Download Steven Pérez Herazo – Jorge Yánez Soto – Juan Pastrana
Document related concepts
Transcript
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. 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 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