensión de la pila es a la que tendrá la
lámpara, y la resistencia que ofrece al paso de la corriente todo el circuito, será la
de la lámpara, ya qué es el único receptor en todo el circuito (pensando que los
cables
no
tienen
resistencia).
Por la tanto en los circuitos de un receptor o lámpara:
Vt=Vl, It=Il, Rt=Rl, la tensión total es igual a la de la lámpara, la resistencia total es
igual a la de la lámpara y la resistencia total es igual a la de la lámpara.
Para calcular solo es necesario aplicar la ley de Ohm
Ley de Ohm V = I x R , tensión es igual a la intensidad por la resistencia.
Esta fórmula despejando nos puede servir para calcular la intensidad o la
resistencia, depende lo que nos pidan. Las fórmulas despejando serían:
I=V/R
R=V/I
En todos los problemas las unidades de la tensión se ponen en voltios (V), la de la
intensidad en Amperios (A) y la de la resistencia en Ohmios (Ω). Si nos la diesen
en otra unidad distinta lo primero las convertiríamos a estas dichas. Por ejemplo si
no dan 1000mA (miliamperios) pues la pasaríamos a amperios que serían 1A
antes de poner la cantidad en las fórmulas. Puedes saber más sobre magnitudes y
unidades eléctricas en este enlace Magnitudes Eléctricas
Primer caso: Nos dan la Resistencia de la lámpara y la Intensidad total del circuito.
R1 = 10Ω It = 2 A;
Para calcular la tensión será V = I x R = 2 x 10 = 20 V (20 voltios). Lo demás ya lo
tenemos todo calculado.
Rl=Rt= 10 Ω It=il=2A
Segundo caso: Nos dan la resistencia de la lámpara y la tensión de la pila: Rl= 10
Ω Vt= 20V
Como ya sabemos Rl=Rt= 10 Ω y Vt=Vl= 20V
Aplicaremos la ley de ohm para calcular It=il
It= Vt/Rt
It= 20V/10 Ω= 2A
Ya tenemos todo calculado por que:
It=il= 2A Vt=Vl= 20V Rt=Rl=10 Ω
Tercer caso: Nos dan la tensión de la pila y la Intensidad total del circuito: Vt= 20V
It= 2A sabiendo que:
Vt=Vl= 20V y que it=il=2A aplicamos la ley de ohm:
Rl=Rt= Vt/it = 20v/2A = 10 Ω
Ya tenemos todo calculado porque:
It=il= 2A Vt=Vl= 20V Rt=Rl=10 Ω
Si queremos calcular la potencia total del circuito, que será la misma que la que
tenga la lámpara, ya que es el único receptor que tiene potencia en el circuito.
Lo que tendremos que hacer en todos los casos es calcular primero los datos que
hicimos anteriormente, y con esos datos calcular la potencia con la fórmula:
P= V X I ; Potencia es igual a Tensión por Intensidad.
Plámpara= Vl x il = 20v x 2A = 40 w (vatios)
Ptotal= Vt x it = 20v x 2A = 40 w
Ptotal=Plámpara ; La potencia total del circuito es igual a la de la lámpara porque
solo hay ese receptor que tiene potencia en el circuito.
19. RESISTENCIA ELECTRICA
La Resistencia Eléctrica es la oposición o dificultad al paso de la corriente
eléctrica. Cuanto más se opone un elemento de un circuito a que pase por el la
corriente, más resistencia tendrá.
Veamos esto mediante la fórmula de la Ley de Ohm, formula fundamental de los
circuitos eléctricos:
I = V / R Esta fórmula nos dice que la Intensidad o Intensidad de Corriente
Eléctrica que recorre un circuito o que atraviesa cualquier elemento de un circuito,
es igual a la Tensión (V) a la que está conectado, dividido por su Resistencia (R).
Según esta fórmula en un circuito o en un receptor que esté sometido a una
tensión constante (por ejemplo a la tensión de una pila) la intensidad que lo
recorre será menor cuanto más grande sea su resistencia. Comprobamos que la
resistencia se opone al paso de la corriente, a más R menos I.
Si no tienes muy claro las magnitudes eléctricas como la tensión, la intensidad, etc
te recomendamos este enlace: Magnitudes Eléctricas
Todos los elementos de un circuito tienen resistencia eléctrica, excepto los
conductores que se considera caso cero (aunque tienen un poco). Se mide en
Ohmios
(Ω)
y
se
representa
con
la
letra
R.
Ya sabemos que los elementos de un circuito tienen resistencia eléctrica, pero
lógicamente unos tienen más que otros e incluso hay algunos elementos que su
única función es precisamente esa, oponerse al paso de la corriente u ofrecer
resistencia al paso de la corriente para limitarla y que nunca supere una cantidad
de corriente determinada. Un elemento de este tipo también se llama Resistencia
Eléctrica. A continuación vemos algunas de las más usadas.
De este tipo de resistencias es de las que vamos hablar a continuación. Hay
muchos tipos diferentes y se fabrican de materiales diferentes.
Para el símbolo de la resistencia
electrica dentro de los circuitos
electricos
podemos
usar
dos
diferentes: Da igual usar un u otro
El valor de una resistencia:
Viene determinado por su código de colores. Vemos en la figura anterior de varias
resistencias como las resistencias vienen con unas franjas o bandas de colores.
Estas franjas, mediante un código, determinan el valor que tiene la resistencia.
19.1. Código de Colores de Resistencias Eléctricas
Para saber el valor de un resistencia tenemos que fijarnos que tiene 3 bandas de
colores
seguidas
y
una
cuarta
más
separada.
Leyendo las bandas de colores de izquierda a derecha las 3 primeras bandas nos
dice su valor, la cuarta banda nos indica la tolerancia, es decir el valor + - que
puede tener por encima o por debajo del valor que marcan las 3 primeras bandas.
Un ejemplo. Si tenemos una Resistencia de 1.000 ohmios (Ω) y su tolerancia es
de un 10%, quiere decir que esa resistencia es de 1000Ω pero puede tener un
valor en la realidad de +- el 10% de esos 1000Ω, en este caso 100Ω arriba o
abajo. En conclusión será de 1000Ω pero en realidad puede tener valores entre
900Ω
y
1100Ω
debido
a
la
tolerancia.
Los valores si los medimos con un polímetro suelen ser bastante exacto, tengan la
tolerancia
que
tengan.
Ahora vamos a ver como se calcula su valor. El color de la primera banda nos
indica la cifra del primer número del valor de la resistencia, el color de la segunda
banda la cifra del segundo número del valor de la resistencia y el tercer color nos
indica por cuanto tenemos que multiplicar esas dos cifras para obtener el valor, o
si nos es más fácil, el número de ceros que hay que añadir a los dos primeros
números
obtenidos
con
las
dos
primeras
bandas
de
colores.
El
valor
de
los
colores
los
tenemos
en
el
siguiente
esquema:
El primer color nos dice que tiene un valor de 2, el segundo de 7, es decir 27, y el
tercer valor es por 100.000 (o añadirle 5 ceros). La resistencia valdrá 2.700.000
ohmios.
¿Cuál será su tolerancia? pues como es color plata es del 10%. Esa resistencia en
la realidad podrá tener valores entre 2.700.000Ω +- el 10% de ese valor. Podrá
valer 270.000Ω más o menos del valor teórico que es 2.700.000Ω.
Veamos
algunos
ejemplos
más:
La que viene en la imagen del código es negra-roja-verde : 0200000Ω es decir
200.000Ω
tolerancia
10%.
Una con los siguientes colores verde-negro-marrón, el marrón es el color café.
Será de 50 más un cero del marrón, es decir es de 500Ω.
El Valor real de una resistencia lo podemos averiguar mediante el polímetro,
aparato
de
medidas
eléctricas,
incluida
la
resistencia.
Estas resistencias son muy usadas en electrónica, pero también las hay más
grandes que se usan en radiadores eléctricos, frigoríficos, etc. Su misión es la
misma.
19.2. Valor de la Resistencia entre 2 Puntos de un cable
Imaginemos que queremos calcular la resistencia que tendrá el paso de la
corriente entre dos puntos de un circuito en el que solo hay cable. Ya dijimos que
en los cables casi no hay resistencia, pero en algunos casos hay que calcular la
resistencia que tiene el cable, sobre todo en distancias largas o en bobinas de
cables. Para estos casos la fórmula para hallar la resistencia es:
Donde L es la longitud del cable, S la sección del cable y p es la resistividad del
conductor o cable, un valor que nos da el fabricante del cable. La L se pone en
metros, la Sección o diámetro en mm cuadrados y la resistencia nos dará en
ohmios.
19.3. Tipos de Resistencias
En función de su funcionamiento tenemos:
Resistencias fijas: Son las que
presentan un valor que no podemos
modificar.
Resistencias variables: Son las que
presentan un valor que nosotros
podemos variar modificando la
posición de un contacto deslizante. A
este tipo de resistencias variables se
le llama Potenciómetro.
Resistencias especiales: Son las que
varían su valor en función de la
estimulación que reciben de un
factor externo (luz, temperatura...).
Por ejemplo las LDR son las que
varían su valor en función de la luz
que incide sobre ellas.
20. CONDUCTORES ELECTRICOS
Son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es muy baja. Los
mejores conductores eléctricos son metales, como el cobre, el oro, el hierro y
el aluminio, y sus aleaciones, aunque existen otros materiales no metálicos que
también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como el grafito o
las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) o cualquier
material en estado de plasma estos se pueden dividirse en dos grandes grupos:
20.1. TIPOS DE CONDUCTORES ELECTRICOS
De alta conductividad:
20.1.1. Plata: este es el material con menor resistencia al paso de la electricidad
pero al ser muy costoso, su uso es limitado. La plata se halla en la naturaleza en
forma de cloruros, sulfuros o plata nativa. Este material se caracteriza por ser muy
dúctil, maleable y no muy duro y fácil de soldar. Es utilizado en fusibles para
cortocircuitos eléctricos porque es muy preciso en la fusión, es inoxidable y posee
una conductividad sumamente alta. También se lo usa en contactos de
relevadores o interruptores para bajas intensidades por su elevada conductividad
térmica y eléctrica. La plata también es usada en instrumentos eléctricos de
medicina como por ejemplo el termocauterio.
20.1.2. Cobre: este es el conductor eléctrico más utilizado ya que es barato y
presenta una conductividad elevada. Este material se encuentra en la naturaleza
de manera abundante, en forma de sulfuros, carbonatos, óxidos y en muy pocos
casos se halla el cobre nativo. Se caracteriza por ser dúctil y maleable, sencillo de
estañar y soldar y es muy resistente a la tracción. Para mejorar sus cualidades
mecánicas, el cobre es fusionado con bronce y estaño.
20.1.3. Aluminio: este ocupa el tercer puesto por su conductividad, luego de los
dos anteriores. Su conductividad representa un 63% de la del cobre pero a
igualdad de peso y longitud su conductancia es del doble. El aluminio se
encuentra en grandes cantidades y se lo extrae de un mineral llamado bauxita. Se
caracteriza por no ser muy resistente a la tracción, ser más blando que el cobre y
no es fácil de soldar. A pesar de esto, al ser dúctil permite ser trabajado por
estirado, laminado, forjado, hilado y extrusión. Para mejorar la resistencia
mecánica del aluminio se le agrega magnesio, hierro o silicio.
De alta resistividad:
20.1.4. Aleaciones de cobre y níquel: estas presentan una resistencia al paso de
corriente eléctrica relativamente baja y una fuerza electromotriz elevada en
relación al cobre. El níquel representa el 40% y el cobre el 60% restante y es una
aleación que no resulta útil para instrumentos de medida de precisión, a pesar de
que su coeficiente de temperatura es bajo. Sin embargo, este se puede
incrementar añadiéndole zinc.
20.1.5. Aleación de cromo y níquel: estas se caracterizan por presentar
coeficientes bajos de temperatura, un coeficiente de resistividad mayor y una
fuerza electromotriz pequeñas con respecto al cobre. Debido a que el conductor
está cubierto por una capa de óxido que lo protege del ataque del oxígeno, resulta
útil para trabajar a temperaturas que superen los 1000° C.
Los conductores de alta resistividad se caracterizan entonces por perdurar con el
paso del tiempo, contar con un punto de fusión elevado, ser fáciles de soldar, ser
dúctiles y maleables. Además, su fuerza electromotriz es menor a la del cobre, son
resistentes a la corrosión y presentan un coeficiente térmico de conductividad
bajo.
20.2. Característica y clasificación de las aleaciones de alta resistividad
En general, las características más importantes a tener en cuenta en las
aleaciones de alta resistividad son:
· Alta resistividad.
· Bajo coeficiente térmico de resistividad.
· Resistencia a la corrosión.
· Constancia en el tiempo.
· Pequeña fuerza termoelectromotriz con respecto al cobre.
· Alto punto de fusión.
· Ductibilidad, maleabilidad y soldabilidad.
La importancia de cada una de estas características varía según el uso al
que
está
destinada
la
aleación.
Las aleaciones de alta resistividad suelen agruparse en tres clases:
Clase A: Aleaciones para resistores de precisión (cajas de resistencia, resistores
patrones,
etc.).
Clase B: Aleaciones para resistores comunes (resistores y reóstatos).
Clase C: Aleaciones para elementos electro térmicos (hornos, etc.).
Este último grupo suele subdividirse, según la temperatura máxima de uso, en
subclases:
¸
¸
¸
¸
¸
¸
Subclases C1: temperatura máxima 350ºC
Subclases C2: temperatura máxima 500ºC
Subclases C3: temperatura máxima 700ºC
Subclases C4: temperatura máxima 900ºC
Subclases C5: temperatura máxima 1100ºC
Subclases C6: temperatura máxima 1300ºC
A las aleaciones de clase A, Ej.: Manganita (84%Cu 12%Mg 4%Ni), se les exige:
· Alta resistividad.
· Pequeña fuerza termo electromotriz, con otros metales (sobre todo cobre).
· Coeficiente térmico de resistividad próximo a cero.
· Constancia en el tiempo.
· Alta estabilidad contra la corrosión.
21. CABLES.
Se llama cable a un conductor (generalmente cobre) o conjunto de ellos
generalmente recubierto de un material aislante o protector, si bien también se usa
el nombre de cable para transmisores de luz (cable de fibra óptica) o esfuerzo
mecánico (cable mecánico).
21.1. Cable conductor de electricidad.
Los cables que se usan para conducir electricidad se fabrican generalmente de
cobre, debido a la excelente conductividad de este material, o de aluminio que
aunque posee menor conductividad es más económico.
Generalmente cuenta con aislamiento en el orden de 500 µm hasta los 5 cm; dicho
aislamiento es plástico, su tipo y grosor dependerá del nivel de tensión de trabajo,
la corriente nominal, de la temperatura ambiente y de la temperatura de servicio
del conductor.
Un cable eléctrico se compone de:
21.1. 1. Conductor: Elemento que conduce la corriente eléctrica y puede ser de
diversos materiales metálicos. Puede estar formado por uno o varios hilos.
21.1.2. Aislamiento: Recubrimiento que envuelve al conductor, para evitar la
circulación de corriente eléctrica fuera del mismo.
21.1.3. Capa de relleno: Material aislante que envuelve a los conductores para
mantener la sección circular del conjunto.
21.1.4. Cubierta: Está hecha de materiales que protejan mecánicamente al cable.
Tiene como función proteger el aislamiento de los conductores de la acción de la
temperatura, sol, lluvia, etc.
Los cables eléctricos se pueden subdividir según:
Niveles de tensión
Cables de baja tensión (hasta 1000 V).
Ofrecen una completa gama de cables de baja tensión flexibles o rígidos, en cobre
o aluminio, con los más diversos polímeros y protecciones, siempre desarrollados
bajo los más exigentes estándares internacionales, para instalaciones interiores y
exteriores. Nuestro compromiso es emplear la tecnología para la fabricación de
cables con la mayor calidad y adaptados a todos los entornos: Instalaciones
temporales, Entornos industriales, Obras, Agresiones químicas (aceites, grasas),
Movimiento (elevados ciclos de flexión), Locales de pública concurrencia
(resistencia al fuego y al incendio, baja emisión de humos y gases corrosivos)
Cables de media tensión (hasta 30 kV).
Cables de alta tensión (hasta 66 kV).
Cables de muy alta tensión (por encima de los 770 kV).
Componentes
Conductores (cobre, aluminio u otro metal).
Aislamientos (materiales plásticos, elastoméricos, papel impregnado en aceite
viscoso o fluido).
Protecciones (pantallas, armaduras y cubiertas).
Número de conductores
FOTO
CALIBRE
/ AWG
CONSUMO
DE
CORRIENTE
6
Muy alto
8
Alto
10
Medio - alto
EJEMPLOS
Aires acondicionados centrales, equipos
industriales (se requiere instalación
especial de 240 volts).
Aires acondicionados, estufas eléctricas y
acometidas de energía eléctrica (de la
mufa al interruptor).
Secadoras de ropa, refrigeradores, aires
acondicionados de ventana.
Hornos de microondas, licuadoras,
contactos de casas y oficinas, extensiones
de uso rudo.
12
Medio
14
Medio - bajo
16
Bajo
Extensiones de bajo consumo, lámparas.
18
Muy bajo
Productos electrónicos como termostatos,
timbres o sistemas de seguridad.
Clases de cables.
Unipolar: Un solo conductor.
Cableado de iluminación, contactos de
casas, extensiones reforzadas.
Bipolar: 2 conductores.
Tripolar: 3 conductores. Es unifase (marrón o negro), un neutro (azul) y tierra
(verde y amarillo).
Tetrapolar: 4 conductores. Son dos fases (marrón y negro), un neutro (azul) y
tierra (verde y amarillo).
Pentapolar: 5 conductores. Estos cables se componen de 3 fases (gris o celeste,
marrón y negro), un neutro (azul) y tierra (verde y amarillo).
Cable armado: este contiene entre 7 y 37 hebras y su tendido es fijo. La tensión
que presentan va de entre los 600 hasta los 35000 volts y se los suele utilizar en
las instalaciones propias de las minas subterráneas ya sea para galerías o piques.
Cable cordón: estos cables presentan un mayor número de hebras, que puede ir
desde los 26 a los 104 y cuentan con un tendido portátil. La tensión de los cables
cordones es de 300 volts aproximadamente y se los utiliza para la alimentación de
lámparas, radios, exprimidoras, lavarropas, heladeras, planchas y otros artefactos
hogareños. También son comunes para la alimentación de calefactores y de
máquinas y equipos industriales.
Cables navales: estos cables presentan entre 3 y 37 hebras y se caracterizan por
tener un tendido fijo. La tensión que presentan es de unos 750 volts
aproximadamente y son instalados en los barcos para los circuitos de distribución
y alumbrado.
Cables submarinos: los cables de este tipo cuentan con entre 7 y 37 hebras y
poseen un tendido fijo. La tensión que presentan es de entre 5 y 15 kilovoltios y se
los utiliza sumergidos totalmente en el agua o bien en áreas bajo agua. Tienen la
capacidad de resistir en los fondos marítimos y a las corrientes de agua porque
cuentan con una protección mecánica que lo permite.
Cables portátiles: este tipo de cables cuenta con un número de hebras que va
entre 266 y las 2107 y también poseen un tendido portátil. La tensión que
presentan estos cables es de entre 1000 y 5000 volts y son muy utilizados para
máquinas de tracción, locomotoras, soldadoras e instrumentos mineros como
palas, grúas e incluso perforadoras. La ventaja que presentan los cables portátiles
es que son resistentes al fuego, a agentes químicos y se preservan a la
intemperie. También logran mantenerse en funcionamiento cuando reciben algún
corte, son arrastrados o reciben fuertes impactos.
Materiales empleados.
Cobre.
Aluminio.
Almelec (aleación de Aluminio, Magnesio).
Flexibilidad del conductor.
Conductor rígido.
Conductor flexible.
Aislamiento del conductor
Aislamiento termoplástico:
PVC - (policloruro de vinilo).
PE - (polietileno).
PCP - (policloropreno), neopreno o plástico.
Aislamiento termoestable:
XLPE - (polietileno reticulado).
EPR - (etileno-propileno).
MICC - Cable cobre-revestido Mineral-aislado.
Cables de baja, media y alta tensión[editar · editar código]
Materiales aislantes
Cables en papel impregnado:
Papel impregnado con mezcla no migrante.
Papel impregnado con aceite fluido.
Cables con aislamientos poliméricos extrusionados:
Polietileno reticulado.(XLPE)
Goma etileno propileno (HEPR)
Polietileno termoplástico de alta densidad (HDPE).
Cables de comunicación eléctrica (conductores eléctricos).
Cable de pares.
Cable coaxial.
Cable apantallado.
Cable de par trenzado.
Hilo de Litz.
Conductores ópticos.
Cable de fibra óptica.
Conductores de luz, (Inglés-Coil) en este caso, el recubrimiento, si bien protege el
conductor propiamente dicho, también evita la dispersión de la luz y con ello la
pérdida de señal. Por ello se utiliza para enviar información a largas distancias de
forma rápida y muy alta calidad.
SOPORTE EN AMPERAJE DE LOS CABLES
22. ALAMBRES
Se denomina alambre a todo tipo de hilo delgado que se obtiene por estiramiento
de los diferentes metales de acuerdo con la propiedad de ductilidad que poseen
los mismos. Los principales metales para la producción de alambre son: hierro,
cobre, latón, plata, aluminio, entre otros. Sin embargo, antiguamente se llamaba
alambre al cobre y sus aleaciones de bronce y latón.
El alambre se emplea desde muchos siglos antes de nuestra era. El procedimiento
de fabricación más antiguo consistía en batir láminas de metal hasta darles el
espesor requerido, y córtalas luego en tiras estrechas que se redondeaban a
golpes de martillo para convertirlas en alambre. Dicho procedimiento se aplicó
hasta mediados del siglo XIV. Sin embargo, en excavaciones arqueológicas se
han encontrado alambres de latón de hace más de 2000 años que al ser
examinados presentaron indicios de que su fabricación podría atribuirse al
procedimiento de la hilera. Hilera es una plancha de metal, que posee varios
agujeros de distintos diámetros. Al metal que se quiere convertir en alambre se le
da primero la forma de una barra, y después se adelgaza y se saca punta a uno
de los extremos de la barra para pasarla sucesivamente por los distintos agujeros
de la hilera, de mayor a menor, hasta que la barra de metal quede convertida en
alambre del grosor deseado. En Inglaterra se empezaron a producir alambres con
la ayuda de maquinarias a mediados del siglo XIX. En esta clase de máquinas,
muy perfeccionadas posteriormente, basadas en el principio de la hilera, todas las
operaciones son mecánicas y sustituyen con admirable rapidez y rendimiento el
antiguo trabajo manual.
22.1. Características, usos y tratamientos.
Hay muchos tipos y calidades de alambre de acuerdo con las aplicaciones que
tengan. Asimismo el diámetro del alambre es muy variable y no hay un límite
exacto cuando un hilo pasa a denominarse varilla o barra en vez de alambre. La
principal característica del alambre es que permite enrollarse en rollos o bobinas
de diferentes longitudes que facilitan su manipulación y transporte.
El alambre de cobre se utiliza básicamente para fabricar cables eléctricos, así que
el alambre más usado industrialmente es el que se hace de acero y de acero
inoxidable.
El alambre normal de acero suele tener un tratamiento superficial de galvanizado
para protegerla de la oxidación y corrosión y también hay alambre endurecido con
proceso de temple.
Como hilo de cobre esmaltado
En el alambre de hilo de cobre esmaltado, el cobre es trefilado en frío y tiene una
pureza del 99% (cobre electrolítico, norma UNE 20 003) y el esmalte es resinoso
(poliuretano modificado con poliéster, poliuretano, poliesteramida-theic,
poliesteremida-theic Amida-Imida) lo que le da al aislamiento eléctrico
posibilidades de mejorar algunas características (normas UNE EN 60317-20,-8,13,-35,-38).
22.2. Coberturas
Existen varios tipos de coberturas para alambre, algunas dan resistencia a altas
temperaturas (hasta 200 ºC, índice de temperatura a 20.000 horas CEI-IEC-172),
otras dan alta flexibilidad, sin quebrar en curvaturas con diámetros pequeños,
otras son dotadas de colas de poliamida termo adherente, que al calentarse unen
un alambre a otro sin perder el aislamiento y forman un paquete rígido, aunque los
bobinados queden expuestos a la vista (yoke o yugo de tubo de TV, bobinas
deflectoras de TV). Existen también coberturas de esmalte resistentes al
exafluorocarbono (freón), que es usado frecuentemente como gas circulante en
compresores de refrigeradores, neveras, frigoríficos, heladeras, acondicionadores
de aire y como disolvente y limpiador industrial.
Recientemente y para suplir con éxito al rubro electricidad liviana, embarcada
especialmente para uso aeronaval, se desarrollaron los hilos de aluminio
esmaltados, con pérdidas eléctricas mayores pero que bajan el peso a la mitad
para la misma potencia requerida.
23. Tipos de alambres
Alambre desnudo: Éste es un solo alambre sólido de cobre
sin recubrimiento.
Por lo general se utiliza para la conexión a tierra pero es
poco común.
Alambre aislado: Mismo alambre sólido de cobre que el
anterior pero cubierto con un aislamiento plástico para
evitar que entre en contacto con algún otro alambre, objeto
metálico o persona.
Es mucho más común que el desnudo y se utiliza para el
alambrado de casas y oficinas.
COLORES INTERNACIONALES
COLOR
FOTO
Blanco
Negro, rojo o
café
Verde o
alambre
desnudo
USO
Neutro: Cable con voltaje
cero que conduce la
corriente de regreso hacia
el pánel de carga.
Activo: Cable "caliente" o
"vivo" con carga completa
de voltaje.
Tierra: Cable que se
conecta a tierra física para
evitar descargas.
Precaución: Si el cableado de una instalación no se hizo adecuadamente, el color de los
cables puede no indicar qué cables son los “calientes” o “vivos”.
24. TABLA DE CALIBRE E INTENCIDAD DE AMPERIOS
25. CICUITOS ELECTRICOS
Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales
como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y
semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos
que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores,
inductores) y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables)
pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento
en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes
electrónicos es denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente
no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.
25.1. PARTES
Componente: Un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir
interiormente una carga. En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y
fuentes.
Nodo: Punto de un circuito donde concurren más de dos conductores. A, C, B, D,
E son nodos. Nótese que C no es considerado como un nuevo nodo, puesto que
se puede considerar como un mismo nodo en A, ya que entre ellos no existe
diferencia de potencial o tener tensión 0 (VA - VC = 0).
Rama: Conjunto de todas las ramas comprendidos entre dos nodos consecutivos.
En la figura 1 se hallan siete ramales: AB por la fuente, BC por R1, AD, AE, BD,
BE y DE. Obviamente, por un ramal sólo puede circular una corriente.
Malla: Cualquier camino cerrado en un circuito eléctrico.
Fuente: Componente que se encarga de transformar algún tipo de energía en
energía eléctrica. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes: una de intensidad, I,
y dos de tensión, E1 y E2.
Conductor: Comúnmente llamado cable; es un hilo de resistencia despreciable
(idealmente cero) que une los elementos para formar el circuito.
26. Leyes fundamentales
Existen unas leyes fundamentales que rigen en cualquier circuito eléctrico. Estas
son:
26.1.1. Ley de corriente de Kirchhoff: La suma de las corrientes que entran por un
nodo debe ser igual a la suma de las corrientes que salen por ese nodo.
26.1.2. Ley de tensiones de Kirchhoff: La suma de las tensiones en un lazo debe
ser 0.
26.1.3. Ley de Ohm: La tensión en una resistencia es igual al producto del valor de
dicha resistencia por la corriente que fluye a través de ella.
Teorema de Norton: Cualquier red que tenga una fuente de tensión o de corriente
y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de corriente en
paralelo con una resistencia.
Teorema de Thévenin: Cualquier red que tenga una fuente de tensión o de
corriente y al menos una resistencia es equivalente a una fuente ideal de tensión
en serie con una resistencia.
Si el circuito eléctrico tiene componentes no lineales y reactivos, pueden
necesitarse otras leyes mucho más complejas. Al aplicar estas leyes o teoremas
se producirá un sistema de ecuaciones lineales que pueden ser resueltas
manualmente o por computadora.
26.2. Métodos de diseño
Para diseñar cualquier circuito eléctrico, ya sea analógico o digital, los ingenieros
electricistas deben ser capaces de predecir las tensiones y corrientes de todo el
circuito. Los circuitos lineales, es decir, circuitos con la misma frecuencia de
entrada y salida, pueden analizarse a mano usando la teoría de los números
complejos. Otros circuitos sólo pueden analizarse con programas informáticos
especializados o con técnicas de estimación como el método de linealización.
Los programas informáticos de simulación de circuitos, como SPICE, y lenguajes
como VHDL y Verilog, permiten a los ingenieros diseñar circuitos sin el tiempo,
costo y riesgo que tiene el construir un circuito prototipo.
Pueden necesitarse otras leyes más complejas si el circuito contiene componentes
no lineales y reactivos. Aplicar estas leyes produce un sistema de ecuaciones que
puede ser resuelto ya sea de forma algebraica o numérica.
26.3. Circuito Paralelo.
Un circuito paralelo es un circuito con más de un “camino” o ramificaciones a
través de la cuales fluye la corriente eléctrica. En los diagramas de cableado, los
circuitos paralelos se parecen a una escalera, con dos o más rectángulos que
contienen cargas (luces, etc.).
Los circuitos paralelos tienen múltiples ramificaciones a través de las cuales fluye
la electricidad. Esto afecta la cantidad de corriente que fluye.
Las ramificaciones de los circuitos paralelos son independientes entre sí, pues
cada una está conectada directamente recibiendo su carga total. En los circuitos
paralelos, el voltaje total a través de cada “camino” del circuito es igual al voltaje
de la fuente o generador de energía.
26.4. Circuitos en serie.
En un circuito en serie los receptores están instalados uno a continuación de otro
en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente que atraviesa el primero de ellos
será la misma que la que atraviesa el último. Para instalar un nuevo elemento en
serie en un circuito tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales
generados conectarlos al receptor.
26.5. CIRCUITOS MIXTOS
Los circuitos mixtos son una combinación de los circuitos en serie y paralelo, es
decir, un circuito mixto, es aquel que tiene circuitos en serie y paralelo dentro del
mismo circuito.
Recordemos, para poder aplicar la ley de Ohm siempre tendremos que reducir el
circuito a una sola resistencia. Antes de hacerlo o calcularlo, es muy importante
hacer el análisis para identificar las partes del circuito donde identificaremos que
resistencias se encuentran en paralelo o serie, y buscaremos simplificarlas por
separado, es decir, sacando la resistencia total de cada una, al final debe quedar
un circuito serie con todas las resistencias totales. Bastara con sumarlas y listo.
26.6. CARACTERISTICAS DE LOS CIRCUITOS
Serie
Paralelo
Resistencia Aumenta al incorporar receptores Disminuye al incorporar receptores
Caída de
tensión
Cada receptor tiene la suya, que
aumenta con su resistencia.
La suma de todas las caídas es
igual a la tensión de la pila.
Es la misma para cada uno de los receptores,
e igual a la de la fuente.
Cada receptor es atravesado por una
Es la misma en todos los
corriente independiente, menor cuanto mayor
receptores e igual a la general en
resistencia.
el circuito.
Intensidad
La intensidad total es la suma de las
intensidades individuales. Será, pues, mayor
Cuantos más receptores, menor
cuanto más receptores tengamos en el
será la corriente que circule.
circuito.
Cálculos
27. MAPA MENTAL
28. ANTECEDENTES
COMISIÓN CUATRIPARTITA DE ENERGÍA (2012), PROGRAMA DE
FORMACIÓN PROFESIONAL Y CAPACITACIÓN DEL SECTOR ENERGÍA Y
ELECTRICIDAD. Viene trabajando arduamente en materia de capacitación, pues
considera que esta es la única manera de implantar el hábito de trabajo seguro en
los trabajadores y la concientización de brindar condiciones seguras de trabajo por
parte de los empleadores.
Donde se dará disponibilidad de seis módulos para realizar talleres en diferentes
campos de la electricidad y energía de media y baja tensión.
Contará con un estipulado de 600 horas fragmentadas en los 6 módulos ya
mencionados donde conocerán todos los pasos a seguir y evaluar su
conocimiento acerca de los módulos ya vistos
Carlos Pérez Freire (2012), DISEÑO Y REALIZACIÓN DE UN TALLER DE
ELECTRICIDAD: RAYOS Y CENTELLAS. Se trata de una actividad
complementaria de divulgación de la ciencia. Los alumnos participarán en una
serie de experiencias espectaculares que servirán para introducir conceptos
científico-tecnológicos
relacionados
con
la
electricidad.
La finalidad de este taller es mostrar la ciencia desde un punto de vista lúdico y
educativo. En concreto en este taller se centra en los fenómenos electrostáticos,
desde los orígenes, primeros fenómenos electrostáticos en tiempos de los griegos,
hasta las experiencias más espectaculares (botella de Leyden, bobina de Tesla y
generador Van der Graf).
FUNDACION ABRIENDO PUERTAS (2003), PROYECTO SOCIO-EDUCATIVO
LABORAL, La propuesta consiste en un programa compuesto por tres módulos de
contenidos específicos y uno de práctica laboral concreta, los temas que se
abordaran desde cada uno de ellos tiene como eje aquellos aspectos que
contribuyan al fortalecimiento de la autoestima, la integración grupal y el desarrollo
de aptitudes y actitudes favorecedoras de la inserción social en general y laboral
en particular.
Contendrá 3 módulos en diferentes temáticas donde los jóvenes puedan
desarrollar varios perfiles y promover el desarrollo integral de los adolescentes,
mediante su participación en espacios de conocimiento, reflexión y expresión
sobre diversas temáticas que hagan a la construcción del Proyecto de Vida.
FUNDACIÓN LUDOVICO RUTTEN (2013) “CAPACITACIÓN, FORMACIÓN E
INSERCIÓN LABORAL, PARA JÓVENES”, busca ofrecer un programa de
capacitación y formación que incremente las posibilidades de inserción laboral, y a
la vez mejoren la calidad de vida de los usuarios. Estableciéndose, para lograr
este objetivo vínculos con el mundo productivo de la Región del Maule,
preferentemente en la Provincia de Talca. Esta propuesta apunta a calificar en un
oficio técnico a 30 usuarios.
Especificando en este Taller, Instalaciones Eléctricas Domiciliarias que consta de
7 módulos, los participantes deben desarrollar responsabilidades que incluyen
entre otras, las de elaborar un programa en detalle y operativo de instalaciones
interiores eléctricas, permitiendo un montaje de alta calidad como también
realizando tareas de supervisión y recepción técnica de la obra terminada. Implica
además ejecutar la canalización interior de viviendas, instalar los distintos tipos de
dispositivos y conductores asociados a las canalizaciones como también asegurar
el correcto funcionamiento del sistema instalado.
29. MATERIALES PARA EL TALLER
PLAFON
SUICHE SENCILLO
CAJA PLASTICA 2X4
CAJA OCTAGONAL
TUBO PVC
ALAMBRE
DESTORNILLADOR
PINZAS
CEGUETA
30. METODOLOGIA
El objetivo y la parte central de este proyecto es tratar y estudiar a fondo el campo
de la electricidad, teniendo prioridades como lo es que se logre motivar y compartir
conocimientos que sirvan como base a los estudiantes tanto bachilleres como
universitarios para que logren alcanzar excelentes resultados en las pruebas que
requiera el estado tanto para pasar a estudios profesionales como para competir
en el campo profesional y laboral.
Proyecto que tiene como primera instancia el desarrollo y la realización de charlas,
talleres dirigidos y a un futuro la el involucramiento de este campo como prioridad
en la asignatura de informática y medios audiovisuales. Los talleres constan de
distintos niveles con diferentes grados de complejidad teniendo en cuenta los
grados o etapas de estudio en que se encuentren los estudiantes, los cuales cada
alumno seguirá un plan de desarrollo en cada nivel. Estos talleres se realizaran
para tratar de diseñar proyectos basados en las necesidades de los mismos
estudiantes, es decir, los proyectos estarán basados en las deficiencias que
poseen los estudiantes en el conocimiento acerca de la electricidad.
ETAPAS DEL PROYECTO.
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En primera instancia se procedió a seleccionar un equipo de trabajo
conformado por cinco estudiantes del programa Licenciatura en Informática
y Medios Audiovisuales, los cuales en el desarrollo del proyecto tuvieron
una función personal, la cual debían cumplir para así obtener buenos
resultados en la ejecución de este.
Se procedió como segunda instancia a evaluar y a estudiar un factor el cual
no es tan notorio en el desarrollo curricular del programa Licenciatura en
Informática y Medios Audiovisuales, sirviendo este como base para el
desarrollo estratégico de este proyecto; el cual ayudaría para obtener
conocimientos con respecto a esta área tecnológica.
Se continuo en un tercer paso que se debió al establecimiento de cada uno
de los objetivos, estrategias y recolección de la información la cual nos
sirvió de gran ayuda para realizar un marco teórico que nos serviría para el
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desarrollo del proyecto y a su vez para profundizar sobre este campo, y a
su vez para saber los temas que serán claves para la realización de este.
Se procede a realizar una infografía en flash de los temas tratados en el
proyecto, que sirva para el apoyo y la interacción de profesor a estudiante.
De esta misma manera se citaron otros proyectos implementados en
instituciones educativas de modo que sirvieran para guía de nuestro
proyecto.
Basándonos en los módulos realizados en etapas pasadas, se dispone a
realizar y a aplicar cada uno de ellos, y de esta manera medir los impactos
de estas actividades a través de trabajos individuales y de manera grupal.
31. WEBGRAFIA
http://www.aplicaciones.info/circu/circu.htm
http://www.tiposde.org/construccion/690-cables-electricos/
http://www.tiposde.org/ciencias-naturales/322-tipos-de-conductoreselectricos/#ixzz2jX3TyXAx
http://es.wikipedia.org/wiki/Electricidad
http://www.areatecnologia.com/Magnitudes-electricas.htm
http://www.areatecnologia.com/electricidad.htm
http://tiposdeenergia.info/tipos-de-energia/}
http://www.lawea.org/documentos/eolica.swf
http://www.mineducacion.gov.co/1621/articles-116042_archivo_pdf2.pdf